Meranie kvality elektrickej energie v kalibranch laboratrich Napov

Meranie kvality elektrickej energie v kalibračných laboratóriách Napäťové charakteristiky elektrickej energie základné pojmy v EN 50160 autor: Ing. Miroslav Brúsil 07 októbra 2020 Trenčianska 19, Nová Dubnica 018 51 Slovenská republika Tel. : +421 -42 -4430 029 Fax. : +421 -42 -4431 860

Spoločne v jednej sieti

Vzájomné ovplyvňovanie zákazník A ruší zákazníka B zákazník A zákazník si ruší svoju vlastnú sieť zákazník B zákazníci ovplyvňujú dodávateľa dodávateľská sieť dodávateľ ovplyvňuje zákazníkov

Ekonomický aspekt optimalizácie náklady dodávateľ zákazník investície do rozvodných sietí ekonomický bod rovnováhy náklady spojené s výpadkami kvalita dodávok elektrickej energie

Normy pre kvalitu siete: Veľmi vysoké napätie IEC 61000 -2 -4 (Priemysel) Trieda 1 - 2 - 3 IEC 61000 -3 -6/-3 -7 EN 50160 (35 -150 k. V) IEC 61000 -3 -2/-3 Vysoké napätie EN 50160/ IEC 61000 -2 -12 Nízke napätie IEC 61000 -2 -2 / EN 50160 zariadenia k. Wh zariadenia

IEC 61000 -2 -4 Trieda 1 Trieda 2 Trieda 3 rušené siete Dátové centrá, laboratóriá, telekomunikácie, zdravotníctvo. . . Bežná elektronika Ťažký priemysel

Čo je potrebné posudzovať? U efektívne hodnoty U Zmeny napätia, poklesy, prepätia U a prerušenia Nesymetria t napájacieho U 1 napätia Prechodné javy t U 2 U 3 Harmonické zložky napätia T U Zmeny frekvencie U Blikanie ΔU U t t t

STN EN 50160 • definícia charakteristík napájacieho napätia s ohľadom na: – veľkosť, – frekvenciu, – tvar vlny, – súmernosť trojfázových napätí. U 1 U 2 U 3 • norma medzinárodne schválená 5. 7. 1994 komisiou CENELEC* * (európska komisia pre normalizáciu v elektrotechnike)

STN EN 50160 – Kolísanie napájacieho napätia kolísanie napätia: zvýšenie alebo zníženie napätia spravidla spôsobené zmenou celkového zaťaženia rozvodnej sústavy alebo jej časti meranie priemerných 10 minútových efektívnych hodnôt - RMS U efektívne hodnoty U t

STN EN 50160 – Kolísanie napájacieho napätia - meranie priemerných 10 minútových efektívnych hodnôt - RMS #1 #2 Pokles U = záťaž x odpor = merný odpor x dĺžka / priemer Pokles U U 2 U 1 čas

STN EN 50160 – Kolísanie napájacieho napätia

STN EN 50160 – Kolísanie napájacieho napätia – zhoda s normou nastane vtedy ak počas viac ako 95 % týždňa sú 10 minútové efektívne hodnoty U v tolerancii Uc ± 10% U (V) +10% nominálne U -10% čas [min]

STN EN 50160 – Pokles napájacieho napätia pokles napájacieho napätia: náhle zníženie napájacieho napätia na hodnotu medzi 90 % a 1 % zmluvného napätia Uc, nasledované zotavením napätia po krátkom časovom úseku, - zvyčajne trvanie poklesu napätia je medzi 10 ms a 1 minútou, - hĺbka poklesu napätia sa definuje ako rozdiel medzi minimálnym efektívnym napätím počas poklesu napätia a zmluvným napätím, - zmeny napätia, pri ktorých nenastáva zníženie napájacieho napätia na menej ako 90 % zmluvného napätia Uc sa nepokladajú za poklesy napätia. meranie a vyhodnocovanie po každej polperióde

STN EN 50160 – Pokles napájacieho napätia #1 #2 U 1 U 2 čas

Napätie (%) STN EN 50160 – Pokles napájacieho napätia Čas (s)

STN EN 50160 – Pokles napájacieho napätia nominálna hodnota hraničná Napätie RMS (%) hodnota t 1 t 2 %Un td Čas (s)

STN EN 50160 – Dočasné prepätie dočasné prepätie sieťovej frekvencie: prepätie, ktoré sa vyskytuje na danom mieste a vyznačuje sa pomerne dlhým trvaním - vzniká obyčajne počas poruchy vo verejnej rozvodnej sústave alebo v inštalácii odberateľa, - zaniká po odstránení poruchy, - prepätie zvyčajne dosahuje hodnotu napätia, medzi fázami v dôsledku posunutia nulového bodu trojfázovej napäťovej sústavy. meranie a vyhodnocovanie po každej polperióde

Napätie (%) STN EN 50160 – Dočasné prepätie Čas (s)

STN EN 50160 – Dočasné prepätie hraničná t 1 %Un t 2 Napätie RMS (%) hodnota nominálna hodnota td Čas (s)

STN EN 50160 – Prechodné prepätie prechodné prepätie: krátkodobé kmitajúce alebo nekmitajúce prepätie, zvyčajne vo vysokej miere tlmené, ktoré trvá niekoľko milisekúnd alebo menej - hodnoty nebudú zvyčajne prekračovať špičkovú hodnotu 6 k. V, avšak príležitostne sa môžu vyskytnúť aj vyššie hodnoty, - nábehový čas sa pohybuje v širokom rozsahu od milisekúnd po menej ako jednu mikrosekundu. meranie a vyhodnocovanie v každej polperióde U t

STN EN 50160 – Závažnosť blikania závažnosť blikania: intenzita nepríjemného pocitu vyvolaného blikaním; definuje sa pomocou metódy UIE-IEC na meranie blikania a vyhodnocuje sa podľa nasledujúcich veličín: − pomocou krátkodobej závažnosti (Pst) meranej počas desiatich minút; − pomocou dlhodobej závažnosti (Plt) vypočítanej z postupnosti 12 hodnôt Pst počas dvoch hodín podľa vzorca pre Plt. meranie priemerných 10 minútových hodnôt a 120 minútových hodnôt

STN EN 50160 – Závažnosť blikania - meranie 10 minútových hodnôt Pst 120 minútových Plt #1 #2 U 1 U 2 čas

Napätie (Un/U) STN EN 50160 – Závažnosť blikania Čas (s)

STN EN 50160 – Závažnosť blikania – zhoda s normou nastane vtedy ak počas viac ako 95 % týždňa sú hodnoty dlhodobej závislosti blikania Plt ≤ 1 Efekt sa prejavuje na ľudské zrakové vnímanie

STN EN 50160 – Prerušenia prerušenie napájania: stav v ktorom je napätie na napájacích koncových bodoch nižšie ako 1 % zmluvného napätia Uc. Môže sa klasifikovať ako: − vopred dohodnuté, keď sú odberatelia vopred informovaní, aby bolo možné vykonať plánované práce na rozvodnej sústave, − nepredvídané, spôsobené trvalými alebo prechodnými poruchami spravidla dôsledku vonkajších udalostí, porúch zariadenia alebo rušivých zásahov. Nepredvídané prerušenie sa klasifikuje ako: − dlhodobé prerušenie (dlhšie ako tri minúty) spôsobené trvalou poruchou, − krátkodobé prerušenie (do troch minút) spôsobené prechodnou poruchou.

STN EN 50160 – Prerušenia - meranie efektívnej hodnoty polperiódy #1 #2 U 1 U 2 1% Un čas

Napätie (%) STN EN 50160 – Prerušenia Čas (s)

STN EN 50160 – Prerušenia nominálna Napätie (%) hodnota <1%Un td t 1 hraničná hodnota Čas (s)

STN EN 50160 – Závažnosť udalostí U (V) Prepätia +10% nominálne U -10% Blikanie Kolísanie napätia Poklesy Prerušenie -99% 2 1 3 4 čas

STN EN 50160 –Harmonické frekvencie - pôvod vzniku harminických a medziharmonických zložiek frekvencie A Z L G V

STN EN 50160 –Harmonické frekvencie napätie harmonických frekvencií: sínusové napätie s frekvenciou rovnajúcou sa celočíselnému násobku základnej frekvencie napájacieho napätia; môže sa vyhodnocovať: - jednotlivo podľa pomernej amplitúdy (uh), ktorá je vo vzťahu k napätiu U 1 1 harmonickej (základnej), kde h je rádové číslo harmonickej frekvencie, - súhrnne, napr. podľa koeficientu celkového skreslenia harmonickej frekvencie THD, ktorý sa vypočíta pomocou vzorca pre THD. meranie percentuálnych podielov jednotlivých napätí harmonických získanej z Rýchlej Furierovej transformácie k základnej harmonickej zaznamenajú sa priemerné 10 minútové hodnoty

STN EN 50160 –Harmonické frekvencie - spôsob merania a zaznamenávania FFT

STN EN 50160 –Harmonické frekvencie - zhoda sa posudzuje na základe toho či jednotlivé harmonické sú pod stanoveným limitom počas 95% času ako aj to či celkové harmonické skreslenie je pod 8% počas 95% času

STN EN 50160 –Napätie sieťovej signalizácie napätie sieťovej signalizácie: signál superponovaný na napájacom napätí na prenos informácií vo verejnej rozvodnej sústave a do budov odberateľov; vo verejnej rozvodnej sústave je možné klasifikovať tri typy signálov: – signály hromadného diaľkového ovládania: superponované signály so sínusovým napätím v rozsahu medzi 110 až 3000 Hz – signály vysokofrekvenčného prenosu po silnoprúdovom vedení: uperponované signály so sínusovým napätím v rozsahu medzi 3 až 148, 5 k. Hz; – signály označenia siete: superponované krátkodobé zmeny (prechodové javy) vo vybratých bodoch napäťovej vlny meranie priemerných 3 sekundových efektívnych hodnôt - RMS

STN EN 50160 –Napätie sieťovej signalizácie - spôsob merania a zaznamenávania

STN EN 50160 –Napätie sieťovej signalizácie – zhoda s normou nastane vtedy ak počas viac ako 99 % dňa sú trojsekundové stredné hodnoty signálových napätí menšia alebo sa má rovnať hodnotám uvedeným na obrázkoch %Un %Uc k. Hz napäťové úrovne frekvencií signálov, v percentách Un, používané vo verejných rozvodných sústavách nízkeho napätia k. Hz napäťové úrovne frekvencií signálov, v percentách Uc, používané vo verejných rozvodných sústavách stredného – v SR vysokého napätia

STN EN 50160 –Nesymetria napätia: v trojfázovej sústave stav, v ktorom efektívne hodnoty fázových napätí alebo fázových uhlov medzi následnými fázami nie sú rovnaké meranie priemerných 10 minútových efektívnych hodnôt - RMS U 1 U 2 U 3

STN EN 50160 –Nesymetria U 1 čas #1 #2 #3

STN EN 50160 –Nesymetria – zhoda s normou nastane vtedy ak počas viac ako 95 % týždňa sú 10 minútové stredné hodnoty spätnej zložky napájacieho napätia v rozsahu 0 až 2 % súslednej zložky

STN EN 50160 –Zmeny frekvencie frekvencia napájacieho napätia: opakovacia frekvencia základnej vlny napájacieho napätia meraná v danom časovom intervale meranie strednej hodnoty základnej frekvencie počas 10 sekúnd U t

STN EN 50160 –Zmeny frekvencie I II Interakcia Dispečerské centrum

STN EN 50160 –Zmeny frekvencie – zhoda s normou nastane vtedy ak je: – sústava so synchrónnym pripojením počas viac ako 99, 5 % roka v rozsahu 50 Hz ± 1% a 100% roka v rozsahu 50 Hz +4/-6% [Hz] hraničná hodnota čas [ms]

STN EN 50160 – Vyhodnocovanie Parametre OK% počas času hraničná hodnota spriemerovanie 99, 5% 1 rok 50 Hz ± 1% 10 sekúnd 100% 1 rok 50 Hz +4/-6% 10 sekúnd Zmeny frekvencie - synchrónne pripojenie Kolísanie napätia 95% (99% VN) 1 týždeň Uc ± 10% 10 minút Blikanie 95% 1 týždeň Plt ≤ 1 120 minút Nesymetria 95% 1 týždeň 2% 10 minút Harmonické 95% 1 týždeň podľa harmonickej 10 minút - THD ( do 40 harmonickej) 95% 1 týždeň 8% 10 minút Napätia sieťovej signalizácie 99% 1 deň podľa grafu 3 sekundy Parametre hraničná hodnota prepočítavanie Podpätia a prepätia sieťovej frekvencie 90% a 110% Uc polperióda Krátke presušenia 1% Uc, ≤ 3 min polperióda Dlhé prerušenia 1% Uc, > 3 min polperióda