Rozwijamy nasz serwis dzięki wyświetlaniu reklam.

Blokują reklamy, nie pozwalasz nam tworzyć wartościowych treści.

Wyłącz Adblock, następnie Odśwież stronę
Przejdź do serwisu
adb_popup_graphic

Jakość dostawy energii elektrycznej

Partner:
Informator Budowlany - murator
Informator Budowlany - murator
Tagi:
energia elektryczna

Energia elektryczna ulega degradacji pod wpływem zaburzeń elektromagnetycznych, a więc zjawisk, które sprawiają, że wartości liczbowych wskaźników – cech jakości energii – różnią się od znamionowych, odnoszących się do stanów ustalonych z przebiegami sinusoidalnie zmiennymi, występującymi w symetrycznych układach wielofazowych.

Przyjęto powszechnie, że wskaźniki te to liczbowe atrybuty zaburzeń/zjawisk elektromagnetycznych. Według Rady Europejskich Regulatorów Energii jakość dostawy energii obejmuje trzy główne obszary:

  • jakość obsługi – rozumianą jako komercyjna relacja pomiędzy dostawcą i odbiorcą energii. Rozpoczyna się ona w chwili, kiedy odbiorca zwróci się o informację lub zgodę na przyłączenie swojej instalacji lub urządzeń do sieci publicznej i obejmuje m.in.: procedury reklamacji, skargi, eliminację zaburzeń w dostawie energii, powiadamianie o planowanych przerwach, upusty za niedotrzymanie deklarowanych warunków zasilania, formę i tryb rozliczeń, warunki przyłączenia itp.;
  • ciągłość zasilania – mierzoną najczęściej liczbą przerw, maksymalnym czasem trwania pojedynczej przerwy, łącznym czasem braku dostawy energii, np. w ciągu roku lub innymi wskaźnikami zdefiniowanymi na elementach tego zbioru (m.in. SAIDI2 i SAIFI3);
  • jakość napięcia – mierzoną różnicą rzeczywistych przebiegów czasowych względem sinusoidalnych, symetrycznych trójfazowych napięć i prądów o znamionowych wartościach. Będzie ona stanowić główny przedmiot prezentowanych dalej rozważań.

Ostatnie dwa z ww. obszarów określane są powszechnie wspólnym terminem – jakość energii elektrycznej (JEE).

Źródła złej jakości energii elektrycznej

Dostawcy sprzedają energię, charakteryzując jej jakość wybranymi wskaźnikami liczbowymi, których wartości nie zawsze mogą w pełni kontrolować. Jest to jedna z zasadniczych różnic w relacji do innych produktów oferowanych na rynku. Wskaźniki te ulegają bowiem degradacji (głównie pod wpływem odbiorców) na drodze transmisji i dystrybucji energii. Źródła złej jakości mogą znajdować się także w samym systemie elektroenergetycznym, mając charakter naturalny (np. wyładowania atmosferyczne) lub będąc efektem działalności człowieka.
Szczególną rolę w grupie odbiorników pełnią coraz powszechniej stosowane urządzenia elektroniczne i energoelektroniczne ze względu na nieliniową charakterystykę prądowo-napięciową elementów półprzewodnikowych, a w pewnych rozwiązaniach pobór szybkozmiennej mocy czynnej i biernej. Układy te występują na każdym poziomie napięcia i we wszystkich środowiskach elektromagnetycznych – od np. małych zasilaczy komputerowych do odbiorników o bardzo dużej mocy, pracujących w środowisku przemysłowym4 (np. napędy maszyn wyciągowych, walcowni).
Bardzo znaczącą rolę w zagadnieniach jakości energii odgrywa praktyka instalacyjna. Niewłaściwie wykonany uziom może być przyczyną licznych problemów związanych z niepoprawną pracą urządzeń. Stany przejściowe inicjowane w systemie przenikają praktycznie nietłumione przez układ uziemiający i docierając np. do czułego sprzętu elektronicznego, stają się przyczyną realnych zagrożeń.

Rodzaje zaburzeń elektromagnetycznych

Na rysunku przedstawiono przykładowe zaburzenia występujące w sieciach zasilających. Większość z nich należy, zgodnie z klasyfikacją IEC, do kategorii zjawisk przewodzonych niskiej częstotliwości (do 9 kHz). Prócz tej grupy IEC wyróżnia zaburzenia przewodzone wysokiej częstotliwości (powyżej 9 kHz, stanowiące realne zagrożenie m.in. dla technologii PLC wykorzystywanej w licznikach energii typu smart) oraz zjawiska polowe (radiacja niskiej i wysokiej częstotliwości). Odrębną kategorię stanowią wyładowania elektrostatyczne, a także impuls elektromagnetyczny dużej mocy.

Przykłady zaburzeń elektromagnetycznych
Przykłady zaburzeń elektromagnetycznych

Zaburzenia w napięciu można podzielić na dwie grupy (rozróżnienie jest istotne z punktu widzenia regulatora rynku energii i odpowiedzialności stron za nieprawidłowości):

  • zmiany – tzn. małe odstępstwa od znamionowej lub pożądanej wartości (wolne zmiany napięcia, wahania, asymetria, harmoniczne i interharmoniczne itp.), które występują w sposób ciągły). Ich główną przyczynę stanowią zmiany obciążenia systemu lub odbiorniki nieliniowe. Zmiany napięcia są „fizjologią” funkcjonowania systemu i w praktyce nie jest możliwe, aby wartość wskaźnika opisującego te zaburzenia różniła się znacząco od poziomu znamionowego. Ponieważ system zasilający został zaprojektowany tak, aby pracował w warunkach znamionowych z sinusoidalnymi przebiegami czasowymi napięć i prądów, zmiany napięcia są minimalizowane w możliwie największym stopniu. Operatorzy podejmują działania zmierzające do osiągnięcia tego stanu, co gwarantuje efektywne zarządzanie siecią;
  • zdarzenia – tj. nagłe i znaczące odstępstwa od pożądanych, znamionowych przebiegów. Szybkie zmiany, zapady, wzrosty i przepięcia są najbardziej znaczącymi zaburzeniami w napięciu, które wraz z przerwami w zasilaniu stanowią podstawowe zdarzenia w systemie.

Można je dodatkowo podzielić na typowe (związane z normalnym funkcjonowaniem systemu, np. łączenie transformatorów i kondensatorów, przełączanie zaczepów itp.) oraz nietypowe, awaryjne związane np. ze zwarciami.

W przeciwieństwie do zmian napięcia, które występują w sposób ciągły, zdarzenia w napięciu mają charakter incydentalny. Są identyfikowane poprzez stały monitoring oraz funkcję „wyzwalania” w urządzeniach rejestrujących, uaktywnianą przekroczeniem przez mierzoną wielkość zadanej wartości progowej. Zdarzenia w napięciu reprezentują „patologię” w funkcjonowaniu sieci zasilającej i mają duże znaczenie dla sprzętu odbiorców końcowych. Mogą powodować przerwy w procesie produkcyjnym, wykorzystującym energię elektryczną – nawet, jeżeli dostawa energii nie zostanie wstrzymana. Traktowane są głównie w ujęciu statystycznym, jako że z natury są to zdarzenia losowe i raczej rzadkie. Skutki pojawiających się zaburzeń mogą być dwojakie:

  • natychmiastowe – związane z samym faktem wystąpienia zjawiska, a nie z czasem jego trwania, np. błędne działanie układów zabezpieczeń, urządzeń sterujących, telekomunikacyjnych;
  • kumulujące się w czasie – np. przyspieszenie procesu starzenia izolacji maszyn elektrycznych i kabli, dodatkowe straty mocy w torach prądowych, przeciążenie elementów sieci elektroenergetycznej itp.

Jako ilustrację pierwszej grupy skutków wybrano napęd elektryczny prądu przemiennego zasilany z falownika napięcia. Regulowane napędy są szczególnie czułe na zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu, a ich często znaczące moce jednostkowe sprawiają, że wszelkie sposoby redukcji skutków braku energii są problemem trudnym technicznie i najczęściej kosztownym. Dotyczy to nie tylko negatywnych efektów oddziaływania na napędy, lecz także na całe elektromagnetyczne i technologiczne środowisko, którego część stanowią. Skutek jest natychmiastowy, nie tak, jak dla innych rodzajów zaburzeń np. harmonicznych czy asymetrii.

Wyróżnia się trzy główne przyczyny, sprawiające, że napędy są czułe na zapady napięcia. Pierwsza to zasilanie układu sterowania napędu. Jeżeli zasilacze nie są w stanie zapewnić wystarczającego poziomu napięcia, wówczas napęd musi być wyłączony ze względu na groźbę utraty kontroli nad jego pracą. Druga grupa problemów dotyczy możliwych nieprawidłowości w działaniu lub nawet groźby wystąpienia stanu awaryjnego w części siłowej układu w następstwie zaburzenia (np. przerzut falownikowy w napędzie prądu stałego). Trzecią przyczyną jest fakt, że wiele procesów, ze względów technologicznych, nie toleruje utraty precyzyjnej kontroli prędkości lub momentu nawet przez bardzo krótki czas. W przypadku niektórych (układy wentylatorów, dmuchaw itp.) bez szczególnej szkody może wystąpić nawet znaczące zmniejszenie prędkości i momentu silnika. Inne takich zmian nie dopuszczają. Wiele procesów przemysłowych wymaga precyzyjnej i dokładnej kontroli parametrów, tj. ciśnienia, temperatury, przepływu itp. Ponieważ większość tych procesów jest napędzana przez silniki elektryczne, ich moment i prędkość bezpośrednio wpływają na zmienne procesu.

W przypadku regulowanych napędów prądu przemiennego (falowniki napięciowe) ich ograniczona odporność na zaburzenia spowodowana jest także wzrostem napięcia w obwodzie pośredniczącym np. na skutek procesów łączeniowych kondensatorów i uaktywnieniem zabezpieczeń kontrolujących napięcie stałe w tym obwodzie. Groźba wyłączenia napędu w następstwie procesu łączeniowego w napięciu zasilającym, wzrostu prądu wejściowego napędu i napięcia kondensatora DC zależy od wielu czynników, wśród których należy wymienić: wielkość baterii kondensatorów w obwodzie prądu stałego przemiennika oraz poziom nastawy zabezpieczenia napięciowego.

Drugą grupę skutków ilustrują stany awaryjne baterii kondensatorów stosowanych do kompensacji mocy biernej, zdarzające się w środowisku zarówno przemysłowym, jak i w handlu czy usługach, a więc wszędzie tam, gdzie baterie kondensatorów są często stosowane, a odkształcenie napięcia w punkcie przyłączenia może prowadzić do ich prądowego przeciążenia i w konsekwencji poważnych nieprawidłowości.
Znaczenie poszczególnych zaburzeń (mierzone skutkami ekonomicznymi ich występowania) jest różne. Ich przykładowy ranking przedstawia się następująco (według ESCOM):

  • w środowisku przemysłowym – zapady napięcia, przerwy w zasilaniu, wartość napięcia, przepięcia, asymetria, harmoniczne, wahania napięcia, zmiany częstotliwości;
  • w środowisku komunalnym – wartość napięcia, wahania napięcia, przerwy w zasilaniu, zapady napięcia, przepięcia, harmoniczne, asymetria, zmiany częstotliwości.

Czytaj dalej:
  • 1
  • 2
Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody ZPR Media S.A.. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody ZPR Media S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.
W serwisie:
ZPR Media S.A.:
Serwisy internetowe:
Dom i ogród:
Architektura i budownictwo:
Styl życia:
Rozrywka, informacja:
Hobby i wypoczynek:
Wideo:
Zakupy:
Miesięcznik: