Analiza porownawcza metod oceny JEE.pdf

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Nap ħ dów i Pomiarów Elektrycznych

Nr 64

Politechniki Wrocławskiej

Nr 64

Studia i Materiały

Nr 30

2010

kompatybilno Ļę elektromagnetyczna, jako Ļę energii elektrycznej

Jerzy LESZCZY İ SKI *

BADANIE JAKO ĺ CI ENERGII ELEKTRYCZNEJ.

ANALIZA PORÓWNAWCZA METOD I PRZEPISÓW

W artykule zasygnalizowano problemy w ocenie jako Ļ ci napi ħę zasilaj Ģ cych wynikaj Ģ ce z niejed-

noznaczno Ļ ci kryteriów, metod i specyfikacji parametrów. Stwarza to, przy opracowywaniu ekspertyz

jako Ļ ciowych konieczno Ļę odnoszenia si ħ do ró Ň nych przepisów normalizacyjnych i prawnych. Do-

datkow Ģ , jednoznaczn Ģ ocen ħ jako Ļ ci napi ħę utrudnia brak dla kilku parametrów okre Ļ lenia warto Ļ ci

dopuszczalnych i mo Ň liwo Ļ ci aparaturowe.

1.WST Ħ P

Utrzymanie wła Ļ ciwych standardów jako Ļ ci napi ħę zasilaj Ģ cych jest zwi Ģ zane z

pomiarami warto Ļ ci parametrów charakteryzuj Ģ cych stan napi ħę a te z kolei ze Ļ ci Ļ le

okre Ļ lonymi metodami i przepisami normalizacyjnymi i prawnymi. Podstawowym

dokumentem dotycz Ģ cym jako Ļ ci energii elektrycznej jest Rozporz Ģ dzenie Ministra

Gospodarki [1] w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elek-

troenergetycznego. Innymi dokumentami s Ģ normy: PN-EN 50160 [2], PN-EN 1000-

2-4 [3] okre Ļ laj Ģ ce dopuszczalne warto Ļ ci parametrów jako Ļ ciowych napi ħę w sie-

ciach publicznych i w sieciach zakładów przemysłowych, oraz normy: PN-EN 61000-

4-30 [4], PN-EN 61000-4-7 [5] [6] precyzuj Ģ ce metody bada ı i pomiarów.

Ww. normy zawieraj Ģ równie Ň odno Ļ niki do innych dokumentów, które w gł ħ b-

szym stopniu okre Ļ laj Ģ niektóre parametry i metody pomiarów.

Post ħ powanie zgodne z tymi dokumentami ma na celu ujednolicenie oceny stanu

napi ħę zasilaj Ģ cych – co jest oczywiste. Niemniej podczas analizy poszczególnych

wymaga ı i specyfikacji zauwa Ň a si ħ sprzeczno Ļ ci i niejednoznaczno Ļ ci pomi ħ dzy

__________

* Instytut Maszyn, Nap ħ dów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej

Jerzy.leszczynski@pwr.wroc.pl

obowi Ģ zuj Ģ cymi normami, co utrudnia wła Ļ ciw Ģ interpretacj ħ otrzymywanych wyni-

ków pomiarów.

2. PARAMETRY CHARAKTERYZUJACE JAKO ĺĘ NAPI ĦĘ ZASILAJ ġ CYCH

OPISYWANE ZGODNIE W PRZEPISACH NORMALIZACYJNYCH I

PRAWNYCH

Cz ħĻę z parametrów jest w ww. dokumentach okre Ļ lona zgodnie. Do tych parame-

trów nale Ň y zaliczy ę :

warto Ļę napi ħ cia zasilaj Ģ cego : 230V i 400V dla sieci nn. Dla sieci Ļ n i WN war-

to Ļ ci napi ħę s Ģ okre Ļ lone jako deklarowane,

wahania napi ħ cia zasilaj Ģ cego : U n ±10% - 95% warto Ļ ci za zbioru 10-

minutowego warto Ļ ci skutecznych. U n +10%/-15% - 100% warto Ļ ci

Podane przedziały dopuszczalne dotycz Ģ ce napi ħę nn i Ļ n dodatkowo Rozporz Ģ -

dzenie [1] okre Ļ la tolerancj ħ napi ħę :

±10% U c dla sieci o napi ħ ciu 110kV i 220kV przez 95% w tygodniu

+5%/-10% dla sieci o napi ħ ciu 400kV przez 95% w tygodniu

- szybkie zmiany napi ħ cia

długookresowy współczynnik migotania Ļ wiatła P lt £ 1 dla sieci nn i Ļ n przez 95%

w tygodniu,

dodatkowo Rozporz Ģ dzenie okre Ļ la P lt £ 0,8 dla WN przez 95% w tygodniu

- asymetria napi ħ cia zasilaj Ģ cego

£2% dla obci ĢŇ e ı symetrycznych przez 95% w tygodniu

£3% dla odbioru niesymetrycznych przez 95% w tygodniu

- napi ħ cie (przepi ħ cie) przej Ļ ciowe

zgodno Ļę bez Ļ ci Ļ le okre Ļ lonej specyfikacji

- sygnał napi ħ ciowy do transmisji informacji nało Ň ony na napi ħ cie zasilaj Ģ ce .

Zgodnie z [2] w czasie stanowi Ģ cym 99% dnia warto Ļ ci sygnałów napi ħ cia, u Ļ red-

niane w ci Ģ gu 3s. powinny by ę mniejsze lub równe warto Ļ ciom okre Ļ lonym charakte-

rystyk Ģ cz ħ stotliwo Ļ ciow Ģ .

3.PARAMETRY CHARAKTERYZUJACE JAKO ĺĘ NAPI ĦĘ ZASILAJ ġ CYCH

WYMAGAJ ġ CE DODATKOWYCH KOMENTARZY

Cz ħ stotliwo Ļę sieciowa

Cz ħ stotliwo Ļę sieciowa jest znamionow Ģ cz ħ stotliwo Ļ ci Ģ napi ħ cia zasilaj Ģ cego

okre Ļ lan Ģ jako liczba powtórze ı składowej podstawowej napi ħ cia mierzona w jedno-

stce czasu.

Pomiar cz ħ stotliwo Ļ ci sieciowej jest okre Ļ lany tak samo w normie [4] jak i w Roz-

porz Ģ dzeniu Ministra Gospodarki [1]. W normalnych warunkach pracy warto Ļę Ļ red-

nia cz ħ stotliwo Ļ ci powinna by ę mierzona w czasie 10s. Wynik cz ħ stotliwo Ļ ci podsta-

wowej jest ilorazem liczby całkowitych okresów mierzonych w czasie 10s,

podzielonej przez całkowity czas trwania pełnych okresów. Nale Ň y równie Ň pami ħ ta ę ,

Ň e w przypadku, gdy pojedyncze okresy czasu nachodz Ģ na siebie, wyniki s Ģ odrzuca-

ne. Ka Ň dy 10-sekundowy przedział czasu powinien zaczyna ę si ħ zgodnie z pocz Ģ t-

kiem 10s czasu zegarowego. Minimalny czas pomiaru wynosi tydzie ı .

Dopuszczalne warto Ļ ci cz ħ stotliwo Ļ ci sieciowej w sieciach publicznych s Ģ zawarte

w normie [2], [7] zarówno dla sieci niskiego jak i Ļ redniego napi ħ cia s Ģ nast ħ puj Ģ ce:

- dla sieci poł Ģ czonych synchronicznie z systemem elektroenergetycznym

50Hz ± 1%(tj. 49,5…50,5Hz)przez 99,5% roku,

50Hz + 4% /- 6%(tj. 47…52Hz)przez 100% czasu.

Rozporz Ģ dzenie Ministra Gospodarki [1] z 2007 roku wprowadza nast ħ puj Ģ ce

sprostowanie:

- dla podmiotów zasilanych napi ħ ciem <110 kV

50 Hz ± 1%(tj. 49,5…50,5Hz)przez 99,5% tygodnia,

50Hz + 4% /- 6% (tj. 47…52Hz) przez 100% tygodnia.

- dla podmiotów zasilanych napi ħ ciem ² 110 kV

50Hz ± 1% (tj. 49,5…50,5Hz)przez 99,5% tygodnia

50Hz + 4%/- 6%(tj. 47…52Hz)przez 100% tygodnia

Rozporz Ģ dzenie [1] wyeliminowało mo Ň liwo Ļ ci chwilowych spadków i wzrostów

cz ħ stotliwo Ļ ci sieciowej poza jej dopuszczalne zakresy oraz okre Ļ liło dopuszczalne

warto Ļ ci cz ħ stotliwo Ļ ci dla sieci wysokiego napi ħ cia.

W przypadku dopuszczalnych warto Ļ ci cz ħ stotliwo Ļ ci sieciowej w sieciach prze-

mysłowych, norma [3] przyjmuje poziomy kompatybilno Ļ ci dla cz ħ stotliwo Ļ ci sie-

ciowej takie same jak w przypadku sieci publicznych. Przytacza równie Ň jeden wyj Ģ -

tek – dla sieci izolowanej od sieci publicznej dopuszcza si ħ odchylenia cz ħ stotliwo Ļ ci

do ±4%, przy czym w tym przypadku poziomy kompatybilno Ļ ci powinny by ę uzgad-

niane.

Zapady napi ħ cia

Zapadem nazywamy nagłe zmniejszenie si ħ napi ħ cia zasilaj Ģ cego do warto Ļ ci za-

wartej w przedziale od 90% do 1% napi ħ cia deklarowanego U n , po którym, w krótkim

czasie nast ħ puje wzrost napi ħ cia do poprzedniej warto Ļ ci. Umownie czas trwania

zapadu wynosi od 10ms do 1 minuty. Gł ħ boko Ļę zapadu napi ħ cia definiowana jest

jako ró Ň nica mi ħ dzy minimaln Ģ warto Ļ ci Ģ skuteczn Ģ napi ħ cia w czasie trwania zapa-

du, a napi ħ ciem deklarowanym. Zapad napi ħ cia mo Ň e mie ę prosty jednostopniowy

kształt lub zło Ň ony, podczas którego napi ħ cie zmienia si ħ w dwóch lub wi ħ cej stop-

niach. W praktycznych rozwa Ň aniach niezale Ň nie od kształtu jest on traktowany jako

pojedyncze zaburzenie. Jako amplituda zapadu o zło Ň onym kształcie jest przyjmowa-

na najcz ħĻ ciej najwi ħ ksza zmiana napi ħ cia, a czas trwania jest czasem całego zabu-

rzenia, podczas którego warto Ļę napi ħ cia jest mniejsza ni Ň 90 % warto Ļ ci znamiono-

wej [8].

Najcz ħ stszymi powodami powstawania zapadów s Ģ zwarcia wyst ħ puj Ģ ce w insta-

lacjach odbiorców lub w publicznych sieciach rozdzielczych. Zapady s Ģ zdarzeniami

nieprzewidywalnymi, głównie losowymi. Ich cz ħ sto Ļę wyst ħ powania jest zale Ň na od

miejsca obserwacji i rodzaju sieci zasilaj Ģ cej. Co wi ħ cej, ich rozkład mo Ň e by ę bardzo

nieregularny [8].

Wska Ņ nikami opisuj Ģ cymi zapad napi ħ cia s Ģ :

- napi ħ cia resztkowe ( U res ) lub amplituda zapadu

- czas trwania zapadu ( t ).

Napi ħ cie resztkowe U res , jest najmniejsz Ģ warto Ļ ci Ģ napi ħ cia, które wyst Ģ piło

podczas zaburzenia ( U rms (1/2) ), zwykle wyra Ň one w procentach warto Ļ ci skutecznej

napi ħ cia znamionowego.

rms

(

)

(1)

100

res

Amplituda zapadu jest ró Ň nic Ģ pomi ħ dzy napi ħ ciem znamionowym lub deklarowa-

nym ( U n , U c ) i napi ħ ciem resztkowym. Jest najcz ħĻ ciej wyra Ň ana w procentach napi ħę

( U n , U c ).

Rys. 1. Parametry zapadu napi ħ cia [I-1]

Fig. 3. Parameter of voltage dip

Dotychczas nie okre Ļ lono dopuszczalnych czasów trwania zapadów oraz liczby ich

wyst ħ powania. Informacje zawarte w normie [2] dotycz Ģ jedynie spodziewanych war-

to Ļ ci amplitud napi ħ cia podczas zapadu oraz najcz ħĻ ciej wyst ħ puj Ģ cych czasów trwa-

nia, tj. poni Ň ej 1s.

Podczas okre Ļ lania omawianego parametru skoncentrowano si ħ przede wszystkim

na jego detekcji. Przed przyst Ģ pieniem do pomiaru zapadów u Ň ytkownik powinien

zadeklarowa ę , jaka warto Ļę napi ħ cia b ħ dzie traktowana jako napi ħ cie odniesienia.

Norma [4] definiuje pocz Ģ tek i koniec zapadu w zale Ň no Ļ ci od systemów:

- W systemach jednofazowych zapad napi ħ cia zaczyna si ħ w chwili, w której napi ħ -

cie U rms (1/2) zmaleje poni Ň ej warto Ļ ci progowej zapadu i ko ı czy si ħ w chwili, w

której warto Ļę napi ħ cia U rms (1/2) jest równa lub wi ħ ksza ni Ň próg zapadu powi ħ k-

szony o histerez ħ napi ħ cia.

- W systemach wielofazowych zapad zaczyna si ħ w chwili, w której napi ħ cie U rms (1/2)

w jednym lub wi ħ cej torach pomiarowych jest mniejsze od progu zapadu napi ħ cia i

ko ı czy si ħ , kiedy napi ħ cie U rms (1/2) we wszystkich torach pomiarowych jest równe

lub wi ħ ksze ni Ň próg zapadu powi ħ kszony o histerez ħ napi ħ cia.

Typowa warto Ļę histerezy napi ħ cia wynosi 2 % deklarowanego napi ħ cia zasilaj Ģ -

cego U c .

Analizuj Ģ c zapady napi ħ cia wyst ħ puje pewna niezgodno Ļę , pomi ħ dzy okre Ļ lonym

progiem zapadu, czyli 1% i 90% napi ħ cia deklarowanego, a warto Ļ ci Ģ powi ħ kszon Ģ

o warto Ļę histerezy, czyli o dodatkowe 2% napi ħ cia zasilaj Ģ cego. W tym przypadku

wyniki pomiarów nale Ň y poprze ę wytycznymi dotycz Ģ cymi zgodno Ļ ci pomiarów ze

specyfikacj Ģ [10].

Wg normy [4] podstaw Ģ pomiaru zapadu i wzrostu napi ħ cia powinna by ę warto Ļę

U rms (1/2) wyznaczona w ka Ň dym torze pomiarowym. U rms (1/2) definiowana jest jako war-

to Ļę skuteczna mierzonej wielko Ļ ci wyznaczona w ci Ģ gu 1 okresu rozpoczynaj Ģ cego

si ħ w chwili przej Ļ cia przez zero składowej podstawowej i uaktualniana co pół okre-

su. Oznacza to, Ň e pojedyncze okresy 20-to milisekundowe nachodz Ģ na siebie. We-

dług normy [2] warto Ļę U rms (1/2) powinna by ę wyznaczana co pół okresu, tj. co 10ms.

W przypadku detekcji wzrostu napi ħ cia, próg detekcji wyra Ň a si ħ procentowo warto-

Ļ ci Ģ napi ħ cia deklarowanego U c lub w procentach napi ħ cia referencyjnego w prze-

suwnym oknie czasowym U sr . W przypadku stosowania napi ħ cia referencyjnego do

wyznaczenia wzrostu zapadu, u Ň ywa si ħ filtru pierwszego rz ħ du o stałej czasowej

równej 1 min. Działanie filtru zdefiniowane jest w normie [4] nast ħ puj Ģ co:

(2)

Przy czym: U sr ( n ) jest aktualn Ģ warto Ļ ci Ģ napi ħ cia referencyjnego w przesuwnym

oknie czasowym,

U sr ( n -1) jest poprzedni Ģ warto Ļ ci Ģ napi ħ cia referencyjnego w przesuwnym

oknie czasowym,

U (10/12) rms jest ostatni Ģ warto Ļ ci Ģ skuteczn Ģ 10/12 okresow Ģ .

Jako pocz Ģ tkow Ģ warto Ļę napi ħ cia referencyjnego przyjmuje si ħ warto Ļę równ Ģ

deklarowanemu napi ħ ciu wej Ļ ciowemu. Warto Ļę ta jest uaktualniana po ka Ň dych

10/12 okresach. Je Ň eli 10/12-okresowa warto Ļę nie jest oznaczona, wówczas warto Ļę

napi ħ cia referencyjnego w przesuwnym oknie czasowym nie jest uaktualniana i sto-

sowana jest jej poprzednia warto Ļę .

Pocz Ģ tek i koniec wzrostów napi ħ cia w zale Ň no Ļ ci od systemu, norma [4] definiuje

podobnie jak w przypadku zapadów napi ħ cia, przy czym warto Ļę napi ħ cia U rms (1/2)

9967

0033

(

)

(

−

)

(

)

rms

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: