Jakość napięć zasilających

Parametry napięcia zasilającego w publicznych

sieciach rozdzielczych

Częstotliwość sieciowa
Wartość napięcia zasilającego
Zmiany napięcia zasilającego
Szybkie zmiany napięcia (flikery)
Zapady napięcia zasilającego
Krótkie przerwy w zasilaniu
Długie przerwy w zasilaniu
Dorywcze przepięcia o częstotliwości sieciowej
Przejściowe przepięcia
Niesymetria napięcia zasilającego
Harmoniczne napięcia
Sygnał napięciowy do transmisji informacji nałożony na napięcie
zasilające

2

Parametry napięcia warunki pomiaru, wartości

dopuszczalne

Lp. Parametr

Warunki pomiaru

Wartości dopuszczalne

1.

Częstotliwość

sieciowa

Wartość średnia

mierzona przez 10s.

50Hz 

1% przez 99,5% roku

50Hz 4/-

6% przez 100%

(dla sieci połączonych synchronicznie z

systemem

elektroenergetycznym)

2.

Wartość napięcia

zasilającego oraz

zmiany napięcia

10-minutowe

uśrednione wartości

skuteczne

Napięcia znamionowe:

-

230V pomiędzy fazą a przewodem

neutralnym

- 400V pomiędzy fazami

Zmiany napięć:

U

n

10% rms / 95% tygodnia

+10% / -15% / 100%

3.

Szybkie zmiany

napięcia

(flikery)

10 ms

wartości

skuteczne

Długookresowy współczynnik migotania

światła

P

lt



1 przez 95% tygodnia

Krótkookresowy współczynnik migotania

światła

P

st



1 nieznormalizowany

3

Parametry napięcia warunki pomiaru, wartości
dopuszczalne c.d.

4.

Zapady napięcia

zasilającego

10 ms wartości

skuteczne napięcia

Zdarzenia nieprzewidywalne głównie losowe.

Powodowane przez zwarcia występujące w
Instalacjach odbiorców lub w sieciach zasilających

5.

Krótkie i długie

przerwy w

zasilaniu

10 ms wartości

skuteczne napięcia

Zdarzenia losowe. Norma [50160]

wprowad

za podział przerw na:

- krótkie –

nie przekraczające 3 min.

- długie –

przekraczające 3 min.

Niemniej inne dokumenty tę granicę

określają na 1 minutę.

Dopuszczalne wartości nie są

znormalizowane

6.

Przepięcia

dorywcze i
przejściowe

10 ms wartości

skuteczne

Zd

arzenie losowe.

Norma [50160 i 4

-

30] nie określa

dopuszczalnych wartości wskaźników

przepięć

4

Parametry napięcia warunki pomiaru, wartości
dopuszczalne c.d.

7.

Asymetria

napięcia

zasilającego

10 min. Uśrednione
wartości skuteczne

 2% przez 95%

tygodnia

oraz



3% przez 95% tygodnia dla instalacji

jednofazowych lub między dwie
fazy

8. Harmoniczne

napięcia

10 min. Uśrednione

wartości skuteczne

poszczególnych

harmonicznych

(analiza Fouriera)

W ciągu każdego tygodnia 95% uśrednionych

wartości skutecznych. Każdej harmonicznej

(do 40.) powinno być mniejsze lub równe

wartościo

m podanym w tablicy 2.

Współczynnik THD powinien być mniejszy

lub równy 8%.

5

Parametry napięcia warunki pomiaru, wartości
dopuszczalne c.d.

9. Interharmoniczne

Metoda grupowania

(Analiza Fouriera w

oknie czasowym 10

okresów

częstotliwości

sieciowej (200 ms)

Wstępna faza normalizacji.

10.

Sygnał

napięciowy do

transmis

ji

informacji

nałożony na

napięcie

zasilające

Wartości sygnałów

napięcia uśredniona w

ciągu 3 s.

W czasie stanowiącym 99% dnia wartości

skuteczne napięć sygnałowych nie powinny

przekraczać poziomów podanych w normie
PN50160

6

Harmoniczne przebiegów

prądowych i napięciowych

Odkształcony przebieg okresowy można wyrazić jako sumę członów kosinusoidalnych i
sinusoidalnych.

















1

0

)

sin(

)

cos(

)

(

n

n

n

t

n

b

t

n

a

c

t

x





gdzie:















2

0

)

(

)

cos(

)

(

1

f

d

t

n

t

x

a

n

- składnia kosinusoidalna















2

0

)

(

)

sin(

)

(

1

f

d

t

n

t

x

b

n

- składnia sinusoidalna

- składowa stała

0

c

Zespolona amplituda składowej harmonicznej o
częstotliwości

i

n

nf

f 

n

j

n

n

n

n

e

c

jb

a

c























n

n

n

b

a

arctg



7

Powstawanie harmonicznych

Przykład powstawania
harmonicznych – prostownik
jednofazowy

0

1

2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

rząd harmonicznej

I = 0,242 A

THD = 108,3 %

1

%

k

1

.H

ar

m

on

ic

zn

ej

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

500V

Wyjście

sterowane

Przetwornica

impulsowa

Mostek Groetza

230V ~

u

0

i

u

i

8

Powstawanie harmonicznych

Przykład powstawania harmonicznych – prostownik
trójfazowy

9

Powstawanie harmonicznych

Wpływ przesunięcia fazowego
harmonicznej na kształt przebiegu

)

3

sin(

3

1

)

(

)

sin(

)

(

x

x

g

x

x

f





)

(

)

(

)

(

x

g

x

f

x

h





)

(

)

(

)

(

x

g

x

f

x

h





)

(x

f

)

(x

g

)

(x

h

)

(x

f

)

(x

g

)

(x

h

0

0

0,5

1

-1

-0,5

-1

1

0

1

1

2

3

4

5

6

7

2

3

4

5

6

7

10

Powstawanie harmonicznych

Przykład odkształconego
przebiegu prądu oraz jego
rozkład na poszczególne
harmoniczne - rzędu 1, 3, 5,
7 i 9

11

Propagacja harmonicznych w

sieci



120

3

3

3

x

j

a

b

e

I

I







240

3

3

3

x

j

a

c

e

I

I







120

5

5

5

x

j

a

b

e

I

I







240

5

5

5

x

j

a

c

e

I

I





b

I

3

c

I

3

a

I

3

b

I

5

c

I

5

a

I

5

+

trzecia harmoniczna

tylko składowa zerowa

piąta harmoniczna

tylko składowa powrotna

Symetryczne składowe 3 i 5 harmonicznej w układzie
trójfazowym

12

Propagacja harmonicznych w

sieci

Ogólnie przy n-tej harmonicznej
obowiązuje:



120

jn

a

n

b

n

e

I

I







240

jn

a

n

c

n

e

I

I





i

a, b, c – oznaczenie faz.
Kierunek wektorów harmonicznych w symetrycznym
systemie trójfazowym
wyznacza ich podział na składowe:

n = 3k - zerowa składowa harmoniczna
n = 3k + 1

- kolejna składowa harmoniczna

n = 3k – 1

- powrotna składowa harmoniczna

gdzie: k = 1, 2, 3 ...

13

Propagacja harmonicznych w

sieci

b

I

3

c

I

3

a

I

3

A

B

C

a

b

c

A

I

3

B

I

3

C

I

3

a

c

b

a

I

I

I

I

3

3

3

3

3







Oddziaływanie trzeciej harmonicznej na transformator w układzie
D/y

n

14

Propagacja harmonicznych w

sieci

Schemat zastępczy
sieci dla
harmonicznych

15

Propagacja harmonicznych w

sieci

k

U

R

k

I

R

k

U

L

k

U

C

k

U



















C

L

j

R

Z

k

k

k





1

LC

k

1





dobroć

a)

R

L

Q

k

k





+

b)

+j

)

(

L

j

R

I

U

k

k

L







k

k

L

k

U

Q

U 

k

I

+j

R

I

U

k

k



C

j

I

U

k

k

C

k



1



Rezonans szeregowy w obwodzie RLC

16

Propagacja harmonicznych w

sieci

k

U

R

k

I

C

k

I

LC

k

1





dobroć

a)

R

L

Q

k

k





+

b)

+j

k

k

C

k

I

Q

I 

k

U

+j

k

k

k

Y

U

I 

L

C

L

j

L

j

R

Y

k

k

k











1

C

j

U

I

k

k

C

k





L

RC

Y

k



k

k

k

k

L

k

I

Q

L

j

R

U

I







Rezonans równoległy w obwodzie RLC

17

Propagacja harmonicznych w

sieci

f

rów.

rezonans równoległy pierwotny bez L

komp

Nieliniowe

obciążenie

Y

C

B

A

L

komp

C

komp

Y

komp

f

szeregowa

f

rów

f

Y

Tr

Y

komp

komp

komp

szeregowa

C

L

2

1

f







f

szeregowa

< f

k

!

f

szeregowa

powinna być najmniejszą harmoniczną prądu (fk)

(tzn. 150Hz albo 250Hz w zależności od typu
nieliniowego obciążenia)

Element sieci z wprowadzoną
indukcyjnością do układu
kompensacyjnego moc bierną

18

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

s

s

fI

n

R

I

THD

P

2

2

100 

















Straty mocy w przewodach wywołane dodatkowymi zjawiskami
cieplnymi

Dodatkowe straty mogą osiągać istotne wartości. Można je zapisać
wzorem:

gdzie: THD

fI

- całkowity współczynnik odkształceń przebiegu

prądowego w %,

I

s

- wartość prądu w sieci zasilającej,

R

s

- wartość rezystancji sieci.

19

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

Ponadto wyższe harmoniczne powodują m.in.:
 konieczność doboru urządzeń elektroenergetycznych o
podwyższonych

parametrach,
 konieczność doboru przekroju przewodów,
 ograniczanie czasu pracy urządzeń elektroenergetycznych,
 przypadkowe zadziałania zabezpieczeń oraz wyłączania instalacji.

20

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

Środki zaradcze np.:
 grupowanie odbiorników zakłócających,
 odpowiednie umiejscowienie szczególnie zakłócających
odbiorników,
 separacja źródeł zasilania,
 zastosowanie transformatorów o odpowiednich rodzajach połączeń,
 zwiększanie reaktancji indukcyjnej,
 wybór odpowiedniego układu sieci,
 zastosowanie układów przekształtnikowych o większej niż 6 liczbie
pulsacji,
 stosowanie filtrów

21

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

Filtry pasywne

R

fbs

L

fbs

C

R

fbs

L

fbs

C

R

sys

L

sys

R

sys

L

sys

R

sys

L

sys

R

fbs

L

fbs

C

system zasilający

filtr typu BP

odbiornik

Schemat ideowy filtru selektywnego

22

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

I(C)=I(L)=I(R)

0

In

2In

3In

4In

5In

10Hz

30Hz

100Hz

300Hz

1kHz

3kHz

10kHz

Charakterystyka prądu przepływającego przez elementy filtru w
jednej fazie

23

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

R

sys

L

sys

system zasilający

filtr typu HP

odbiornik

R

sys

L

sys

R

fhp

L

fhp

C

R

fhp

L

fhp

C

R

sys

L

sys

R

fhp

L

fhp

C

Schemat ideowy filtru
dolnoprzepustowego

24

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

0

10Hz

30Hz

100Hz

300Hz

1kHz

3kHz

10kHz

IC

hp

IR

hp

IL

hp

1.1

I

I

n

Prądy płynące przez elementy filtra w funkcji
częstotliwości

25

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

Filtry
aktywne

U~

Impedancja

źródłowa

Generator

prądu

Procesor

DSP

Filtr aktywny

Prąd harmoniczny

O

bc

ią

że

ni

e

ni

el

in

io

w

e

Filtr aktywny połączony
równolegle

26

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

U~

Filtr

aktywny

Obciążenie

nieliniowe

U~

Filtr

aktywny

Obciążenie

nieliniowe

U~

Filtr

aktywny

Obciążenie

nieliniowe

a)

b)

c)

Filtry aktywne: a) połączenie szeregowe, b) połączenie

równoległe, c) połączenie hybrydowe

27

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

a) b)

W

ar

to

ść

(

%

)

Kolejne harmoniczne

W

ar

to

ść

(

%

)

Kolejne harmoniczne

Obciążenie typu PC: a) bez filtracji; b) po
filtracji

28

Oddziaływanie wyższych harmonicznych

na sieć

i urządzenia elektryczne

odbiornik

L

PT

C

T

I

I

U

U

a)

b)

Filtr aktywny równoległy Przykład skuteczności filtru
aktywnego

29

Interharmoniczne

Składowe spektralne przebiegów odkształconych można pod
względem częstotliwości podzielić na:

harmoniczne
-

gdzie

n

jest liczba naturalną większą od

zera

1

nf

f 

interharmoniczne
-

1

nf

f 

subharmoniczne –

składowa stała
–

1

0

f

f 



0



f

f

1

- składowa podstawowa

30

Interharmoniczne

1. Wytwarzanie składowych interharmonicznych w pasmach

bocznych wokół częstotliwości napięcia zasilającego i jego
harmonicznych na skutek zmiany ich amplitud i/lub kątów
fazowych. Przyczyną są szybkie zmiany prądu w urządzeniach
i instalacjach, które są jednocześnie źródłem wahań napięcia.
Zaburzenia są generowane w stanach nieustalonych pracy
odbiorników oraz w przypadkach, w których ma miejsce
amplitudowa modulacja prądów i napięć. Zaburzenia mają z
natury charakter czasowy (zmiany obciążenia).

2. Drugi proces polega na synchronicznym łączeniu elementów

półprzewodnikowych w przekształtnikach statycznych (praca
w określonym cyklu niezgodnym z f

1

lub f

n

)

31

Interharmoniczne

Podstawowymi źródłami interharmonicznych są:

• urządzenia łukowe,
• napędy elektryczne o zmiennym obciążeniu,
• przekształtniki – w tym głównie przemienniki częstotliwości,
• sygnały informatyczne w napięciu zasilającym,
• oscylacje powstające w sieciach z kondensatorami i
transformatorem podczas znacznego ich nasycenia, a także w
procesach łączenia (np. zmiana wartości pojemności przy
automatycznej kompensacji mocy biernej).

32

Interharmoniczne

Typowe wahania napięcia powodowane pracą pieca łukowego, zmierzone
po wtórnej stronie transformatora zasilającego;

a) wahania napięcia, b) widmo ukazujące harmoniczne (szpilki na
charakterystyce) i interharmoniczne

a) b)

33

Interharmoniczne

Wyniki analizy
widmowej prądu
fazowego silnika i
napięcia na zaciskach
maszyny, oraz napięcie
strony pierwotnej
transformatora
zasilającego układ
napędowy;

a),c) – pełne widma
sygnałów,

b), d) – widma z
wyeliminowaną
składową o
częstotliwości
podstawowej

34

a)

b)

c)

d)

częstotliwość

częstotliwość

n

a

p

ię

cie

n

a

p

ię

cie

p

rą

d

p

rą

d

Interharmoniczne

Pośredni przemiennik
częstotliwości

35

Interharmoniczne

Składowe w pośrednim obwodzie prądu stałego

pochodzące z systemu 1

....

,

2

,

1

,

0

1

1

1





k

kf

p

f

d

pochodzące z
systemu 2

....

,

2

,

1

,

0

1

2

2





n

nf

p

f

d

gdzie: p

1

, p

2

– liczba pulsów

f

1

– podstawowa systemu 1 (sieć zasilająca)

f

2

– podstawowa systemu 2 (odbiorniki)

Harmoniczne

w

sieci

zasilającej

wywołane

pracą

przekształtnika 1.

1

1

)

(

)

1

(

f

k

p

f

har

wh





W sieci pojawiają się również składowe wywołane pracą
przekształtnika 2.

Stąd

2

2

1

1

.

)

1

(

nf

p

f

kp

f

sk







36

Interharmoniczne

Skutki obecności interharmonicznych

• efekt cieplny

• oscylacje

niskoczęstotliwościowe

w systemach mechanicznych,

• zaburzenia w pracy lamp fluorescencyjnych i sprzętu elektronicznego (w praktyce może
być zaburzona praca każdego sprzętu, którego działanie synchronizowane jest względem
przejścia napięcia przez wartość zero lub względem szczytu napięcia)

• interferencje z sygnałami sterowania i zabezpieczeń, występującymi w liniach
zasilających,

• przeciążenie pasywnych równoległych filtrów wyższych harmonicznych,
• interferencje telekomunikacyjne,
• zakłócenia akustyczne,
• nasycanie przekładników prądowych.
• zmiany wartości skutecznej napięcia i zjawisko migotania światła, są
najbardziej powszechnym skutkiem obecności interharmonicznych [10].

37

Interharmoniczne

Przebieg napięcia z wielokrotnymi przejściami przez

wartość zerową jako skutek odkształcenia

38

Interharmoniczne

Znormalizowana metoda pomiaru interharmonicznych

Podgrupa harmoniczna Grupa harmoniczna Podgrupa harmoniczna

Ilustracja tworzenia grup
harmonicznych

2

2

2

5

4

4

2

2

5

2

,





















k

k

k

i

k

k

n

g

C

C

C

G













1

1

2

2

,

k

k

i

k

n

sg

C

G













1

1

2

2

,

k

k

i

k

n

sg

C

G

39

Interharmoniczne

Centrowana podgrupa Grupa

interharmoniczna interharmoniczna









9

1

2

2

,

i

i

k

n

ig

C

C









8

2

2

2

,

i

i

k

n

isg

C

C

Ilustracja tworzenia grup
interharmonicznych

40

Sygnał napięciowy do transmisji informacji

nałożony na napięcie zasilające

Dopuszczalne poziomy napięcia sygnałowego w funkcji częstotliwości wyrażone

w procentach u

n

napięć zasilających nn. (norma 50160)

41

Sygnał napięciowy do transmisji informacji

nałożony na napięcie zasilające

• Niskiej częstotliwości – sygnały sinusoidalne w przedziale 110-2200 (3000) Hz
z preferencją w nowych systemach dla 110-500 Hz. Stosowane głównie w
sieciach energetyki zawodowej (niekiedy także w sieciach przemysłowych) na
poziomie nn, SN i WN. Wartość wprowadzanego sinusoidalnego sygnału
napięciowego zawarta jest w przedziale 2-5% napięcia znamionowego, w
warunkach rezonansu może wzrosnąć nawet do 9%.

• Średniej częstotliwości – sygnały sinusoidalne w przedziale 3-20 kHz z
preferencją dla 6-8 kHz, stosowane głównie w sieciach energetyki zawodowej.
Wartość sygnału do 2% U

N

.

• Częstotliwości radiowej – sygnały sinusoidalne 20-150 (148,5) kHz. Stosowane
w sieciach energetyki zawodowej, przemysłowych i komunalnych, także dla
zastosowań komercyjnych (zdalne sterowanie urządzeń itd.).

• Znaczniki na napięciu zasilającym – niesinusoidalne maski na przebiegu
czasowym napięcia

W normie IEC61000-2-1 wyróżniono cztery podstawowe kategorie
sygnałów transmisji danych:

42

Sygnał napięciowy do transmisji informacji

nałożony na napięcie zasilające

Schemat blokowy układu transmisji danych w sieci
energetycznej

43

Sygnał napięciowy do transmisji informacji

nałożony na napięcie zasilające

Struktura i konfiguracja systemu
NETPAF

44

Zapady napięć

1,1 U

n

U

max

U

n

0,9 U

n

U

min

U

zapadu

=U

min

t

U

t

zapadu

t

przep

Definicja zapadu i
przepięcia

45

Zapady napięć

Głównymi

przyczynami

występowania

zapadów napięć są:

• procesy załączania odbiorników dużej
mocy,

• praca odbiorników o zmiennym
obciążeniu,

• zwarcia w sieci zasilającej.

46

Zapady napięć

n

U

2

n

U

2

 U

 U

t

t

a)

b)

n

U

2

9

,

0

n

U

2

9

,

0

zapad napięcia

zapad napięcia

 t >10ms

 t >10ms

Przykładowe przebiegi zapadów napięcia; U

N

– napięcie

znamionowe;     

a) zapad płytki, b) zapad głęboki

47

Zapady napięć

Przykładowy zarejestrowany zapad
napięcia

48

Zapady napięć

Trójfazowy wielostopniowy zapad napięcia

49

U

1

U

N

U

N10%

U

2

U

N

U

N10%

U

3

U

N

U

N10%

U

N

t

t

t

t

U

N10%

czas trwania

t

trójfazowy zastępczy zapad napięcia

U

U

N

U

N10%

amplituda zapadów

U

1

U

2

U

3

t

t

t

Asymetria napięcia zasilającego

Interpretacja graficzna składowych
symetrycznych

50

Asymetria napięcia zasilającego

Składowa symetryczna kolejności przeciwnej jest opisana
następująco



2

u

%

100

*

W przypadku systemów trójfazowych składową symetryczną kolejności
przeciwnej zapisuje się w postaci (

fund

ij

U

składowa podstawowa napięcia pomiędzy fazami i oraz j
):

%

100

*

6

3

1

6

3

1

2















u

oraz





2

2

31

2

23

2

12

4

31

4

23

4

12

fund

fund

fund

fund

fund

fund

U

U

U

U

U

U













Wyznaczenie składowej symetrycznej kolejności zerowej U

0

jest

następująca:



0

u

%

100

*

51

Przerwy w zasilaniu

Przerwami w zasilaniu nazywamy stan, w którym napięcie
zasilające spada poniżej 1 % napięcia deklarowanego . Zgodnie
z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki, ustala się następujące
rodzaje przerw w dostarczaniu energii elektrycznej:

• planowane - wynikające z programu prac eksploatacyjnych
sieci elektroenergetycznej; czas ich trwania jest liczony od
momentu

otwarcia

wyłącznika

do

czasu

wznowienia

dostarczania energii elektrycznej;

• nieplanowane - spowodowane wystąpieniem awarii w sieci
elektroenergetycznej, przy czym czas trwania przerwy jest
liczony od momentu uzyskania przez przedsiębiorstwo
energetyczne zajmujące się przesyłaniem lub dystrybucją
energii elektrycznej informacji o jej wystąpieniu do czasu
wznowienia dostarczania.

52

Przerwy w zasilaniu

Podział przerw zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki
jest następujący:

• przemijające (mikroprzerwy), trwające krócej niż 1 sekundę,
• krótkie, trwające nie krócej niż 1 sekundę i nie dłużej niż 3
minuty,

• długie, trwające nie krócej niż 3 minuty i nie dłużej niż 12 godzin,
• bardzo długie, trwające nie krócej niż 12 godzin i nie dłużej niż 24
godziny,

• katastrofalne, trwające dłużej niż 24 godziny.

53

Przerwy w zasilaniu

Rozporządzenie Ministra Gospodarki wprowadza dopuszczalne czasy
trwania przerw w zasilaniu dla sieci nn.

     Dla przerwy jednorazowej, czas trwania nie może przekroczyć:
• 16 godzin (w przypadku przerwy planowanej),
• 24 godziny (w przypadku przerwy nieplanowanej).

   Suma czasów trwania w ciągu roku jednorazowych długich i bardzo

długich przerw nie może przekroczyć:

• 35 godzin (w przypadku przerw planowanych),
• 48 godzin (w przypadku przerw nieplanowanych).

54

Przerwy w zasilaniu

Początek i koniec przerwy w zasilaniu zdefiniowany jest
następująco:

 

• W systemach jednofazowych przerwa w zasilaniu zaczyna się w
chwili, w której napięcie jest mniejsze od napięcia progowego
przerwy i kończy się w chwili, w której napięcie jest równe lub
większe niż napięciowy próg przerwy powiększony o histerezę.

• W systemach wielofazowych przerwa w napięciu zaczyna się w
chwili, w której napięcia we wszystkich torach pomiarowych są
mniejsze od napięciowego progu przerwy i kończy się w chwili, w
której napięcie w każdym torze pomiarowym jest równe lub większe
od napięciowego progu przerwy powiększonego o histerezę.

55

Napięcia (przepięcia)

przejściowe

i dorywcze

wyróżnia dwa rodzaje przepięć:

•  dorywcze o częstotliwości sieciowej między przewodami pod
napięciem, a ziemią, (z reguły nie przekraczają 1,5 kV w sieciach
niskiego napięcia

i 2 w sieciach średniego napięcia z izolowanych punktem
neutralnym oraz w sieciach kompensowanych),

c

U

• przejściowe między przewodami pod napięciem, a ziemią, (z
reguły nie przekraczają 6 kV w sieciach niskiego napięcia).

56

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Ilustracja napięcia
flikera

57

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Propagacja flikerów w sieci

A

B

C

D

U

1

U

FC

U

FB

U

FA

U

F

nn

sn

sn

WN

Źródło flikera po stronie nn

)

(

)

(

)

(

1

:

1

:

1

:

:

C

K

B

K

A

K

FC

FB

FA

S

S

S

U

U

U



)

(

)

(

A

K

B

K

FB

FA

S

S

U

U



)

(

)

(

)

(

)

(

B

K

A

K

A

st

B

st

S

S

P

P



U

F

- napięcie flikera ; S

K

– moc zwarciowa

P

st

- wskaźnik krótkookresowego migotania światła

58

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Propagacja flikerów w sieci

A

B

C

D

U

1

U

F

U

FB

U

FA

nn

sn

sn

WN

Źródło flikera po stronie
sn

)

(

)

(

)

(

C

st

B

st

A

st

P

P

P





59

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania
światła

60

-         Wyznaczanie względnej zmiany napięcia [PN-EN
61000-3-3 ]

-         Bezpośredni pomiar współczynnika migotania
światła

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Schemat blokowy miernika migotania
światła

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania
światła

Bezpośredni pomiar współczynnika migotania światła

61

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Funkcja transmisyjna
fikeromierza

Symulacja odpowiedzi częstotliwościowej
ludzkiego wzroku na zmiany światłości
żarówki spowodowaną sinusoidalną
modulacją napięcia

( blok 3)

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania światła

Bezpośredni pomiar współczynnika migotania światła

6
2

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania światła

Bezpośredni pomiar współczynnika migotania światła

Charakterystyki amplitudowo fazowe filtrów miernika migotania
światła

63

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania światła

Bezpośredni pomiar współczynnika migotania światła

)

...

(

2

2

1

1

n

n

st

P

K

P

K

P

K

P









Algorytm dla ustalenia krótkookresowego wskaźnika
migotania światła w czasie 10 minut

K

1

do

K

n

– współczynniki wagowe;

P

1

do

P

n

– poziomy

przekroczenia funkcji dystrybucyjnej (percentyle)

Percentyle np.

P

01

– poziom, który jest przekroczony

tylko przez 01% czasu w badanym cyklu,

P

1

– 1% itd.

64

Szybkie zmiany napięcia -

flikery

Metody pomiaru szybkich zmian napięcia i migotania
światła

Bezpośredni pomiar współczynnika migotania światła

Efekty pomiaru

P

st

– współczynnik krótkookresowego migotania światła (10

min. )

P

lt

– współczynnik długookresowego migotania światła (2

godz.)

3

12

1

3

12







i

sti

lt

P

P

Zgodnie z PN-EN 50160 95% wartości

P

lt

w trakcie

tygodnia nie powinno przekraczać wartość 1,0

65

Jakość energii elektrycznej

Przykłady wpływu odkształceń przebiegów na sieć / urządzenia
elektroenergetyczne















10

100

sin

2

100

sin

R

V

U

t

t

U

u

m

66

Jakość energii elektrycznej

w czasie t = T/4 i t = 3/4T wartość maksymalna prądu
wynosi:

A

R

U

I

m

am

2

10

10

1

2

100

1









Obliczmy wartość skuteczna tego prądu















2

4

4

3

2

2

2

2

2

2

50

sin

)

2

10

(

sin

)

2

10

(

1

T

T

T

T

a

A

tdt

tdt

T

I

A

I

a

2

5



Moc czynna na obciążeniu R

W

RI

P

a

500

50

10

2









67

Jakość energii elektrycznej

Po rozłożeniu przebiegu prądu na szereg
Fouriera pierwsza harmoniczna wynosi:

)

sin(

1

1

1









t

I

i

m

wartości

537

,

0

sin

;

843

,

0

cos

'

30

32

;

92

,

5

;

37

,

8

1

1

1

1

1



















A

I

A

I

m

Ponieważ napięcie jak założyliśmy jest sinusoidalne, to moc
czynną można wyznaczyć z zależności:

W

UI

P

500

843

,

0

92

,

5

100

cos

1

1













68

Jakość energii elektrycznej

Obciążenie jest obciążeniem liniowym, a nieliniowość prądu
wprowadzona regulatorem tyrystorowym wprowadza moc
reaktywną

.

318

537

,

0

92

,

5

100

sin

1

1

war

UI

Q













Suma kwadratów wyższych harmonicznych w przedstawionym
przykładzie jest równa

















2

2

2

2

2

1

2

2

96

,

14

92

,

5

)

2

5

(

k

a

k

A

I

I

I

Pojawienie się wyższych harmonicznych prądu powoduje powstanie
mocy odkształcenia

VA

I

U

T

D

k

386

96

,

14

100

2

2

2

2















69

Jakość energii elektrycznej

Moc odkształcenia powoduje zwolnienie strat w
sieci

Moc pozorna liczona wynosi dla pierwszej harmonicznej
prądu:

VA

Q

P

S

593

318

500

2

2

2

2

1











Pełna moc pozorna wg Budueana

VA

D

Q

P

S

708

386

593

2

2

2

2

2













70

Jakość energii elektrycznej

Współczynnik
mocy

843

,

0

cos

1





Współczynnik mocy
wynosi

„Tradycyjny” współczynnik
mocy

Moc fikcyjna

706

,

0

708

500









S

P

war

D

Q

F

500

386

318

2

2

2

2











71

Jakość energii elektrycznej

Przykłady wpływu odkształceń przebiegów na sieć / urządzenia elektroenergetyczne

Przykład 2 - Dzielnica mieszkaniowa

600 mieszkań wyposażonych w telewizor
i komputer dla tych odbiorników prąd 3.
Harmonicznej wynosi ok. 0,5 A

Do przykładu przyjmiemy średnio 0,5 A

1

2

2

1

I

I

THD

k

k









Wzrost strat spowodowany harmonicznymi

2

1

1

1 THD

P

P

c









stąd

21

,

2

/

1

,

1

%

110

1

1









P

P

a

THD

c

Oznacza to konieczność zwiększenia przekrojów przewodów
fazowych o ok.. 50%, a przewodów neutralnych o co najmniej 100%

72

Jakość energii elektrycznej

Przykłady wpływu odkształceń przebiegów na sieć / urządzenia elektroenergetyczne

Przykład 3 - Przedsiębiorstwo

Analiza harmonicznych i przekroczenia 13. harmonicznej w
funkcji czasu

73

a)

b)

Jakość energii elektrycznej

Przykłady wpływu odkształceń przebiegów na sieć / urządzenia elektroenergetyczne

Przykład 4 - Oława

74

Jakość energii elektrycznej

Przykłady wpływu odkształceń przebiegów na sieć / urządzenia elektroenergetyczne

Przykład 5 - Przedsiębiorstwo

Charakter zmian wartości prądu oraz zawartość harmonicznych w przebiegach

prądowych

75