Nepriaznivé vplyvy na elektrizačnú sústavu Altus, J. a kol.: Elektromagnetická kompatibilita elektrizačných sústav, ŽU v Žiline, EDIS, 2004, ISBN 80-8070-227-6 Otčenášová A., Reguľa M.: Nepriaznivé vplyvy na elektrizačnú sústavu, návody na cvičenia, ŽU v Žiline, EDIS, 2016, ISBN 978-80-554- 1264-1 Kůs, V., Skála, J., Hammerbauer, J.: Elektromagnetická kompatibilita výkonových elektronických systémů, BEN – technická literatura, Praha 2013, ISBN 978-80-7300-476-7 STN EN 50160 (33 0121): 2015 „Charakteristiky napätia elektrickej energie dodávanej z verejnej elektrickej siete“, STN IEC 1000-a-a STN EN 61000-a-a

Elektromagnetická kompatibilita EMC - schopnosť zariadenia alebo systému pracovať vo svojom elektromagnetickom prostredí bez vytvárania neprípustného elektromagne- tického rušenia na akékoľvek zariadenie alebo systém v tomto prostredí

EMI – elektromagnetické rušenie, ktoré zhoršuje prevádzku EMC 2 EMI – elektromagnetické rušenie, ktoré zhoršuje prevádzku zariadenia, prenosového kanálu alebo systému Miera ovplyvnenia závisí od: intenzity pôsobenia elektromagnetického prostredia, citlivosti ktoréhokoľvek prvku systému. Rozdelenie prvkov z hľadiska ich pôsobenia: zdroj rušenia – prístroj, zariadenie alebo systém, ktorý vyžaruje rušivé napätie, prúdy alebo polia, prijímač rušenia – prevádzka môže byť zhoršená rušivým napätím, prúdom alebo poľom, väzobná cesta, ktorá je spojovacím prostriedkom medzi zdrojom rušenia a prijímačom.

EMC 3

Rozdelenie druhov rušenia podľa povahy: EMC 4 Rozdelenie druhov rušenia podľa povahy: šum – prevažne periodický charakter: motory, klasické zváračky – účinok na tvar krivky napätia, impulzy – spínacie pochody, veľký pomer amplitúdy k dobe trvania, prechodové javy. Rozdelenie druhov rušenia podľa frekvencie: nízkofrekvenčné (NF), 0 – 2000 Hz, rádiové.

Nízkofrekvenčné rušenie: EMC 5 Nízkofrekvenčné rušenie: rušenie pôsobiace na elektrizačnú sústavu, tzv. „energetické“ rušenie, na NF prenosové informačné systémy, tzv. „akustické“ rušenie. Zdroj NF rušenia - každá nelineárna záťaž odoberajúca z napájacej siete deformovaný nesínusový prúd - riadené meniče s polovodičovými súčiastkami, televízne prijímače... Akustické rušenie: elektromagnetické rušenie v pásme nižšom ako 1 kHz, rušenie informačných systémov (telefón, rozhlas, meracie a riadiace zariadenia, oznamovacie a informačné sústavy). Zdroj akustického rušenia - všetky energetické zdroje (zvlášť meniče s polovodičovými súčiastkami) i systémy číslicového prenosu dát, radary a napájacie siete s frekvenciou 50 a 400 Hz.

Delenie zdrojov rušení: EMC 6 Delenie zdrojov rušení: Zdroje rušenia pôsobiace na elektrické rozvodné siete: všetky výkonové zariadenia NN a VN, ako generátory, transformátory, výkonové polovodičové meniče, vypínače, stykače, ističe a relé, lekárske prístroje, žiarivky, monitory, procesory, vysielače HDO... Lokálne elektrostatické výboje, spôsobujúce veľmi nebezpečné rušenia, deštrukčné účinky, negatívne ovplyvňuje funkciu a životnosť elektronických zariadení. Atmosferické výboje, blesky. Nukleárny elektromagnetický impulz, strmá nábežná hrana s dobou trvania rádovo s a veľkou amplitúdou prúdu rádovo stovky kA. Rozhlasové a televízne vysielače, radarové stanice, mobilné telefóny, taktovacie signály elektronických systémov.

EMC 7 Základné pojmy

EMC 7 Kompatibilná úroveň - maximálna úroveň rušenia, ktorá nebude prekročená so 100 % (99 %, 95 %) pravdepodobnosťou

EMC 8

OVEROVANIE ELEKTROMAGNETICKEJ KOMPATIBILITY EMC 9 OVEROVANIE ELEKTROMAGNETICKEJ KOMPATIBILITY úroveň vyžarovania rušenia je u skúšaného zariadenia nižšia ako predpísaná úroveň vyžarovania – skúšky vyžarovania, úroveň odolnosti overovaného zariadenia je vyššia než predpísaná úroveň odolnosti – skúšky odolnosti. Tri základné typy prostredí: prostredie obytné, kancelárske a ľahkého priemyslu, prostredie priemyslové, špeciálne prostredia, kde sa predpokladá extrémne vysoká úroveň elektromagnetického rušenia, alebo na úroveň rušenia sú extrémne prísne požiadavky.

EMC 10 SKÚŠKY VYŽAROVANIA výrobok je napájaný zo zdroja so sínusovým napätím s menovitou veľkosťou a s požadovanou impedanciou Skúšky vyžarovania: meranie harmonických zložiek vstupného sieťového prúdu (pri nízkej impedancii zdroja), meranie kolísania napätia spôsobeného kolísaním efektívnej hodnoty vstupného prúdu, príp. meranie blikania pri opakovaných rýchlych zmenách prúdu (pri tzv. vzťažnej impedancii zdroja, ktorej veľkosť je stanovená normou), meranie poklesov napätia spôsobených prúdovými rázmi (tiež pri vzťažnej impedancii zdroja).

SKÚŠKY ODOLNOSTI Podľa funkčných kritérií: EMC 11 SKÚŠKY ODOLNOSTI Podľa funkčných kritérií: výrobok vykazuje nepretržite (i v priebehu skúšky) normálnu činnosť v rozsahu danom medzami stanovenými výrobcom, výrobok vykazuje normálnu činnosť po ukončení skúšky; v priebehu skúšky je prípustné zhoršenie alebo strata funkcie, ktoré sa však samy obnovia, výrobok vykazuje dočasnú stratu funkcie, ktorá vyžaduje zásah obsluhy alebo opätovné nastavenie. Skúšky odolnosti v oblasti nízkofrekvenčného rušenia sú najmä: skúšky simulovanými sieťovými poruchami – výpadky, poklesy a kolísanie napätia, skúšky magnetickým poľom so sieťovou frekvenciou.

Kvalita elektrickej energie – úvod do problematiky EMC 12 Kvalita elektrickej energie – úvod do problematiky Elektrická energia – špeciálna komodita nedá sa skladovať, musí byť spoľahlivá, flexibilná podľa požiadaviek odberateľa, mnohí odberatelia sú citliví na kvalitu el. energie (nepretržitá výroba, viacstupňová dávková výroba, spracovanie dát),...

Najčastejšie problémy z oblasti kvality elektrickej energie na 1400 pracoviskách v 8 krajinách

Požiadavky na kvalitu el. energie EMC 14 Požiadavky na kvalitu el. energie Napájacie napätie striedavé: s konštantnou frekvenciou, s dokonale sínusovým priebehom vlny, a s konštantnou amplitúdou. Zhoršenie kvality el. energie – odchýlka od ideálneho stavu

Typické priebehy rušivých napätí EMC 15 Typické priebehy rušivých napätí

Kvalitatívne parametre elektrickej energie: EMC 16 STN EN 50160 (33 0121) “Napäťové charakteristiky elektrickej energie dodávanej verejnými rozvodnými sústavami”, 2015 Kvalitatívne parametre elektrickej energie: frekvencia siete, veľkosť napájacieho napätia, kolísanie napájacieho napätia, rýchle zmeny napätia vrátane blikania, veľkosť rýchlych zmien napätia a miera vnemu (závažnosť) blikania, poklesy napájacieho napätia, krátkodobé a dlhodobé prerušenia napájacieho napätia, dočasné prepätia so sieťovou frekvenciou medzi živými vodičmi a zemou, prechodné prepätia medzi živými vodičmi a zemou, prekročenia menovitých hodnôt napätia, nesymetria napájacieho napätia, harmonické zložky napätia, medziharmonické napätia, napätie sieťovej signalizácie na napájacom napätí.

Spôsob hodnotenia kvality - „efektívny čas merania” zodpovedá efektívnemu časovému intervalu. Ak existujú medzery medzi meraniami, nezapočítavajú sa, - „čas sledovania” – celkový reálny časový úsek. Zodpovedá súčtu efektívneho času merania a času medzier. Časové intervaly: veľmi krátky interval (TVS): 3 sekundy, krátky interval (Tsh): 10 minút, dlhý interval (TL): 1 hodina, jednodenný interval (TD): 24 hodín, týždenný interval (Twk): 7 dní.

Meranie parametrov charakterizujúcich kvalitu BK 500, PQ analyzátor, fa ELCOM s.r.o. Praha, – ZSE, a.s., VSE, a.s, ŽSR TOPAS 1000, PQ analyzátor, fa LEM NORMA GmbH, Austria – SSE-D, a.s. FLUKE 1760, fa TEKTRONIX Merajú: napätia a prúdy (efektívne hodnoty a časové priebehy), činný, jalový a zdanlivý výkon, fázový uhol a účinník základnej a harmonických zložiek, účinník a faktor výkonu, harmonickú analýzu napätí, prúdov a výkonov do 50. harmonickej, medziharmonické, toky harmonických zložiek výkonov, flicker podľa EN 60868, EN 61000-3, IEC 868, zapisovač pomalých a rýchlych dejov, monitorovanie kvality napätia podľa EN 50 160, zobrazovanie časových priebehov veličín, nesymetriu, frekvenciu, signály v napájacom napätí – HDO.

Porucha napätia Ukazovateľ Integračné obdobie Požadovaný čas z celkového Limit Napäťová úroveň Odchýlka napájacieho napätia rms napätia 10 min 100 % Un ± 10 % NN 99 % UC ± 10 % VN UC ± 15 % Blikanie Pst 95 % ≤ 1,2 NN, VN ≤ 1,0 VVN Plt 2 hod ≤ 1 ≤ 0,8 Nesymetria napájacieho napätia rms spätnej zložky napätia ≤ 2 % zo súslednej zložky NN, VN, VVN Harmonické napätie THD ≤ 8 % ≤ 3 % h = 3 ≤ 5 % z U1 ≤ 3 % z U1 h = 5 ≤ 6 % z U1 h = 7 ≤ 2,5 % z U1 ...   Signálne napätia v sieti fSN = 100 Hz 3 sekundy 99 % zo dňa ≤ 9 % Un fSN = 1 kHz ≤ 5 % Un

Normy súvisiace s kvalitou elektrickej energie EMC 23 Normy súvisiace s kvalitou elektrickej energie STN EN 50160 (33 0121): 2015 „Charakteristiky napätia elektrickej energie dodávanej z verejnej elektrickej siete”. STN IEC 1000-2-1: 1993 „Elektromagnetické prostredie pre nízkofrekvenčné rušenie šírené vedením a signálmi vo verejných rozvodných sieťach. STN EN 61000-2-2: 2004 „Kompatibilné úrovne nízkofrekvenčných rušení šírených vedením a signalizácia vo verejných rozvodných sieťach nn.” ČSN IEC 1000-2-3 „Popis prostředí vyzařovaných jevů a jevů šířených vedením nevztahujících se k síťovému kmitočtu.” STN EN 61000-2-4: 2003 „Úrovne kompatibility nízkofrekvenčných rušení šírených vedením v priemyselných podnikoch.” STN EN 61000-3-2: 2010 „Medze vyžarovania harmonických zložiek prúdu (zariadenia so vstupným fázovým prúdom do 16 A vrátane)”. STN EN 61000-3-3: 2009 „Obmedzenie kolísania napätia a blikania v rozvodných sieťach NN pre zariadenia s menovitým prúdom  16 A”.

Normy súvisiace s kvalitou el. energie – pokračovanie EMC 24 Normy súvisiace s kvalitou el. energie – pokračovanie IEC 1000-3-4: 2002, „Obmedzenie vyžarovania harmonických zložiek prúdu v rozvodných sieťach NN pre zariadenia s menovitým prúdom > 16 A ”. IEC 1000-3-5: 2012 „Medze pre kolísanie napätia a blikania v rozvodných sieťach NN pre zariadenia s menovitým prúdom > 75 A”. IEC 1000-3-11: 2000 „Obmedzenie zmien napätia, kolísania napätia a blikania v rozvodných sieťach NN pre podmienečne pripájané zariadenia s menovitým prúdom  75 A”. STN EN 61000-4-7: 2009 „Všeobecné pokyny na meranie harmonických a medziharmonických a na prístrojové vybavenie pre rozvodné siete a v nich pripojené zariadenia“. IEC 1000-4-15: 2011 „Merač blikania – funkčné a výpočtové špecifikácie“.

Zhodnotenie súčasného stavu kvality elektrickej energie na rôznych napäťových úrovniach Nesymetria napätí – nepredstavuje v súčasnosti významný problém Harmonické zložky – v sieťach NN a VN dominantných prvých päť nepárnych harmonických, ale opäť vo väčšine prípadov spĺňajú požiadavky STN EN 50160 THDU – zodpovedal normovanej hodnote 8 % a vo väčšine prípadov bol hlboko pod normovanou hodnotou Blikanie – problémový parameter Poklesy a prerušenia napätia – najvýznamnejší problém v súčasnosti

Väzba noriem na zmluvné riešenie dodávateľsko -odberateľských vzťahov

Porovnanie súčasného stavu regulácie kvality napätia podľa Second benchmarking report on Quality of Electricity Supply Taliansko Holandsko Nórsko Portugalsko Španielsko V. Británia Je kvalita napätia (KN) súčasťou regulácie? áno nie Je KN regulovaná na úrovni sústavy? Je KN regulovaná na individuálnej úrovni Existujú (finančné) postihy? Používa sa regulácia napätia jednotne? Je KN regulovaná (tiež) regionálne a oblastne? Vychádza sa z EN 50160? nie, okrem 1 hodnoty Ak áno, uveďte napäťové úrovne: všetky úrovne 22 kV Až do 45 kV Až do 36 kV Je kvalita napätia regulovaná tiež na napäť. úrovni  35 kV? áno, čiastočne

Štandardy týkajúce sa kvality napätia Kvalita napätia Taliansko Holandsko Nórsko Portugalsko Španielsko V. Británia Frekvencia EN 50160 Neregu-lované fC = ± 1 % fn Veľkosť napätia EN 50160 s malými úpravami 22 kV, ostatné nie  45 kV: EN 50160  45 kV: UC = ±5 % Un nn a vn: UC = ± 7 % Un nn: UC = +10 % / - 6 % Un,  nn: ±10 % Un Kolísanie napätia EN 50160 úrovne pre 95 % UC = ± 5 % Neurčité úrovne Poklesy napätia Neregulo-vané  45 kV: EN 50160 Dočasné alebo prechodné prepätia Neregulované Nesymetria fázových napätí EN 50160 pre 95 % týždňa  45 kV: EN 50160  45 kV: inf. hodnoty U- 2 % (95 % týždňa) Skreslenie napäťovej vlny harmonickými pre 95 % týždňa  45 kV: EN 50160  45 kV: inf. hodnoty THD  5 % pre 275 a 400 kV, neurčité pre nižšie Interharmonické napätia Napätie signálov v sieti Jednosmerné zložky Neregul. Neurčité

Štandardy týkajúce sa trvania prerušení napätia Štát Štandard Zahrnutí odberatelia Typ štandardu a dopady Výnimky Holandsko (inf. štandard) Doba prerušenia odberateľa za rok: 20 minút Všetci odberatelia Všeobecný štandard, iba informatívny Taliansko (informatívny štandard) Doba prerušenia: 35 minút (mesto), 45 minút (polomesto), 60 minút (vidiek), vn a nn Všeobecný štandard, iba informatívny; pravdepodobne bude prijatý za niekoľko málo rokov Zásahy vyššej moci a činnosť tretích strán Španielsko (návrh) Max. počet hod./odb./rok: NN 6, VN 4 (oblasť A); NN 10, VN 8 (B); NN 15, VN 12 (vidiek sústredený odber); NN 20, VN 16 (vidiek riedky odber); Priemerný TIEPI (hodiny na inšt. kW): 2 (A), 4 (B), 8 (C sústredený), 12 (C riedky odber); VN a NN odberatelia   Garantované štandardy; penali-začné platby podľa hodín prerušení presahujúcich štandard a na vyžiadanie Všeobecný štandard Portugalsko (od 2001) Max. počet hod./odb./rok: NN 6, VN 4 (oblasť A); NN 10, VN 8 (B); NN 25, VN 20 (C). Max. počet hod./odb./rok: ZVN 1, VVN 4. Priemerný TIEPI (hodiny na inštalovaný kW): 3 (oblasti A), 6 (oblasti B), 24 (oblasti C) vvn a zvn odberatelia Garantované štandardy; penali-začné platby podľa hodín prerušení presahujúcich štandard a na vyžiadanie. Iba dlhodobé prerušenia ( 3 min).

Počet prerušení vztiahnutých na 1 odberateľa za rok Štát Štandard Zahrnutí odberatelia Typ štandardu a dopady Výnimky Španielsko Max. počet prerušení /odb. NN/r: 12 (mesto), 15 (polomesto), 18 (vidiek sústredený), 24 (vidiek riedky odber). Max. počet prerušení /odb. VN/r: : 8 (A), 12 (B), 16 (vidiek sústredený), 20 (vidiek riedky odber). Maximálny NIEPI (prerušenie na inštalovaný výkon kW): 4 (mesto), 6 (polomesto), 10 (vidiek sústredený), 15 (vidiek riedky odber). NN odberatelia   VN odberatelia    NN a VN odberatelia Garantované štandardy; penali-začné platby podľa počtu prerušení presahujúcich štandard Garantované štandardy; penalizačné platby podľa počtu prerušení presahujúcich štandard Iba dlhodobé prerušenia (  3 min). Výnimky: vyššia moc a zásahy tretích strán Portugalsko Max. počet prerušení /odb. NN/r: 12 (oblasť A), 26 (oblasť B), 46 (oblasť C). Max. počet prerušení /odb. VN/r: 8 (oblasť A), 20 (oblasť B), 40 (oblasť C). Max. počet prerušení /odberatelia VVN/rok: 8, ZVN: 3 VN odberatelia VVN odberatelia ZVN Garantované štandardy; penalizačné platby podľa hodín prerušení presahujúcich štandard a na vyžiadanie