Nepriaznivé vplyvy na elektrizačnú sústavu

Prezentace na téma: "Nepriaznivé vplyvy na elektrizačnú sústavu"— Transkript prezentace:

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

2 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

3 EMI – elektromagnetické rušenie, ktoré zhoršuje prevádzku
EMC 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.

4 EMC

5 Rozdelenie druhov rušenia podľa povahy:
EMC 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.

6 Nízkofrekvenčné rušenie:
EMC 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.

7 Delenie zdrojov rušení:
EMC 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.

8 EMC Základné pojmy

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

10 EMC

11 OVEROVANIE ELEKTROMAGNETICKEJ KOMPATIBILITY
EMC 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.

12 EMC 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).

13 SKÚŠKY ODOLNOSTI Podľa funkčných kritérií:
EMC 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.

14 Kvalita elektrickej energie – úvod do problematiky
EMC 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),...

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

16 Požiadavky na kvalitu el. energie
EMC 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

17 Typické priebehy rušivých napätí
EMC Typické priebehy rušivých napätí

18 Kvalitatívne parametre elektrickej energie:
EMC STN EN ( ) “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.

19 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.

20 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 , EN , IEC 868, zapisovač pomalých a rýchlych dejov, monitorovanie kvality napätia podľa EN , zobrazovanie časových priebehov veličín, nesymetriu, frekvenciu, signály v napájacom napätí – HDO.

21 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

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

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

24 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

25 Väzba noriem na zmluvné riešenie dodávateľsko -odberateľských vzťahov

26 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

27 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 s malými úpravami 22 kV, ostatné nie  45 kV: EN  45 kV: UC = ±5 % Un nn a vn: UC = ± 7 % Un nn: UC = +10 % / % Un,  nn: ±10 % Un Kolísanie napätia EN úrovne pre 95 % UC = ± 5 % Neurčité úrovne Poklesy napätia Neregulo-vané  45 kV: EN 50160 Dočasné alebo prechodné prepätia Neregulované Nesymetria fázových napätí EN pre 95 % týždňa  45 kV: EN  45 kV: inf. hodnoty U- 2 % (95 % týždňa) Skreslenie napäťovej vlny harmonickými pre 95 % týždňa  45 kV: EN  45 kV: inf. hodnoty THD  5 % pre a 400 kV, neurčité pre nižšie Interharmonické napätia Napätie signálov v sieti Jednosmerné zložky Neregul. Neurčité

28 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).

29 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