Jakość energii elektrycznej

Szczegóły

Nadrzędna kategoria: Artykuły

Opublikowano: czwartek, 20, październik 2016 11:15

Energia elektryczna to produkt, bez którego trudno wyobrazić sobie funkcjonowanie współczesnego świata i człowieka. Jakość energii elektrycznej ma duży wpływ na stabilność pracy systemów elektroenergetycznych oraz żywotność urządzeń i maszyn elektrycznych. Jest także związana z kosztami utrzymania obiektów przemysłowych czy infrastruktury energetycznej każdego przedsiębiorstwa.

Definiując jakość energii elektrycznej, można powiedzieć, że jest to zestaw parametrów opisujących proces produkcji, dostarczania energii do użytkownika w normalnych warunkach pracy, określających ciągłość zasilania oraz charakteryzujących napięcie zasilające. Do parametrów tych zalicza się: zapady, zaniki oraz wzrosty napięcia, zmiany częstotliwości, przepięcia, asymetrię napięć, harmoniczne i interharmoniczne.

Zagadnienie jakości energii elektrycznej zostało uregulowane poprzez odpowiednie normy i rozporządzenia:

• PL-EN 50160: definiuje parametry napięcia zasilającego oraz podaje dopuszczalne przedziały ich odchyleń w punkcie wspólnego przyłączenia w publicznych sieciach rozdzielczych niskiego napięcia;
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetyczne (Dz. U. z 2007 r., nr 93, poz. 623).

Wyżej wymienione przepisy precyzują jedynie wymagania odnośnie do parametrów napięcia w miejscu granicy stron oraz warunki, jakie musi spełnić odbiorca, aby dostawca mógł zapewnić wymaganą jakość energii. Skutki złej jakości energii można podzielić na dwie grupy:

1. natychmiastowe: widoczne w postaci awarii rządzeń i w wyniku tego powodujące przestoje linii produkcyjnych, a nawet całych zakładów. Najczęściej przyczyną wystąpienia takich zjawisk są przerwy w zasilaniu, zapady i przepięcia. Przyczyny wystąpienia tego typu zjawisk mogą być różne, zaczynając od zdarzeń losowych, a na wadliwym zadziałaniu zabezpieczeń kończąc. Często zdarza się, że źródło występowania przepięć lub zapadów znajduje się w sieci zakładu i jest nim np. napęd dużej mocy, występujące zwarcie, proces łączeniowy;
2. utajone: czyli niewidoczne gołym okiem, a powodujące straty energii i przyśpieszające degradację urządzeń. Te zjawiska powodowane są głównie przez odkształcenia prądu i napięcia, które generowane są przez odbiorniki nieliniowe. Wszystkie te skutki wiążą się z kosztami energii lub kosztami wcześniejszej wymiany elementów.

W związku z powyższym, aby zapewnić odpowiedni poziom oszczędności energii oraz bezpieczeństwa zasilania urządzeń, należy wykonać pomiary jakości energii elektrycznej. Przeprowadzając taki audyt, uzyskamy odpowiedź, czy w naszym systemie energetycznym występują nieprawidłowości i jakiego są one rodzaju oraz wskazane zostaną niewłaściwie działające elementy systemu, np. kompensacji mocy biernej. Zaleca się, aby pomiary jakości energii elektrycznej wykonywać kontrolnie przynajmniej raz na 5 lat. Niezbędnym jest także przeprowadzenie badań jakości w przypadku często występujących awarii urządzeń lub nieprawidłowości w ich działaniu.

Zamiast wydawać kolejne środki na naprawy i ponosić koszty postoju, warto zainwestować i zlokalizować przyczyny występowania awarii. Pomiary parametrów sieci i jakości energii elektrycznej Wykonanie pomiarów parametrów sieci i rejestracja różnych wielkości elektrycznych pozwala zlokalizować źródła zakłóceń w sieci zasilającej powodujące pogorszenie jakości energii elektrycznej. Pomiary parametrów sieci polegają na rejestrowaniu różnych wielkości w sposób ciągły przez określony czas, co odróżnia je od pomiarów „zwykłych", kiedy to wybrany parametr mierzy się w danej chwili. Jeśli zatem dokonamy pomiaru „zwykłego" (np. napięcia sieciowego) to dowiemy się, że ma ono określoną wartość (np. 230 V) w chwili pomiaru. Niestety nie będziemy wiedzieć jak to napięcie, zachowuje się w dłuższym okresie np. w czasie jednej doby. Aby dokonać takiej rejestracji, należy wykonać stosowne pomiary.

Pomiary parametrów sieci wykonuje się analizatorami sieci (analizatorami jakości zasilania), które dokonują pomiaru wartości każdego parametru z określoną częstotliwością pomiarową, a następnie zapisują uśrednione wartości w pamięci, dzięki czemu możliwe jest obserwowanie zmian mierzonych wielkości w zadanym okresie (doba, tydzień, miesiąc itp.). Pomiary parametrów sieci pozwalają wychwycić także zjawiska, które zachodzą w niej sporadycznie, losowo i często są krótkotrwałe, a mogą powodować awarie czy uszkodzenia urządzeń elektrycznych, przyspieszać starzenie się elementów sieci czy powodować błędy sterowania. Czas trwania pomiarów i miejsce ich przeprowadzenia zależne są od celu, w jakim pomiary sieci są przeprowadzane. Pomiary do oceny jakości dostarczanej energii elektrycznej muszą być przeprowadzone w punkcie granicy stron dostawca/odbiorca i trwają przykładowo 7 dni. W przypadku pomiarów do oceny stanu sieci rozdzielczej wewnątrz zakładu pomiary przeprowadza się w każdej rozdzielnicy oddziałowej, a czas trwania może wynosić od kilku godzin do kilku dni (w zależności od rodzaju odbiorników).

Jeśli natomiast do systemu energetycznego chcemy dobrać baterię kondensatorów, to czas trwania pomiarów powinien wynosić minimum jedną dobę ze wskazaniem na pomiary 2-3 dniowe. Jak wspomniano powyżej, pomiary parametrów sieci wykonuje się analizatorami. Są to urządzenia przenośne lub stacjonarne, które można podpiąć do rozdzielnicy bez konieczności wyłączania napięcia. Umożliwiają to różnego rodzaju sondy pomiarowe montowane na kablach lub szynach oraz przekładniki, które mogą być dołączone do analizatora jako jego wyposażenie. Podłączenie analizatora bez konieczności odłączania napięcia to istotna zaleta tego typu pomiarów, ponieważ nie wiąże się z koniecznością przestoju zakładu. Po podłączeniu analizator nie wymaga żadnej dodatkowej obsługi, dzięki czemu może pozostać u klienta na czas pomiarów. Po zakończeniu pomiarów dane zgrywa się do komputera, aby następnie dokonać ich analizy.


(...)

Robert Gabrysiak

Pełna wersja artykułu w EI 7/2016 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com