Moderne metode merjenja
kakovosti električne energije
Navodila za uporabo
Koda: 20 750 700
Moderne metode merjenja električne energije
Distributer:
Proizvajalec:
METREL d.d.
Ljubljanska 77
1354 Horjul
Slovenija
E-mail: metrel@metrel.si
http://www.metrel.si
Oznaka na vaši opremi potrjuje da je ta oprema skladna z zahtevami EU
(Evropska unija) glede na varnost in elektromagnetno združljivost.
© 2000 Metrel
Prepovedano je kopiranje in razmnoževanje navodila ali posameznih delov navodila
brez predhodnega soglasja proizvajalca.
2
Moderne metode merjenja električne energije
1. Uvod.................................................................................................................................................... 4
2. Kaj je kakovost električne energije? ............................................................................................... 5
2.1. EMC standardizacija .................................................................................................................. 6
3. Parametri kakovosti električne energije........................................................................................ 10
3.1. Omrežna frekvenca (ang. "Power frequency") ........................................................................ 11
3.2. Odkloni napajalne napetosti (ang. "Supply voltage variation") ................................................ 11
3.3. Hitre napetostne spremembe (ang. "Rapid voltage changes")................................................ 12
3.4. Upad napajalne napetosti (ang. "Supply voltage dips")........................................................... 13
3.5. Porast napajalne napetosti (ang. " Supply voltage swells")..................................................... 16
3.6. Prekinitve napajalne napetosti (ang. "Voltage interruptions").................................................. 16
3.7. Fliker (ang. "Flicker")................................................................................................................ 18
3.8. Neravnotežje napajalne napetosti (ang. "Supply voltage unbalance") .................................... 20
3.9. Prehodne prenapetosti (ang. "Transient overvoltages") .......................................................... 21
3.10. Harmoniki (ang. "Harmonics")................................................................................................ 22
3.11. Medharmoniki (ang. "Interharmonics") .................................................................................. 27
3.12. Napetostni signali v omrežju (ang. "Mains signaling") ........................................................... 28
3.13. Zareze in šum (ang. "Notching and noise") ........................................................................... 29
3.14. Integracijski interval ............................................................................................................... 30
3.15. Kumulativna frekvenca........................................................................................................... 30
3.16. Ovrednotenje glede na meje, definirane s standardom ........................................................ 31
3.17. Nazivna in dogovorna napetost ............................................................................................. 33
4. EN 50160:1999 Značilnosti napetosti v javnih razdelilnih omrežjih ........................................... 34
4.1. Namen...................................................................................................................................... 34
4.2. Splošno .................................................................................................................................... 34
4.3. Značilnosti napajalne napetosti ............................................................................................... 35
4.3.1. Omrežna frekvenca ........................................................................................................ 36
4.3.2. Odkloni napajalne napetosti ........................................................................................... 36
4.3.3. Hitre napetostne spremembe ......................................................................................... 37
4.3.4. Upadi napajalne napetosti.............................................................................................. 37
4.3.5. Porast napajalne napetosti............................................................................................. 37
4.3.6. Prekinitev napajanja ....................................................................................................... 38
4.3.7. Jakost Flikerja................................................................................................................. 38
4.3.8. Neravnotežje napajalne napetosti .................................................................................. 38
4.3.9. Prehodne napetosti ........................................................................................................ 39
4.3.10. Harmonske napetosti ................................................................................................... 39
4.3.11. Medharmonske napetosti ............................................................................................. 39
4.3.12. Napetostni signali v omrežju ........................................................................................ 39
5. Primer kompletne meritve in poročilo o kakovosti električne energije ..................................... 41
5.1. Postopek merjenja ................................................................................................................... 41
5.2. Poročilo EN 50160 ................................................................................................................... 41
5.3. Poročilo o harmonikih .............................................................................................................. 43
5.4. Poročilo EN 50160 v obliki razpredelnice ................................................................................ 44
5.5. Fliker diagram .......................................................................................................................... 46
5.6. Upadi, porasti in prekinitve – anomalije ................................................................................... 47
5.7. Pregled posnetih podatkov ...................................................................................................... 48
6. Nov pristop merjenja z Metrel-ovim Power Quality Analyser-jem.............................................. 49
6.1. Periodično snemanje (registriranje) ......................................................................................... 50
6.1.1. Periodično snemanje...................................................................................................... 50
6.1.2. Anomalije........................................................................................................................ 51
6.1.3. Statistika ......................................................................................................................... 52
6.2. Merjenje ovojnice ("Waveforms")............................................................................................. 53
6.3. Hitro zapisovanje ("Fast logging")............................................................................................ 55
6.4. Snemanje prehodnih pojavov ("Transients") ........................................................................... 56
7. Direct Link ........................................................................................................................................ 58
8. Izvoz posnetih podatkov................................................................................................................. 59
8.1. Merjenje električne energije – rezanje energijskih vrhov (konic) ............................................. 59
8.2. Kondenzatorski bloki – vplivi harmonikov ................................................................................ 60
8.3. Hitro zapisovanje – zagonski tok motorja ................................................................................ 68
3
Moderne metode merjenja električne energije
1. Uvod
Preteklost
Prva električna omrežja so bila namenjena za široko uporabo cenene električne
energije in so oskrbovala potrebe industrije in gospodinjstev.
S časoma so narasle zahteve po moči do polne zmogljivosti lokalnega omrežja. To
predstavlja glavni problem za podjetja, ki proizvajajo in dobavljajo energijo.
Kot odgovor zaradi povečanja potreb so nekatere dežele pospeševale razvoj bolj
učinkovitih poti rabe električne energije z različnimi stikalnimi metodami. Tudi
miniaturizacija elektronike vodi do povečanja kompleksnih sistemov v industriji,
telekomunikacijah, varovanju zdravja, gospodinjskih napravah, itd. Ta vezja, čeprav
predstavljajo povečanje hitrosti delovanja in večjo zmogljivost, tipično rabijo enako ali
manjšo moč kot njihovi bolj osnovni predhodniki. Glavnina teh vezij (nastavljivi
regulatorji hitrosti, računalniki, medicinska oprema, obločno varjenje, talilne peči, itd),
uporablja stikalno tehniko, ki se obnaša kot nelinearno breme oz. "moti generator" in
zmanjšuje kakovost dobave energije.
Oprema, ki ima stikalno vezje na vhodu, je običajno bolj občutljiva na nihanje
napetosti in motnje kakor linearna bremena. Tradicionalne metode reguliranja teh
nihanj so bile izvedene s kondenzatorskimi bloki. Vključevanje kondenzatorskega
bloka lahko poškoduje občutljivo elektronsko vezje. Prav tako nelinearna bremena
zaradi velikih tokov ali povzročanja oscilacij lahko poškodujejo kondenzatorski blok.
Nelinearno breme ima lahko škodljiv učinek na transformator.
Taka kombinacija tradicionalnih in netradicionalnih bremen skupaj z nihanjem
bremen povzroča pogoste težave, ki jim rečemo “naključno” ali “posamezen”
(problemi z občutljivimi napravami, neprijetno migetanje luči) in “tuje” ali “brez
jasnega vzroka” (problemi z kabli, kondenzatorskimi bloki, odklopi, signalizacijo, itd).
In danes
Evropska smernica Zahteve za proizvode (Product Liability 85/374/EEC) jasno
opredeljuje električno energijo kot proizvod. Odjemnik postane lastnik in električna
energija postane trgovsko blago. Lastnik pričakuje, da cena blaga ustreza njegovi
kvaliteti. Evropske dežele so se odločile, da uporabijo za področje združene
ekonomije in neurejenega energetskega trga nov pojem "Kakovost električne
energije" (Power Quality), ki prihaja iz Amerike.
4
Moderne metode merjenja električne energije
2. Kaj je kakovost električne energije?
Obstaja več definicij za kakovost električne energije, odvisno od točke gledanja.
Enostavna definicija, ki jo tolmači večina odjemalcev, pravi: Kakovost energije je
dobra, kadar naprave, ki so priključene na elektroenergetski sistem, delujejo
zadovoljivo. Običajno slaba ali nizka kakovost dobavljene energije povzroča težave
kot so: računalnik se ustavi (potreben je ponoven zagon), občutljiva vezja
zablokirajo, migetanje luči ali napačno delovanje elektronskih pogonov in nadzornih
naprav. Po drugi strani, v prid elektroenergetskim družbam, se dobro opiše
kakovost električne energije s parametri napetosti, ki vplivajo na občutljivo opremo.
Res je, da vzrok večine problemov lahko pripišemo napetostim motnjam. Pregled v
devetdesetih letih, ki ga je vodil Georgia Power, je pokazal pri dobaviteljevemu
zaznavanju, da je bilo 1% kakovostnih problemov na napajanju povzročenih od
dobavitelja in 25 % od odjemalca. Uporabnikovo zaznavanje pravi, da je 17 %
vzrokov za probleme povzročenih od dobavitelja in samo 12 % od uporabnika. Kdo
ima prav?
Druga definicija za kakovost električne energije sloni na principu EMC, ki sledi.
Izraz "kakovost energije" se nanaša na širok raznolik elektromagnetni
fenomen, ki opisuje napetost in tok pri danem času in dani lokaciji na
energetskem sistemu. (IEEE 1159:1995 “IEEE recommended practice for
monitoring electric power quality”)
Standard IEC 61000-4-30 “Testing and measurement techniques-power quality
measurement methods” (v pripravi) definira kakovost energije kot "značilnosti
energije v dani točki na elektroenergetskem sistemu je ocenjena z nizom
referenčnih tehničnih parametrov".
In končno, eden od najbolj ilustrativnih prikazov, kaj je kakovost
elektroenergetskega sistema:
"Elektroenergetsko omrežje lahko primerjamo kot vodovodni rezervoar (bazen), v
katerega veliko ljudi prinaša vodo (za skupno uporabo), še več, ljudje to vodo pijejo
(uporabniki). Če nekdo to vodo onesnaži, jih bo veliko nezadovoljnih. Vi lahko kupite
vodo od podjetja na drugi stani bazena, toda kakovost vode, ko jo boste dobili, bo
odvisna od osebe, ki skrbi, da se vaš rezervoar ne onesnaži (lokalni omrežni
operater)." Alexander McEachern, je aktiven pri načrtovanju in odobravanju
mednarodnih energetskih standardov in predstavlja Združene države na
mednarodni elektrotehnični komisiji (International Electrotechnical Commission
(IEC) TF77A Working Group 9), ki pripravlja standarde za merilnike kakovosti
energije. On je glavni član IEEE, predsednik IEEE 1159.1 in član za glasovanje v
IEEE komiteju (IEEE Standards Co-ordination Committee) za kakovost energije.
Ne glede na uporabljeno definicijo, je kakovost električne energije glavna strateška
zadeva na odprtem tržišču energetske ekonomije. Veliko razlogov spodbuja
sistematski in konstantni pristop za nadziranje kakovostnih parametrov na
elektroenergetskem sistemu.
5
Moderne metode merjenja električne energije
Tehnični cilji
•
•
•
enostavno prepoznavanje in izločanje problemov na dobaviteljevi ali
uporabnikovi instalaciji,
preventivno vzdrževanje, predhodne lokacije potencialnih izvorov motenj,
optimizacija omrežja na osnovi parametrov kakovosti (PQ - Power Quality).
Finančni cilji
•
•
•
•
vodenje posebnih pogodb,
nižji stroški zaradi izgube dobaviteljevih penalov,
izboljšanje za investicijsko vodstvo,
kakovost dobavljene energije vpliva na ceno energije.
Tržni cilji
•
•
•
•
•
ponujanje bolj konkurenčnih storitev – razlikovanje med družbami, ki
dobavljajo energijo,
gradnja novih razmerij med uporabniki in dobavitelji,
posebna pozornost pri uporabnikih s potrebami za visoko kakovost
energije (npr. polprevodniška industrija),
povratna informacija za povečanje konkurenčnosti in uporabnikovega
zadovoljstva,
letna poročila o dogodkih kakovosti energije.
2.1. EMC standardizacija
Z izdajo Evropske direktive o elektromagnetni kompatibilnosti (89/336/EEC), so
definirani pojmi kot so "elektromagnetne motnje", "imunost" in "elektromagnetna
kompatibilnost". Ta direktiva določa kriterije, ki jih mora izpolnjevati oprema, ki bo
prodana v EU. To združenje je poznano kot "EMC zbliževanje". Tehnična podpora
te direktive je od CENELEC, ki izdaja EN standarde. CENELEC se v postopkih
sklicuje samo na mednarodno objavljene standarde. Ostaja več mednarodnih (IEC,
IEEE, ISO, CIGRE, UNIPEDE...), nacionalnih (ANSI, BSI, VDE...), regionalnih
(CENELEC, APEC...) ali profesionalnih (ECMA) organizacij, ki predpisujejo EMC
standarde. Največ mednarodnih standardov prihaja iz IEC. Veliko napora pri EMC
standardizaciji je pred kratkim vložila IEEE za severno in južno Ameriko. Tu bo
predstavljeno organizacijsko delo IEC za EMC standardizacijo.
6
Moderne metode merjenja električne energije
IEC standardi enačijo izraz “power quality” z izrazom “low frequency
conducted EMC phenomena” , ki ga uporablja IEEE standardizacija. Nekaj
osnovnih IEC definicij prihaja iz mednarodnega elektrotehničnega slovarja
(International electrotechnical vocabulary (IEV)). Izrazi povezani z EMC so
predstavljeni tukaj.
Electromagnetic compatibility -EMC (IEV 161-01-07):
Elektromagnetna združljivost (kompatibilnost)
Sposobnost katerekoli opreme ali sistema, da deluje zadovoljivo v
elektromagnetnem okolju, brez oddajanja neznosnih elektromagnetnih motenj na
kogarkoli v tistem okolju.
Electromagnetic environment (IEV 161-01-01):
Elektromagnetno okolje
Celota elektromagnetnega fenomena na določeni lokaciji.
Opomba – V splošnem je elektromagnetno okolje časovno odvisno in njen opis lahko potrebuje
statistični pristop.
Electromagnetic disturbance (IEV161-01-05):
Elektromagnetne motnje
Katerikoli elektromagnetni fenomen, ki lahko degradira lastnosti naprave, opreme ali
sistema oz. škodljivo vpliva na življenje ljudi in druge stvari.
Opomba – Elektromagnetna motnja je lahko elektromagnetni šum, neželeni signal ali sprememba
prenašalnega medija.
Immunity (to a disturbance) (IEV 161-01-20):
Imunost (na motnje)
Sposobnost naprave, opreme ali sistema, da deluje brez nepravilnosti v prisotnosti
elektromagnetnih motenj.
Mains immunity (IEV 161-03-03):
Omrežna imunost
Imunost (neobčutljivost) na motnje iz omrežja.
Susceptibility (electromagnetic) (IEV 161-01-21):
Dovzetnost (elektromagnetna)
Nezmožnost naprave, opreme ali sistema, da deluje brez nepravilnosti v prisotnosti
elektromagnetnih motenj.
Opomba – Dovzetnost je pomanjkanje imunosti
7
Moderne metode merjenja električne energije
Kot je že omenjeno v uvodnem poglavju, je pravilno delovanje naprav, ki so
priključene ne elektroenergetsko omrežje, odvisno od:
•
•
•
količine in bližine motenj,
dovzetnosti naprav na take motnje,
vpliva naprav na okolje.
Skladno s tem mora EMC standard med drugim navesti združljive nivoje in za
posebna okolja omejiti oddajanje.
Obstajajo trije tipi EMC standardov v IEC.
Osnovne EMC publikacije
So predstavljene v obliki standardov ali tehničnih poročil. Osnovne publikacije
definirajo splošno kvalifikacijo in pravila glede na EMC. Tehnični odbori jih
uporabljajo kot vodila za izdelavo produktnih standardov (standardi za proizvode).
Splošni standardi
Splošni standardi niso tako podrobni kot produktni standardi in so sprejemljivi za
proizvode, ki jih ne pokriva produktni EMC standard. Vsak standard je objavljen za
gospodinjsko ali industrijsko področje, odvisno od okolja, v katerem je določen
proizvod instaliran. Ta princip je privzet od CENELEC.
Produktni standard
Splošni EMC standardi – standardi za proizvode
Standardi za proizvode ali družino proizvodov, ki določajo preskusne nivoje za
oddajanje in imunost.
Skoraj vsi osnovni in splošni EMC standardi so osnutki in jih je izdal IEC tehnični
komite IEC TC77 in CISPR. Namen aktivnosti CISPR je, da izdaja standarde kot
preventivno pred oddajanjem motenj, ki povzročajo interferenco s
telekomunikacijami. Dalje je IEC TC77 s svojimi pododbori izdal serijo standardov
IEC EMC 61000. Številni drugi tehnični odbori so polno zasedeni z EMC
produktnimi standardi. IEC TC77A je pododbor, ki je odgovoren za nizkofrekvenčni
fenomen. Med ostalimi standardi, IEC 61000-2-2 “Environment – Compatibility
levers for low-frequency conducted disturbance and signalling in public low-voltage
power supply systems” Okolje – Združljivi nivoji za NF konduktivne motnje in
napetostne signale v NN javnem elektroenergetskem sistemu, je standard, ki
govori, kako se lahko primerja dobavljena energija. Kljub temu se v EU in drugih
evropskih deželah uporablja standard CENELEC EN50160 za določanje
značilnosti dobavljene energije.
8
Moderne metode merjenja električne energije
Tabela 1: IEC EMC – standardi za kakovost električne energije
IEC Publikacija
Predmet
Osnovne EMC Publikacije: Združljivost nivojev
61000-2-5
61000-2-1
61000-2-2
61000-2-4
61000-2-6
61000-2-8
60725
Classification of the EM environments
Klasifikacija elektromagnetnih (EM) okolij
Description of the EM environment in public LV power systems
Opis EM okolij v javnih nizkonapetostnih energetskih sistemih
Compatibility levels in public LV power systems
Združljivost nivojev v javnih nizkonapetostnih energetskih sistemih
Compatibility levels in industrial plants
Združljivost nivojev v industrijskih obratih
Assessment of emission levels in industrial plants
Ocenitev nivojev oddajanja v industrijskih obratih
Voltage dips, short interruptions
Upadi napetosti in kratkotrajne prekinitve
Reference impedance for LV power lines
Referenčne impedance za nizkonapetostne linije
Osnovne EMC Publikacije: Oddajanje
61000-3-2
61000-3-3
61000-3-4
61000-3-5
61000-3-6
61000-3-7
61000-3-8
Limits for harmonic current emissions (n ≤ 40), I ≤ 16 A, LV
Meje za oddajanje harmonskih tokov, nizkonapetostni sistemi
Limitation of voltage fluctuations & flicker, I > 16 A
Omejitev napetostnih nihanj in flikerjev
Limits for harmonic current emissions (n ≤ 40), I ≤ 16 A, LV
Meje za oddajanje harmonskih tokov, nizkonapetostni sistemi
Limitation of voltage fluctuations & flicker, I > 16 A
Omejitev napetostnih nihanj in flikerjev
Limits for harmonic emissions in MV & HV power systems
Meje za oddajanje harmonikov v srednje in visoko napetostnih
energetskih sistemih
Limitation of voltage fluctuations & flicker in MV & HV power systems
Omejitev napetostnih nihanj in flikerjev v srednje in visoko napetostnih
energetskih sistemih
Emission levels, frequency bands and disturbance levels for signaling on
LV installations
Nivoji oddajanja, frekvenčna področja in nivoji motenj za napetostne
signale v nizkonapetostnih instalacijah.
Osnovne EMC Publikacije: Merjenje – oddajanja
61000-4-7
61000-4-15
61000-4-30
General guide on harmonics and interharmonics measurements and
instrumentation
Splošno vodilo za merjenje harmonikov in medharmonikov in uporaba
instrumentov
Flickermeter – functional and design specification
Flikermeterji (merilniki migetanja) – funkcionalnost in določitev
specifikacij
Power quality measurement
Merjenje kakovosti električne energije
9
Moderne metode merjenja električne energije
3. Parametri kakovosti električne energije
Kvaliteta uporabnikove opreme je lahko degradirana s konduktivnimi ali
radiacijskimi motnjami. Glede na frekvenco motenja ločimo nizkofrekvenčne (<9
kHz) in visokofrekvenčne (≥ 9 kHz) motnje. Elektrostatična praznjenja (ESD) in
visoko-globinski nuklearni elektromagnetni pulzi (HEMP) so tudi pokriti z EMC
standardi.
Merjenje kakovosti električne energije se običajno smatra kot meritev
nizkofrekvenčnih konduktivnih motenj z dodatkom prehodnih pojavov.
Sledeči parametri napajalne napetosti vplivajo na motnje:
•
•
•
•
frekvenca,
novo napetosti,
oblika vala,
simetrija trifaznega sistema.
Dogodki kakovosti električne energije
Idealna napajalna napetost ene faze je čista sinusna napetost z nazivno frekvenco
in amplitudo. Kakršnakoli sprememba od tega se smatra kot dogodek
kakovosti električne energije ali motnja.
Klasifikacija parametrov kakovosti električne energije je prikazana v tabeli 2
Tabela 2: Parametri kakovosti električne energije
Sprememba
Parameter
Razlaga
Frekvenca
Omrežna frekvenca
Pog. 3.1
Napetost
Velikost napajalne napetosti
Odkloni napajalne napetosti
Upad ali porast napetosti
Pog. 3.2
Pog. 3.3
Pog. 3.4 & 3.5
Prekinitve napajalne napetosti
Pog. 3.6
Fliker (nihanje napetosti – migetanje)
Pog. 3.7
Neravnotežje napajalne napetosti
Pog. 3.8
Prehodne prenapetosti
Harmonske napetosti
Med-harmonske napetosti
Napetostni signali v omrežju
Zareze in šum
Pog. 3.9
Pog. 3.10
Pog. 3.11
Pog. 3.12
Pog. 3.13
Oblika vala
Kratka razlaga vpliva posameznega dogodka na uporabnikovo opremo je
predstavljena v tabeli 2.
10
Moderne metode merjenja električne energije
3.1. Omrežna frekvenca (ang. "Power frequency")
Merjenje omrežne frekvence je običajno definirano z detekcijo prehoda skozi ničlo.
Zaradi prehodnih pojavov ali harmonik ta tehnika ni primerna.
Izvor
Sprememba frekvence energije se dogaja zaradi neuravnovešenosti med
generatorji in spremembami bremena. V normalnih okoliščinah so možne
nepomembnih spremembe. Spremembo frekvence lahko pričakujemo, kadar sistem
deluje izolirano od javnega energetskega omrežja. V tem primeru se frekvenca
lahko spremeni zaradi visokih sunkov ob priklopu bremena na sistem ali je vzrok
slaba regulacija.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Ni značilnih vplivov.
Slika 1 predstavlja meritev frekvence preko enega tedna. Med meritvijo je nevihtna
strela povzročila razpad 35 kV linije. Sprememba frekvence je vidna za čas ločene
generacije (merjeni del omrežja je bil ločen od evropskega sistema).
50.40
Freq Avg (Hz)
50.20
50.00
49.80
49.60
49.40
19.07.1999 14:05:00
26.07.1999 15:13:00
Slika 1: sprememba frekvence
3.2. Odkloni napajalne napetosti (ang. "Supply voltage
variation")
Velikost napajalne napetosti je določena s srednjo efektivno vrednostjo (RMS)
napetosti v času zajete periode. Statistični izračuni zajetih podatkov so izvedeni za
merjeno periodo. Perioda zajema vse meritve in se lahko giblje od nekaj sekund do
10 minut. Odkloni napajalne napetosti se običajno merijo v 10-minutni periodi.
11
Moderne metode merjenja električne energije
Izvor
Nihanje bremena lahko povzroči spremembo RMS vrednosti. Instalirana
avtomatska regulacija lahko kompenzira te spremembe v nekaj desetinah sekunde.
Sprememba velikosti napajalne napetosti je lahko problematična, če imamo
opravka z zelo dolgimi linijami.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Kakršnakoli sprememba vrednosti dobavljene napetosti zunaj mej +10% / -15%
glede na nazivno napetost lahko povzroči prezgodno staranje, pregrevanje ali slabo
delovanje priključene opreme.
3.3. Hitre napetostne spremembe (ang. "Rapid voltage
changes")
Hitra napetostna sprememba je posamezna hitra sprememba efektivne vrednosti
napetosti dolžine ene pol-periode Urms(1/2) med dvema zaporednima ravnema v
omejenem, vendar ne določenem trajanju. Te napetostne spremembe so
večinoma posledica priklopov ali odklopov velikih bremen. Tipični vzrok napetostne
spremembe je zagon velikega motorja. Če napetostna sprememba preseže spodnjo
mejo, jo imenujemo upad napetosti oz. zgornjo mejo porast napetosti. Za
merjenje napetostnih sprememb morajo biti nastavljeni sledeči parametri: minimalno
razmerje spremembe (a), minimalno trajanje glede na stabilno stanje (b), minimalna
razlika med dvema stabilnima ravnema (c) in trajanje stabilnega stanja (d). Slika 2
prikazuje napetostno spremembo in mejne vrednosti.
400
steady states
390
c
a
d
b
380
duration: 19.5 cycles
370
dip threshold: -10%
360
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Slika 2: Definicija hitre napetostne spremembe
12
0.6
0.7
time(s)
0.8
Moderne metode merjenja električne energije
3.4. Upad napajalne napetosti (ang. "Supply voltage dips")
Upad napajalne napetosti pomeni trenutno sesedanje napetosti pod določen prag.
Trajanje tega fenomena je omejeno na eno minuto. Upad napetosti za čas, ki je
daljši od ene minute, imenujemo sprememba vrednosti napetosti.
Izraz povešenje se tudi uporablja v nekaterih tehničnih odborih, toda pozneje so
dosegli, da EMC standard dosledno določi upad (dip) kot boljši izraz.
Pri ugotavljanju upada srednje efektivne vrednosti (RMS) napetosti se računajo
signali enega cikla ali ½ cikla. Perioda računanja je 10 ms, to je vsako polovico
cikla. Ta vrednost je označena kot Urms(1/2). Princip računanja Urms(1/2) je prikazan na
sliki 3. Vsakih 10 ms je nova RMS vrednost (označeno z *) in jo primerjamo s
pragom upada.
Upad napetosti je opisan z:
• prag upada,
• začetek upada,
• trajanje upada,
• zadržana napetost (uret)
Slika 4 predstavlja razlago lastnosti upada napetosti. Prag upada lahko nastavi
uporabnik in predstavlja del nazivne napetosti Un ali oznaka Uc (ali Udec v nekaterih
standardih). Ta vrednost lahko niha od 0.9 Uc za iskanje motenj do 0.65 Uc za
pogodbene namene. V našem primeru je prag upada nastavljen na 0.85, to je 340
V.
600
U
Urms(1/2)
400
200
0
-200
-400
-600
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Slika 3:Urms(1/2) ovojnica
13
0.3
0.35
0.4
Moderne metode merjenja električne energije
400
350
dip threshold
300
250
uret=204 V
200
duration: 8 cycles
150
100
start time
50
0
0
0.05
0.1
0.15
end time
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Slika 4: Upad napetosti – značilnosti
Upad napetosti se šteje, ko Urms(1/2) pade pod prag upada. Konča se, ko Urms(1/2)
naraste nad prag upada. Razlika med začetkom in koncem se imenuje trajanje
upada in je označena v sekundah ali v ciklih. Zadržana (preostala) napetost uret je
najnižja vrednost Urms(1/2) v času trajanja napetostnega upada.
Najmanj dva parametra sta potrebna za opis upada napetosti [uret, trajanje], kljub
temu nekateri instrumenti shranijo več podatkov. Npr.: povprečje napetosti med
trajanjem upada ali oblika upada Urms(1/2) napetosti. Primer iz slike 4 nam prikazuje
upad [209 V,160 ms] ali upad [209 V,8 c].
Opombe glede zadržane napetosti:
V nekaterih standardih je uporabljen pojem "napetostni prepad" (“voltage depth”).
Napetostni prepad 90 % pomeni enako, kakor zadržana napetost 10%.
Opombe glede praga upada napetosti:
•
•
Namesto uporabe Un ali Uc, se lahko uporabi drseča referenčna napetost za
izračun praga upada. Ta opcija je učinkovita, ko se želimo izogniti težavam
zaradi prestav transformatorjev, kadar merimo na obeh straneh transformatorja
nizko-napetostnega in srednje-napetostnega sistema. Prav tako je zadržana
napetost lahko prikazana v % ali faktor RMS vrednosti pred upadom.
Konec praga je tipično 1 % višje kot začetek praga. To je zato, da se izognemo
težavam, kadar je merjena vrednost blizu začetka praga upada.
Slika 5 prikazuje upad napetosti na eni fazi (a), dveh fazah (b) in vseh treh fazah
(c). Najvažnejša, zaradi pogodbenih argumentov, je pravilna definicija upada
napetosti. Če se upadi na posameznih fazah med seboj prekrivajo, se jemljejo kot
en dogodek, (npr. upad se je začel na eni fazi in končal na drugi).
14
Moderne metode merjenja električne energije
1000
500
0
(a)
-500
-1000
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
1000
500
0
(b)
-500
-1000
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
1000
500
(c)
0
-500
-1000
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Slika 5: tri-fazni sistem, upadi napetosti
Izvor
Upadi napetosti so povzročeni zaradi napak na omrežju ali zaradi nenavadno
velikih tokov.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Študije zadnjih let so potrdile, da so upadi napetosti glavni vzrok za slabo delovanje
opreme. Releji ali kontaktorji lahko izpadejo, če je upad 60 % daljši kot ena
omrežna perioda. Potencialna škoda je odvisna od sposobnosti opreme, da vzdrži
nižjo napetost za kratek čas. Informacijska tehnologija je izjemno občutljiva na
upade.
Obstaja nekaj kriterijev za ovrednotenje upadov, kot so preproste ITIC krivulje.
Elektronski pogoni, pretvorniki in oprema z elektronsko vhodno stopnjo je tudi
občutljiva na upade. Asinhronski motor lahko ob upadu napetosti potegne večji tok,
kot je njegov zagonski tok.
15
Moderne metode merjenja električne energije
3.5. Porast napajalne napetosti (ang. " Supply voltage
swells")
Porast je trenutno povečanje napetosti (nasprotno od upada). Grafična predstavitev
porasta je prikazana na sliki 6. Porast napetosti se definira z enakimi parametri kot
upad napetosti.
Izvor
Izvor porastov so napake na enovodnih ozemljitvah (SLG - single line ground),
odklopi velikih bremen ali preklopi na velike kondenzatorje.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Dokler porast traja kratek čas, še ni škodljivih vplivov na opremo. Kljub temu žarnica
lahko pregori in poveča se problem varnosti.
800
600
400
200
0
-200
-400
-600
-800
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Slika 6: Porast napetosti
3.6. Prekinitve napajalne
interruptions")
napetosti
(ang.
"Voltage
Prekinitev se smatra kot ločitev omrežja od izvorov napajanja. Ker je energija
shranjena v omrežju, določena napetost nad nič obstane kratek čas po nastopu
prekinitve. Zaradi tega je prekinitev detektirana, ko Urms(1/2) pade pod prag
prekinitve. Prag prekinitve lahko niha. Tako je lahko nastavljen na 1%, 5% ali 10%
dogovorne napajalne napetosti. Trajanje prekinitve je izmerjeno na enak način kot
meritev trajanja upada, le da se tu gleda na prag prekinitve.
Merilne metode kratkih stikov na tokokrogih lahko povzročijo kratko prekinitev na
enem delu omrežja in upad na drugem delu.
Prekinitve so razdeljene v dve skupini:
• kratkotrajne prekinitve,
• dolgotrajne prekinitve.
16
Moderne metode merjenja električne energije
Izvor
Kratkotrajne prekinitve so motnje v omrežju, ki jih povzročajo preklopna stikala.
Trajanje kratkotrajne prekinitve je omejeno na eno do tri minute. Kompleksne
delovne sheme se uporabljajo za odklopne namene. Uporabi se standard ali
pogodba med dobaviteljem in odjemalcem, kar je odvisno od odklopnega postopka.
Dolgotrajne prekinitve so tiste prekinitve, ki prekoračijo čas kratkotrajne prekinitve.
Te prekinitve nastanejo, kadar motnja ne more biti končana v kontrolirani sekvenci,
in zaradi odklopa enega dela omrežja.
Mejne vrednosti prekinitve (kratkotrajne in dolgotrajne) glede na standard IEC in
EN 50160 so prikazane na sliki 7.
max.
3 min
100%
IEC
EN50160
min 1 min
max.
1 min
min 3 min
max 10%
max 1%
10%
1%
short
interruption
long
interruption
Slika 7: definicija praga prekinitve in trajanja
Vplivi na uporabnikovo opremo
V industrijskem okolju lahko prekinitve povzročijo prekinitev proizvodnje in
povečanje števila zavrnitev ali odpadnega materiala. Na nekaterih področjih lahko
prekinitve povečajo tveganje poškodb na opremi ali celo škodo. Informacijska
tehnologija je prizadeta v dveh smereh. Prvič, tekoči podatki se lahko izgubijo in
sistem se lahko zruši. Drugič, ko je prekinitve konec, je potrebno ponoviti postopek
zagona. Posebno pri velikih in kompleksnih sistemih lahko to zahteva nekaj ur.
Zaradi teh razlogov so kritični računalniški sistemi in telekomunikacijska oprema
napajani z UPS napajalniki.
17
Moderne metode merjenja električne energije
3.7. Fliker (ang. "Flicker")
Fliker je vtis nestalnosti vidnega zaznavanja zaradi svetlobnega dražljaja.
Napetostno kolebanje povzroča spremembe svetilnosti svetil, kar lahko povzroči
pojav, imenovan fliker. Učinek motenja raste zelo hitro z amplitudo kolebanja. Pri
določeni frekvenci so lahko moteče že zelo majhne amplitude kolebanja.
Spreminjanje svetilnosti je povezano z ovojnico napetosti, glej sliko 8.
voltage(V)
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
time (s)
Slika 8: nihanje napetosti
Flikerji se merijo v skladu s standardom IEC 61000-4-15 “Flickermeter-function and
design specifications”. Ta standard je privzel za osnovo žarnico 230 V/ 60 W
(bučka) in določil krivuljo. Ta funkcija služi za izdelavo flikermeterjev in je
predstavljena na sliki 9
18
1
Moderne metode merjenja električne energije
Slika 9: Krivulja enake strogosti (Pst=1) za pravokotne spremembe napetosti na NN
energetskih sistemih.
Flikermeter je instrument, grajen za merjenje katerekoli veličine, ki je
reprezentativna za fliker (IEV 161-08-14). Instrument meri nihanje napetosti, filtrira
(računa) in prikaže kratko-trajni (Pst) in dolgo-trajni (Plt) fliker.
Kratko-trajni fliker ima vrednost enako 1, kadar nihanje svetilnosti moti 50 %
populacije. Kratko-trajni fliker se meri v 10-minutni periodi.
Dolgo-trajni fliker se izračuna iz najmanj 12 kratkotrajnih flikerjev. Na primer, vsaj
dve uri po enačbi (1).
Plt = 3
1 11
∑ Pst (i) 3
12 i =0
(1)
Izvor
Izvori kolebanja napetosti so obločne talilne peči, varilni stroji in podobna velika
bremena, ki rabijo zelo velike nihajoče tokove. Fliker lahko naraste v bližino
harmonikov s frekvenco, ki je blizu osnovne harmonske frekvence.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Velikost kolebanja napetosti je običajno manjša kot 3 % nazivne vrednosti in nima
omembe vrednega vpliva na opremo. Flikerji, povzročeni s kolebanjem napetosti za
samo 0.2 % s frekvenco 9 Hz, se smatrajo kot moteči.
19
Moderne metode merjenja električne energije
3.8. Neravnotežje napajalne
voltage unbalance")
napetosti
(ang.
"Supply
Neravnotežje napajalne napetosti je stanje trifaznega sistema, v katerem niso
enake vse efektivne vrednosti faznih napetosti ali niso enaki fazni koti med fazami.
Neravnotežje napajalne napetosti je definirano kot razmerje med inverzno
komponento (negativna sekvenca) in direktno komponento (pozitivna sekvenca) (2)
napajalne napetosti. Tudi druge formule se lahko uporabijo za izračun neravnotežja
napetosti (3,4,5).
uu =
Vi
⋅ 100 % =
Vd
negative sequence
⋅ 100 %
postive sequence
(
)
6 U 122 + U 232 + U 312
⋅ 100 %
U 12 + U 23 + U 31
uu =
(
)
(2)
(3)
U 12 ,U 23 ,U 31 − line voltages
uu =
β=
1 − 3 − 6β
1 + 3 − 6β
(4)
⋅ 100 %
4
U 124 + U 23
+ U 314
(U
2
+ U 23
+ U 312 )
U i − U avg
u u = max i
⋅ 100 %
U avg
2
12
2
U i − phase voltage; U avg =
(5)
U 1 +U 2+U 3
3
Izvor
Neravnotežje se pojavi, kadar poraba toka ni uravnotežena, ali zaradi nepravilnih
pogojev pred odklopom.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Neravnotežje napetosti vpliva na trifazne asinhronske motorje in povzroča
pregrevanje in odklope zaščitnih naprav.
20
Moderne metode merjenja električne energije
3.9. Prehodne prenapetosti (ang. "Transient overvoltages")
Prehod ("transient") je izraz za kratko, zelo veliko trenutno napetostno ali tokovno
motnjo.
Obstajata dva tipa prehodnih prenapetosti:
• impulzna prenapetost
• oscilacijska prenapetost
Izvor
Impulzne prehodne prenapetosti so neusmerjene motnje, povzročene z
razsvetljavo in imajo visoke vrednosti, vendar malo energije. Frekvenčno območje
preseže 5 kHz in traja 30 µs do 200 µs.
Oscilacijske prehodne prenapetosti nastanejo s preklapljanjem, magnetno
resonanco ali nastanejo kot odziv sistema na impulzno prenapetost. Preklapljanje
prenapetosti ima visoko energijo in je razdeljeno v nizko (< 5 kHz), srednjo (5 kHz
< f < 500 kHz) in visoko (> 500 kHz) frekvenčne prehode.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Prehodne prenapetosti povzročajo takojšnjo uničenje ali degradacijo
transformatorjev, kondenzatorjev, polprevodnikov oz. poškodujejo izolacijo na
kablih; iz tega sledi nepravilno delovanje. Elektronski pogoni lahko odpovedo.
Povečanje srednje frekvenčnih prehodov je lahko povzročeno s preklapljanjem
kapacitivnih blokov. Nekateri pod določenimi pogoji proizvedejo 2 – 4- kratne
prenapetosti na NN strani.
impulse transient
oscillatory transient
Slika 10: prehodi
21
Moderne metode merjenja električne energije
3.10. Harmoniki (ang. "Harmonics")
Osnove
Kakršnekoli periodične nepravilnosti od čistega sinusnega vala napetosti lahko
pripišemo vsoti sinusoid napajalne frekvence in njenim mnogokratnikom. Napajalni
frekvenci pravimo osnovna frekvenca. Sinusni val, ki je k-krat večji od osnovnega,
se imenuje harmonski val. Označen je z amplitudo in faznim kotom glede na
osnovno frekvenco. Razmerje med harmonsko frekvenco in osnovno frekvenco (k)
imenujemo red harmonika.
Izraz harmonik je običajno uporabljen za srednjo efektivno (RMS) vrednost
harmonskega vala.
Instrumenti, ki se uporabljajo za merjenje kakovosti napajanja, izvajajo A/D
pretvorbo, in spremenijo vhodno napetost v niz podatkov. Računanju pravimo
diskretna Fourierjeva transformacija (DFT) ali njena hitrejša verzija, hitra
Fourierjeva transformacija (FFT). Uporablja se za pretvorbo niza vhodnih podatkov
v sinusne komponente. Enačba (6) prikazuje razmerje med vhodnim signalom in
njeno frekvenčno predstavitvijo. Zgornja meja vsote v enačbi (6) je omejena s
hitrostjo vzorčenja. Najvišja harmonska frekvenca je enaka polovici vzorčevalne
frekvence.
∞
u (t ) = cU 0 + ∑ cUk sin (k ⋅ 2π f 1t + φUk )
(6)
k =0
cU 0
− enosmerna ( DC ) komponenta
cUk
− amplituda k − te harmonske napetosti
φUk
−
f1
− osnovna frekvenca
fazni zamik k − te harmonske napetosti
Prisotnost vseh harmonikov se ovrednoti s skupnim harmonskim popačenjem
(THD). Napetostni harmoniki so izraženi s THDU. THDU je razmerje RMS vrednosti
harmonske napetosti proti RMS vrednosti osnovne in se izračuna po enačbi (7).
THD je običajno podan v procentih.
40
THDU =
U k = cUk
uk =
∑U k2
40
∑c
2
Uk
k =2
=
2
− RMS vrednost napetosti k − te harmonike
U12
k =2
cU2 1
Uk
⋅100% − procent napetosti k − te harmonike
U1
22
(7)
Moderne metode merjenja električne energije
Slika 11 (a) predstavlja tipično obliko napajalne napetosti v gospodinjskem ali
industrijskem okolju. Preklopne naprave (glej razlago na sliki 12) povzročajo rezanje
vrhov sinusnega vala. Na histogramu (b) je frekvenčni spekter in prikazuje
popačenje sinusnega vala zaradi harmonikov. Vsak harmonik je lahko izražen z
amplitudo (ck), RMS vrednostjo (Uk) ali procentom (uk,). Na sliki 11 (b) so prikazani
procenti, kar se tudi običajno uporablja, kadar trgujemo s kakovostjo napajanja.
V našem primeru je vhodni signal vzorčen s 128 vzorci na periodo. Rezultat vseh
vzorcev je prikazan kot 64. harmonik in ga lahko izmerimo.
Pri merjenju kakovosti napajanja se pri harmonski analizi omejimo na 50. harmoniko
t.j. 2500 Hz za 50 Hz omrežje. Fazni kot med harmonsko napetostjo in osnovno se
ne upošteva kot predmet kakovosti napajanja. Kljub temu se fazne razlike med
napetostnimi in tokovnimi harmoniki istega harmonika lahko uporabijo za iskanje
izvora harmonskega popačenja.
400 V
Voltage Ph1 (%)
5.0
320 V
4.5
240 V
4.0
160 V
3.5
80 V
3.0
0V
2.5
-80 V
2.0
-160 V
1.5
-240 V
1.0
Thd = 2.60%
0.5
-320 V
0
-400 V
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 thd
(a)
(b)
Slika 11: tipični val napetosti in prikaz njenih harmonikov
Vse predstavitve za harmonske napetosti veljajo tudi za harmonske tokove THDI.
∞
i (t ) = c I 0 + ∑ c Ik sin (k ⋅ 2π f 1t + φ Ik )
(8)
k =0
cI 0
− enosmerna ( DC ) komponenta
c Ik
− amplituda k − tega harmonskega toka
φ Ik
−
fazni zamik k − tega harmonskega toka
40
THDI =
I k = c Ik
ik =
∑ I k2
k =2
I12
2
40
=
∑c
2
Ik
(9)
k =2
cI21
− RMS vrednost k − tega harmonskega toka
Ik
⋅100% − procentna vrednost k − tega harmonskega toka
I1
23
Moderne metode merjenja električne energije
Izvor harmonikov
Slika 12 pojasnjuje izvor harmonikov. Iz uporabnikove perspektive lahko energetsko
omrežje prikažemo kot generator G in referenčno impedanco Xs. Generator
napetosti se predpostavi kot čista sinusna napetost z nazivno RMS vrednostjo.
Napetost na uporabnikovih sponkah se razlikuje od generatorske napetosti zaradi
padca napetosti na referenčni impedanci. V primeru linearnega bremena (upor v
našem primeru, enak primer velja za katerokoli RLC kombinacijo), bosta tok in
padec napetosti tudi sinusna. Na sponkah bo čista sinusna napajalna napetost z
zmanjšano amplitudo in bo v fazi z generatorsko napetostjo.
UXs
Xs
UG
UXs
UG
G
UL
UL
UXs
Xs
UG
UXs
UG
G
UL
UL
Slika 12: izvor harmonikov
Nelinearna bremena (usmerniki, regulatorji hitrosti, neonske žarnice, PC, TV,…)
imajo tok z visokim THDI (zelo nesinusno obliko). Za analiziranje nelinearnih
bremen lahko naredimo model z linearnimi bremeni in (tok) izvor harmonik.
Harmonski tokovi povzročajo nesinusni padec napetosti na referenčni impedanci in
na napajalnih sponkah se pojavi popačena napetost. Nelinearna bremena
popačujejo napajalno napetost in povzročajo samo lihe harmonike, katere lahko
merimo z instrumentom.
Če je breme nesimetrično regulirano, sta pozitivna in negativna polperioda toka
različne oblike in zato naraste RMS vrednost sodih harmonikov in DC
komponenta. To stanje povzroča nasičenje in pregrevanje transformatorskih jeder.
Značilna DC komponenta je lahko na nekaterih področjih povzročena z
geomagnetnimi nevihtami.
Drugi izvor harmonikov je energetsko omrežje samo. Magnetiziranje jeder
energetskih transformatorjev in njihova nasičenja povzročajo nesinusne tokove, ki
se odražajo kot THDU na napajalnih sponkah.
Slika 13 prikazuje, kako se širijo harmonske motnje. Oblika napetosti v določeni
merilni točki je popačena zaradi vpliva generiranih tokov od vseh motilnih
generatorjev (frekvenčni pretvorniki, varilni aparati, PC, napajalni transformatorji,…)
v sistemu.
24
Moderne metode merjenja električne energije
I HVharm
GENERATOR
I MVharm
HARMONIC
SOURCE
MV LOADS
I LVharm
LV LOADS
Slika 13: razširjanje harmonskih motenj
Izvori harmonskih motenj
•
•
•
•
•
•
enofazni usmerniki – visoka 3. harmonika, THDI 80 %
trifazna bremena – 5., 7., 11., 13., 17. harmonika
nesimetrično reguliran napajalnik – sode harmonike in enosmerna (DC)
visoko število pulzov – nizke THDI
serijska induktivnost – zmanjšanje THDI
NN energetsko omrežje - THDU 1.5 % ÷ 4.5 %, v glavnem 5. harmonika
Vplivi na uporabnikovo opremo
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zmanjšana energetska zmogljivost
prezgodnje staranje sistemskih komponent
tretji harmoniki lahko proizvedejo velike tokove v ničelnem vodu, kar povzroča
pregrevanje in izgube
povečanje segrevanja, hrupa in vibracij v transformatorjih in motorjih
tok v kondenzatorski blok narašča z naraščanjem harmonikov, kar povzroča
odpovedi
prisotnost harmonikov poveča možnost resonance
problemi s signalnimi frekvencami
odklopi zaščitnih naprav
napake na elektronskih napravah in stikalih narastejo, če je THDU preko 8 %.
25
Moderne metode merjenja električne energije
Tabela 3: mejne vrednosti harmonikov na NN omrežjih (IEC)
Lihi harmoniki
Niso večkratniki števila 3
Sodi harmoniki
Večkratnik števila 3
red
harmonska
red
harmonska
red
harmonska
harmonika
napetost
harmonika
napetost
harmonika
napetost
h
%
h
%
h
%
5
6
3
5
2
2
7
5
9
1,5
4
1
11
3,5
15
0,4
6
0,5
13
3
21
0,3
8
0,5
17≤ h ≤ 49
2,27x(17/h)–
0,27
21 < h ≤ 45
0,2
10 ≤ h ≤ 50
0,25 x (10/h) +
0,25
Opomba – Nivoji, podani za lihe harmonike, so mnogokratniki števila tri glede na osnovno
harmoniko. Tudi na trifaznih omrežjih brez ničelnega vodnika ali brez bremena, priključenega med
linijo in zemljo, so vrednosti 3. in 9. harmonika lahko precej nižje, kot so združljivi nivoji (odvisno od
neravnotežja sistema).
Tabela 4: vrednosti posameznih harmonskih napetosti na napajalnih sponkah do 25. harmonika so
podane v procentih Uc (EN50160)
Lihi harmoniki
Niso večkratniki števila 3
Sodi harmoniki
Večkratnik števila 3
red
harmonska
red
harmonska
red
harmonska
harmonika
napetost
harmonika
napetost
harmonika
napetost
h
%
h
%
h
%
5
6
3
5
2
2
7
5
9
1,5
4
1
11
3,5
15
0,5
6..24
0,5
13
3
21
0,5
17
2
19
1.5
23
1.5
25
1.5
Opomba – Ni podanih vrednosti za red harmonikov nad 25; ker so običajno majhni in so zaradi
resonančnih pojavov zelo nepredvidljivi.
26
Moderne metode merjenja električne energije
3.11. Medharmoniki (ang. "Interharmonics")
Ko signal analiziramo s Fourierjevo transformacijo in za rezultat dobimo frekvenco,
ki ni celoštevilčni mnogokratnik osnovne frekvence, pravimo taki frekvenci
madharmonska frekvenca. Komponenta take frekvence je medharmonik.
10% 250Hz (5th harmonic)
10% 260Hz (260/50=5.2)
Slika 14: primer medharmonika
Standard IEC 61000-4-7“General guide on harmonics and interharmonics
measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment
connected thereto” definira principe merjenja medharmonikov. Za računanje DFT se
uporabi okno 200 ms (10 period pri 50 Hz oz. 12 period pri 60 Hz) s korakom 5 Hz v
frekvenčnem spektru. Del spektra je prikazan na sliki 15. Vsak 10. stolpec
frekvenčnega spektra predstavlja harmonsko frekvenco. Harmoniki se označijo z
C10k, U10k and u10k kjer k pomeni red harmonika. Za ocenjevanje harmonikov,
spektralne črte združimo v harmonske in medharmonske skupine.
harmonic
group
35
40
45
50
55
interharmonic
group
60
65
70
75
80
harmonic
group
85
90
95
100
105
2nd
fundamental
110
Hz
harmonic
Slika 15: prikaz DFT medharmonskega (interharmonic) spektra
Izvor
Izvor medharmonikov so zelo spreminjajoča bremena, kot so talilne peči, varilni
aparati, ciklotroni, prekinjajoči regulatorji, frekvenčni pretvorniki in nizko frekvenčne
napajalne linije (regulacija nihanja).
Vplivi na uporabnikovo opremo
Problemi, ki jih povzročajo medharmoniki
• fliker zaradi medharmonika, ki je blizu harmonske frekvence
• povzročanje nizkofrekvenčnih mehanskih oscilacij (torzijski stres zaradi
osciliranja generator – breme)
• spremembe v procesih in drugih meritvah
• motnje v delovanju krmilnih sistemov
27
Moderne metode merjenja električne energije
3.12. Napetostni signali v omrežju (ang. "Mains signaling")
Napetostne signale v javnem razdelilnem omrežju lahko razvrstimo v tri skupine:
• mrežno tonsko krmiljenje (110 Hz to 3000 Hz)
• nosilni frekvenčni (3 kHz – 148.5 kHz)
• signalni znaki v napajalnem omrežju
Primerjava med mejami IEC in EN50160 je prikazana na sliki 16.
Opomba: V IEC standardu niso opredeljene mejne vrednosti za napetostne
signale frekvence nad 3 kHz.
signal level: Us/Un (%)
10
9
EN50150
IEC
5
1.5
0.1
0.1
3
1
Slika 16: Mejni nivoji signalnih napetosti
28
10
frequency (kHz)
100
Moderne metode merjenja električne energije
3.13. Zareze in šum (ang. "Notching and noise")
Izvor
Zareze povzročajo krmiljeni usmerniki, ki obremenijo linijo za zelo kratek čas z
visoko tokovno špico. Ta tokovna špica naredi zarezo v napetosti (slika 17 –
"notching").
Šum je signal širokega spektra, ki je dodan napajalni napetosti. V glavnem ga
povzroča telekomunikacijska oprema, računalniki in druge elektronske naprave. Za
zmanjšanje šuma in zarez uporabimo: serijsko induktivnost, filtre, izolacijske
transformatorje in primerne vodnike.
Vplivi na uporabnikovo opremo
Zareza lahko sproži vezje, ki detektira prehod skozi ničlo. Visoko razmerje dU/dt
lahko napačno sproži tiristor. Iskanje in odstranjevanje tehničnih motenj pogosto
zahteva čas in zahtevne metode.
Opomba: Obojne motnje so ovrednotene pri meritvi THD.
notching
noise
Slika 17: zareze in šum
29
Moderne metode merjenja električne energije
3.14. Integracijski interval
Da bi dobili ustrezen podatek o obnašanju omrežja, o dogodkih, ki so opisani v
poglavjih 3.1 do 3.13, moramo opazovati (meriti) daljše obdobje. Smatra se, da je
en teden minimalni cikel, da bi lahko videli vse različne možne pojave na omrežju.
Med tem časom mora biti obdelana velika količina podatkov. Na primer, hitra
napetostna sprememba temelji na 10 ms RMS vrednostih napetosti. To je približno
60.480.000 vrednosti na teden za eno samo fazo. Harmoniki, flikerji in trifazne
meritve samo povečujejo številno podatkov. Da bi zagotovili učinkovitost, morajo biti
podatki zgoščenini.
Koncentracija podatkov je dosežena z integracijo (združevanje, integracija)
podatkov za določeno časovno periodo, ki jo imenujemo integracijski (združevalni,
poprečevalni) interval. Vsak integracijski interval združuje tri vrednosti: povprečno,
minimalno in maksimalno. Na koncu vsakega integracijskega intervala se shranijo
(povprečna, minimalna in maksimalna vrednost) v spomin instrumenta. Po
končanem merilnem ciklu se podatki prenesejo iz instrumenta v računalnik. Trajanje
integracijskega intervala lahko nastavi uporabnik od nekaj sekund do 15 minut.
Standardi priporočajo integracijski čas 10 minut.
3.15. Kumulativna frekvenca
S poprečenjem podatkov v integracijskem intervalu se število shranjenih podatkov v
spominu instrumenta zelo zmanjša. Kljub temu je še vedno 1008 deset minutnih
intervalov na teden in 3024 vrednosti (povprečna, minimalna, maksimalna)
shranjenih za vsak izbran kanal. Dodatno združevanje podatkov je lahko izvedeno z
računalnikom po prenosu podatkov iz instrumenta. "Statistika statistike" je izvedena
zaradi sledečih dveh razlogov:
• pričakovana narava napetostnih sprememb in nekaterih dogodkov pri meritvi
kakovosti napajanja bolje označi rezultat s statistično sliko, kakor s povprečno
vrednostjo in ekstremi
• rezultat vseh meritev je lahko prikazan z eno vrednostjo.
Kumulativna frekvenca je postopek, ki se uporablja za statistično ovrednotenje
izmerjenih vrednosti.
Slika 18 prikazuje značilen histogram registrirane THD napetosti. Kumulativna
frekvenca (poudarjena črta) je uporabljena za merilo v EN 50160 standardu.
Vrednosti na x-osi imenujemo prekati in predstavljajo število integracijskih period.
Na primer, prekat 2 ima vrednost 190, kar pomeni 190 povprečnih vrednosti THD
napetosti v 10 minutah je bilo v območju 2.25 do 2.75.
Druga vrednost, navedena v histogramu, se imenuje CP95 in je procent odčitkov, ki
so večji kot 95 % vzorcev v merjeni periodi. Vrednost CP95 posamezne meritve je
uporabljena za validacijo s standardom definiranih mej.
30
Moderne metode merjenja električne energije
Number of samples
300
Cumulative frequency
100,00%
90,00%
250
80,00%
70,00%
60,00%
200
150
50,00%
PC95 = 4%
50
40,00%
30,00%
20,00%
0
10,00%
0,00%
100
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
THD (%)
Slika 18: kumulativna frekvenca
3.16. Ovrednotenje glede na meje, definirane s standardom
Z namenom, da bi potrdili motnje v napajanju znotraj dopustnih mej, morajo rezultati
kakovosti napajanja biti ovrednoteni glede na meje, definirane s standardom.
Standardi za kakovost napajanja opredelijo napetostne spremembe na dva različna
načina:
• opisni prikaz
• statistično pridobljene vrednosti
Opisni prikaz se uporablja za opis dogodkov, ki imajo zelo naključno naravo.
Lahko časovno nihajo in so zelo odvisni od topologije sistema. Ti dogodki se
pojavljajo zelo redko. Ni jih mogoče kaj prida opredeliti, lahko jih le približno
označimo. Opisani so z:
• hitre napetostne spremembe
• upadi napetosti
• prenapetosti
• kratkotrajne prekinitve
• dolgotrajne prekinitve
• prehodne prenapetosti
Druga kategorija je uporabljena za ocenjevanje pojavov, kjer lahko merimo
celotno časovno periodo.
•
•
•
•
•
•
•
•
omrežna frekvenca
velikost napajalne napetosti
odkloni napajalne napetosti
jakost flikerja
neravnotežje napajalne napetosti
harmonska napetost
medharmonska napetost
napetostni signali v omrežju
31
Moderne metode merjenja električne energije
Spodnji primer prikazuje kriterije za odklone napajalne napetosti, povzeto po
standardu (EN 50160:1999, 2.3).
Kriterij: “Ob normalnih pogojih, razen v razmerah, ki nastopijo zaradi okvar in
prekinitev napajanja,
a)
b)
mora biti 95 % vseh 10-minutnih period srednje efektivnih vrednosti napajalne
napetosti enega tedna v mejah Un ± 10%.
morajo biti vse 10-minutne periode srednje efektivnih vrednosti napajalne
napetosti v mejah Un +10% / -15%.”
Nekaj komentarjev na prejšnji izjavi:
•
•
•
•
kriteriji veljajo za nazivne napajalne pogoje
en teden je minimalna perioda, ki se uporabi za prikaz obnašanja omrežnih
porabnikov
10-minutna perioda (pogosto predstavljena z IP – perioda integracije)
povprečne efektivne vrednosti se uporablja za prikaz dinamike nivoja
napajalne napetosti
del 10-minutne periode, v kateri se je zgodila prekinitev ali okvara, se izpusti v
integracijskem računu.
Sivi polji na slikah 19 in 20 predstavljajta dovoljene spremembe napetosti.
Pri prikazani (hipotetični) meritvi niti absolutna (meja +10% / -15%) niti statistična
zahteva (±10% v 95% časa) ne izpolnjujeta zahtev za PC95. Ta prekorači 10 %
mejo (skoraj 12 %).
U
110%
U
n
90%
85%
days
Slika 19: meje +10% / -15%
32
Moderne metode merjenja električne energije
18
Voltage variation (%)
16
out of
boundaries
PC95 value
14
12
10
8
6
4
2
0
0%
20%
40%
60%
80%
95%
Cumulative frequency of 10 minutes rms values
100%
Slika 20: 95% 10-minutnega poprečka mejne efektivne vrednosti
3.17. Nazivna in dogovorna napetost
EN 50160 omenja naslednje definicije za napetost:
•
Napajalna napetost:
Efektivna vrednost napetosti v danem trenutku na predajnem mestu, merjena v
določenem intervalu.
•
Nazivna napetost omrežja (Un)
Napetost, s katero je omrežje označeno oziroma razpoznavno in na katero se
nanašajo posamezni obratovalni parametri.
•
Dogovorna napajalna napetost (Uc)
Dogovorna napajalna napetost Uc je navadno nazivna napetost omrežja Un.
Če se odjemalec in dobavitelj dogovorita za neko napetost na predajnem
mestu, ki je različna od nazivne napetosti Un, se ta napetost šteje za
dogovorno napajalno napetost Uc.
33
Moderne metode merjenja električne energije
4. EN 50160:1999 Značilnosti napetosti v
javnih razdelilnih omrežjih
Mednarodni standardi glede kakovosti napajanja so osnovni ali splošni za
elektromagnetno združljivost (EMC), ki sta jih izdala IEC (IEC 61000-x-x serija) in
IEEE (1159, 1433, 519, 1564, 1453). Največ EMC standardov je kot priporočilo in
služi kot osnova brez obvezne uporabe. Nekateri od njih, na primer IEC 61000-3-2
in IEC 61000-3-3 so v EU obvezni. Obstajajo različni produktni standardi, ki
določajo dovoljene nivoje vpliva posameznih produktov ali skupine produktov na
napajalno omrežje ali okolico. Vendar se za ovrednotenje kakovosti energije
uporablja standard CENELEC EN 50160.
4.1. Namen
CENELEC-ov standard EN 50160 “Voltage characteristic of electricity supplied by
public distribution systems” je standard, ki določa značilnosti napetosti v NN in SN
distribucijskih sistemih. Uporablja se kot osnova za pripravo pogodb med uporabniki
in odjemalci v evropski skupnosti. To so pogodbe za male moči.
Prva izdaja je iz leta 1994, leta 1999 so bile dodane manjše spremembe. Standard
je obvezen v EU in bo z letom 2003 postal obvezen za vse evropske države.
EN 50160 ni EMC standard. Je produktni standard, ki definira kakovost produkta
(dobava električne energije). Dobava električne energije je izražena z značilnostmi
napetosti na predajnem mestu.
Ta standard je lahko zastopan v delu ali kompletni pogodbi med odjemalcem
in dobaviteljem. Glede na visoke stroške dobavljene energije v redko naseljenih
področjih se dobavitelj in odjemalec lahko sporazumeta na osnovi nižje kakovosti za
nižjo ceno dobavljene energije. Odjemalčeva obveznost je, da ovrednoti vplive
zaradi povečanih motenj na priključeno opremo.
4.2. Splošno
Standard EN 50160 se lahko uporabi za določanje maksimalnih nivojev motenj, ki
so pričakovane kjerkoli na NN ali SN javnih električnih omrežjih pri normalnih
pogojih obratovanja.
Standard ne zajema dogodkov nad katerimi dobavitelj nima nadzora (izvor: Vodilo
za uporabo EN 50160 – CENELEC BTTF-68-6):
1. Nenavadni vremenski pogoji in druge naravne nesreče
Hude nevihte, drsenje zemlje, potresi, plazovi, poplave
2. Vmešavanje tretje stranke
Sabotaže, vandalizem
3. Javni zakoni
Pritiski s strani vlade glede javne varnosti
34
Moderne metode merjenja električne energije
4. Delovanje industrije
Prekinitev dela, stavke
5. Veliki vplivi
Večje nesreče
6. Pomanjkanje energije zaradi zunanjih dogodkov
Omejitev energije ali prekinitve na mednarodnih prenosnih vodih
4.3. Značilnosti napajalne napetosti
Značilnost kakovosti energije je podrobno obrazložena v poglavju “3. Parametri
kakovosti električne energije".
Vse meje, prikazane na naslednjih straneh, veljajo samo za normalne pogoje
delovanja.
Opisni prikaz se uporablja za opis dogodkov, ki imajo zelo naključno naravo.
Lahko časovno nihajo in so zelo odvisni od topologije sistema. Ti dogodki se
pojavljajo zelo redko. Ni jih mogoče kaj prida opredeliti, lahko jih le približno
označimo. Opisani so z:
•
•
•
•
•
•
hitre napetostne spremembe
upadi napetosti
prenapetosti
kratkotrajne prekinitve
dolgotrajne prekinitve
prehodne prenapetosti
Druga kategorija je uporabljena za ocenjevanje pojavov, kjer lahko merimo celotno
časovno periodo.
•
•
•
•
•
•
•
•
omrežna frekvenca
velikost napajalne napetosti
odkloni napajalne napetosti
jakost flikerja
neravnotežje napajalne napetosti
harmonska napetost
med harmonska napetost
napetostni signali v omrežju
Opomba: Merjenje medharmonskih napetosti je definirano, toda mejne vrednosti so
še vedno v preučevanju.
Več podrobnosti je na strani 31: “3.16 Ovrednotenje glede na meje, definirane s
standardom”.
35
Moderne metode merjenja električne energije
Integracijski intervali
Standard definira tri integracijske intervale: 3 s, 10 s in 10 min. Perioda 120 minut
se uporabi za označevanje dolgočasovnih flikerjev.
Več podrobnosti je na strani 30: “3.14 Integracijski interval”.
4.3.1. Omrežna frekvenca
Nazivna frekvenca napajalne napetosti je 50 Hz. Merjena je v integracijskem
intervalu 10 sekund.
Meje za SN in NN sisteme, ki obratujejo sinhrono v interkonekciji (sistem je povezan
z evropskim omrežjem):
•
•
50 Hz ± 1 % (49.5…50.5 Hz) v 99.5% leta,
50 Hz + 4 %/ -6% (47…52 Hz) v vsem (100 %) času.
Meje za SN in NN sisteme, ki ne obratujejo sinhrono v interkonekciji (Islandija):
•
•
50 Hz ± 2 % (49.5…50.5 Hz) v 99.5% enega tedna,
50 Hz ± 15 % (42.5…57.5 Hz) v vsem (100 %) času.
Več podrobnosti je na strani 11: “3.1 Omrežna frekvenca”.
4.3.2. Odkloni napajalne napetosti
V NN omrežjih je nazivna napetost v štirivodnih sistemih 230 V med faznim in
nevtralnim vodnikom in v trivodnih sistemih 230 V med dvema faznima vodnikoma.
V SN omrežjih je nazivna napetost enako dogovorni Uc (več podatkov je na strani
33: “3.17 Nazivna in dogovorna napetost”).
Odklon napajalne napetosti se meri v integracijski periodi 10 minut (poprečenje
srednje efektivne vrednosti napajalne napetosti).
Meje za NN sisteme:
• Un ± 10 % v 95 % enega tedna,
• Un + 10 %/ -15 % v vsem času.
•
Meje za SN sisteme:
•
Uc ± 10 % v 95 % enega tedna
Več podrobnosti je na strani 11: “3.16 Ovrednotenje glede na meje, definirane s
standardom”, in na strani 31: “3.2 Odkloni napajalne napetosti”.
36
Moderne metode merjenja električne energije
4.3.3. Hitre napetostne spremembe
Hitre napetostne spremembe napajalne napetosti so ocenjene z opisom.
NN sistemi:
•
V splošnem ne presegajo 5 % Un, v nekaterih okoliščinah lahko nekajkrat na dan
nastanejo kratkotrajne spremembe napetosti v velikosti do 10 % Un.
SN sistemi:
•
V splošnem ne presegajo 4 % Uc, v nekaterih okoliščinah lahko nekajkrat na dan
nastanejo kratkotrajne spremembe napetosti v velikosti do 6 % Uc.
Več podrobnosti je na strani Napaka! Zaznamek ni definiran.: “3.3 Hitre
napetostne spremembe”,.
4.3.4. Upadi napajalne napetosti
Upadi napajalne napetosti so ocenjeni z opisom.
NN in SN sistem:
•
Pričakovano število upadov napetosti sme biti od nekaj deset do tisoč na leto.
Večina upadov napetosti traja manj kot sekundo in ima globino upada manjšo
kot 60 %. V nekaterih območjih so lahko zelo pogosti upadi z globino med 10
% in 15 %.
Več podrobnosti je na strani 13: “3.4 Upad napajalne napetosti”.
4.3.5. Porast napajalne napetosti
Porast napajalne napetosti je v standardu EN50160 definiran kot “temporary power
frequency overvoltages” občasne prenapetosti omrežne frekvence.
Porasti napajalne napetosti so ocenjeni z opisom.
NN sistem:
•
Okvara na visokonapetostni strani transformatorja lahko povzroči prenapetosti
na NN strani, ki praviloma ne presegajo 1,5 kV efektivno.
SN sistem:
•
Okvara lahko povzroči prenapetosti do 1.7 Uc v sistemih z ozemljeno nevtralno
točko in do 2 Uc v sistemih z izolirano oz. resonančno ozemljeno nevtralno
točko.
Več podrobnosti je na strani 16: “3.5 Porast napajalne napetosti”.
37
Moderne metode merjenja električne energije
4.3.6. Prekinitev napajanja
Če meritev izvajamo po standardu EN60160, pomeni prekinitev napajanja stanje, ko
napajalna napetost pade pod prag prekinitve, to je 1 % dogovorne napetosti Uc.
Kratkotrajne prekinitve so prekinitve, ki trajajo manj kot 3 minute.
Dolgotrajne prekinitve imenujemo tiste, ki trajajo preko 3 minut.
Prisotnost kratkotrajnih in dolgotrajnih prekinitev je ocenjena z opisom:
NN in SN sistem:
•
•
Ne leto je mogoče pričakovati od nekaj deset do nekaj sto kratkotrajnih
prekinitev. Približno 70 % kratkotrajnih prekinitev lahko traja manj kot eno
sekundo.
Pričakovano letno število dolgotrajnih prekinitev je od 10 ali do 50, kar je
odvisno od območja.
•
Opomba: Okvirne vrednosti ne zajemajo načrtovanih prekinitev, ker so te
napovedane vnaprej.
Več podrobnosti je na strani 16.: “3.6 Prekinitve napajalne napetosti”.
4.3.7. Jakost Flikerja
Kratkotrajna jakost flikerja (Pst) je merjena v obdobju 10 minut.
Meje za NN in SN sistem:
•
dolgotrajna jakost flikerja (Plt) mora biti v 95 % tedna manjša ali enaka 1 (PIt ≤ 1)
Več podrobnosti je na strani 18: “3.7 Fliker”.
4.3.8. Neravnotežje napajalne napetosti
Neravnotežje napajalne napetosti se meri v 10-minutnem intervalu.
Za NN sistem so sledeče meje:
•
V kateremkoli tednu mora biti 95 % vrednosti med 0 in 2 %. V nekaterih
območjih lahko neravnotežje doseže tudi do 3 %.
Več podrobnosti je na strani 20: “3.8 Neravnotežje napajalne napetosti”.
38
Moderne metode merjenja električne energije
4.3.9. Prehodne napetosti
Prisotnost prehodnih napetosti med linijskimi vodniki in zemljo je ocenjena z
opisom.
NN sistem:
•
v splošnem temena prehodnih napetosti ne presegajo 6 kV.
SN sistem:
•
(ni definiranih vrednosti)
Več podrobnosti je na strani 21: “3.9 Prehodne prenapetosti”.
4.3.10. Harmonske napetosti
Integracijski interval za merjenje harmonskih napetosti je 10 minut.
Mejne vrednosti za NN in SN sisteme:
•
•
V kateremkoli tednu mora biti 95 % posameznih harmonskih napetosti enakih ali
manjših od vrednosti, podanih v tabeli 4, stran 26.
Poleg gornjega pogoja velja še, da mora biti THD napajalne napetosti (THDU)
manjši ali enak 8 %.
Več podrobnosti je na strani 22: “3.10 Harmoniki (ang. "Harmonics")”.
4.3.11. Medharmonske napetosti
Mejne vrednosti za medhramonske napetosti so v proučevanju.
Več podrobnosti je na strani 27: “3.11 Medharmoniki”.
4.3.12. Napetostni signali v omrežju
Integracijski interval za merjenje napetostnih signalov je 3 sekunde.
Mejne vrednosti za NN in SN sisteme:
•
V 99 % dneva mora biti srednja vrednost signalne napetosti manjša ali enaka
vrednostim, podanim na sliki 16, stran 28.
Več podrobnosti je na strani 28: “3.12 Napetostni signali v omrežju”.
39
Moderne metode merjenja električne energije
Tabela 5 predstavlja mejne vrednosti, definirane v EN 50160. Če napetostni nivo ni
eksplicitno podan, potem veljajo enake meje za oba sistema NN in SN.
Tabela 5: Značilnosti napajalne napetosti, meje po EN 50160
značilnost
Frekvenca
napajalne
napetosti
Vrednost
napajalne
napetosti
Odkloni
napajalne
napetosti
Hitre
napetostne
spremembe
nazivna
vred.
50 Hz
ip
odklon min./maks.
10 s
50 Hz
10 s
- 1 % / + 1 % @ 99.5 % leta
- 6 % / + 4 % @ 100 % leta
- 2 % / + 2 % @ 95 % tedna
- 15 % / +15 % @ 100 % ves čas
NN:
230V
SN:
Uc
NN:
Un
SN:
Uc
NN:
Un
1 teden
10 min
- 10 % / + 10 % @ 95 % tedna
splošno ± 5 %
maks. ± 10 % nekajkrat na dan
1 teden
1 dan
splošno ± 4 %
maks. ± 6 % nekajkrat na dan
Plt < 1 @ 95 % tedna
10 -1000 / leto,
< 1 s, globina < 60 %
povzročena z velikimi bremeni
Kratkotrajne
prekinitve
Dolgotrajne
prekinitve
Prehodne
prenapetosti
NN
SN
Neravnotežje
napajalne
napetosti
Harmoniki
Medharmoniki
Napetostni
signali v
omrežju
za ločene sisteme
- 10 % / + 10 % @ 95 % tedna
- 15 % / + 10 % @ 100 % tedna
SN
NN
SN
1 teden
10 min
NN
Občasne
prenapetosti
opomba
do 2003 je pri NN
lahko Un skladno s
HD 472 S1
SN:
Uc
Jakost flikerja
Upadi
napajalne
napetosti
perioda
merjenja
1 teden
nakazano
1 teden
1 leto
Pst ni uporabljen
nakazano
globina je % od Un
(Uc)
10 -1000 / leto,
< 1 s, globina < 60 % povzročena
z velikimi bremeni in napakami
10 do nekaj sto, 70 % < 1 s
1 leto
10 - 50
1 leto
nakazano;
trajanje < 3 min
nakazano;
napovedane v
naprej ne štejejo
Nakazano
< 1.5 kV rms do 5 s
< 2.0 Uc; razpad
< 3 Uc; feroresonanca
< 6 kV
Nakazano
10 min
< 2 % @ 95 % tedna,
na nekaterih delih do 3 %
1 teden
10 min
10 min
3s
tabela 4 @ 95 % tedna
vrednosti so v proučevanju
Do ravni krivulje po EN50160 na
sliki 16 @ 99 % dneva
1 teden
1 teden
1 dan
40
Moderne metode merjenja električne energije
5. Primer kompletne meritve in poročilo o kakovosti
električne energije skladno s EN 50160
Uporaba: POWER QUALITY ANALYSER-ja, METREL
Značilnosti kakovosti energije, ki so opisane v predhodnih poglavjih, morajo biti
izmerjene in ovrednotene glede na nivoje, podane v standardu EN 50160.
Merjenje po “EN 50160” je ena od več merilnih metod, ki jih lahko merimo z Metrelovim Power Quality Analyser-jem. To poenostavi merjenje in ovrednotenje
kakovosti napajanja glede na meje, definirane s standardom EN 50160.
Postopek merjenja po EN 50160 ima dva koraka:
•
•
na terenu izvedeno snemanje s Power quality analyser-jem
generacija poročila EN 50160
5.1. Postopek merjenja
Postopek merjena je zelo enostaven: na instrument je potrebno priključiti napetost
vseh treh faz, izbrati merjenje "EN 50160" in meritev se lahko prične. Vsi parametri
razen čas začetka in čas konca snemanja se nastavijo avtomatično. Začetek in
konec snemanja se lahko pred-nastavi, lahko se pa ročno starta oz. ustavi. Perioda
snemanja mora biti nastavljena na en teden.
Za ovrednotenje kakovosti dobavljene električne energije mora biti instrument
priključen v točki predajnega mesta, to je točka priključitve odjemalčeve instalacije v
javno omrežje. V velikih sistemih lahko parametri kakovosti zelo nihajo zaradi
topologije sistema in položaja bližnjih bremen. V takem primeru je instrument
priključen na najbližjo primerno točko (lokalna NN šina, glavno stikalo, izhod v delu
stavbe).
5.2. Poročilo EN 50160
Drugi korak je generacija poročila EN 50160, ki se izvede na PC računalniku. Ko
prenesemo podatke iz instrumenta v PC, se izvede tudi statistična obdelava
posnetih podatkov. Rezultati se primerjajo glede na meje, definirane po EN 50160.
Poročilo z rezultatom: ustreza – ne ustreza je izdelano na eni strani.
Na sliki 21 je EN 50160 poročilo, ki je izdelano na osnovi izmerjenih podatkov v
tednu od 14. do 21. septembra 2001. Power quality analyser je bil priključen na
dovodne šine v tovarni Metrel.
Ta enostavni graf zbere vse informacije, ki so potrebne za overitev kakovosti
električne energije.
41
Moderne metode merjenja električne energije
Za prikaz rezultatov je uporabljena metoda kumulativne frekvence (glej: “3.15
Kumulativna frekvenca”, stran 30). Za vsak signal so podatki statistično obdelani.
Vrednost CP95 in maksimalne vrednosti za posamezen signal so prilagojene glede
na skalo v skupnem histogramu z mejno črto, ki predstavlja dovoljeno odstopanje.
Črni stolpci predstavljajo vrednost CP95 posameznega merjenega signala. Sivi
stolpci pa predstavljajo maksimalne vrednosti integracijskih period v času merjenja.
Posamezen parameter kakovosti napajanja je v skladu z EN 50160, če je višina
stolpca pod mejno črto.
Graf ima 13 stolpcev:
• U1, U2 in U3 – odklon napajalne napetosti za posamezno fazo
• Interr. – prekinitev napajanja
• Events – upadi, porasti in prekinitve
• H1,H2 in H3 – harmonska napetost (vključno THD)
• FLK1, FLK2 in FLK3 – jakost flikerja
• Imbl. – neravnotežje napajalne napetosti
• Freq. – omrežna frekvenca.
EN50160
Limit
value
U1
U2
U3
Interr.
Events
H1
H2
H3
FLK1
FLK2
FLK3
Imbl.
Freq.
The quantity of the measured value under which 95% of all measured values lie
5% of measured values exceed that value
Slika 21: Poročilo EN 50160
Vse vrednosti razen “Events” so v dovoljenih mejah.
Sledeče strani opisujejo, kako pridobiti več podrobnosti o vsakem parametru z
uporabo programa Power Quality Analyser.
42
Moderne metode merjenja električne energije
5.3. Poročilo o harmonikih
Posebnost poročila na sliki 21 je, da so harmoniki in THD označeni z enim stolpcem
na fazo (H1, H2 in H3).
Slika 22 prikazuje poročilo o harmonikih. Prikazani so posamezni harmoniki in THD.
Najslabši primeri za vse CP95 vrednosti in maksimalne vrednosti so izbrani
neodvisno. Črn stolpec (CP95) nam prikazuje 5. harmonik in moder stolpec
(maksimum) prikazuje stanje 11. harmonika. V našem primeru je 5. harmonik blizu
mejne črte, ki je uporabljena v EN 50 160 poročilu.
Tipično je prisoten 5. in 7. harmonik. 11. 13. in 17. harmoniki so povzročeni s
preklapljanjem napajanja. Končni pregled posnetih podatkov (glej: 5.7 Pregled
posnetih podatkov , stran 48) prikazuje prisotnost višjih harmonikov v večernem in
nočnem času. V tem času ne obratujejo tovarne in ti harmoniki niso povzročeni s
tovarniškimi porabniki.
Gledano v celoti je na fazi 2 največ harmonikov (CP95 in THD je 4.0 %)
Limit
L1
Limit
L2
Limit
L3
lim
h02
2.0
h03
5.0
h04
1.0
h05
6.0
h06
0.5
h07
5.0
h08
0.5
h09
1.5
h10
0.5
h11
3.5
h12
0.5
h13
3.0
h15
0.5
h17
2.0
h19
1.5
h21
0.5
h23
1.5
h25
1.5
thd
8.0
min
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.6
3.3
3.1
0.0
0.0
0.0
0.1
1.1
1.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.2
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.4
3.6
3.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.7
3.9
3.7
0.0
0.0
0.0
0.1
1.0
0.9
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.7
0.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.4
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.4
4.2
4.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
2.6
2.5
0.0
0.0
0.0
0.5
1.6
1.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.8
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.4
3.2
3.0
L1 max 0.0
95% 0.0
min
0.0
L2 max 0.0
95% 0.0
min
0.0
0.0
L3 max
95% 0.0
Slika 22: kumulativna frekvenca za harmonike
43
Moderne metode merjenja električne energije
5.4. Poročilo EN 50160 v obliki razpredelnice
Slika 23 prikazuje trenutni posnetek meritev EN 50160 v tabelarični obliki.
Prikazane so izmerjene vrednosti za posamezno fazo in meje, definirane z EN
50160 standardom.
prikazuje rezultate iz podatkov, ki so bili izvoženi.
Slika 23: Tabelarična oblika poročila EN 50160 – trenutni posnetek
44
Moderne metode merjenja električne energije
Tabela 6: Tabelarična oblika poročila EN 50160
Enota
Meja
230V
L1
L2/tot
L3
L1
L2/tot
L3
% Un
+ 10
1,34
0,00
4,22
-3,24
0,00
2,43
% Un
- 10
-6,42
-8,98
-3,75
-5,36
-7,67
-2,97
Prekinitve
Število
100
0
0
0
-
-
-
Dogodki
Število
100
1
1
114
-
-
-
Fliker Plt
Plt
1,00
0,16
0,23
0,16
0,00
0,00
0,00
%
50Hz +/1%
+1
0,12
0,03
%
-1
-0,13
-0,07
%
2,00
0,51
0,35
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
% Un
8,0
2,0
5,0
1,0
6,0
0,5
5,0
0,5
1,5
0,5
3,62
0,00
0,00
0,00
3,30
0,00
1,10
0,00
0,00
0,00
4,18
0,00
0,00
0,00
3,90
0,00
1,00
0,00
0,00
0,00
3,24
0,00
0,00
0,00
2,60
0,00
1,60
0,00
0,00
0,00
3,46
0,00
0,00
0,00
3,10
0,00
1,00
0,00
0,00
0,00
4,00
0,00
0,00
0,00
3,70
0,00
0,90
0,00
0,00
0,00
2,97
0,00
0,00
0,00
2,50
0,00
1,40
0,00
0,00
0,00
% Un
3,5
0,10
0,70
0,10
0,10
0,40
0,00
% Un
0,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
% Un
3,0
0,20
0,10
0,80
0,00
0,00
0,10
% Un
0,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
% Un
2,0
0,00
0,40
0,00
0,00
0,10
0,00
% Un
1,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Odkloni
napetosti
Maksimum
Minimum
Frekvenca
95%
Maksimum
Minimum
Neravnotežj
e
Harmoniki
THD
2. Harm.
3. Harm.
4. Harm.
5. Harm.
6. Harm.
7. Harm.
8. Harm.
9. Harm.
10.
Harm.
11.
Harm.
12.
Harm.
13.
Harm.
15.
Harm.
17.
Harm.
19.
Harm.
45
Moderne metode merjenja električne energije
21.
Harm.
23.
Harm.
25.
Harm.
% Un
0,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
% Un
1,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
% Un
1,5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
5.5. Fliker diagram
Slika 24 prikazuje trenutni posnetek fliker okna. Jakost flikerja je prikazana skladno
z IEC merilnikom flikerjev po standardu IEC 61000-4-15. Vidna je časovna
odvisnost odklonov za kratkotrajne (Pst) in dolgotrajne (Plt) flikerje.
Slika 24: diagram flikerjev
(več komentarjev o novi fliker meter funkciji je dodano)
46
Moderne metode merjenja električne energije
5.6. Upadi, porasti in prekinitve – anomalije
Upadi, porasti in prekinitve so določene na osnovi meritev pol-period (Urms1/2)
(podrobne podatke glej na strani 13: “3.4 Upad napajalne napetosti”) za napetost
posamezne faze.
Slika 25: poročilo o anomalijah
Na skupnem poročilu, ki se imenuje anomalies, so zapisani upadi in prekinitve.
Slika 25 prikazuje primer takega poročila. Za vsako posneto anomalijo je posnetih
5 parametrov.
• Event – prikazuje fazo, na kateri se je pojavila anomalija
• Start time – začetek prve pol-periode efektivne vrednosti (Urms1/2), ki je bila
nad/pod nastavljenim pragom
• Duration – trajanje anomalije
• Direction – odklon napetosti; up - porast; down - upad,
interruption – prekinitev (prag upada je prekoračen brez povratka)
• Extrem – maksimalni odklon srednje vrednosti efektivne napetosti Urms1/2 glede
na referenčno vrednost
Vrsto anomalije določa parameter “direction”: upad->down, porast->up.
Razločevanje med upadom in prekinitvijo (“interrupt”) je izvedeno na osnovi
parametra “extrem”. Če je ‘extrem’ večji kot 1 % referenčne napetosti, je
anomalija registrirana kot upad, sicer je registrirana kot prekinitev.
47
Moderne metode merjenja električne energije
Referenčna napetost je tista napetost, ki je uporabljena kot prag za računanje
upadov in porastov. Nastavljivo (“variable”) referenco napetosti lahko uporabimo,
kadar izvajamo meritve na dveh različnih napetostnih nivojih npr. 400 V (NN) in 6
kV (SN) in prestava transformatorja ni konstantna ali na področjih, kjer so
pomembni odkloni napetosti. Pri fiksni (“fixed”) referenčni napetosti anomalij ne
moremo zadostno primerjati, ker se zaradi regulacije spreminja prestava
transformatorja. V primeru, če napajalna napetost pade/naraste blizu mejnih
vrednosti, že minimalna sprememba amplitude napetosti povzroči anomalijo. Ker je
takih anomalij zelo veliko, se lahko zgodi, da se spomin napolni prej kot je konec
meritve (linear memory) oz. nekateri podatki bodo prepisani (circular memory).
5.7. Pregled posnetih podatkov
V prikazani meritvi se je zgodilo veliko število dogodkov ("Events" na sliki 21). V
poročilu o anomalijah (slika 25) opazimo, da so glavnina posnetih dogodkov porasti
s trajanjem 0.01 ali 0.02 sekunde in vrhom do 244 V. Vsi so se dogodili na tretji fazi
med vikendom. Samo en upad je registriran med meritvijo in je viden na sliki 25.
Vzrok za tak raztros anomalij lahko ugotovimo ob pregledu posnetih podatkov.
Posamezni signal ima povprečje, maksimum in minimum. Vsi signali so posneti
med meritvijo EN 50160 in jih lahko pregledujemo v funkciji "RECORDING"
Slika 26 prikazuje podroben posnetek desetminutnih napetostnih povprečij med
vikendom. Vrednost napajalne napetosti je preko vikenda narasla in je povzročila
povečanje porastov. Samo na tretji fazi je napetost prekoračila prag porasta.
(neravnotežje).
V problematičnih situacijah so uporabljene napredne tehnike merjenja in so
predstavljene v naslednjem poglavju.
Slika 26: izrez posnetih podatkov – povprečja napetosti
48
Moderne metode merjenja električne energije
6. Nov pristop merjenja z Metrel-ovim Power
Quality Analyser-jem
Metrel-ov Power Quality Analyser MI 2192 omogoča 5 tipov snemanja:
• EN 50160
• periodics – periodično snemanje (registriranje)
• waveforms – ovojnice
• fast logging – hitro snemanje
• transients – prehodni pojavi
Prvi tip meritve EN 50160 je merjenje, shranjevanje in ovrednotenje dogodkov
kakovosti električne energije glede na meje, definirane s standardom EN 50160.
Ostali štirje tipi meritev dopolnjujejo dodatne tehnike snemanja. V kombinaciji s
tokovnimi vhodi jih lahko uporabimo za boljše nadzorovanje, statistično obdelavo
ali iskanje in odstranjevanje motenj. Bolj podrobno bodo predstavljene v naslednjih
poglavjih.
Trije tokovni vhodi in ustrezen postopek omogoča, da lahko izvajamo napredno
merjenje ter analiziranje toka, moči in energije. Hitro vzorčenje, velik spomin,
grafični prikazalnik in serijska komunikacija s PC računalnikom omogoča hitro
odkrivanje motenj.
Na terenu običajno pričnemo merjenje na zahtevo uporabnika ali drugih organov s
kratkim opisom problema. Glavni razlogi za tako povpraševanje so:
• Nov visoko-porabni del opreme (hitro spremenljivi regulator, varilni stroj
ali podobno) bo priključen na sistem. Na osnovi izkušenj vemo, da bodo
lahko problemi z drugo opremo, ki je priključena.
• V sistem je dodana naprava za izboljšanje energije (aktivni ali pasivni filter)
in njene lastnosti je potrebno potrditi.
• Nerazložljiva, tuja in neponovljiva motnja povzroča na uporabnikovi
opremi večje stroške. Pooblaščeno servisno osebje je pregledalo napravo
in ni ugotovilo vzroka težav. Običajno med popravilom ne moremo
ponoviti enake situacije.
• Pogoste pritožbe lokalnih omrežnih operaterjev, da na sistemu nekaj ne
deluje dobro.
• Nadzor sistema, optimizacija in iskanje izvora motenj.
Ne glede na merjenje po EN 50160, kakor je opisano v prejšnjem poglavju, Power
Quality Analyser omogoča še sledeče štiri metode merjenja:
• periodics – periodično snemanje (registriranje)
• waveforms – ovojnice
• fast logging – hitro snemanje
• transients – prehodni pojavi
Posamezen tip bo opisan na naslednjih straneh. V dodatku je prikazanih nekaj
primerov merjenja pri iskanju in odstranjevanju motenj. Ni namen dajati rešitve, toda
podati nekaj idej, kako lahko instrument uporabimo, kadar iščemo vzroke in načine,
da bi odpravili probleme v nekaterih primerih.
49
Moderne metode merjenja električne energije
6.1. Periodično snemanje (registriranje)
Registriranje period je meritev, ki vključuje tri merilne metode:
• periodično snemanje (periodics)
• merjenje upadov, porastov, prekinitev (anomalies)
• statistika
6.1.1. Periodično snemanje
Periodično snemanje je osnova za merjenje kakovosti električne energije. Osnova
merjenja EN 50160 je periodično merjenje s snemanjem parametrov, ki so
zahtevani po standardu EN 50160.
Merila perioda je trajanje merjenja, to je čas merjenja od začetka do konca.
Signal je veličina, ki jo lahko izberemo za snemanje. Ta vrednost je dobljena z
merjenjem (vzorčenjem), ki mu sledi računanje (srednja vrednost, DFT, računaje
moči in energije). Za eno periodo lahko izberemo 64 signalov od 308 (98 na fazo in
dodatnih 14 pri trifaznem sistemu).
Glavni namen periodičnega snemanja je zbiranje podatkov za določen signal: na
primer 90,000 vrednosti za srednjo vrednost napetosti v 10-minutni periodi pri
trifaznem sistemu. Poleg tega se lahko nadzorujejo tokovi in lahko posnamemo do
40 harmonikov za vsako vhodno napetost in tok. Tudi merjenje moči in energije za
posamezno fazo in za vse tri skupaj je možno izbrati.
V integracijski periodi (IP) (izraza poprečenje ali kopičenje period se tudi
uporabljata) je združeno veliko število podatkov, ki so bili pridobljeni v realnem času
merjenja. Vrednost napetostnega in tokovnega signala je posodobljena vsako polperiodo (10 ms pri 50 Hz sistemu), za signale moči vsako polno periodo (20 ms) ter
za harmonike in THD vsako 8. periodo (160 ms pri 50 Hz). Za vsak izbrani signal se
na koncu integracijske periode shranijo v spomin instrumenta povprečna,
minimalna in maksimalna vednost te periode. Snemanje minimalnih vrednosti za
harmonike in THD praktično nima smisla in se ne shranjujejo v spomin instrumenta.
Izbiranje signalov in integracijske periode je v glavnem odvisno od namena
merjenja. Če z merjenjem želimo ovrednotiti kakovost električne energije
(napetosti), so običajno parametri za snemanje (IP in signali) vnaprej določeni in se
uporablja vrednost CP95. Minimalne in maksimalne RMS vrednosti napetosti ter
frekvenca so tudi vključene v merilno periodo. Pri pregledu podatkov so nam na
voljo minimalne in maksimalne vrednosti za vsak IP in tako lahko odkrijemo
posamezne vplive, ki jih povzročajo velika bremena.
Če merimo z namenom, da bi odkrili in odpravili težavo, uporabimo tudi tokovne
vhode. IP običajno nastavimo na najnižjo vrednost, ki je mogoča glede na želeno
dolžino merilne periode, izbrano število signalov in velikost spomina v instrumentu.
S tako vrsto meritve raziskujemo dinamiko sistema in običajno jih razširimo še na
merjenje fast logging in waveforms.
Primeri periodičnega merjenja so prikazani v meritvi EN 50160 in tudi razlaga
izvoženih podatkov.
50
Moderne metode merjenja električne energije
6.1.2. Anomalije
Merjenje oz. detektiranje upadov, porastov in prekinitev napetosti v času merilne
periode nastavimo v Power Link programu s potrditvijo kontrolne točke “Anomalies”
ali pa nastavimo na instrumentu v pod-meniju recording “Anom.: ON”. Značilnosti
posameznega dogodka so shranjene v spominu. Primer upada napetosti je
prikazan na sliki 27.
Slika 27: Anomalije in prekinitve napetosti
Upadi in porasti napetosti so označeni z zadržano napetostjo in trajanjem (glej
poglavje 3 – Dogodki kakovosti električne energije). Zadnjih 64 URMS(1/2) vrednosti
pred začetkom dogodka je tudi dodano k zapisu. Ta podatek lahko uporabimo za
določanje izvora dogodka. Referenčna napetost in povprečna vrednost sta potrebni
informaciji, kadar imamo nastavljeno drseči referenčno napetost.
51
Moderne metode merjenja električne energije
6.1.3. Statistika
Opcijo snemanja statistics uporabimo, kadar se zahteva več statističnih informacij.
Ko je izbrano merjenje statistike, dobimo statističen prikaz vrednosti, dobljenih v
posameznih IP. Statistični zapis za vsak signal ima dodeljeno mesto v spominu
instrumenta. Statistični zapis je razdeljen na 256 razredov, ki pokrivajo celotno
področje (0 % – 100 %). Za harmonike in THD signale je 255 razredov v območju
od 0 % do 40 %. Zadnji, 256. razred je uporabljen za kumulativo vrednosti nad 40
%.
Krivulja CP95 je v meritvi EN 50160 izračunana na osnovi 10-minutnih povprečnih
vrednosti signala po prenosu podatkov iz instrumenta v računalnik. Statistični
posnetek je za vsak signal razdeljen na primerno število razredov, odvisno od
rezultatov meritev.
Slika 28 prikazuje statistični zapis THDU1 v periodi enega delovnega dne. Ima očitno
dvojno značilnost THD. Prva skupina, ki je v času od 15:00 do 00:30, ima približno
vrednost 2.5. Drugi nivo je v času 00:30 do 15:00 s približno vrednostjo THD 1.9.
100.0
Statistics - From 24.08.2001. 15:31:00
To 26.08.2001. 15:31:30
(pertmp.mdt)
10.0
1.0
0.1
thdU1
1,28 - 1,44
1,44 - 1,60
1,60 - 1,76
1,76 - 1,92
1,92 - 2,08
2,08 - 2,24
2,24 - 2,40
2,40 - 2,56
2,56 - 2,72
2,72 - 2,88
2,88 - 3,04
3,04 - 3,20
3,20 - 3,36
0,56%
3,50%
10,94%
14,86%
15,35%
10,74%
13,07%
15,57%
8,80%
4,77%
1,51%
0,28%
0,05%
thdU1
Slika 28: statistično okno
thdU1 (%) Avg
3.05
2.97
2.89
2.81
2.73
2.66
2.58
2.50
2.42
2.34
2.26
2.18
2.11
2.03
1.95
1.87
1.79
1.71
1.63
1.56
1.48
Periodics (pertmp.mdt)
24.08.2001. 15:31:00
Relation 1 : 1
Slika 29: odgovarjajoči graf za 10-minutno povprečje
52
26.08.2001. 15:31:00
Moderne metode merjenja električne energije
6.2. Merjenje ovojnice ("Waveforms")
Merjenje ovojnice je močno orodje za iskanje in odpravljanje motenj ter za
zajemanje tokov in napetosti v primeru preklopov.
Metoda ovojnice posname ovojnice izbranih signalov, ko se pojavi prožilni signal.
Proženje lahko nastavimo na ročno, na določen čas ali, ko pol-perioda RMS
vrednosti izbranega prožilnega signala zraste/pade nad/pod nivo proženja. V
spomin instrumenta se shrani nastavljeno število period omrežne frekvence pred in
po prožilni periodi. Vsaka shranjena perioda ima v zapisu ovojnice 128 vzorčenih
vrednosti.
Slika 30 prikazuje primer posnete ovojnice. 4 kW enosmerni motor, napajan preko
trifaznega auto-transformatorja in usmerniškega mostička, poganja sinhroni
generator. Generirana napetost je uporabljena za preskušanje AVR regulatorjev
dizelskega motorja in sinhronizacije. Hitrost enosmernega motorja je regulirana z
izhodno napetostjo auto-transformatorja. V našem primeru je povzročena
napetostna stopnica 30 V. Napetost in tok na izhodu auto-transformatorja na fazi 1
sta posneta in izrisana.
Nastavljeno je bilo 1-sekunda pred in 4-sekunde po prožilni periodi z enkratnim
prehodom preko nivoja napetosti proženja 18 V na fazi 1. Zgornji del (osciloskop)
prikazuje posnete ovojnice. Širina osciloskopa je 10 period. Spodnji del (RMS
krivulja) grafično prikazuje izračunane RMS vrednosti period. Z nastavitvijo širine
osciloskopa na 128 (ena perioda) lahko pregledujemo periodo za periodo v celoten
posnetku. Slika 31 prikazuje periodo z vrednostjo vrha napetosti (U1rms = 31.3V,
U1THD = 298%, I1rms = 48.9A, I1THD = 8.5%). Slika 32 prikazuje zadnjo periodo iz
posnetka (U1rms = 28.4V, U1THD = 50.4%, I1rms = 6.6A, I1THD = 24.8%).
Slika 30: primer ovojnice
53
V, A
Moderne metode merjenja električne energije
trigg time: 21.08.01. 13:15:04.51
110.0
99.0
88.0
77.0
66.0
55.0
44.0
33.0
22.0
11.0
0
-11.0
-22.0
-33.0
-44.0
-55.0
-66.0
-77.0
-88.0
-99.0
-110.0
trigg + 170 points
X axis range: 128 points
trigg + 297 points
V, A
Slika 31: perioda z maksimalno RMS vrednostjo
70.0
63.0
56.0
49.0
42.0
35.0
28.0
21.0
14.0
7.0
0
-7.0
-14.0
-21.0
-28.0
-35.0
-42.0
-49.0
-56.0
-63.0
-70.0
trigg + 25386 points
trigg time: 21.08.01. 13:15:04.51
X axis range: 128 points
trigg + 25513 points
Slika 32: zadnja posneta perioda
Kljub veliki uporabnosti posnetkov ovojnice le ta porabi v instrumentu veliko
spomina. Za predstavljeni primer je bilo posnetih 5 sekund. To je 5*50=250 period,
kar pomeni 250*128=32000 točk na posamezni vhodni signal. V našem primeru sta
dva signala (U1 in I1), to je 64000 točk. Vsaka točka potrebuje 2 byta in tako je
skupna dolžina posnetka 128 kbytov. Za nekatere primere je to nepotrebno trošenje
spomina in se namesto tega lahko uporabi fast logging.
54
Moderne metode merjenja električne energije
6.3. Hitro zapisovanje ("Fast logging")
Hitro zapisovanje je podobno merjenje kot snemanje ovojnice, le da se namesto
hranjenja 64-tih točk vala ene pol-periode, shrani samo RMS vrednost posamezne
pol-periode. V tem primeru porabijo posneti podatki samo 1/64 spomina. Nastavitev
proženja in izbiranja signalov je enaka kakor pri snemanju ovojnice.
Slika 33 prikazuje izvedeno meritev fast logging na isti opremi kot je bil primer
posnetka ovojnice. Opazimo očitno razliko med krivuljama napetosti na sliki 31
(RMS graf) in sliki 34 (fast logging graf). RMS graf prikazuje obliko periode,
medtem ko fast logging graf prikazuje srednje vrednosti (RMS) pol period (64
vzorcev).
Slika 34 prikazuje del grafa, ki pojasnjuje vzrok žagaste oblike signala. Tu se
vidi razlika 2.5 V med pozitivno in negativno pol-periodo Urms(1/2). Podoben graf
je značilen za Urms(1/2) napetost pred upadom napetosti.
V, A
Slika 33: primer zapisa fast logging
37.1
36.0
35.0
34.0
32.9
31.9
30.9
29.8
28.8
27.8
26.7
25.7
24.7
23.6
22.6
21.6
20.5
19.5
18.5
17.4
16.4
21.08.01. 13:33:42.83
Graph resolution 1 : 1
Slika 34: del fast logging grafa
55
21.08.01. 13:33:43.37
Moderne metode merjenja električne energije
6.4. Snemanje prehodnih pojavov ("Transients")
Pri snemanju prehodnih pojavov se uporablja metoda merjenja z zelo hitrim
vzorčenjem. V tem načinu lahko signal zajemamo s frekvenco do 25 kHz.
Princip merjenja je podoben snemanju ovojnice, le da je tu hitrejše vzorčenje. Če je
izbran samo en signal, imamo 1000 vzorcev na eno periodo pri 50 Hz. Če je izbrano
vseh 6 signalov, se shrani v spomin instrumenta 400 vzorcev na periodo za vsak
signal. Primer: Slika 37: prehodni pojav – priklop polnega kondenzatorja
Tabela 7 prikazuje čase vzorčenja glede na število izbranih signalov za snemanje.
Proženje je izvedeno na enak način kot pri snemanju ovojnice, le da je tu dodan nov
način proženja (opazuje se razlika med dvema vzorcema). Razlika med dvema
vzorcema pomeni naklon signala. Proženje se aktivira, ko je naklon večji od
nastavljenega praga (dU/vzorec ali dI/vzorec).
Napaka! Vira sklicevanja ni bilo mogoče najti. prikazuje posnetek prehodnega
pojava. Prazen kondenzator 4 µF je bil priključen na 230 V linijo. Tok kondenzatorja
je merjen s tokovnimi kleščami 1000 A (I1). Napetost 230 V linije je tudi posneta
(U1). Nastavitev proženja: I1, level, 30 A. Interval vzorčenja: 40 µs (glej tabelo 7).
Okno snemanja: 5 period pred proženjem in 5 period po proženju.
Za podroben ogled posnete tokovne špice uporabimo zoom funkcijo. Slika 36
prikazuje ta detajl. Vrh toka je bil 99 A, napetost je padla iz 286 V na 70 V.
Vrh toka je zelo odvisen od trenutka, kdaj kovinski kontakt naredi preklop in od
upornosti linije ter polnenja kondenzatorja.
Slika 35: primer prehodnega pojava
56
Moderne metode merjenja električne energije
V, A
Slika 37 prikazuje še en prehodni pojav. V tem primeru je bil kondenzator polno
napolnjen pred priklopom na vezje. Tu je bil posnet vrh toka 175 A in sprememba
napetosti iz – 278 V na + 130 V.
trigg time: 24.08.01. 15:18:42.44
186.1
156.9
127.6
98.4
69.2
40.0
10.8
-18.4
-47.6
-76.9
-106.1
-135.3
-164.5
-193.7
-222.9
-252.1
-281.3
-310.6
-339.8
-369.0
-398.2
trigg - 53 points
trigg + 127 points
X axis range: 181 points
V, A
Slika 36: detajl tokovne špice – polnenje praznega kondenzatorja
trigg time: 24.08.01. 15:15:38.93
186.1
156.9
127.7
98.5
69.2
40.0
10.8
-18.4
-47.6
-76.8
-106.1
-135.3
-164.5
-193.7
-222.9
-252.1
-281.3
-310.6
-339.8
-369.0
-398.2
trigg - 53 points
trigg + 73 points
X axis range: 127 points
Slika 37: prehodni pojav – priklop polnega kondenzatorja
Tabela 7: časi vzorčenja
Izbrani signali
en napetostni vhod
en tokovni vhod
vsi napetostni vhodi (U1, U2, U3 )
vsi tokovni vhodi (I1, I2, I3 )
en napetostni in en tokovni vhod
U1, U2, U3, I1, I2, I3
Št. vhodov
1
1
3
3
2
6
57
Čas vzorčenja
20 µs
20 µs
30 µs
30 µs
40 µs
50 µs
Moderne metode merjenja električne energije
7. Direct Link
Direct link je program za neposredno (on-line) priključitev med instrumentom in PC
računalnikom. Pobarvane kode signalov, zoom funkcija, spektralna analiza in izpis
so zelo uporabne lastnosti za hiter pregled, shranjevanje ali preprosta poročila.
Slika 38: DC motor teče pri 15 V, izhod auto-transformatorja – tok in napetost (glej ovojnico)
Voltages
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
Magnitudes (21.08.2001. 11:61:11) / 2.SDT
Voltage Ph1 (%)
0
4
8
12
16
20
24
Voltage Ph2 (%)
0
4
8
12
16
20
24
Voltage Ph3 (%)
0
4
8
12
16
20
24
Thd = 39.87%
28
32
36
40
44
48
52
56
60
thd
Thd = 46.79%
28
32
36
40
44
48
52
56
60
thd
Thd = 48.14%
28
32
36
40
44
48
52
56
60
thd
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0
Currents
Current Ph1 (%)
0
4
8
12
16
20
24
Current Ph2 (%)
0
4
8
12
16
20
4
8
12
16
20
28
28
36
40
44
48
52
56
60
thd
32
36
40
44
48
52
56
60
thd
36
40
44
48
52
56
60
thd
Thd = 24.14%
24
Slika 39:spektralna analiza za vhode iz slike 38
58
32
Thd = 25.78%
24
Current Ph3 (%)
0
Thd = 26.79%
28
32
Moderne metode merjenja električne energije
8. Izvoz posnetih podatkov
Nove metode, ki so bile na kratko predstavljene v prejšnjih poglavjih, so lahko
uporabljene kot samostojno orodje ali kot del obsežnega pregleda. Podatki zajeti z
MI 2192, morajo biti predstavljeni zgoščeno, posebno to velja za kompleksne
študije. Visoka zmogljivost instrumenta in s posebni program nam omogočata, da
lahko za določen dogodek zajamemo veliko število podatkov in jih primerno
pripravimo za nadaljno obdelavo. Vse to lahko dosežemo z izvažanjem posnetih
podatkov. Izvoz se lahko naredi v "clipboard" ali v "text" datoteko. Tu je nekaj
primerov, kako lahko uporabimo podatke, ki so bili zajeti s pomočjo Power
Harmonic Analyser-ja.
8.1. Merjenje električne energije – rezanje energijskih
vrhov (konic)
Ena od enostavnih in najbolj učinkovitih poti za zmanjšanje računa za električno
energijo je, da zmanjšamo konice porabljene energije (vršna poraba). To lahko
dosežemo z:
1. Reorganizacijo proizvodnega procesa
2. Dodatnimi generatorji
Prva rešitev se lahko uporabi v sistemih, kjer se določene operacije lahko ustavijo
ali prerazporedijo. Druga možna rešitev je vgrajevanje dodatnih generatorjev v
sisteme, ki so pogosto uporabljeni kot rezervno napajanje. Obe rešitvi zahtevata
dodaten nadzor in sistemsko regulacijo, kar je načrtovano na osnovi predhodnega
merjenja in analize situacije na terenu.
Druga možnost za povečanje učinkovitosti je povečanje faktorja moči z uporabo
kompenzacijskih metod.
Merjenje porabljene moči (energije) v periodi enega tedna je prikazano na sliki 41.
Enotedensko snemanje porabe energije in faktorja moči je izvoženo in obdelano z
programom na PC računalniku. Pogodba o ceni energije določa: ceno energije,
stroške amortizacije in druge smotrne faktorje, ki so ocenjeni v fazi načrtovanja
sistema in algoritmi, kateri pokažejo najnižje stroške porabljene energije.
P (MW)
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
MO
TU
WE
TH
FR
0
SA
SU
MO
19.07.1999
11:07:00
12.07.1999
10:55:00
Slika 40: potrošnja moči v eno tedenski periodi
59
Moderne metode merjenja električne energije
8.2. Kondenzatorski bloki – vplivi harmonikov
Kondenzatorski bloki so naprave, ki so najbolj občutljive na prisotnost harmonikov.
Uporabnikova bremena imajo običajno induktivne značilnosti, kondenzatorski bloki
se uporabljajo za kompenzacijo induktivnih tokov. Te lastnosti omogočajo:
•
•
•
•
•
boljši vsesplošni učinek sistema
povečanje uporabnosti aktivne moči
zmanjšanje izgub pri prenosu
povečanje napetosti
zmanjšanje finančnih kazni zaradi slabega faktorja moči
Prisotnost harmonikov
kondenzatorskih blokih:
•
•
•
•
povzroča
kar
nekaj
problemov
na
priključenih
z merjenjem napetosti, toka in moči ne moremo izračunati velikosti
kondenzatorskega bloka
impedanca kondenzatorskega bloka pada s frekvenco (ZC=1/jωC) in
procent n-tega harmonskega toka bo n-krat višji kot procent n-te
harmonske napetosti
kondenzatorski blok bo pobral harmonske tokove, kar povzroči padec
harmonskih napetosti na liniji. Rezultat tokovnega THD bo višji kot brez
kondenzatorskega bloka in zaradi povečanega toka se lahko
kondenzatorski blok poškoduje.
pojavijo se lahko oscilacije, ki jih povzročajo visoke napetosti, in te lahko
degradirajo dielektrik kondenzatorja
Koregiranje faktorja moči v prisotnosti harmonikov postane bolj zapleteno. Primeri
kompenzacije pri linearnih in nelinearnih bremenih bodo prikazani.
Slika 41 (a) prikazuje napetost, tok in trenutno obliko vala moči za tipično linearno
breme (pF=0.8, RL : XL = 1 : 0.75) in enako breme, kompenzirano z XC=-XL (b).
Zaradi poenostavitve je napajalna napetost idealna (THDU=0, Zs=0).
Uporabljene formule:
RMS (srednja efektivna vrednost)
RMS napetost:
T
1 2
U=
u (t ) dt
T ∫0
(10)
[V]
RMS tok:
T
I=
1 2
2
2
i (t ) dt = I R + I L
∫
T 0
60
[A]
(11)
Moderne metode merjenja električne energije
Navidezna moč:
S =U ⋅I
(12)
[VA]
Delovna moč:
T
1
P = ∫ u (t ) i (t ) dt = U ⋅ I ⋅ cos(φ ) = U ⋅ I R = S ⋅ cos(φ )
T 0
[W ]
(13)
Jalova moč:
Q = S 2 − P 2 = U ⋅ I ⋅ sin(φ ) = U ⋅ I L = S ⋅ sin(φ )
[VAr]
(14)
Faktor moči:
PF =
I
P
P
=
= R
S U ⋅I
I
(15)
Slika 41: Oblike valov za linearna bremena
p
p
u
i=iR
u
i
iL
iR
iC= -iL
(a)
iL
(b)
61
Moderne metode merjenja električne energije
Tipični tok bremena lahko razdelimo na uporovno (IR) in reaktivno (IL) komponento.
IR je tok, ki je v fazi z napetostjo in črpa delovno moč, to je moč, ki je pretvorjena v
mehansko delo in segrevanje. Delovna moč predstavlja potrošeno energijo premog,
vodo, olje ali druga goriva. Trenutni produkt u(t) in iR(t) je vedno pozitiven.
IL predstavlja tok, ki generira magnetno polje v bremenu. Ta tok ni v fazi z napajalno
napetostjo in povzroča velik energijski tok, ki teče po linijah med bremenom in
omrežjem. Dvakrat v periodi se trenutna moč, ki jo povzroča IL pretoči v breme,
shrani v induktivnost in vrne nazaj v omrežje. Čeprav tu ni porabe energije, ta tok
povzroča dodatne izgube na prenosnih linijah zaradi večjega skupnega toka in tako
raste potreba po večji moči.
V kondenzator, ki je priključen vzporedno z bremenom, teče tok IC v obratni smeri
kot je induktivna komponenta toka bremena (fazni kot med tokovi je 180°). Ko je
kondenzatorski tok IC enak IL, potem kompletna jalova energija kroži samo med
induktivnostjo bremena in kondenzatorjem. Rezultat tega je:
•
•
•
•
tok bremena je v fazi z napetostjo
skupni RMS tok je manjši
trenutna moč ni nikoli negativna (ni pretakanja energije)
minimalna potrebna moč je prenesena po liniji, minimiziranje izgub in
obremenitev omrežja
Slika 42 (a) prikazuje tok, ki je v fazi z napajalno napetostjo in vsebuje osnovni (I1)
tok in tretji harmonik toka (I3). Razmerje med osnovnim in tretjim harmonikom je
1:0.75 (i3=75%). Prisotni so napetost, tok in trenutni val moči. Del moči zaradi
harmonskega toka (p3) je tudi viden na sliki. Delovna moč je lahko izračunana kot
vsota delovne moči posameznega harmonika. Delovna moč posameznega
harmonika je izračunana po formuli (16).
n-ti harmonik delovne
moči: P = U ⋅ I ⋅ cos (φ )
cos (φn) - fazni kot med n-tim
harmonikom napetosti in toka
hn
n
n
n
(16)
Dokler ni tretjega harmonika napetosti (u3=0), je delovna moč tretjega harmonika
enaka nič. To lahko pojasnimo z razlago polja pod krivuljo p3 na sliki (a). Povrečna
vrednost p3 za periodo osnovne frekvence je nič. Negativna vrednost p3 predstavlja
moč, ki je vrnjena nazaj v napajalno omrežje. Posledica tega je, da merjenje z Vmetrom, A-metrom in W-metrom in izračunom po formuli (14) da rezultat faktorja
moči PF=0.8, enako kot v prejšnjem primeru.
62
Moderne metode merjenja električne energije
Slika 42: nelinearni tok – primer PF
u
p
u
p
i
p3
iC
i
(a)
(b)
Če kondenzator iz prejšnjega primera vežemo vzporedno z bremenom zato, da bi
izboljšali faktor moči, dobimo situacijo, ki je prikazana na sliki 42 (b). Ker imamo
idealno napajalno napetost je Xs=0. Na kondenzatorskih sponkah se nič ne zgodi in
kondenzatorska tokova sta v obeh primeri enaka.
Dodatni kondenzatorski tok povzroča:
•
•
•
povečanje RMS vrednosti toka
povečana potreba po energiji
fazno zamikanje toka in napetosti (negativna reaktivna moč)
Tok se je povečal za 16 % in faktor moči (PF=P/S) je padel iz 0.800 na 0.686. Iz
tega lahko zaključimo, da dodatni kondenzator samo poslabšuje lastnosti sistema.
Slika 43 razlaga vpliv harmonskih tokov na faktor moči pri idealni napajalni
napetosti.
Skupni tok bremena je lahko manjši od osnovnega in vsote vseh ostalih
harmonskih tokov. Osnovni tok je nadalje lahko manjši od delovne (uporovno
breme) in jalove (induktivno breme) komponente.
∞
2
2
I rms
= I 12 + ∑ I k2 = (I 1 cos φ1 ) + (I 1 sin φ1 ) + I harm
2
2
(17)
k =2
Diagram moči lahko narišemo z vektorji tokov. Pri moči so reaktivne komponente v
nasprotni smeri. To je zaradi tega, ker induktivni tok zaostaja za napajalno
napetostjo in je matematično prikazan v negativni smeri. Jalova moč se smatra kot
pozitivna in je matematično prikazana v pozitivni smeri. Samo moč, ki je povzročena
z induktivno komponento osnovnega toka (Q), se lahko kompenzira s
kondenzatorjem. Faktor moči po formuli (15) in njena kompenzacija nista posebno
korelirani, tako sledi nova definicija. Faktor navidezne moči je enak faktorju moči,
definiran z (15). Tako lahko faktor navidezne moči uporabimo za kompenzacijske
namene in faktor popačene moči, ki določa vplive harmonikov.
63
Moderne metode merjenja električne energije
Faktor navidezne moči:
PF =
P
P
=
U ⋅I S
(18)
Nadomestni faktor moči:
(19)
RF = cos(φ1 ) = φU 1 − φ I 1
φU 1 ,φ I 1 − osnovna frekvenca napetosti in toka
koti so izracunani z DFT
Faktor popačene moči:
(20)
DPF = 1 − PF 2 − RF 2
Popačena moč:
D = S 2 − P2 − Q2
(21)
[dVA]
D (dVA)
Iharm
Irms
S (VA)
U
I1cos(φ1)
Q1(VAr)
S1
I1
P1(W)
I1sin(φ1)
Slika 43: grafični prikaz moči harmonika
64
U
Moderne metode merjenja električne energije
Ta poenostavljen primer sloni na idealni napajalni napetosti. V realni situaciji
postane vse skupaj bolj kompleksno zaradi vpliva nelinearnih bremen (Xs) in
prisotnosti harmonikov v napajalni napetosti (THDU>0).
Na merjenje parametrov kakovosti električne energije vplivajo kondenzatorski bloki,
ki bodo na kratko predstavljeni na naslednjih straneh.
Odjemalec ima skupno točko sklopa (PCC) na 35 kV sistemu. 6 kV omrežje s tremi
parnimi generatorji v osnovi napaja uporabnikov energetski sistem. V normalnih
pogojih je tok energije preko točke PCC -0.5 do –1 MW, to pomeni, da generatorji
pokrivajo jalovo energijo v sistemu. Iz tega sledi, da imamo 0.5 do 1 MW energije v
rezervi. Tri-stopenjski kondenzatorski blok na 6 kV omrežju je odklopljen. Namen
merjenja je bil ovrednotenje vpliva kondenzatorskega bloka na napetost in tok v
točki PCC.
Namen merjenja je prekiniti generiranje jalove energije. Ko se je kondenzatorski
blok priključil, se je kompenziral generator in zaradi tega je znatno narasla napetost
na 35 kV sistemu. Merjenje period je bilo razdeljeno v sledeče pod-periode:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
normalni pogoji (jalovo energijo sistema pokrivajo generatorji)
generatorji so prenehali proizvajati jalovo energijo
vklopljena prva kompenzacijska stopnja
vklopljena druga kompenzacijska stopnja
vklopljena tretja kompenzacijska stopnja
normalni pogoji
Oblike napetosti in toka so preko serijske povezave poslane na prenosni
računalnik. Posnetek je bil izveden s časom integracije 5 sekund.
I1 (A)
U1 (kV)
100
50
0
0
-100
-50
Slika 44: tok v koraku (b) – ni kompenzacije
65
Moderne metode merjenja električne energije
I1 (A)
U1 (kV)
20
50
0
0
-20
-50
Slika 45: tok v koraku (e) – vsi kompenzacijski kapacitivni bloki so vključeni
I1 (A)
U1 (kV)
20
50
0
0
-20
-50
Slika 46: tok v koraku (f) – normalni pogoji – kompenzirano z generatorjem
I1 (A)
U1 (kV)
100
50
b
e
0
0
f
-100
-50
Slika 47: združen grafični prikaz
66
Moderne metode merjenja električne energije
phase voltage (kV)
21
THDU (%)
4
a
b
c
d
e
f
3
U
20.5
2
THDU
1
20
-2
0
2
4
6
8
time (min)
10
12
14
0
16
Slika 48: PCC napetost in THDU
phase current (A), THDI(%)
I5(A), I7(A)
100
a
b
c
d
e
f
2
I5
50
I7
0
I
THDI
0
-2
0
2
4
6
8
time (min)
10
12
14
16
Slika 49: PCC napetost in THDU
Podatki na slikah 45, 46 in 47 so zajeti z instrumentom. Slika 48 je narejena z
naknadno obdelavo prej zajetih podatkov. Sliki 49 in 50 prikazujeta posnete
rezultate.
Za zaključek: THD napetosti narašča, ko je vključen tretji kondenzatorski blok. THD
toka je zmanjšana v 0-I-II kompenzacijski stopnji v glavnem zaradi povečanega
jalovega toka skozi točko PCC. Ko je tretji kondenzatorski blok vključen, znatno
narastejo THDI, ker se zmanjšuje RMS tok in povečujejo harmoniki. Harmonski
tokovi so precej konstantni. Znatno se povečajo, ko je vključena tretja stopnja (slika
48).
67
Moderne metode merjenja električne energije
8.3. Hitro zapisovanje – zagonski tok motorja
Slika 50 ilustrira, kako se lahko uporabi hitro zapisovanje in nadzira zagon motorja.
Motor črpalke je bil zagnan z zvezda-trikot preklopom. Čas med zvezda in trikot
vezavo mora biti nastavljen skladno s priporočili proizvajalca. Merjenje mora potrditi,
da je avtomatska regulacija črpalke pravilno nastavljena.
90ms
26 A
peak:
104 A
peak:
194 A
Slika 50: zagon motorja
68