Diagnostika kvality elektrické energie pro soulad se zavedenými normami je složitý úkol, který vyžaduje vysoce kvalitní zařízení. Moderní elektrické sítě jsou připojeny k mnoha novým typům zařízení, pro které starší sítě jednoduše nebyly navrženy, jako jsou solární panely, větrné turbíny, invertory, elektrická vozidla a baterie budov, nová výkonová elektronika, vysokonapěťová stejnosměrná přenosová vedení a mnohem více.
To vše vytváří komplexní systém, který vyžaduje neustálé hodnocení kvality napájení na základě řady klíčových ukazatelů, jako je napětí a nesinusový proud v síti.
Proč je to důležité? Za prvé, pokud parametry elektřiny neodpovídají normám, bude dodavatel v souladu se zákonem odpovídat za ztráty, které spotřebiteli vzniknou. Mezitím i malé výkyvy napětí mohou způsobit vážné nepohodlí tisícům lidí kvůli blikajícím svítidlům. Zvýšení napětí nad normu o pouhé 1 % vede ke zvýšení jalového výkonu u elektromotorů až o 7 %. Pokles napětí o 15 % může znemožnit nastartování elektromotorů.
U inteligentních sítí hraje stabilita kvality elektrické energie zvláštní roli, protože takové sítě obvykle spojují různé spotřebitele (průmysl, doprava, domácnosti atd.) a využívají různé zdroje energie. Neodpovídající kvalita energie ohrožuje nejen poruchu drahé elektroniky, ale také připravuje chytrou síť o její hlavní výhodu – spolehlivost a efektivitu. V důsledku toho jsou velké investice do inteligentní sítě promarněny.
Typická moderní chytrá rozvodná síť s mikrosítěmi
Zajištění vysoce kvalitní energie je dnes pro mnoho zemí prioritou. Tedy v čínském národním programu pro dlouhodobý a střednědobý vědeckotechnický rozvoj na léta 2006-2020. poznamenal, že kvalita elektrické energie by měla být nejvyšší prioritou v energetickém sektoru. V souladu s tím se počítají s opatřeními ke stimulaci používání nových technologií v oblasti výkonové elektroniky a opatřeními ke kontrole kvality elektrické energie.
Kontrola kvality energie tak zvyšuje spolehlivost distribuční sítě a umožňuje přijímat informovaná rozhodnutí o jejím zlepšení.
Kontrola kvality elektrické energie
V souladu s požadavky na provoz elektrických sítí musí být pravidelně prováděno sledování kvality elektrické energie, např. podle napětí jednou ročně. Musíte také shromažďovat statistiky měření, abyste mohli spolehlivě identifikovat problémy a správně aktualizovat síť. Analýza kvality elektrické energie je obvykle nejrozšířenější v distribučních sítích vysokého a středního napětí, tedy těch, které spojují výrobní zařízení a spotřebitele. Problémy kvality elektrické energie v distribučních sítích jsou stále palčivější s růstem nelineárních zátěží, narůstajícím počtem případů integrace obnovitelných zdrojů energie a mikrosítí atd.
Nejčastěji se indikátory kvality energie zhoršují kvůli:
- kolísání napětí (způsobuje poruchy zařízení a zkracuje jeho životnost);
- poklesy napětí (nestabilní provoz a vypínání zařízení);
- nesinusové napětí (ztráta energie se prudce zvyšuje, jalový proud se zvyšuje, zvyšuje se riziko zemního spojení a průrazu kondenzátoru, měřiče energií jsou špatně vypočítány, automatické systémy ochrany sítě nefungují správně, počítače a další složitá elektronika selhávají).
Zařízení pro diagnostiku kvality elektrické energie
Účinné diagnostické zařízení kvality energie je nezbytné. Například kolísání napětí v síti může způsobit blikání (blikání) žárovek, zkraty, poruchu elektroniky a řadu dalších poruch zařízení. Ale i když můžete určit, že příčinou je harmonické zkreslení napětí, stále musíte zjistit, kdo může za zhoršení kvality elektrické energie: dodavatel elektřiny nebo zařízení uživatelů. V případě velkých ztrát může vyšetřování trvat až šest měsíců a během této doby může přetrvávat riziko nových poruch.
K vyřešení těchto problémů byly vytvořeny pokročilé analyzátory kvality elektrické energie, jako je řada analyzátorů od čínské společnosti PITE Tech a americké společnosti Fluke Inc. Příkladem jednoho z nejlepších řešení pro diagnostiku kvality elektrické energie je analyzátor Fluke 1738, který dokáže zaznamenat více než 500 parametrů kvality energie v reálném čase. Data lze také odesílat přímo prostřednictvím mobilní aplikace Fluke Connect do vzdálené databáze zpráv o měření pro pozdější analýzu.
Analyzátory kvality energie Fluke umožňují bezdrátově přenášet naměřená data
Analyzátor Fluke 1738 má nejvyšší bezpečnostní hodnocení v oboru: 600 V CAT IV/1000 V CAT III pro použití ve vstupních a výstupních vedeních elektrických instalací. Fluke 1738 začne měřit automaticky, když jsou ke kabelům připojeny flexibilní prstencové senzory a přístroj je napájen přímo z měřeného obvodu.
Pro sledování kvality elektrické energie v třífázové střídavé síti se používají přístroje jako je analyzátor kvality elektrické energie PITE 3561. Dokáže současně analyzovat harmonické, kolísání napětí a proudovou frekvenci, spotřebu energie a další parametry. Výhodou PITE 3561 je schopnost provádět jak jednotlivé testy, tak i dlouhodobá statistická měření v délce až 960 hodin pomocí vestavěného energeticky nezávislého úložiště dat.
Funkce nahrávání je důležitou výhodou, protože pomáhá najít nezřejmé náhodné chyby a shromáždit statistiky o systému před přidáním nových energeticky úsporných objektů.
Analyzátor kvality energie PITE 3561
PITE Tech staví svůj analyzátor nejen jako univerzální nástroj pro identifikaci problémů s kvalitou elektrické energie, ale také jako způsob, jak ušetřit peníze tím, že včas zabrání problémům v rozvodných sítích.
Funkčnost moderních analyzátorů se neustále rozšiřuje. Analyzátor kvality energie Fluke 430 Series II používá jedinečný algoritmus k nalezení zdroje úniku energie v třífázových a jednofázových sítích a k výpočtu peněžní hodnoty ztráty energie v důsledku harmonických, nevyvážeností atd.
Analyzátory kvality elektrické energie Fluke 430 okamžitě ukazují, kolik peněz společnost ztrácí kvůli zhoršující se kvalitě elektrické energie.
Na kvalitu elektřiny jsou tak dnes kladeny zvýšené nároky a zdrojů narušení aktuálních parametrů může být mnoho. To vytváří zvýšené riziko ztrát pro energetické společnosti a vyžaduje zvláštní pozornost při diagnostice kvality elektrické energie. Zároveň jsou dnes k dispozici vyspělá zařízení pro rychlou detekci problémů s kvalitou elektrické energie a jejich použití výrazně zjednodušuje provoz energetických sítí a snižuje pravděpodobnost vzniku mimořádných situací, zejména poruch drahého spotřebního zařízení.
Dodávku elektřiny určují dva faktory – kvalita elektřiny a její spolehlivost, které se vyznačují sinusovým napětím, které je stabilní co do velikosti, tvaru a frekvence. Tyto parametry se mohou lišit v rámci malých limitů stanovených v regulačních požadavcích na elektrické napájení a nesnižují výkon elektrického zařízení.
- frekvence: 50 ±0,2 Hz
- fázově neutrální napětí: 230 V ±10%
- sdružené napětí: 400 V ±10%
Trafostanice 10 kV / 0,4 kV a venkovní elektrické vedení
V některých regionech se starším vybavením se stále používají zastaralé systémy 220/380 V a 240/415 V.
Příčiny problémů
Ani ty nejlepší systémy výroby a distribuce energie nemohou být zcela spolehlivé, protože. jde dlouhou cestu od elektrárny přes elektrické vedení, trafostanice a rozvaděče až ke koncovému spotřebiteli. Čím dále jste od zdroje, tím větší je riziko problémů s kvalitou a spolehlivostí napájení a v důsledku toho poruchy provozu elektrických zařízení, ať už se jedná o domácí elektrospotřebiče, nebo kancelářská a průmyslová elektrická zařízení.
Stará trafostanice
- přetížené elektrické vedení;
- zkrat nebo úder blesku;
- přítomnost průmyslových a domácích elektrických spotřebičů s vysokou pulzní spotřebou v přívodním potrubí: zařízení pro argonové svařování, ohřívače, elektromotory, laserové tiskárny, kopírovací zařízení atd.;
- nekvalitní elektroinstalace v budově;
- porucha zařízení elektrické rozvodny nebo jeho porucha;
- přerušené elektrické vedení;
- jiné důvody.
Kritéria pro nekvalitní napájení
Výše uvedené důvody vzniku problémů s napájením se projevují výraznou změnou parametrů síťového napětí: nestabilita jeho velikosti, tvaru a frekvence, nedostatečný proudový výkon, nespolehlivost, tzn. jeho úplné vymizení. Například:
Typické problémy s napájením
- přepětí, impulzní výboje – představují krátké významné napěťové rázy, které často netrvají déle než jednu nebo dvě periody 100 procent nebo více jmenovitého napětí;
- poklesy napětí – prudké krátkodobé (až několik set milisekund) snížení napětí o 15-100%;
- zvýšení napětí (zvýšené napětí v síti) – zvýšení napětí nad 110 % jmenovité hodnoty. Může nastat při náhlém snížení zátěže, vypnutí výkonných zařízení nebo při přepnutí spínačů;
- podpětí (nízké napětí v síti) — nastává, když je zapnuto silné zatížení, vypínače, údery blesku nebo nedostatečné napájení elektrických sítí;
- zkreslení průběhu napětí — zkreslení tvaru vlny superponovaná na standardní sinusový průběh napětí se nazývají harmonické. Protože harmonické se mohou šířit elektrickou sítí, zdroje harmonického zkreslení mohou pocházet z elektrických zařízení umístěných stovky kilometrů daleko;
- kolísání frekvence — nejčastěji se objevují v nouzových napájecích systémech, například generátory pracující v záložním režimu, méně často v síťových napájecích zdrojích;
- šum (elektromagnetické rušení) – Snímače bludného napětí z jiných silových a signálních vedení, výkonné rádiové komunikace nebo vznikající mezi zemními kontakty síťových elektrických zásuvek v různých částech místnosti. Může pracovat na velké vzdálenosti;
- výpadku napájení.
Závěr
- varistorové tlumiče přepětí;
- napěťové relé;
- síťové vysokofrekvenční filtry;
- filtry vyšších harmonických;
- Dynamické kompenzátory výkonu;
- Stabilizátory střídavého napětí;
- generátory střídavého proudu;
- nepřerušitelné zdroje napájení.
Pro domácí účely jsou ve většině případů nejúčinnější a postačující:
Pro domácnost s výkonem 8 kVA se doporučuje nástěnný invertorový stabilizátor napětí Stihl IS8000. Vstup 90~310 voltů, výstup 220V ±2%. Dva vestavěné bypassy: automatický a manuální.
