1

KVALITETA ELEKTRI NE ENERGIJE KAO KARAKTERISTIKA DISTRIBUCIJSKEMREŽE

SAŽETAK

Kvaliteta elektri ne energije je jedno od obilježja elektri ne energije - robe koja je u našem dobusveprisutna i nezamjenjiva, te je glavni pokreta ekonomskog i tehnološkog razvoja društva.

Razli iti na ini poimanja kvalitete elektri ne energije su svugdje prisutni pa stoga i kod nas. Distributermože definirati kvalitetu elektri ne energije kao pouzdanost, te to poduprijeti dobrim statisti kim pokazateljima,te na tome "graditi" svoje zadovoljstvo isporu enom elektri nom energijom kao robom.

Proizvo i elektri ne opreme mogu kvalitetu elektri ne energije definirati kao elektri nu energijukojom se napajaju njihovi ure aji pri emu ti ure aji rade ispravno. Naravno, takav pristup je subjektivan itrpi kritike. Kriteriji koji jednozna no odre uju kvalitetu elektri ne energije moraju se donositi dogovoromsvih zainteresiranih, a koje e moderirati regulatorna agencija. Takvi kriteriji se tada donose normama izakonskim aktima. Kvaliteta elektri ne energije mora biti takva da nedvojbeno zadovolji sve kvalitativnepotrebe krajnjeg potroša a. Kvaliteta elektri ne energije ne smije biti takva da odstupanja u naponu, strujiili frekvenciji uzrokuje smetnje ili greške u radu elektri ne opreme krajnjeg potroša a.

Ovaj referat se bavi opisom normi koje definiraju kvalitetu elektri ne energije te pokušavaupozoriti na probleme u primjeni normi o kvaliteti elektri ne energije. Osim navedenog referat se bavina inima provjere kvalitete elektri ne energije.

Klju ne rije i: kvaliteta elektri ne energije, obilježja elektri ne energije

POWER QUALITY AS DISTRIBUTION NETWORK'S CHARACTERISTIC

SUMMARY

Power quality is one parameter of electrical energy - a product that is overall present andirreplaceable and is main fuel for economical and technological development of today's society.

Different ways of understanding what power quality is are present worldwide, including Croatia.Distributor can define power quality as reliability and back it up with good statistics, and "build" hissatisfaction on delivering product - electrical energy.

Manufacturers of electrical equipment can define electrical energy as being quality if their equipmentfunctions properly. Of course, such approach is subjective and open to criticism. Criteria that uniquely definepower quality must be achieved through agreement of all sides interested and must be moderated throughregulatory agencies. Such criteria are delivered in form of norm and legal acts. Power quality must be suchthat it satisfies ultimately all quality needs of end buyer. Power quality must not be such that voltage, current orfrequency fluctuations cause interference or error in functioning of end buyer's equipment.

This paper describes norms that define power quality and tries to highlight problems that occurduring power quality norms application. Additionally, this paper deals with ways of verifying power quality.

Key words: power quality, power quality's parameter

Goran Šagovac, dipl. ing.HEP-ODS d.o.o. Elektra Zagrebgoran.sagovac@hep.hr

HRVATSKI OGRANAK ME UNARODNEELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE – HO CIRED1. savjetovanjeŠibenik, 18. - 21. svibnja 2008.

SO2 – 01

2

1. UVOD

Kvaliteta elektri ne energije je pojam koji razli itim ljudima ima razli ita zna enja. Standard IEEE1100 definira kvalitetu elektri ne energije kao "koncept napajanja i uzemljivanja osjetljivih elektroni kihtrošila na na in prikladan tim trošilima". Iako se ova definicija ini prikladnom, ograni enje pojma kvaliteteelektri ne energije na "osjetljiva elektroni ka trošila" može biti uzrok nesuglasica. Koli ina elektri neopreme osjetljive na kvalitetu elektri ne energije, tj. nedostatak iste, ini se beskona na. Sva elektri natrošila/oprema su podložna kvarovima ili neispravnom djelovanju uzrokovanima problemima s kvalitetomelektri ne energije. To mogu biti elektromotori, transformatori, ra unala, pisa i, komunikacijska oprema iliku anski aparati. Ovi i ostali ure aji razli ito reagiraju na probleme s kvalitetom elektri ne energije, ovisnoo težini problema.

Jednostavnija i možda to nija definicija može glasiti: "Kvaliteta elektri ne energije je skup elektri nihograni enja koja omogu uju opremi/trošilima/ure ajima da funkcioniraju na na in kojem su namijenjeni bezzna ajnih gubitaka performansi ili skra enja životnog vijeka". Ova definicija obuhva a dvije stvari koje setraže od elektri nih ure aja: performanse i životni vijek. Svaki problem vezan uz elektri nu energiju kojismeta jednom od ova dva aspekta se mora razmatrati kroz kvalitetu elektri ne energije.

1.1. Razvoj kvalitete elektri ne energije

Zašto je kvaliteta elektri ne energije zanimljiva i kada je to postala biti? Od otkri a elektri neenergije prije 200-tinjak godina, proizvodnja, distribucija i korištenje elektri ne energije stalno napreduje.Novi i inovativni na ini proizvodnje i korištenja elektri ne energije pokrenuli su industrijsku revoluciju i odtada znanstvenici i inženjeri doprinose njihovim stalnim evolucijama. U po etku, elektri na trošila i ure ajisu bili vrlo primitivni, ali u inkoviti. Trošili su velike koli ine elektri ne energije i bili u inkoviti. Strojevi subili konzervativno dizajnirani, pri emu su razine troškova bile sekundarne prema razinama u inka. Oni subili podložni svim anomalijama kvalitete elektri ne energije koje su tada postojale, ali njihovi efekti nisu bilizamjetni radi robusnosti samih ure aja i nedostataka efikasnih na ina mjerenja parametara kvaliteteelektri ne energije. No u zadnjih 50-ak godina industrijsko doba je dovelo do potrebe da ure aji buduekonomski konkurentni, što je zna ilo da su elektri ne naprave postajale sve manje i efikasnije, teproizvedene bez margina performansi. Istovremeno u proces su ušli i drugi faktori. Pove ana potražnjaza elektri nom energijom je stvorila velike proizvodne i distribucijske elektroenergetske mreže. Industrijaje imala sve ve e i ve e potrebe za elektri nom energijom, što je uz pove anu potražnju u ku anstvimanatjeralo proizvodne resurse do granica. Danas elektri na postrojenja više nisu neovisno upravljanejedinke – ona su dio velike mreže postrojenja povezanih me usobno složenom mrežom. Kombinacijaovih faktora je stvorila elektri ni sustav koji zahtijeva kvalitetnu elektri nu energiju.

Teško a pri kvantificiranju aspekata kvalitete elektri ne energije je objašnjena prirodomme udjelovanja kvalitete elektri ne energije i osjetljivosti opreme. Što je "dobra" energija za jedan ure ajmože biti "loša" za neki drugi. Dva identi na elektri na ure aja mogu razli ito reagirati na iste parametrekvalitete elektri ne energije radi razlika prilikom njihove proizvodnje ili tolerancije komponenti iz kojih suizra eni. Elektri ni aparati postaju sve manji i sve osjetljiviji na pogoršanje kvalitete elektri ne energije radisve ve eg broja elektroni kih sklopova koji se koriste pri njihovoj proizvodnji. Npr. elektroni ki kontrolerveli ine kutije za cipele može efikasno kontrolirati pogon elektromotora snage 1000 KS; iako je motordonekle imun na probleme kvalitete elektri ne energije, kontroler nije. Na kraju ispada da je motorski sustavvrlo osjetljiv na kvalitetu elektri ne energije. Još jedan faktor koji ini probleme s kvalitetnom elektri nomenergijom težima za shvatiti, jest injenica da u nekim slu ajevima elektri ni ure aji sami sebi moguuzrokovati probleme s kvalitetom elektri ne energije. Takav problem nije vidljiv tijekom proizvodnogprocesa, no ukoliko se ure aj/oprema ugradi u "neprijateljsko" elektri no okruženje, može se pojavitiproblem i rad ure aja može biti ugrožen. Uzimaju i u obzir prirodu granica elektri nog pogona i potrebe daelektri na trošila rade zadovoljavaju e u takvom okruženju, vrlo je bitno da se svijest i znanje o problemimakvalitete elektri ne energije proširi me u inženjerima, tehni arima i pogonskim osobljem.

2. PREPORUKE

Preporuke iz podru ja kvalitete elektri ne energije su dokumenti koje izdaju me unarodneorganizacije, a u kojima se daju preporu ena odstupanja pojedinih tehni kih parametara elektri ne energije.

Na podru ju Europske zajednice se kvaliteta napona osigurava u skladu s postavkama preporukeEN 50160 "Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems" [4].

3

Osim napona, za kvalitetu elektri ne energije bitan je i karakter optere enja.Najviše smetnji kvaliteti elektri ne energije uzrokovano je radom trošila. Ve ina trošila koja se

danas koriste nelinearnih je karakteristika, što zna i da pad napona na njima nije linearno razmjeranstruji. Ona iz elektroenergetske mreže uzimaju nesinusoidalnu struju, koja zatim stvara nesinusoidalnepadove napona na ostalim elementima sustava. Ti se padovi napona zatim zbrajaju na osnovnisinusoidalni val opskrbnog napona frekvencije 50 Hz uzrokuju i njegovo izobli enje ime se narušavakvaliteta napajanja ostalim potroša ima priklju enima na istu elektroenergetsku mrežu.

Preporuke koje promatraju karakter optere enja u distribucijskim mrežama su one s podru jaelektromagnetske kompatibilnosti. To su primjerice preporuke IEC 61000-3-2 "Limits for harmonic currentemissions equipment input current 16 A per phase" [5], IEC 61000-3-4 "Limitation of emission of harmoniccurrents in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater than 16 A" [6], te IEC61000-3-6 "Assessment of emission limits for distorting loads in MV and HV power systems" [7].

Ameri ka preporuka za kvalitetu elektri ne energije, tj. to nije ona koja daje preporu ene razineviših harmoni kih frekvencija u struji i naponu jest IEEE 519-1992 "Recommended Practices andRequirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems " [8].

Na slici 1. je prikazan princip prema kojem se preporukama odre uju dopuštene granice smetnji(razina kompatibilnosti). Prilikom planiranja distribucijskih mreža treba pretpostaviti strožije kriterije negoone koje daju preporuke, tako da bi se u slu aju prelaska planiranih razina, još uvijek smetnje nalazileispod preporu enih razina. Proizvo i opreme pak moraju izra ivati opremu tako da podnosi razinesmetnji ve e od onih danih preporukama, kako bi, i u slu aju prelaska preporu enih razina, oprema jošuvijek bila imuna na te smetnje.

veli ina smetnje

razina ispitivanja opreme na imunost

razina kompatibilnosti

razina koju planira distribucija

procjenjena razina

vrijeme

veli ina smetnje

razina ispitivanja opreme na imunost

razina kompatibilnosti

razina koju planira distribucija

procjenjena razina

vrijeme

Slika 1. Razine kompatibilnosti

2.1. Preporuke IEC 61000-3-2, IEC 61000-3-4, IEC 61000-3-6

Preporuke IEC 61000-3-2, IEC 61000-3-4 i IEC 61000-3-6 su preporuke elektromagnetskekompatibilnosti i definiraju granice viših harmonika u struji koje oprema smije emitirati u mrežu, a da onine izazovu smetnje u radu drugih elemenata elektroenergetskog sustava.

Preporuka IEC 61000-3-2 (Limits for harmonic current emissions equipment input current 16 Aper phase) definira granice harmoni kih struja koje oprema emitira u javnu distribucijsku mrežu, a odnosese na elektri nu ili elektroni ku opremu priklju enu na niskonaponsku javnu distribucijsku mrežu nazivnestruje do 16 A po fazi. To su primjerice rasvjetna tijela, prijenosni ure aji, sva elektroni ka oprema,ure aji koji se koriste u doma instvima i sl.

Preporuka IEC 61000-3-4 (Limitation of emission of harmonic currents in low voltage powersupply systems for equipment with rated current greater than 16 A) definira granice harmoni kih strujakoje oprema priklju ena na javnu niskonaponsku distribucijsku mrežu smije emitirati, a odnose se naelektri nu ili elektroni ku opremu priklju enu jednofazno s nazivnom strujom ve om od 16 A.

Kako takvi tereti mogu imati zna ajan utjecaj na distribucijsku mrežu na koju su priklju eni, estodistribucijsko poduze e zahtjeva posebne uvjete prilikom izvo enja priklju ka takvog potroša a na mrežu.Ova preporuka daje informaciju koja distribucijskom poduze u pomaže da procijeni opremu, te da odredida li se i kako takva oprema smije priklju iti na javnu distribucijsku mrežu.

Preporuka IEC 61000-3-6 (Assessment of emission limits for distorting loads in MV and HV powersystems) daje smjernice distribucijskom poduze u kako da uvjetuje priklju ak potroša kog postrojenja steretima koji bi mogli izazvati harmoni ka i me uharmoni ka izobli enja u srednje i visokonaponskojelektroenergetskoj mreži na koju se priklju uju. Ova se preporuka uglavnom bavi harmoni kim izobli enjemnapona, no daju se i neke indikativne vrijednosti za granice strujnih harmonika koje se mogu upotrijebiti.

izmjerene vrijednosti

4

2.2. Preporuka IEEE 519

Preporuka IEEE 519 (Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric PowerSystems) je ameri ki standard po pitanju viših harmonika i kvalitete elektri ne energije op enito na svimnaponskim nivoima, od niskog napona pa sve do napona ve ih od 161 kV.

Ova preporuka u to ki priklju ka potroša a na elektroenergetski sustav odre uje granice strujnihviših harmonika koje trošila ili potroša ko postrojenje smiju emitirati u distribucijsku elektroenergetskumrežu na koju su priklju eni. Dozvoljene granice strujnih harmonika koje potroša smije emitirati u mrežuovise o naponskom nivou te snazi kratkog spoja na mjestu priklju ka, a iznosi su im dani relativno uodnosu na prosje nu maksimalnu struju tereta.

Propisane su i granice naponskih viših harmonika u to ki priklju enja.

2.3. Preporuka EN 50160

U ve ini europskih zemalja na snazi je preporuka EN 50160 "Voltage characteristics of electricitysupplied by public distribution systems" koju je 1994. godine donio Europski odbor za standardizaciju uelektrotehnici CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization). Ona definiratehni ke karakteristike napona u javnim elektrodistribucijskim mrežama naponskih nivoa do 35 kV. Ta jepreporuka službeno u upotrebi od srpnja 1995. godine.

U Republici Hrvatskoj ta preporuka još nije uvažena, no kako odgovaraju a hrvatska preporuka stog podru ja ne postoji, pri mjerenju kvalitete elektri ne energije u HEP-u uglavnom se koristimo njome.Za pretpostaviti je da e preporuka EN 50160 u skorije vrijeme biti prihva ena kao službena norma i uRepublici Hrvatskoj uz odre ene korekcije. Napomenimo da je u Republici Sloveniji ta preporukaprihva ena 1999 g. pod nazivom SIST EN 50160.

Preporuka EN 50160 daje kvantitativne odlike kvalitete napona u slu aju normalnog pogonskogstanja. Svrha joj je opisati i utvrditi obilježja distributivnog napona, pri emu se ne opisuju prosje nevrijednosti promatranih parametara, ve se definiraju najve a odstupanja pojedinih parametara, koja semogu o ekivati u distribucijskoj elektroenergetskoj mreži.

Period mjerenja odre en preporukom EN 50160 je sedam dana bez prestanka. Mjerni isje ci, ukojima se promatra pojedini parametar, su desetminutni intervali, osim za frekvenciju, koja se promatra uvremenskim isje cima od deset sekundi.

Preporuka EN 50160 propisuje granice parametara koje moraju biti zadovoljene unutar 95 %perioda mjerenja, dok su u ostalih 5 % slu ajeva granice parametara šire ili ak nisu propisane.

Primjer preporu enih odstupanja veli ine napona prema EN 50160 je 10 % od nazivnevrijednosti u 95 % promatranog vremenskog intervala, dok je u 5 % preostalog perioda preporu enoodstupanje +10/-15 %.

2.4. Usporedbe preporuka

U tablici I. dana je usporedba propisanih vrijednosti tehni kih parametara koje donose neke odpreporuka s podru ja kvalitete elektri ne energije i elektromagnetske kompatibilnosti (EMC).

Tablica I. Usporedba propisanih grani nih vrijednosti tehni kih parametara prema preporukama [9]

podru je Kvaliteta elektri ne energije EMCorganizacija CENELEC EDF Eskom IEEE CENELEC

preporuka EN 50160 Contractémeraude ESKASAA 18 IEEE 519 IEC 61000-2-2

podru je primjene nn i SN SN - SN i VN nnpromjene napona ± 10 %3 ± 5 % ± 10 % - ± 10 %

nesimetrija 2 % (3 %) 2 % 2 % - 2 %< 69 kV 3 % ²

< 161 kV 1,5 % ²viši harmonici 0,5 – 6,0 %(tablica)

0,5 – 6,0 %(tablica) EPCC

> 161 kV 1,0 % ²

0,2 – 6,0 %(tablica)

< 69 kV 5 %< 161 kV 2,5 %THD 8 % 8 % 6 %> 161 kV 1,5 %

8 %

5

me uharmonici - - EPCC 0,2 %

signalni naponi ograni enjekrivuljom - - - -

flicker Plt=1 Plt =1 Pst=1 grani na krivulja UIE-krivulja

prekidi (kratki) 10 - 100godišnje

2 - 36godišnje 1 - - -

prekidi (dugi) 10 - 50godišnje

2 – 6godišnje1 - - -

propadi 10 - 1000godišnje - tablica - 1 – 4

mjese nofrekvencija upovezanimmrežama

± 1 %(+ 4 / - 6 %) ± 1 % ± 2,5 % - ± 1 Hz

frekvencija prioto nom pogonu

± 2 %(± 15 %) + 4 / - 6 % - - -

mrežni prenaponi nn: < 1,5 kVSN: < 2 Un

- - - -

tranzijentniprenaponi

nn: < 6 kVSN: - - - - -

1 Ovisno o tipu potroša a (gradsko podru je, seoska mreža…)2 IEEE 519 definira preporu ene granice viših harmonika relativno u odnosu na maksimalnu struju tereta, te u ovisnosti o struji kratkog spoja na mjestu priklju ka potroša a3 + 6 / - 10% u nn mrežama do 2003. g.EDF – Electricite de FranceEskom – Elektroenergetsko poduze e Republike Južne Afrike

3. ELEMENTI KVALITETE ELEKTRI NE ENERGIJE PREMA NORMI EN 50160

Važnost pojedinih elemenata kvalitete elektri ne energije se mijenjala s gospodarskim razvojem.U po etku, kada je ve ina trošila bila radnog karaktera, osnovna je bila dostupnost elektri ne energije, teda napon i frekvencija, ukoliko odstupaju od nazivnih vrijednosti, budu u razumnim granicama. Kada jeglavni problem dostupnost elektri ne energije, tada propadi, tranzijenti i sli ne smetnje nemaju velikiutjecaj na pojam kvalitete elektri ne energije.

Tehni ke karakteristike elektri ne energije isporu ene potroša u se promatraju preko opskrbnognapona, tj. njegove veli ine, valnog oblika i frekvencije, te mogu ih smetnji.

Kako u Republici Hrvatskoj ne postoji zakonska ili normativna regulativa na ovom podru ju, tj. nisupropisani svi parametri kvalitete napona, pri mjerenju se koriste grani ne vrijednosti koje daje EN 50160.

Parametri koji prema normi EN 50160 karakteriziraju kvalitetu napona su: mrežna frekvencija,iznos napona, jakost treperenja (flikeri), propadi napona, prekidi napona, kratkotrajni prenaponi,nesimetrija napona, naponi viših harmonika i naponi me uharmonika.

Kratak pregled parametara kvalitete elektri ne energije prema EN 50160 dan je u nastavku.a) mrežna frekvencijab) veli ina naponac) promjene naponad) treperenje naponae) propadi naponaf) kratkotrajni prekidi naponag) duži prekidi naponah) privremeni mrežni prenaponi izme u faznih vodi a i zemljei) impulsni prenaponi izme u faznih vodi a i zemljej) nesimetrija naponak) naponi viših harmonikal) naponi me uharmonikam) signalni naponi

6

a) Mrežna frekvencija je broj titraja naponskog vala u sekundi. Nazivna frekvencija napona je50 Hz. Pri normalnim pogonskim uvjetima 10-sekundna srednja vrijednost frekvencije morabiti u opsegu 50 Hz 1 % (od 49,5 Hz do 50,5 Hz) tijekom 95 % promatranog vremena, a50 Hz –6 / +4 % (od 47 Hz do 52 Hz) tijekom 100 % promatranog vremena.

b) Veli ina napona je definirana kao efektivna vrijednost napona na mjestu predaje elektri neenergije u odre enom trenutku, mjerena u odre enom vremenskom periodu. Referentnavrijednost odre ena je nazivnim naponom mreže. Pri normalnim pogonskim uvjetima, neuzimaju i u obzir prekide opskrbe, 95 % vrijednost 10-minutnih prosjeka efektivnih vrijednostinapona svakog tjednog intervala mora biti u opsegu Un 10 %, a u preostalih 5 %promatranog vremena Un mora biti unutar granica od –15 / +10 %.

c) Promjene napona su odstupanja napona od nazivne vrijednosti. Uzrokovane supromjenama optere enja, tj uklju ivanjem i isklju ivanjem velikog broja trošila ili kvarovima uelektroenergetskom sustavu. Primjer promjena napona prikazan je na slici 2.

100

120

140

160

180

200

220

240

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00Vrijeme / h

Nap

on /

V

0

50

100

150

200

250

300

350

Stru

ja /

A

Slika 2. Primjer promjene napona uzrokovane promjenom optere enja

d) Treperenje napona su oscilacije vrijednosti napona koje se ponavljaju. Flikeri su definiranikao vidom zamjetljivo treperenje, izazvano svjetlosnim podražajem uz vremensko kolebanjesvjetlosne gusto e ili spektralne razdiobe. Jednostavnije re eno, to je titranje svjetlostižarulje. Uzroci treperenja su nagle u estale promjene optere enja uzrokovane radom npr.elektrolu nih pe i, fotokopirnih strojevi, aparatima za zavarivanje i sl. Uo avanje treperenjaovisi od osobe do osobe, tj. o senzibilnosti oka. Jakost treperenja se definira putemuo avanja: svjetlosno treperenje se poja ava do trenutka kada od 100 osoba njih 50 uo itreperenje, tada se kaže da treperenje ima vrijednost 1. Tijekom 10-minutnog perioda seodre uje kratkotrajna vrijednost treperenja, a na temelju 12 uzastopnih vrijednosti se ra unadugotrajna jakost treperenja (vremenski odsje ak od 2 sata). Pri normalnim pogonskimuvjetima dugotrajna jakost treperenja mora biti 1 u 95 % promatranog tjedna.

Ljudskom oku najviše smetaju flikeri frekvencije od 7 do 10 Hz. Primjer treperenja naponaprikazan je na slici 3.

215

220

225

230

235

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Vrijeme / s

Nap

on /

V

Slika 3. Primjer treperenja napona

e) Propad napona se definira kao privremeno smanjenje vrijednosti napona ispod unaprijedodre ene granice. Te su granice naj eš e u opsegu od 90 % do 1 % nazivne vrijednosti.Propadi su naj eš e uzrokovani kvarom u sustavu ili naglim pove anjem optere enja.

napon

struja

7

Uobi ajeno se klasificiraju po dubini i trajanju. Norma EN 50160 ne definira dopušteni brojpropada unutar tjedna, nego samo daje ocjenu da je njihova u estalost godišnje promjenjiva,ovisno o vrsti razdjelne mreže i promatranoj to ki mreže.

ekivani godišnji broj propada napona može pri normalnim uvjetima biti izme u nekolikodesetaka do tisu u. Ve ina propada je trajanja kra eg od 1 s, a dubine manje od 60 %.

Primjer propada napona prikazan je slikom 4.

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3Vrijeme / s

Nap

on /

V

Slika 4. Primjer propada napona

f) g) Prekid napona je stanje pri kojem napona nestane. U ve ini preporuka se smatra da jenastupio prekid kada napon padne ispod 1 % svoje nazivne vrijednosti. Prekidi se dijele naduge i kratke, pri emu se u ve ini preporuka kao dugi prekid definira onaj trajanja dužeg od3 minute.

Pri normalnim pogonskim uvjetima kratki prekidi opskrbnog napona (trajanja kra eg od 3 minute)se pojavljuju s u estaloš u od nekoliko desetaka do više stotina godišnje. Trajanje oko 70 % kratkihprekida opskrbe trebalo bi biti kra e od 1 sekunde.

Za dugotrajne prekide (duže od 3 minute) nije mogu e odrediti granice po u estalosti i trajanju,jer su oni obi no uzrokovani vanjskim doga ajima, koje distributer elektri ne energije ne može sprije iti. Ugodini dana ih može biti manje od 10, ali i više od 50.

Bitno je naglasiti da se u ove prekide napona, dakle one vezane uz kvalitetu elektri ne energije, neubrajaju i ona isklju enja napajanja unaprijed najavljena i planirana. Primjer prekida napona prikazan je slikom 5.

g)

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3Vrijeme / s

Nap

on /

V

Slika 5. Primjer prekida napona

h) Prenapon je stanje pri kojem napon poraste preko neke unaprijed odre ene granice.Kratkotrajni se prenaponi u mreži javljaju u slu aju kvara ili su uzrokovani sklopnimmanipulacijama, udarima groma i sl. Njihova vrijednost uglavnom ovisi o na inu uzemljenjamreže. Njihova vrijednost uglavnom ovisi o na inu uzemljenja mreže. U mrežama kruto ilipolukruto uzemljenih zvjezdišta prenaponi u pravilu ne prelaze 1,7 Un, dok u mrežama sneuzemljenim zvjezdištem prenaponi uglavnom ne prelaze 2 Un. Prenaponi se registrirajuim vrijednost napona prije e gornju granicu od Un +10 %. Primjer prenapona prikazan je na

slici 6.

8

-60

-40

-20

0

20

40

60

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3Vrijeme / s

Nap

on /

kV

Slika 6. Primjer prenapona

i) Impulsni prenapon (tranzijent) je visokofrekvencijska promjena napona u trajanju kra emod jedne periode. Mogu biti uzrokovani sklopnim operacijama u mreži, udarima groma,uklapanjima kapacitivnih tereta i td.

Oblici im mogu biti razni, kako je prikazano na slici 7.osciliraju i

-200

-100

0

100

200

unipolarnipozitivni

negativni

usjek

višestruki prolaz kroz nulu

bipolarniosciliraju i

-200

-100

0

100

200

unipolarnipozitivni

negativni

usjek

višestruki prolaz kroz nulu

bipolarni

-200

-100

0

100

200

unipolarnipozitivni

negativni

usjek

višestruki prolaz kroz nulu

bipolarni

Slika 7. Primjer vrsta tranzijenata

j) Nesimetrija napona je stanje pri kojem se naponi u trofaznom sustavu me usobno razlikujupo iznosu ili ukoliko kut izme u pojedine dvije faze nije 120 . Mjerilo nesimetri nosti naponaje definirano kao omjer inverzne i direktne komponente. Pri normalnim pogonskim uvjetima95 % 10-minutnih prosjeka efektivne vrijednosti inverzne komponente napona ne smije,unutar svakog tjednog intervala, prelaziti 2 % odgovaraju e direktne komponente.

Nesimetrija u distribucijskim mrežama je uzrokovana neravnomjernom raspodjelom tereta pofazama ili kvarom. Primjer nesimetrije uzrokovane kvarom prikazan je na slici 8.

-60

-40

-20

0

20

40

60

0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22Vrijeme / s

Nap

on /

kV

UL1 UL2 UL3Slika 8. Primjer nesimetrije uzrokovane kvarom

9

k) Naponi viših harmonika su sinusoidalni naponi frekvencija koje su cjelobrojni višekratniciosnovne frekvencije. Viši su harmonici nepoželjni u mrežama jer se zbrajaju na osnovni val iizobli uju ga, što uzrokuje probleme u napajanju osjetljivih trošila, npr. medicinske opreme,koja zahtjeva isto sinusoidalni napon. Pri normalnim pogonskim uvjetima 95 % 10-minutnihprosjeka efektivne vrijednosti napona svakog pojedinog višeg harmonika ne smije upromatranom periodu prelaziti vrijednosti koje su dane tabli no. Ukupno harmoni koizobli enje (THD) napona, koje se ra una iz svih harmonika do 40. višeg harmonika na smijeprelaziti 8 %.

Primjer izobli enja napona petim harmonikom prikazan je na slici 9.

- - U (50 Hz) U (250 Hz) U (50+250 Hz)

Slika 9. Primjer harmoni ki izbli enog naponskog vala

l) Naponi me uharmonika su sinusoidalni naponi frekvencija koje nisu višekratnici osnovnefrekvencije. Danas se razina me uharmonika u elektroenergetskim mrežama pove ava zbogsve u estalije upotrebe pretvara a frekvencija i sli nih ure aja. Me uharmonici su opasni jermogu ometati MTU signal. Dopuštene razine me uharmonika se još razmatraju, dok seskupljaju iskustveni podaci.

4. PRIMJENA NORMI O KVALITETI ELEKTRI NE ENERGIJE

Preporuke s podru ja kvalitete elektri ne energije su dokumenti koje izdaju me unarodneorganizacije, a u kojima se daju preporu ena odstupanja pojedinih tehni kih parametara elektri ne energije.

Na podru ju Europske zajednice se kvaliteta napona osigurava u skladu s postavkama preporukeEN 50160 "Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems" [4].

Osim napona, za kvalitetu elektri ne energije bitan je i karakter optere enja.Bitni pokazatelj narušavanja kvalitete elektri ne energije su žalbe potroša a koji primje uju

poreme aje u radu svojih elektri nih trošila. Na temelju tih pritužbi pristupa se mjerenju na dijeluelektroenergetske mreže na kojoj je potroša uo io smetnje. Mjerenjima se ustanovljuje mogu a greška ilismetnja, a rezultat mjerenja je uklanjanje mogu ih nedostataka i pove anje kvalitete elektri ne energije.

Osim mjerenja iniciranih pritužbama, mjerenja se provode i periodi ki u svrhu provjere ipotvr ivanja zadanih parametara kvalitete elektri ne energije.

Jedan od razloga za stalno i povremeno pra enje kvalitete elektri ne energije jest upravootklanjanje mogu ih uzroka tužbi potroša a radi loše kvalitete napajanja. Svaka takva pravovaljana tužbamože biti uzrokom financijskih gubitaka distribucijskog poduze a.

esto potroša i ne znaju svoje probleme preto iti u rije i, pa tako postoje zahtjevi potroša a da im seizmjeri "napon struje" ili uzrok svojih problema opisuju kao "padanje struje i napona". No to nas ne smijesprije iti da potroša u pomognemo u otkrivanju i, ukoliko je u našoj nadležnosti, otklanjanju smetnje.

Potrebno je biti svjestan injenice da su u najve oj mjeri upravo potroša i ti koji narušavajukvalitetu elektri ne energije radom svojih trošila.

Na temelju rezultata mjerenja provedenog u skladu s preporukom za kvalitetu elektri ne energije,naj eš e prema EN 50160, utvr uje se opravdanost pritužbe potroša a, te mogu i uzrok smetnje. Pritome je važno utvrditi tko je odgovoran za stvaranje smetnje: da li ona dolazi iz distribucijske mreže ili juje potroša sam uzrokovao. Posljedica ustanovljavanja smetnje mora biti njeno otklanjanje, bez obzira nato tko joj je uzro nik.

10

U "Elektri Zagreb", iako još u Republici Hrvatskoj nije na snazi, primjenjuje se norma EN 50160 usvakodnevnoj praksi, jer odgovaraju a hrvatska norma ne postoji. Primjer europske prakse u regulacijikvalitete napona prikazan je u tablici II.

Tablica II. Podaci o regulaciji kvalitete napona u Europi [11]

Italija Nizozemska Norveška Portugal Španjolska V.Britanija HrvatskaRegulativa zakvalitetu napona DA DA DA DA DA DA DA*

Regulativa zakvalitetu naponana nivou sustava

DA DA NE DA NE DA DA*

Regulativa zakvalitetu naponana individualnomnivou

DA DA NE DA DA DA NE

Kazne za lošukvalitetu napona NE NE NE NE NE DA NE

Jednozna noprovo enjeregulative zakvalitetu naponana razini države

DA DA DA DA DA DA DA*

Provo enjeregulative zakvalitetu naponapo regijama

NE NE NE NE NE DA DA*

Primjena EN50160 reguliranazakonski

NE DA DA DA DA NE NE

Ako da, na kojimnaponskimnivoima

svenaponske

razine22 kV 45 kV 36 kV

Regulativa zakvalitetu naponaza U > 35 kV

DA DA NE DA DA DA NE

* djelomi no

Primjer jednog dijela izvještaja o sukladnosti napona s postavkama preporuke EN 50160 prikazanje na slici 10. Crvena linija predstavlja grani nu vrijednost parametra prema EN 50160 koja mora bitizadovoljena u 95 % promatranog mjernog perioda. Crveni stupci prikazuju vrijednosti koje su bilepostignute tijekom 95 % promatranog vremena relativno u odnosu na preporu enu vrijednost. Plavi stupciprikazuju vrijednosti koje su bile zabilježene u ostalih 5% promatranog vremenskog intervala, koji zapreporuku EN 50160 iznosi 7 dana.

11

Slika 10. Grafi ki prikaz kvalitete napona mjerenog prema EN 50160

Da bi se bilo koja norma primjenjivala na kvalitetan na in potrebo je ustrojiti itav niz obvezauklju enih strana u procesu proizvodnje, distribucije, prodaje s jedne strane i korisnika s druge strane.Obveze prve strane su osigurati kvalitetu elektri ne energije prema unaprijed zadanim pravilima,prihva enoj normi, te ju na unificirani na in kontrolirati. Obveza potroša a, kupca elektri ne energije, jekoristiti elektri nu energiju na na in da svojom djelatnoš u ne uzrokuje smetnje koje e se o itovati kaonedopuštena smetnja u distribucijskom sustavu.

Prihva ena norma za HEP biti e, zasigurno, EN 50160 s nekim modifikacijama koje su potrebneradi realnog stanja postoje e energetske mreže. Prihva ena norma morati e imati podkriterije koji epokrivati odre ene posebnosti mreže na pojedinim podru jima elektroenergetske mreže HEP-a.

Treba napomenuti da isporuka i potrošnja elektri ne energije treba biti ugovorno definirana sa svimobvezama i dužnostima. Penalizacija radi nepridržavanja obveza trebala bi biti sastavni dio tih ugovornih obveza.

Ukoliko se prihvati penalizacija kao objektivna tržišna nužnost, prethodno se mora ustrojitijedinstven na in kontrole kvalitete elektri ne energije te definirati kontrolne mehanizme izvanzainteresiranih strana u procesu prodaje i kupnje elektri ne energije.

Za ostvarenje gornjeg potrebno je uložiti znatna nov ana sredstva kao i znatne stru ne resurse,te organizacijske promjene u dijelu tehni kih subjekata na strani "prodavatelja" elektri ne energije.

Unato žurnosti donošenje i prihva anje hrvatske norme o kvaliteti elektri ne energije trebapažljivo odraditi da ne bi došlo do neželjenih loših posljedica za HEP.

5. ZAKLJU AK

U HEP-u se vodi briga o kvaliteti elektri ne energije prakti ki od njegovog osnivanja. Za procjenupokazatelja kvalitete bilo koje robe, pa tako i elektri ne energije, potrebno je definirati te pokazatelje. Upo etku su pokazatelji kvalitete bili vrijednost napona i frekvencije te stalnost valnog oblika. Ti su sepokazatelji kontrolirali analognim instrumentima za mjerenje napona i frekvencije. Danas se posaokontrole kvalitete elektri ne energije obavlja namjenskim numeri kim ure ajima za akviziciju naponskih istrujnih signala koji se obra uju prema zadanom predlošku ili normi. Iznimno je važno ustanoviti normekoje emo prihvatiti kao obilježje našeg proizvoda, elektri ne energije, te se pridržavati tih normi. Radiunapre enja opskrbe potroša a, i održanja kvalitete elektri ne energije, kontinuirano se izgra uje iobnavlja mreža kao i pogon elektroenergetskog sustava.

Pri rješavanju problema s kvalitetom elektri ne energije u domeni mjerenja koristimonajsuvremeniju opremu i pripadaju e programske pakete. Preporuka koje se za sada pridržavamo priprocjeni mjerenja je EN 50160. Prema iskustvima u "Elektri Zagreb" nema bitnih prepreka da se normaEN 50160 ne prihvati kao HR norma, uz neke modifikacije koje e biti rezultat realne situacije i današnjegstanja elektroenergetske mreže HEP-a. To je jedna od glavnih polaznica za definiranje startne pozicijeelektri ne energije kao robe, a kao glavni atribut te robe biti e njena kvaliteta.

12

Jedan od bitnih imbenika infrastrukturnih elemenata za poticaj razvoja i rasta je elektri naenergija sa svojom kvantitetom, a naro ito kvalitetom. Dobar primjer za to je slovenski "Revoz". Slovenskidistributer je imao, i još uvijek ima, ogromne probleme da osigura primjerenu kvalitetu Renaultovojtvornici u Novom Mestu.

Kako pove ati kvalitetu uz optimalna ulaganja je glavno pitanje na koje se treba odgovoriti.Odgovor, izme u ostalog ovisi i o pokazateljima kvalitete koje imamo. Pokazatelje kvalitete dobivamostalnim pra enjem kvalitete elektri ne energije. Da bi se to ostvarilo potrebno je mjeriti kvalitetu na svimizvorišnim to kama. Izgradnja sustava za pra enje kvalitete elektri ne energije na svim SN sabirnicamaje jedan iskorak naprijed na polju pra enja kvalitete te daje mogu nost pravovremene intervencije napostrojenju. Takav sustav se gradi na razini "Elektre Zagreb".

Rezultati pojedina nih mjerenja te trajna mjerenja obra ena sustavom za pra enje kvalitete, kao iprihva anje novih tehni kih rješenja za smanjenje naponskih varijacija, daju odli ne podloge za budu eplaniranje i izgradnju elektroenergetskog podsustava "Elektre Zagreb".

Tržišna utakmice i europske integracije pospješiti e osiguranje i razvoj kvalitete elektri neenergije. Glavni akteri ovog procesa biti e HEP, potroša i i proizvo i elektri ne opreme, te kontrolnisubjekti kao što su HERA i zakonodavac.

Na kraju treba re i da su zaposlenici u "Elektri Zagreb" i drugim dijelovima HEP-ODS-a oduvijekradili na mjerenjima elektri nih veli ina, a u cilju poboljšanja kvalitete, samo što je definiranje kvaliteteevaluiralo sukladno tehni ko–tehnološkim razvojem potroša a. Stoga treba nastaviti i ubrzati posaopra enja i poboljšanje kvalitete elektri ne energije prema zadanim normama i mogu nostima.

LITERATURA

[1] HRN EN 13306:2001 "Nazivlje u održavanju"[2] IEC IS 61000-4-30 Ed 1.0 (2003): “Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-30: Testing and

measurement techniques - Power quality measurement methods”[3] Council Directive 85/374/EEC of 25 July 1985 on the approximation of the laws, regulations and

administrative provisions of the Member States concerning liability for defective products, OfficialJournal L 210 , 07/08/1985 p. 0029 - 0033

[4] EN 50160:1999, "Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems",CENELEC, 1999.

[5] IEC 61000-3-2 Ed 2.0 (2000) "Electromagnetic compatibility (EMC), Part 3-2: Limits - Limits forharmonic current emissions equipment input current 16 A per phase"

[6] IEC 61000-3-4 Ed 1.0 (1998) "Electromagnetic compatibility (EMC), Part 3-4: Limits - Limitation ofemission of harmonic currents in low-voltage power supply systems for equipment with ratedcurrent greater than 16 A"

[7] IEC 61000-3-6 Ed 1.0 (1996) “Electromagnetic compatibility (EMC), Part 3: Limits, Section 6:Aassessment of emission limits for distorting loads in MV and HV power systems – Basic EMCpublication”,

[8] IEEE 519-1992: "Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in ElectricalPower Systems "

[9] Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Anlagen und Hochspannungstechnik,http://www.cis.tugraz.at/ifea/welcome.html

[10] "Power Quality in European Electricity Supply Networks – 2nd edition", Network of Experts forStandardization, Eurelectric, studeni 2003.

[11] A. Robert: "Quality issues for system operators with special reference to European regulators",preuzeto s internet stranica www.cired.be