dnes je 28.6.2022

Input:

Parametry kvality elektrické energie - harmonické a meziharmonické

17.3.2010, , Zdroj: Verlag Dashöfer

6.3.4.15
Parametry kvality elektrické energie – harmonické a meziharmonické

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Tento pokyn se týká charakteristik harmonických a meziharmonických složek napětí a proudu v distribučních soustavách nad 1 000 V. Týká se také omezování vlivu harmonických a meziharmonických složek na funkční spolehlivost zařízení odběratelů i dodavatele elektrické energie.

Předmětem tohoto pokynu je vytvoření všeobecného podkladu pro vyhodnocování a omezování harmonických napětí a proudů. V souladu s harmonizovanou normou ČSN EN 61000-2-2 jsou mezní hodnoty harmonických a meziharmonických odvozeny od kompatibilních úrovní a za účelem určení dovolené emise harmonických jednotlivými zařízeními nebo distribučními sítěmi odběratelů se berou v úvahu další parametry soustavy, jako např. kmitočtová charakteristika impedance distribuční soustavy.

Předmětem tohoto pokynu nejsou výpočty kmitočtových charakteristik impedancí distribuční soustavy i průmyslové soustavy ani postupy výpočtu úrovní harmonických a meziharmonických v těchto soustavách, které jsou předmětem podnikové normy energetiky PNE 33 3430-0.

Citované normy

ČSN IEC 50(161) (33 4201) Mezinárodní elektrotechnický slovník – Kapitola 161: Elektromagnetická kompatibilita (idt IEC 50(161):1990)

ČSN EN 50160 Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční soustavy (idt EN 50160:2007 )

ČSN EN 60974-1 Zařízení pro obloukové svařování – Část 1: Zdroje svařovacího proudu

ČSN EN 61000-2-2 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 2-2: Prostředí – Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením a signály v rozvodných sítích nízkého napětí

ČSN EN 61000-2-4 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 2-4: Prostředí – Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením v průmyslových závodech

ČSN EN 61000-2-12 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 2-12: Prostředí – Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením a signály v rozvodných sítích vysokého napětí

ČSN EN 61000-3-2 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 3: Meze – Oddíl 2: Meze pro emise harmonického proudu (zařízení se vstupním fázovým proudem 16 A)

IEC/TR 61000-3-6 Ed 2 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 3: Meze – Oddíl 6: Určování mezí emise harmonických pro připojování instalací deformujících napětí v soustavách vn a vvn (do ČSN nezavedena)

ČSN EN 61000-3-12 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 3-12: Meze – Meze harmonických proudů způsobených zařízením se vstupním fázovým proudem >16 A a 75 A připojeným k veřejným sítím nízkého napětí

ČSN EN 61000-4-7 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 4-7: Zkušební a měřicí technika – Všeobecná směrnice o měření a měřicích přístrojích harmonických a meziharmonických pro rozvodné sítě a zařízení připojovaná do nich

ČSN EN 61000-4-30 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 4-30: Zkušební a měřicí technika – Metody měření kvality energie

ČSN 33 0050-604 Mezinárodní elektrotechnický slovník – Kapitola 604: Výroba, přenos a rozvod elektrické energie – Provoz

PNE 33 3430-0:2008 Výpočetní hodnocení zpětných vlivů odběratelů distribučních soustav

PNE 33 3430-6 Omezení zpětných vlivů na hromadné dálkové ovládání

PNE 38 2530 Hromadné dálkové ovládání

Definice

Pro účely tohoto pokynu se používají následující definice (viz též ČSN IEC 50(161) ).

základní složka
složka, jejíž kmitočet je základním kmitočtem

kmitočet harmonické
kmitočet, který je celočíselným násobkem základního kmitočtu; poměr kmitočtu harmonické a základního kmitočtu se nazývá řád harmonické

POZNÁMKA Označení pro řád harmonické je "h“

harmonická složka
jakákoliv složka, která má harmonický kmitočet; její hodnota se normálně vyjadřuje jako efektivní hodnota

Pro zjednodušení se může na takovouto složku odkazovat jako na harmonickou.

kmitočet meziharmonické
jakýkoliv kmitočet, který není celočíselným násobkem základního kmitočtu

POZNÁMKA 1 Obdobně jako pro řád harmonické je pro řád meziharmonické poměr kmitočtu meziharmonické a základního kmitočtu. Tento poměr není celočíselný. (Doporučené označení je "m“)

POZNÁMKA 2 V případě, kde m <1, se může použít termín subharmonický kmitočet.

meziharmonická složka
složka, která má meziharmonický kmitočet; její hodnota se normálně vyjadřuje jako efektivní hodnota

Pro zjednodušení se může na takovouto složku odkazovat jako na meziharmonickou.

POZNÁMKA Pro účely této normy a v souladu s ustanovením v IEC 61000-4-7, časové okno při měření má šířku 10 základních period (pro soustavy 50 Hz tj. přibližně 200 ms). Kmitočtový interval mezi dvěma po sobě následujícími meziharmonickými složkami je proto přibližně 5 Hz.

celkové harmonické zkreslení THD
poměr efektivní hodnoty součtu všech harmonických složek až do stanoveného řádu (doporučené označení je "H“) a efektivní hodnoty základní složky

kde

Q1 je efektivní hodnota základní složky;
Q představuje buď proud nebo napětí;
h řád harmonické;
Qh efektivní hodnota harmonické složky řádu h;
H všeobecně se rovná 50, může se však rovnat 25, je-li riziko rezonance na vyšších řádech nízké.

POZNÁMKA THD bere v úvahu jen harmonické. V případě, kde je třeba zahrnout meziharmonické, platí následující definice.

celkový obsah zkreslení
veličina, která se získá odečtením základní složky od příslušné střídavé veličiny, kde obě jsou funkce času

POZNÁMKA Efektivní hodnota celkového obsahu zkreslení je:

kde

Q1 je efektivní hodnota základní složky;
Q celková efektivní hodnota;
Q může představovat buď proud nebo napětí.

Toto zahrnuje jak harmonické tak i meziharmonické složky.

Viz také definice IEV 101-14-54 (IEC 60050-101) a IEV 551-20-11 (IEC 60050-551-20).

celkové zkreslení TDR
poměr efektivní hodnoty celkového obsahu zkreslení střídavé veličiny a efektivní hodnoty základní složky této veličiny

[IEV 551-20-14, modifikován]

společný napájecí bod (PCC)
bod veřejné distribuční soustavy, elektricky nejbližší příslušnému odběrateli, ve kterém je nebo může být připojen jiný odběratel

napájecí bod uvnitř závodu (IPC)
napájecí bod uvnitř vyšetřované soustavy nebo instalace, elektricky nejbližší ke konkrétní zátěži, ve kterém jsou nebo mohou být připojeny jiné zátěže

impedance distribuční soustavy
impedance soustavy ve společném napájecím bodu

zkratový výkon

Ssc (Ssc)

hodnota trojfázového zkratového výkonu vypočtená ze jmenovitého síťového sdruženého napětí Unominal a impedance sítě Z v bodu PCC:

Ssc = U2nominal / Z

kde Z je impedance sítě na síťovém kmitočtu

jmenovitý zdánlivý výkon zařízení

Sequ (Sequ)

hodnota vypočtená ze jmenovitého síťového proudu Iequ zařízení stanoveného výrobcem a jmenovitého (jednofázového) napětí Up nebo (sdruženého) Ui následovně:

  1. Sequ = Up Iequ pro jednofázové zařízení a jednofázovou část hybridního zařízení;

  2. Sequ = UiIequ pro mezifázové zařízení;

  3. Sequ = √3 UiIequ pro symetrické trojfázové zařízení a trojfázovou část hybridního zařízení;

  4. Sequ = 3 UpIequ max pro nesymetrické trojfázové zařízení,

kde Iequ max je maximální efektivní hodnotaproudů tekoucích v jakékoliv ze tří fází.

V případě rozsahu napětí, Up nebo Ui je jmenovité síťové napětí podle IEC 60038 (například: 120 V nebo 230 V pro jednofázové nebo sdružené 400 V pro trojfázové).

zkratový poměr

Rsce (Rsce)

charakteristická hodnota zařízení definovaná následovně:

  1. Rsce = Ssc / (3 Sequ) pro jednofázové zařízení a jednofázovou část hybridního zařízení;

  2. Rsce = Ssc / (2 Sequ) pro mezifázové zařízení;

  3. Rsce = Ssc / Sequ pro všechna trojfázová zařízení a trojfázovou část hybridního zařízení;

instalace odběratele
sestava elektrických zařízení patřících stejnému odběrateli a připojených společně na společný napájecí bod

POZNÁMKA Pro rozlehlou sestavu elektrických zařízení v průmyslu se kromě termínu instalace odběratele používá také termín průmyslová síť odběratele.

dodávka elektrické energie
veřejná služba zajišťovaná dodavatelem elektřiny pro každého spotřebitele a určovaná technickými a obchodními kritérii jako kmitočtem, napětím, nepřerušováním dodávky, maximálním příkonem, místem odběru, tarifem – viz ČSN 330050-604, čl. 604-01-01

provozovatel distribuční soustavy
fyzická nebo právnická osoba, držitel licence na distribuci elektřiny na území vyděleném licencí, zásobující elektrickou energií skupinu spotřebitelů prostřednictvím distribuční soustavy

spotřebitel elektrické energie
uživatel zařízení, které spotřebovává elektrickou energii ze soustavy, nejčastěji distribuční soustavy – viz ČSN 33 0050-604 , čl. 604-01-03

POZNÁMKA Ve smyslu zákona č. 458/2000 Sb. (energetický zákon) je jím myšlen zákazník, výrobce, případně provozovatel distribuční soustavy

odběrné místo
odběrné elektrické zařízení jednoho odběratele, včetně měřicích transformátorů, jehož odběr je měřen jedním měřicím zařízením nebo jiným způsobem na základě dohody (definice ze zákona č. 458/2000 Sb)

POZNÁMKA Odběrné místo se může lišit od hranice mezi distribuční soustavou a vlastní instalací spotřebitele nebo od míst měření spotřeby – viz ČSN 33 0050-604 , čl. 604-01-04

kvalita dodávky elektrické energie
vyhodnocení odchylek technických parametrů dodávané elektrické energie nebo z celkového zásobování od hodnot určených (dohodnutých nebo obecných) – viz ČSN 33 0050-604 , čl. 604-01-05

POZNÁMKA Definovaná vyhl. č. 540/2005 Sb. s odkazem na Pravidla provozování distribučních soustav

Kompatibilní úrovně

Při určování kompatibilních úrovní pro harmonické se musí brát v úvahu dvě skutečnosti. Jednak je to nárůst počtu zdrojů harmonických. Dále je to pokles podílu čistě rezistivních zátěží (zátěže pro ohřev), které mají funkci tlumících prvků ve vztahu k celkové zátěži. Proto se očekává, že úrovně harmonických budou v distribučních soustavách narůstat, dokud SP zdroje emisí harmonických se účinně neomezí.

Kompatibilní úrovně v této normě se musí chápat jako vztažené ke kvazistacionárnímu nebo ustálenému stavu harmonických a jsou uvedeny jako referenční hodnoty jak pro dlouhodobé, tak i pro krátkodobé účinky.

  • Dlouhodobé účinky se hlavně týkají tepelných účinků na kabely, transformátory, motory, kondenzátory atd. Tyto účinky jsou následkem úrovní harmonických, které trvají 10 minut nebo více.

  • Velmi krátkodobé účinky se hlavně týkají rušivých účinků na elektronické přístroje, které mohou být citlivé na úrovně harmonické trvající 3 sekundy nebo méně. Přechodné jevy nejsou zahrnuty.

S ohledem na dlouhodobé účinky jsou kompatibilní úrovně pro jednotlivé harmonické složky napětí uvedeny v tabulce 1. Odpovídající kompatibilní úroveň pro celkové harmonické zkreslení je THD = 8 %.

Tabulka 1 – Kompatibilní úrovně pro napětí jednotlivých harmonických v soustavách vysokého napětí (efektivní hodnoty v procentech efektivní hodnoty základní složky)

Liché harmonické, jejichž
řád není násobkem tří
Liché harmonické, jejichž
řád je násobkem tří
Sudé harmonické
Řád
harmo nické
h
Napětí
harmonické
%
Řád
harmo nické
h
Napětí
harmonické
%
Řád
harmo nické
h
Napětí
harmonické
%
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 2,27 × (17/h)
– 0,27
21 ≤ h ≤ 45 0,2 10 ≤ h ≤ 50 0,25 × (10/h)
+ 0,25
POZNÁMKA 1 Úrovně uvedené pro liché harmonické, jejichž řád je násobkem tří, se aplikují na harmonické nulové složky. V trojfázové soustavě bez středního vodiče nebo bez zátěže zapojené mezi fáze a zem také mohou být hodnoty třetí a deváté harmonické, v závislosti na nesymetrii, mnohem nižší než kompatibilní úrovně.

Pokud se jedná o velmi krátkodobé účinky, jsou kompatibilní úrovně pro jednotlivé harmonické složky napětí hodnoty uvedené v tabulce 1 násobené činitelem khvs, kde khvs se vypočte následovně:

khvs = 1,3 + (0,7 / 45) × (h – 5) ... (1)

Odpovídající kompatibilní úroveň pro celkové harmonické zkreslení je THD = 11 %.

Kompatibilní úrovně meziharmonických

V normách ČSN EN 61000-2-4 a ČSN EN 61000-2-12 jsou kompatibilní úrovně uvedeny jen pro meziharmonické složky napětí vyskytující se na kmitočtu blízko základnímu kmitočtu (50 Hz), jejichž následkem je amplitudová modulace napájecího napětí.

Za těchto podmínek určité zátěže, které jsou citlivé na druhou mocninu napětí, zejména svítidla, vykazují záznějový efekt, jehož následkem je flikr. Záznějový kmitočet je rozdíl mezi kmitočty dvou časově shodných napětí – tj. mezi kmitočty meziharmonických a základním kmitočtem.

POZNÁMKA 1 Pod řádem meziharmonických 0,2 jsou kompatibilní úrovně určeny požadavky na flikr.

POZNÁMKA 2 Podobná situace je možná, je-li značnější úroveň napětí na kmitočtu harmonické (zejména řádu 3 nebo 5) časově shodná s napětím meziharmonické na blízkém kmitočtu. Účinek by se měl určit pomocí obrázku 1 s amplitudou danou součinem relativních amplitud harmonické a meziharmonické vytvářejících záznějový kmitočet. Výsledek je zřídka významný.

Kompatibilní úroveň pro napětí meziharmonické ve výše uvedeném případě, vyjádřená jako poměr jeho amplitudy a amplitudy základní složky je uvedena na obrázku 1 jako funkce záznějového kmitočtu. Je to založeno na úrovni flikru Pst = 1 pro žárovky provozované na 230 V a je to aplikovatelné jen na obvody, které obsahují svítidla.

Kompatibilní úrovně pro meziharmonické v blízkosti základního kmitočtu nn soustavy o napětí 230 V odpovídající míře vjemu flikru jsou uvedeny na obrázku 1 jako funkce záznějového kmitočtu, což způsobuje, že výsledek je nezávislý na kmitočtu soustavy.

Obrázek 1 – Kompatibilní úrovně pro meziharmonické (Odezva flikrmetru pro Pst = 1 s ohledem na žárovky 60 W)

Příloha C normy ČSN EN 61000-2-4 uvádí informace o zdrojích, účincích a metodách zmírňování vlivů týkajících se napětí meziharmonických. Poskytuje také úrovně jako návod, dokud více zkušeností neumožní publikování kompatibilních úrovní.

Harmonické jako charakteristický parametr napětí distribuční soustavy

Charakteristické parametry napětí podle normy EN 50160 jsou: kmitočet sítě, velikost napájecího napětí, odchylky napájecího napětí, rychlé změny napětí, krátkodobé poklesy napájecího napětí, krátkodobá přerušení napájecího napětí, dlouhodobá přerušení napájecího napětí, dočasná přepětí o síťovém kmitočtu mezi živými vodiči a zemí, přechodná přepětí mezi živými vodiči a zemí, nesymetrie napájecího napětí, harmonická napětí, meziharmonická napětí a napětí signálů v napájecím napětí.

Všeobecným přístupem normy ČSN EN 50160 je vyjadřování charakteristických parametrů napětí vztažených k jmenovitému napětí soustavy nebo k dohodnutému napájecímu napětí.

I když napětí harmonických jsou definována jejich relativní amplitudou vztaženou k základnímu napětí, pro soustavy nn jsou podle ČSN EN 50160 vztažena k jmenovitému napětí a pro soustavy vn jsou vztažena k dohodnutému napájecímu napětí.

Toto je odchylka od dosavadní praxe, podle které se harmonické vyjadřovaly jako procentní hodnoty základní harmonické. K tomu je třeba poznamenat, že pokud je pro měření harmonických použit měřicí přístroj podle uvedené dosavadní praxe, je třeba před porovnáváním s hodnotami podle tabulek provést jejich přepočet (ve většině případů však rozdíl bude zanedbatelný).

Vzhledem k tomu, že harmonické vyšších řádů jsou obvykle malé a obtížně měřitelné, jsou v ČSN EN 50160 stanoveny harmonické jen do řádu 25.

Harmonické se měří v odběrném místě pomocí přístrojů vyhovujícím normě ČSN EN 61000-4-7 . Základní měření se skládá z desetiminutových efektivních hodnot harmonických a činitele zkreslení.

V soustavě vn se měření provede na sdružených napětích a v soustavě nn se měření provede na fázových napětích. Pro měření zkreslení napětí nulové složky v soustavě vn jsou potřeba přístrojové transformátory napětí zapojené do hvězdy. K tomu je třeba poznamenat, že v soustavách s izolovaným uzlem použití přístrojových transformátorů napětí s primáry zapojenými na zem může modifikovat odezvu soustavy na nulovou složku a způsobit ferrorezonanční jevy.

Perioda sledování harmonických musí být jeden týden včetně soboty a neděle.

Za vyhovující normě ČSN EN 50160 jsou považovány harmonické, pokud jejich desetiminutové efektivní hodnoty jsou v 95 % menší nebo rovné než stanovené meze.

Plánovací úrovně

Plánovací úrovně harmonických si určí provozovatel soustavy pro účely vyhodnocování úrovně emise rušení ze zařízení všech odběratelů připojených na danou distribuční soustavu. Tato úroveň je považována za interní záměr provozovatele distribuční soustavy týkající se kvality energie. Plánovací úrovně by měly být stejné nebo nižší než kompatibilní úrovně. Tyto plánovací úrovně budou v následujících kapitolách této zprávy použity při stanovení připojovacích podmínek rušících odběrů. S ohledem na strukturu soustavy a ostatní odběry se budou plánovací úrovně případ od případu lišit, a proto v tabulce 2 jsou uvedeny jen orientační hodnoty plánovacích úrovní uvedené v podkladech IEC.

POZNÁMKA Hodnoty plánovacích úrovní jsou převzaty z IEC/TR 61000-3-6 Ed 2.

Tabulka 2 – Orientační hodnoty plánovacích úrovní harmonických (v procentech jmenovitého napětí)

Liché harmonické, jejichž řád není
násobkem tří
Liché harmonické,
jejichž řád je násobkem tří
Sudé harmonické
Řád
harmonické
h
Napětí
harmonické
%
Řád
harmonické
h
Napětí
harmonické
%
Řád
harmonické
h
Napětí
harmonické
%
vn vvn vn vvn vn vvn
5 5 2 3 4 2 2 1,8 1,4
7 4 2 9 1,2 1 4 1 0,8
11 3 1,5 15 0,3 0,3 6 0,5 0,4
13 2,5 1,5 21 0,2 0,2 8 0,5 0,4
17 ≤ h ≤ 49 1,9 × (17/ h)
– 0,2
1,2 × (17/ h) 21 < h ≤ 45 0,2 0,2 10 ≤ h ≤ 50 0,25 × (10/ h)
+ 0,22
0,19 × (10/ h)
+ 0,16

Orientační hodnota plánovací úrovně činitele zkreslení THD napájecího napětí v soustavách vn je 6,5 % a v soustavách vvn je 3 %.

Měření a vyhodnocování harmonických souvisící s plánovacími úrovněmi

Při měření harmonických a meziharmonických se použije metoda třídy A specifikovaná v ČSN EN 61000-4-30 a v souvisící ČSN EN 61000-4-7 . Data označovaná příznakem podle ČSN EN 61000-4-30 by se měla z vyhodnocování vyloučit. Pro objasnění, pokud jsou data označována příznakem, pak při výpočtu níže uvedených ukazatelů se použijí jen platná (příznakem neoznačená) data.

Minimální doba měření je jeden týden. Tato doba by měla zahrnovat monitorování některé části této doby s očekávanými maximálními úrovněmi harmonických.

Jeden nebo více následujících ukazatelů se může použít pro porovnání skutečných úrovní harmonických s plánovacími úrovněmi. Za účelem odhadu nepříznivého vlivu dovolených vyšších úrovní emise pro kratší doby, jako například během podmínek rozběhu, se může požadovat více než jeden takovýto pro porovnání s plánovacími úrovněmi.

  • 95 % týdenních hodnot Uhsh (efektivní hodnota individuálních harmonických vyhodnocená po dobu deseti minut) by nemělo překročit plánovací úroveň.

  • S největší pravděpodobností 99 % denní hodnota Uhvs (efektivní hodnota individuálních harmonických vyhodnocená po dobu 3 s) by neměla překročit plánovací úroveň násobenou činitelem khvs podle rovnice (1) s odkazem na dané kompatibilní úrovně pro velmi krátkodobé účinky harmonických.

Určování úrovně emise harmonických

Jeden nebo více následujících ukazatelů se může použít pro porovnání skutečných úrovní harmonických s úrovněmi emise odběratele. Za účelem odhadu nepříznivého vlivu dovolených vyšších úrovní emise pro kratší doby, jako například během podmínek rozběhu, se může požadovat více než jeden takovýto ukazatel.

  • 95 % týdenních efektivních hodnot Uhsh (nebo Ihsh) individuálních harmonických vyhodnocených po dobu deseti minut by nemělo překročit mez emise.

  • S největší pravděpodobností 99 % denní efektivní hodnota Uhvs (nebo Ihvs) individuálních harmonických vyhodnocená po dobu 3 s by neměla překročit plánovací úroveň násobenou činitelem khvs podle rovnice (1). Při tom s odkazem na velmi krátkodobé účinky harmonických, použití ukazatele velmi krátké doby při určování emisí je potřeba jen u zařízení, která mají značný vliv na distribuční soustavu tak, že použití tohoto ukazatele by mohlo záviset na poměru dohodnutého příkonu zařízení a zkratového výkonu soustavy (tj. Si/Ssc).

Pro porovnání úrovně emise harmonických z instalace odběratele s mezemi emise měla by být minimální doba měření jeden týden. Při specifických podmínkách by však mohla tato doba být kratší. Takovéto kratší doby by měly reprezentovat očekávané delší provozní procesy. V každém případě doba měření musí být dostatečná pro zachycení očekávaného výskytu nejvyšší úrovně emise harmonických. Pokud úroveň harmonických převládá vlivem jednoho velkého zařízení, měla by být tato doba dostatečná pro zachycení alespoň dvou úplných provozních cyklů zařízení. Pokud úroveň harmonických je způsobena sumací účinků několika zařízení, měla by doba měření být alespoň jednu provozní směnu.

Jsou-li závažné, měly by se brát v úvahu také následující faktory:

  • zařízení, která ruší vlivem závad ve výrobě, provozu a řízení, která jsou jinak s očekávanými normálními charakteristikami (normální výkonová elektronika);

  • rozladění filtrů harmonických;

  • kondenzátorové baterie uvnitř instalace a příspěvek k rezonancím na kmitočtech harmonických;

  • interakce mezi různými zařízeními uvnitř instalace.

Impedance soustavy pro konverzi mezí emise z napětí na proud

Informace o kmitočtové závislosti impedance distribuční soustavy jsou nezbytné jak pro provozovatele distribuční soustavy při určování mezí emise, tak i pro odběratele za účelem vyhodnocení úrovní emise z vyšetřované instalace.

Při přeměně mezí emise z napětí na proud jsou dvě možnosti určování impedance distribuční soustavy v závislosti na charakteristikách distribuční soustavy a na velikosti rušivé instance:

  • Na základě typických charakteristik impedance distribuční soustavy se určí soubor typických mezí emise. Pro kompenzování jiných než typických charakteristik impedance distribuční soustavy se mohou zavést korekční faktory (např. činitel zesílení založený na typických podmínkách rezonance v takovýchto soustavách). Takováto aplikace je všeobecně lepší v soustavách nižších napětí, kde tlumení podmínek rezonance je lepší než v soustavách vvn.

  • U rušivých instancí velkých ve srovnání s velikostí napájející soustavy vvn se může použít odhad maximální impedance soustavy v místě vyhodnocování připojení při nejhorších provozních podmínkách. Toto může také zahrnovat posouzení nepříznivého vlivu velké vzdálenosti v distribuční soustavě.

V každém případě mimořádně nízké hodnoty impedance na kmitočtech harmonických by se neměly brát v úvahu, protože s ohledem na sériové rezonance mohou napětí harmonických překročit plánovací úrovně v jiných částech soustavy. V takovýchto případech hodnota impedance by se neměla brát v úvahu a měla by se nahradit standardní hodnotou (například Z1 × h, kde h je řád harmonické a Z1 je impedance distribuční soustavy na základním kmitočtu).

Meze emise harmonických zařízeními připojovanými do soustavy nízkého napětí

Omezením proudů harmonických injektovaných spotřebiči do veřejné rozvodné sítě se nyní zabývá norma ČSN EN 61000-3-2. Tato norma stanovuje meze harmonických složek vstupního proudu, které mohou být vytvářeny zařízením zkoušeným za stanovených podmínek a týká se elektrických a elektronických zařízení se vstupním fázovým proudem až do 16 A včetně, u nichž se předpokládá připojení do veřejných distribučních sítí nízkého napětí. Například zařízení pro obloukové svařování, které není profesionálním zařízením, se vstupním fázovým proudem do 16 A včetně, je zahrnuto v této normě.

Ovšem zařízení pro obloukové svařování určené pro profesionální použití specifikované v ČSN EN 60974-1 není v normě ČSN EN 61000-3-2 zahrnuto a je nyní předmětem omezení podle ČSN EN 61000-3-12.

Meze harmonických proudů specifikované v tabulkách normy ČSN EN 61000-3-12 se aplikují na každý z fázových proudů a ne na proud v nulovém vodiči.

U zařízení s více jmenovitými proudy se vyhodnocení provádí pro každý proud.

Meze harmonických proudů jsou specifikovány v tabulkách 3 až 5.

Zařízení vyhovující mezím emise harmonických proudů odpovídajícím zkratovému poměru (definice viz str. 3) Rsce = 33 je vhodné pro připojení v jakémkoliv bodu napájecí sítě.

POZNÁMKA 2 Hodnoty jsou založeny na minimální hodnotě Rsce = 33. Zkratové poměry menší než 33 se neuvažují.

POZNÁMKA 3 Pro zmenšení hloubky komutačních poklesů měničů může být nutný zkratový poměr větší než 33.

U zařízení nevyhovujícího mezím emise harmonických proudu odpovídajícím Rsce = 33 jsou dovoleny vyšší hodnoty emise za předpokladu, že zkratový poměr Rsce je větší než 33. Očekává se, že toto se bude aplikovat na většinu zařízení se jmenovitým vstupním fázovým proudem nad 16 A. Předpokládanou hodnotu Rsce musí vybrat výrobce.

Tabulka 3 platí pro zařízení jiné než symetrické trojfázové zařízení a tabulky 4 a 5 platí pro symetrické trojfázové zařízení.

Tabulka 5 se může použít (u symetrických trojfázových zařízení), pokud je splněna jakákoliv z těchto podmínek:

  1. Úhel fázového posunu páté harmonické proudu vztažený k základní složce fázového napětí je během celé doby sledování v rozsahu 90° až 150°.

    POZNÁMKA Tato podmínka je normálně splněna zařízením s neřízeným usměrňovacím můstkem a kapacitním filtrem, které zahrnuje 3% střídavý nebo 4% stejnosměrný reaktor.
  2. Zařízení je navrženo tak, aby úhel fázového posunu páté harmonické proudu neměl po celou dobu žádnou preferenční hodnotu a mohl nabývat jakékoliv hodnoty v celém intervalu [0°, 360°].

    POZNÁMKA Tato podmínka je normálně splněna měniči s plně řízenými tyristorovými můstky.
  3. Proudy páté a sedmé harmonické jsou oba menší než 5 % referenční základní složky proudu během celé doby sledování.

    POZNÁMKA Tato podmínka je normálně splněna "dvanáctipulzními“ zařízeními.
  1. Tabulka 3 – Meze emise proudu pro zařízení jiné než symetrické trojfázové zařízení

     
    Minimální
    Rsce
    Přípustný proud jednotlivé
    harmonické Ih/I1a
    %
    Přípustný činitel
    harmonického zkreslení
    %
    I3 I5 I7 I9 I11 I13 THD PWHD
    1. 33 2. 21,6 3. 10,7 4. 7,2 5. 3,8 6. 3,1 7. 2 8. 23 9. 23
    10. 66 11. 24 12. 13 13. 8 14. 5 15. 4 16. 3 17. 26 18. 26
    19. 120 20. 27 21. 15 22. 10 23. 6 24. 5 25. 4 26. 30 27. 30
    28. 250 29. 35 30. 20 31. 13 32. 9 33. 8 34. 6 35. 40 36. 40
    37. ≥ 350 38. 41 39. 24 40. 15 41. 12 42. 10 43. 8 44. 47 45. 47
    Poměrné hodnoty sudých harmonických do řádu 12 nesmějí překročit 16/n %. Sudé harmonické nad řádem 12 se berou v úvahu při THD a při PWHD stejným způsobem jako harmonické lichých řádů.

    POZNÁMKA Lineární interpolace mezi po sobě následujícími hodnotami Rsce je dovolena.
    aI1 = referenční základní složka proudu; Ih = harmonická složka proudu.
  2. Tabulka 4 – Meze emise proudu pro symetrické trojfázové zařízení

     
    Minimální
    Rsce
    Přípustný proud jednotlivé
    harmonické Ih/I1a
    %
    Přípustný činitel
    harmonického zkreslení
    %
    I5 I7 I11 I13 THD PWHD
    1. 33 2. 10,7 3. 7,2 4. 3,1 5. 2 6. 13 7. 22
    8. 66 9. 14 10. 9 11. 5 12. 3 13. 16 14. 25
    15. 120 16. 19 17. 12 18. 7 19. 4 20. 22 21. 28
    22. 250 23. 31 24. 20 25. 12 26. 7 27. 37 28. 38
    29. ≥ 350 30. 40 31. 25 32. 15 33. 10 34. 48 35. 46
    Poměrné hodnoty sudých harmonických do řádu 12 nesmějí překročit 16/n %. Sudé harmonické nad řádem 12 se berou v úvahu při THD a při PWHD stejným způsobem jako harmonické lichých řádů.

    POZNÁMKA Lineární interpolace mezi po sobě následujícími hodnotami Rsce je dovolena.
    aI1 = referenční základní složka proudu; Ih = harmonická složka proudu.
  3. Tabulka 5 – Meze emise proudu pro symetrické trojfázové zařízenípři specifických podmínkách

 
Minimální
Rsce
Přípustný proud jednotlivé
harmonické Ih/I1a
%
Přípustný činitel
harmonického zkreslení
%
I5 I7 I11 I13 THD PWHD
1. 33 2. 10,7 3. 7,2 4. 3,1 5. 2 6. 13 7. 22
8. ≥ 120 9. 40 10. 25 11. 15 12. 10 13. 48 14. 46
Poměrné hodnoty sudých harmonických do řádu 12 nesmějí překročit 16/n %. Sudé harmonické nad řádem 12 se berou v úvahu při THD a při PWHD stejným způsobem jako harmonické lichých řádů.

POZNÁMKA Lineární interpolace mezi po sobě následujícími hodnotami Rsce je dovolena. Viz také přílohu B.
aI1 = referenční základní složka proudu; Ih = harmonická složka proudu.

Obrázek 2 – Vývojový diagram znázorňující postup aplikace tabulek 3 až 5

Vysvětlení mezí pro harmonické proudů

Individuální přípustné harmonické proudů se zvětšují lineárně se zvětšujícím se Rsce mezi minimální hodnotou Rsce (33) a maximální hodnotou Rsce nalezenou v tabulkách. Tento princip je pro proud páté harmonické znázorněn na obrázku 3.

Obrázek 3 – Meze proudu páté harmonické

Z důvodu údržby našich serverů budou v úterý 28. 6. 2022 od 17:30 nedostupné naše služby. Plánovaná doba výpadku je jedna hodina. Omlouváme se.
Více informací

Nahrávám...
Nahrávám...