6. ÚČINKY A MEZE HARMONICKÝCH

Transkript

1 6. ÚČINKY A MEZE HARMONICKÝCH 6.1. Negativní účinky harmonických Poruchová činnost ochranných přístrojů nadproudové ochrany: chybné vypínání tepelné spouště proudové chrániče: chybné vypínání při nekorektním sčítání harmonických chybné vypínání při ochraně zařízení s pasivními filtry (svodové proudy) Nežádoucí vypínání jističů Přetížení a nadměrné přehřívání nulového vodiče symetrické zatížení (lineární zátěže) proud v nulovém vodiči je nulový nesymetrické zatížení (lineární zátěže) proud v nulovém vodiči je podstatně nižší než ve fázových přibližně symetrické zatížení (nelineární zátěže) proud v nulovém vodiči může být značný, i vyšší než ve fázových náhrada TN-C sítí za TN-S sítě Důvod zvýšeného zatížení harmonické proudy třetího řádu a jejích lichých násobků se v nulovém vodiči algebraicky sčítají Dimenzování nulového vodiče: nejméně stejný průřez jako fázové vodiče pro: veškeré dvouvodičové jednofázové obvody trojvodičové jednofázové a vícefázové obvody s průřezem rovným a menším než 16mm Cu a mm Al

2 nižší průřez (u vícefázových): průřez nulového vodiče minimálně 16mm Cu a mm Al maximální očekávaný proud je nižší než jeho zatížitelnost je chráněn proti nadproudu Skinefekt: zvýšené oteplení vodiče procházejícími harmonickými proudy vlivem zvýšené impedance zvýšené poklesy napětí a zkreslení napětí Snížení přesnosti měřících přístrojů: většina proudů je zkreslená přístroje neměřící TRMS mohou měřit se značnou chybou Negativní ovlivnění činnosti, popř. selhání citlivých zařízení, řídící techniky apod. Přehřívání a předčasné stárnutí zařízení Transformátory: vyšší ztráty vířivými proudy vyšší ztráty ve vinutí Asynchronní motory: vyšší ztráty vířivými proudy vyšší ztráty ve vinutí mechanické namáhání pulzními momenty (vibrace, rázy, ovlivňování momentu) Přetěžování i zničení kompenzačních kondenzátorů impedance kondenzátoru klesá s kmitočtem rezonance kapacity kondenzátoru s indukčností sítě v blízkosti harmonických kmitočtů 6.. Meze harmonických proudu ČSN EN ed. : Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - část -: Meze-Meze pro emise harmonického proudu (zařízení se vstupním fázovým proudem 16A) pro zajištění nepřekročení kompatibilních úrovní v normě ČSN EN třídění zařízení Třída A symetrická trojfázová zařízení domácí spotřebiče kromě zařízení identifikovaného jako zařízení třídy D nářadí kromě přenosných nářadí stmívače pro žárovky zvuková zařízení Třída B přenosná nářadí oblouková svářečka, která není profesionálním zařízením Třída C světelná zařízení

3 Třída D Zařízení s příkonem 600W osobní počítače a monitory osobních počítačů televizní přijímače požadavky a meze se týkají síťových svorek zařízení určeného k připojení do sítě 0/400 V, 0 Hz měření proudu harmonické zkušební napětí na svorkách měřeného zařízení se musí udržovat v tolerancích ± %, zkušební kmitočet v tolerancích ± 0,% jmenovité hodnoty v případě trojfázového napájení musí být fázový posun každého páru fází 10 0 ± 1, 0 harmonické zkušebního napětí (, až 40. řádu) nesmí překročit poměrné hodnoty specifikované normou pro každý řád harmonické se měří efektivní hodnota v každém časovém okně po dobu 1,s měření se opakuje dle podmínek v normě (opakovatelnost) vypočte se aritmetický průměr měřených hodnot z čas. okna po celou dobu sledování aplikace mezí průměrná hodnota individuálních proudů harmonických po celou dobu sledování musí být menší nebo rovna mezím pro každý řád harmonické změřené efektivní hodnoty po dobu 1,s mohou být vyšší než meze (dle podmínek v normě) Meze pro zařízení třídy A harmonické vstupního proudu nesmí překročit hodnoty v tabulce Řád harmonické h Největší dovolený harmonický proud (A),0 1,14 0, 0,40 0, 0,1 0,1 1/h 1,08 0,4 0,0 0, 8/h Meze pro zařízení třídy B vstupní proud harmonické nesmí překročit hodnoty v tabulce pro zařízení třídy A násobené činitelem 1, Meze pro zařízení třídy C

4 u světelného zařízení s činným příkonem větším než W nesmí být překročeny meze v tabulce (u světel se stmívači platí meze pro třídu A, popř. další podmínky v normě) u výbojkového světelného zařízení s činným příkonem menším než W jsou normou definovány speciální podmínky Řád harmonické h (jen liché harmonické) Největší dovolený proud harmonické vyjádřený jako % vstupního proudu kmitočtu základní složky 0 λ* 10 *λ je účiník obvodu Meze pro zařízení třídy D proudy harmonických a výkon se musí měřit dle požadavků v normě, vstupní proudy nesmí překročit hodnoty v tabulce Řád harmonické h (jen liché harmonické) Největší dovolený proud harmonické na watt (ma/w),4 1,9 1,0 0, 0,,8/h Největší dovolený proud harmonické (A),0 1,14 0, 0,40 0, viz tabulka třídy A ČSN EN : Elektromagnetická kompatibilita (EMC) Část -1: Meze-Meze harmonických proudu způsobených zařízením se vstupním fázovým proudem >16 A a A a připojeným k veřejným sítím nízkého napětí meze platí pro sítě 0/400 V, 0 Hz, které mají styčný bod s veřejným napájením na úrovní nízkého napětí meze se neaplikují na samostatné filtry harmonických měření harmonických proudu pro každý řád harmonické se po dobu 1,s měří průměrná efektivní hodnota proudu harmonické v každém časovém okně DFT měření se opakuje dle podmínek v normě (opakovatelnost) vypočte se aritmetická střední hodnota ze změřených hodnot v časových oknech DFT po celou dobu sledování aplikace mezí

5 průměrná hodnota individuálních harmonických proudu po celou dobu sledování musí být menší nebo rovna mezím pro každý řád harmonické musí být všechny po dobu 1,s měřené průměrné efektivní hodnoty proudu menší nebo rovné 10% platných mezí meze se aplikují na každý z fázových proudů (ne na proud v nulovém vodiči) požadavky na přímé měření výstupní napětí se musí udržovat v toleranci ± %, zkušební kmitočet v toleranci ± 0,% jmenovité hodnoty v případě trojfázového napájení musí být nesymetrie napětí menší než 0% kompatibilní úrovně v ČSN EN poměrné hodnoty harmonických napětí naprázdno nesmí překročit hodnoty specifikované normou norma definuje rovněž požadavky na zkratový poměr v místě připojení a měření zařízení Meze emise proudu pro jiné než symetrické trojfázové zařízení viz norma Meze emise proudu pro symetrické trojfázové zařízení Minimální Rsce Přípustný proud jednotlivé harmonické I h /I 1 (%) Přípustný činitel harmonického zkreslení (%) I I I 11 I 1 THD PWHD >0 10, , 9 1 0, Sudé harmonické do 1 řádu nesmí překročit 16/h %. Meze emise proudu pro symetrické trojfázové zařízení při specifických podmínkách podmínky dané normou, splňují je: pohony s asynchronními motory s napěťovými měniči kmitočtu s reaktory stejnosměrné pohony s řízenými usměrňovači pohony (zařízení) s dvanáctipulzními usměrňovači

6 Minimální Rsce Přípustný proud jednotlivé harmonické I h /I 1 (%) Přípustný činitel harmonického zkreslení (%) I I I 11 I 1 THD PWHD >10 10, 40,, Sudé harmonické do 1 řádu nesmí překročit 16/h %. požadavky na napájecí zdroj nejsou splněny (viz požadavky na přímé měření): posouzení emisí proudu harmonických počítačovou simulací podmínky dané normou trojfázový zkratový výkon v bodě PCC: S = U sc nominal / Z jmenovitý zdánlivý výkon pro symetrické trojfázové zařízení (pro sdružené napětí a jmenovitý síťový proud): S equ = Ui I equ zkratový poměr pro všechna trojfázová zařízení R = S sce sc / Sequ 6.. Zkreslování napětí v síti harmonickými Zkreslení napětí nelineární zátěží ~ U Z Z I z U = U Z - Z I z PCC I ostatní zátěže zdroj harmonických

7 6.4. Harmonická napětí Příklad řešení: napájení z oddělených zdrojů nebo z vyhrazených transformátorů ČSN EN : Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část -: Prostředí - Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením a signály ve veřejných rozvodných sítích nízkého napětí kompatibilní úrovně jsou vztažené ke kvazistacionárnímu nebo ustálenému stavu harmonických dlouhodobé účinky (10min a déle) velmi krátkodobé účinky (do s) kompatibilní úrovně pro jednotlivá harmonická napětí v sítích nízkého napětí (THD u =8%) pro dlouhodobé účinky liché harmonické ne násobky násobky Řád Napětí Řád Napětí Řád harmonické harmonické harmonické harmonické harmonické h % h % h 6 9 1, 4 11, 1 0, , ,x(1/h)- 4 0, , sudé harmonické Napětí harmonické % 1 0, 0, 0,x(10/h)+0, pro velmi krátkodobé účinky: úrovně jsou definované v normě ČSN EN ed. : Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část -4: Prostředí - Kompatibilní úroveň pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením v průmyslových závodech rozdělení zařízení do tříd: Třída 1: citlivá, chráněná zařízení: kompatibilní úrovně jsou nižší než pro veřejnou síť Třída : zařízení připojená uvnitř závodu (IPC), nebo v místě připojení k veřejné síti (PCC): kompatibilní úrovně jsou stejné jako pro veřejnou síť Třída : zařízení jako silné zdroje rušení, pouze pro IPC: kompatibilní úrovně jsou vyšší než pro veřejnou síť. u obloukových pecí a velkých měničů úrovně často vyšší než kompatibilní (měly by být odsouhlašeny) Kompatibilní úroveň

8 úroveň vyzařování výskytu jed. úrovně např. pro. harm. napětí 6% z 1. harm 9% měřených hodnot pod touto úrovní např.. harm. napětí