Podiková orma eergetiky pro rozvod elektrické eergie REA ČR, ČEP, ZE, VE PARAMETRY KVALITY ELEKTRICKÉ ENERGIE ČÁT 1: HARMONICKÉ A MEZIHARMONICKÉ PNE 33 3430-1 Druhé vydáí Odsouhlaseí ormy Koečý ávrh podikové ormy eergetiky pro rozvod elektrické eergie odsouhlasily tyto orgaizace: ČEP, a.s., PRE Praha, a.s.,te Praha, a.s., JČE České Budějovice, a.s., ZČE Plzeň, a.s., ČE Děčí, a.s., VČE Hradec Králové, a.s., JME Bro, a.s., ME Ostrava, a.s., ZE Bratislava,a.s. a VE Košice a.s. Tato orma staoví mezí hodoty, výpočty a způsoby měřeí harmoických. Tato orma platí pro připojováí a provozováí elektrických zařízeí z hlediska vlivu a elektrizačí soustavu 50 Hz. Tato orma eplatí pro spotřebiče pro domácost, pro které platí orma ČN EN 61000-3-2. Tato orma eplatí pro řídicí sigály hromadého dálkového ovládáí, jejichž hodoty jsou předepsáy v PNE 38 2530. Nahrazeí předchozích orem Touto ormou se ahrazuje PNE 33 3430-1:1998. Změy proti předchozí ormě Při revizi PNE 33 3430-1:1998 byl změě ázev ormy a Parametry kvality elektrické eergie Část 1: Harmoické a meziharmoické. Byly opravey citovaé ormy podle aktuálího stavu. ohledem a meziharmoické byly opravey termíy a defiice, změě ázev a obsah kapitoly 3 a doplěy iformace o kompatibilích úrovích. V čláku 3.6 byly uvedey iformace o měřeí a vyhodocováí úrově harmoických v distribučí síti podle revidovaé ČN EN 61000-4-7. Na závěr byla uvedea ová kapitola 8 o metodách měřeí harmoických a meziharmoických, o ové přístrojové techice určeé k měřeí spektrálích složek v kmitočtovém rozsahu do 9 khz, které jsou superpoováy a základí složku apájecích soustav 50 Hz a o metodách měřeí kvality eergie podle připravovaé ČN EN 61000-4-30. Ruší: PNE 33 3430-1 z 1998-12-01 Účiost od: 2004-01-01
Předmluva Citovaé ormy ČN IEC 50(161) Meziárodí elektrotechický slovík Kapitola 161: Elektromagetická kompatibilita. ČN EN 50160 Charakteristiky apětí elektrické eergie dodávaé z veřejé distribučí sítě ČN EN 61000-3-2 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 3: Meze Oddíl 2: Meze pro emise harmoického proudu (zařízeí se vstupím fázovým proudem 16 A) ČN IEC 1000-1-1 Elektromagetická kompatibilita (EMC). Část 1: Všeobecě. Díl 1: Použití a iterpretace termíů a defiic. ČN IEC 1000-2-1 Elektromagetická kompatibilita (EMC). Část 2: Prostředí. Díl 1: Popis prostředí - elektromagetické prostředí pro ízkofrekvečí vedeé rušeí a sigály ve veřejých rozvodých sítích. ČN EN 61000-2-2 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 2-2: Prostředí Kompatibilí úrově pro ízkofrekvečí rušeí šířeé vedeím a sigály v rozvodých sítích ízkého apětí ČN EN 61000-2-4 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 2-4: Prostředí Kompatibilí úrově pro ízkofrekvečí rušeí šířeé vedeím v průmyslových závodech ČN EN 61000-2-12 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 2-12: Prostředí Kompatibilí úrově pro ízkofrekvečí rušeí šířeé vedeím a sigály v rozvodých sítích vysokého apětí 1 IEC 61000-3-6 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 3: Meze Oddíl 6: Určováí emisích mezí pro zátěže deformující apětí v sítích v a vv - Základí orma EMC (do ČN ezavedea) IEC 61000-3-7 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 3: Meze Oddíl 7: Určováí emisích mezí pro kolísající zátěže v sítích v a vv Základí orma EMC (do ČN ezavedea) ČN EN 61000-4-7 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 4-7: Zkušebí a měřicí techika Všeobecá směrice o měřeí a měřicích přístrojích harmoických a meziharmoických pro rozvodé sítě a zařízeí připojovaá do ich Základí orma EMC ČN EN 61000-4-30 Elektromagetická kompatibilita (EMC) Část 4-30: Zkušebí a měřicí techika Metody měřeí kvality eergie 1 ČN 33 0050-604 Meziárodí elektrotechický slovík Kapitola 604: Výroba, přeos a rozvod elektrické eergie Provoz PNE 33 3430-0 Výpočetí hodoceí zpětých vlivů odběratelů distribučích soustav PNE 38 2530 Hromadé dálkové ovládáí Vypracováí ormy Zpracovatel: Ig. Jaroslav Šmíd, Cc. - NELKO TANVALD, IČO-63136791 Pracovík ON odvětví eergetiky: Ig. Jaroslav Bárta 1 Připravuje se 2
Obsah traa 1 Předmět ormy... 4 2 Defiice... 4 3 Úrově harmoických a meziharmoických... 6 3.1 Třídy elektromagetického prostředí... 6 3.2 Kompatibilí úrově harmoických... 6 3.3 Kompatibilí úrově meziharmoických... 9 3.4 Harmoické jako charakteristický parametr apětí distribučí soustavy... 10 3.5 Pláovací úrově harmoických... 10 3.6 Měřeí a vyhodocováí úrově harmoických v distribučí síti... 11 3.7 Určováí úrově emise harmoických proudu... 12 3.8 uperpozice harmoických... 12 4 Meze harmoických emitovaých istalací odběratele do soustavy - připojovací podmíky... 13 4.1 Požadavky a mezí hodoty... 13 4.2 Požadavky a výrobce zařízeí... 15 5 Meze harmoických emitovaých istalací odběratele do soustavy v - připojovací podmíky... 16 5.1 Etapa 1: Připojeí v závislosti a zkratovém výkou soustavy... 16 5.2 Etapa 2: Připojeí v závislosti a rezervovaém příkou odběratele... 16 5.3 Etapa 3: Připojováí za mimořádých okolostí... 19 6 Meze harmoických emitovaých rušícím zařízeím připojeým do soustavy vv - připojovací podmíky.. 19 6.1 Etapa 1: Připojeí v závislosti a zkratovém výkou soustavy... 19 6.2 Etapa 2: Připojeí v závislosti a rezervovaém příkou odběratele... 19 6.3 Etapa 3: Připojováí za mimořádých okolostí... 22 7 Postup schvalovacího řízeí o připojeí rušícího zařízeí do distribučích soustav v a vv... 22 8 Měřeí harmoických a meziharmoických... 23 8.1 Měřeí a měřicí přístroje pro rozvodé soustavy a zařízeí připojovaá do ich podle ČN EN 61000-4-7 23 8.2 Metody měřeí kvality eergie podle ČN EN 61000-4-30... 24 3
1 Předmět ormy Tato část PNE se týká charakteristik harmoických v distribučích soustavách, v a vv. Dále se týká omezováí jejich vlivu a fukčí spolehlivost zařízeí odběratelů i dodavatele elektrické eergie. Předmětem tohoto dílu PNE je vytvořeí všeobecého podkladu pro vyhodocováí a omezováí harmoických apětí a proudů. V souladu s harmoizovaou ormou ČN IEC 1000-2-2 jsou mezí hodoty harmoických odvozey od kompatibilích úroví a za účelem určeí dovoleé emise harmoických jedotlivými zařízeími ebo sítěmi odběratelů se berou v úvahu další parametry soustavy, jako apř. kmitočtová charakteristika impedace soustavy. Předmětem tohoto dílu PNE ejsou výpočty kmitočtových charakteristik impedací distribučí soustavy i průmyslové soustavy ai postupy výpočtu úroví harmoických v těchto soustavách, které jsou předmětem PNE 33 3430-0. 2 Defiice Pro účely této části PNE se používají ásledující defiice týkající se harmoických (viz též ČN IEC 5O(161), čl. 161-O2-17 až 161-O2-23): základí složka složka jejíž kmitočet je základím kmitočtem kmitočet harmoické kmitočet, který je celočíselým ásobkem základího kmitočtu; poměr kmitočtu harmoické a základího kmitočtu se azývá řád harmoické harmoická složka jakákoliv složka, která má harmoický kmitočet; její hodota se ormálě vyjadřuje jako efektiví hodota Pro zjedodušeí se může a takovouto složku odkazovat jako a harmoickou. kmitočet meziharmoické jakýkoliv kmitočet, který eí celočíselým ásobkem základího kmitočtu POZNÁMKA 1 Obdobě jako pro řád harmoické je pro řád meziharmoické poměr kmitočtu meziharmoické a základího kmitočtu. Teto poměr eí celočíselý. (Doporučeé ozačeí je m ) POZNÁMKA 2 V případě, kde m < 1 může se použít termí subharmoický kmitočet. meziharmoická složka složka, která má meziharmoický kmitočet; její hodota se ormálě vyjadřuje jako efektiví hodota Pro zjedodušeí se může a takovouto složku odkazovat jako a meziharmoickou. POZNÁMKA Pro účely této ormy a v souladu s ustaoveím v IEC 61000-4-7, časové oko při měřeí má šířku 10 základích period (pro soustavy 50 Hz tj. přibližě 200 ms). Kmitočtový iterval mezi dvěma po sobě ásledujícími meziharmoickými složkami je proto přibližě 5 Hz. celkové harmoické zkresleí THD poměr efektiví hodoty součtu všech harmoických složek až do staoveého řádu (doporučeé ozačeí je H ) a efektiví hodoty základí složky kde Q Q 1 h představuje buď proud ebo apětí; je efektiví hodota základí složky; řád harmoické; THD Q h efektiví hodota harmoické složky řádu h; Q h H h h2 Q1 2 4
H všeobecě se rová 50, může se však rovat 25 je-li riziko rezoace a vyšších řádech ízké. POZNÁMKA THD bere v úvahu je harmoické. V případě, kde je třeba zahrout meziharmoické platí ásledující defiice. celkový obsah zkresleí veličia, která se získá odečteím základí složky od příslušé střídavé veličiy, kde obě jsou fukce času POZNÁMKA Efektiví hodota celkového obsahu zkresleí je: kde Q 1 je efektiví hodota základí složky; Q Q celková efektiví hodota; TDC může představovat buď proud ebo apětí. Q 2 Q Toto zahruje jak harmoické tak i meziharmoické složky. Viz také defiice IEV 101-14-54 (IEC 60050-101) a IEV 551-20-11 (IEC 60050-551-20 2 ). celkové zkresleí TDR poměr efektiví hodoty celkového obsahu zkresleí střídavé veličiy a efektiví hodoty základí složky této veličiy [IEV 551-20-14, modifikováo] TDC TDR Q Q 2 1 1 Q1 společý apájecí bod (PCC) bod veřejé rozvodé soustavy, elektricky ejbližší příslušému odběrateli, ve kterém je ebo může být připoje jiý odběratel apájecí bod uvitř závodu (IPC) apájecí bod uvitř vyšetřovaé soustavy ebo istalace, elektricky ejbližší ke kokrétí zátěži, ve kterém jsou ebo mohou být připojey jié zátěže impedace rozvodé soustavy impedace soustavy ve společém apájecím bodu istalace odběratele sestava elektrických zařízeí patřících stejému odběrateli a připojeých společě a společý apájecí bod POZNÁMKA Pro rozlehlou sestavu elektrických zařízeí v průmyslu se kromě termíu istalace odběratele používá také termí průmyslová síť odběratele. dodávka elektrické eergie veřejá služba zajišťovaá dodavatelem elektřiy pro každého spotřebitele a určovaá techickými a obchodími kritérii jako kmitočtem, apětím, epřerušováím dodávky, maximálím příkoem, místem odběru, tarifem - viz ČN 330050-604, čl. 604-01-01 dodavatel elektrické eergie orgaizace zásobující elektrickou eergií skupiu spotřebitelů prostředictvím distribučí soustavy - viz ČN 33 0050-604, čl. 604-01-02 spotřebitel elektrické eergie uživatel zařízeí, které spotřebovává elektrickou eergii ze soustavy, ejčastěji distribučí soustavy - viz ČN 33 0050-604, čl. 604-01-03 odběré místo místo v síti, kde jsou staovey techické a obchodí podmíky dodávky elektrické eergie 2 Q 2 1 2 Připravuje se 5
POZNÁMKA odběré místo se může lišit od hraice mezi distribučí soustavou a vlastí istalací spotřebitele ebo od míst měřeí spotřeby - viz ČN 33 0050-604, čl. 604-01-04 kvalita dodávky elektrické eergie vyhodoceí odchylek techických parametrů dodávaé elektrické eergie ebo z celkového zásobováí od hodot určeých (dohodutých ebo obecých) - viz ČN 33 0050-604, čl. 604-01-05 3 Úrově harmoických a meziharmoických 3.1 Třídy elektromagetického prostředí Je možé defiovat ěkolik tříd elektromagetického prostředí, ale pro zjedodušeí se v této ormě uvažují a defiují jeom tři ásledově Třída 1 Třída 2 Třída 3 Tabulka 1 - Třídy elektromagetického prostředí Tato třída se týká chráěých apájeí a má kompatibilí úrově ižší ež úrově pro veřejé rozvodé soustavy. To se týká použití zařízeí velmi citlivého a rušeí v apájecí síti, apříklad přístrojového vybaveí laboratoří, ěkterých automatizačích a ochraých zařízeí, ěkterých počítačů atd. Tato třída se všeobecě týká bodů PCC a IPC (viz kapitola 2) v prostředí průmyslových a jiých eveřejých apájecích soustav. Kompatibilí úrově této třídy jsou idetické s úrověmi pro veřejé rozvodé soustavy, Proto v této třídě průmyslového prostředí mohou být použity prvky avržeé pro apájeí z veřejých rozvodých soustav. Tato třída se týká jeom bodů IPC v průmyslovém prostředí. Tato třída má pro ěkteré jevy rušeí vyšší kompatibilí úrově ež třída 2. Tato třída by se měla apříklad uvažovat, když je splěa jakákoliv z ásledujících podmíek: převážá část zatížeí je apájea přes měiče; jsou provozováy svářečky; velké motory jsou často rozbíháy; zatížeí se rychle měí. Třída aplikovatelá pro ové průmyslové závody a pro rozšířeí stávajících závodů se emůže určit a priori a měla by se týkat typu zařízeí a uvažovaého procesu. POZNÁMKA 1 Prostředí třídy 1 ormálě zahruje zařízeí, které vyžaduje ochrau takovými prostředky jako je epřerušitelé apájeí (UP), filtry ebo potlačeí rázových impulzů. POZNÁMKA 2 V ěkterých případech může vysoce citlivé zařízeí vyžadovat kompatibilí úrově ižší ež jsou uvedey v prostředí třídy 1. Kompatibilí úrově jsou pak odsouhlasováy případ od případu (uzpůsobitelé prostředí). POZNÁMKA 3 Napájeí velmi rušících zatížeí, jako jsou obloukové pece a velké měiče, které jsou obvykle apájey z vyčleěých sběric, mají často úrově rušeí přesahující třídu 3 (drsé prostředí). V takových zvláštích situacích by měly být kompatibilí úrově odsouhlasováy. POZNÁMKA 4 Při respektováí rozmaitosti průmyslových prostředí mohou být pro růzé jevy v daé síti platé růzé třídy. 3.2 Kompatibilí úrově harmoických Kompatibilí úrově jsou určitá dohodutá rozhraí mezi úrověmi odolosti a mezemi emise. Kompatibilí úrově jsou staovey v ásledujících ormách: ČN EN 61000-2-2 Kompatibilí úrově pro ízkofrekvečí rušeí šířeé vedeím a sigály ve veřejých rozvodých sítích ízkého apětí. 6
ČN EN 61000-2-4 Kompatibilí úrově pro ízkofrekvečí rušeí šířeé vedeím v průmyslových závodech. Kompatibilí úrově podle této ormy jsou uvedey v tabulkách 2 až 5. Kompatibilí úrově pro jedotlivé harmoické složky apětí se musí chápat jako vztažeé ke kvazistacioárímu ebo ustáleému stavu harmoických a jsou uvedey jako referečí hodoty jak pro dlouhodobé tak i pro krátkodobé účiky. Dlouhodobé účiky se hlavě týkají tepelých účiků a kabely, trasformátory, motory, kodezátory atd. Tyto účiky jsou ásledkem úroví harmoických, které trvají 10 miut ebo více. ohledem a dlouhodobé účiky jsou kompatibilí úrově pro jedotlivé harmoické složky apětí uvedey v tabulkách 2 až 4. Odpovídající kompatibilí úrově pro celkové harmoické zkresleí jsou uvedey v tabulce 5. Velmi krátkodobé účiky se hlavě týkají rušivých účiků a elektroické přístroje, které mohou být citlivé a úrově harmoických trvajících 3 s ebo méě. ohledem a velmi krátkodobé účiky ve třídě 1 a třídě 3 jsou kompatibilí úrově pro jedotlivé harmoické složky apětí a pro celkové harmoické zkresleí 1,5ásobkem hodot uvedeých v tabulkách 2 až 5. Ve třídě 2 jsou kompatibilí úrově pro jedotlivé harmoické složky apětí hodoty uvedeé v tabulkách 2 až 4 ásobeé čiitelem k, kde k se vypočte ásledově: 0, 7 k 1, 3 h 5 45 Odpovídající kompatibilí úroveň pro celkové harmoické zkresleí ve třídě 2 je 8 (THD = 8 ) pokud jde o velmi krátkodobý účiek. POZNÁMKA 1 Komutačí poklesy jsou zde zahruty, pokud přispívají k obsahu harmoických v apětí. Ostatí účiky (apříklad vliv a komutaci ostatích měičů a jejich účiky a ostatí zařízeí zahrující harmoické složky vyšších řádů spektra), požadují popis v časové oblasti (viz příslušá výrobková orma). POZNÁMKA 2 Kdekoliv jsou v průmyslových soustavách použity, měly by kodezátory pro kompezaci účiíku být připojey přes sériové reaktory, zejméa ty, které jsou určey k připojeí v bodech IPC třídy 3. Pokud se mohou vyskytout meziharmoické, vziká riziko účiků rezoace a toto by se mělo pečlivě vyšetřit. Pokud se epřítomost účiků rezoace jasě prokáže a hodoty vyšších harmoických jsou mohem meší ež ty, které jsou dáy pro třídu 3, sériové reaktory emusí být uté, musí se to však pečlivě zkotrolovat. POZNÁMKA 3 Hodoty specifikovaé pro celkové harmoické zkresleí se etýkají specifických zařízeí ebo přístrojů, mají však vztah a možou současou přítomost růzých harmoických složek začé amplitudy. Hodoty kompatibilích úroví harmoických pro veřejé rozvodé soustavy jsou uvedey v ásledujících tabulkách. 7
Tabulka 2 Kompatibilí úrově pro harmoické Harmoické složky apětí lichého řádu mimo ásobků tří h Třída 1 U h Třída 2 U h Třída 3 U h 5 3 6 8 7 3 5 7 11 3 3,5 5 13 3 3 4,5 17 2 2 4 17 < h 49 2,27 (17/h) - 0,27 2,27 (17/h) - 0,27 4,5 (17/h) - 0,57 Tabulka 3 Kompatibilí úrově pro harmoické Harmoické složky apětí lichého řádu, který jsou ásobkem tří h Třída 1 U h Třída 2 U h Třída 3 U h 3 3 5 6 9 1,5 1,5 2,5 15 0,3 0,4 2 21 0,2 0,3 1,75 21 < h 45 0,2 0,2 1 POZNÁMKA 1 Tyto úrově platí pro harmoické ulové symetrické složky. Tabulka 4 Kompatibilí úrově Harmoické složky apětí sudého řádu h Třída 1 U h Třída 2 U h Třída 3 U h 2 2 2 3 4 1 1 1,5 6 0,5 0,5 1 8 0,5 0,5 1 10 0,5 0,5 1 10 < h 50 0,25 x (10/h) + 0,25 0,25 x (10/h) + 0,25 1 Tabulka 5 Kompatibilí úrově pro celkové harmoické zkresleí Třída 1 Třída 2 Třída 3 Celkové harmoické zkresleí (THD) 5 8 10 POZNÁMKA V ěkterých případech, kde část průmyslové soustavy je vyčleěa pro velké elieárí zátěže, mohou být kompatibilí úrově třídy 3 pro tuto část soustavy 1,2ásobkem hodot ve výše uvedeých tabulkách. V takových případech by se měla učiit bezpečostí opatřeí týkající se odolosti připojeého zařízeí. V bodu 8
PCC (veřejá síť) mají předost kompatibilí úrově podle orem ČN EN 61000-2-2 a připravovaé ČN EN 61000-2-12. 3.3 Kompatibilí úrově meziharmoických V ormě ČN EN 61000-2-4 jsou kompatibilí úrově uvedey je pro meziharmoické složky apětí vyskytující se a kmitočtu blízko základímu kmitočtu (50 Hz ebo 60 Hz), jejichž ásledkem je amplitudová modulace apájecího apětí. Za těchto podmíek určité zátěže, které jsou citlivé a druhou mociu apětí, zejméa svítidla, vykazují zázějový efekt, jehož ásledkem je flikr. Zázějový kmitočet je rozdíl mezi kmitočty dvou časově shodých apětí tj. mezi kmitočty meziharmoických a základími kmitočty. POZNÁMKA 1 Pod řádem meziharmoických 0,2 jsou kompatibilí úrově určey požadavky a flikr, přičemž P st = 1. Za tím účelem by se míra vjemu flikru měla vypočítat podle přílohy A IEC 61000-3-7 s použitím čiitele tvaru daým pro kolísáí periodického a siusového apětí. Kozervativí hodota čiitele tvaru je 0,8 pro 0,04 < m 0,2, a 0,4 pro m 0,04. POZNÁMKA 2 Podobá situace je možá je-li začější úroveň apětí a kmitočtu harmoické (zejméa řádu 3 ebo 5) časově shodá s apětím meziharmoické a blízkém kmitočtu. Účiek by se měl určit pomocí obrázku 1 s amplitudou daou součiem relativích amplitud harmoické a meziharmoické vytvářejících zázějový kmitočet. Výsledek je zřídka výzamý. Kompatibilí úroveň pro apětí meziharmoické ve výše uvedeém případě, vyjádřeá jako poměr jeho amplitudy a amplitudy základí složky je uvedea a obrázku 1 jako fukce zázějového kmitočtu. Je to založeo a úrovi flikru P st = 1 pro žárovky provozovaé a 120 V a a 230 V a je to aplikovatelé je a obvody, které obsahují svítidla. Kompatibilí úrově pro meziharmoické v blízkosti základího kmitočtu soustavy 230 V a 120 V odpovídající míře vjemu flikru jsou uvedey a obrázku 1 jako fukce zázějového kmitočtu, což způsobuje, že výsledek je ezávislý a kmitočtu soustavy. 9
Obrázek 1 Kompatibilí úrově pro meziharmoické (Odezva flikrmetru pro P st = 1 s ohledem a žárovky 60 W) Příloha C ormy ČN EN 61000-2-4 uvádí iformace o zdrojích, účicích a metodách zmírňováí vlivů týkajících se apětí meziharmoických. Poskytuje také úrově jako ávod dokud více zkušeostí eumoží publikováí kompatibilích úroví. 3.4 Harmoické jako charakteristický parametr apětí distribučí soustavy Charakteristické parametry apětí podle ormy EN 50160 jsou: kmitočet soustavy, velikost apětí, odchylky apětí, kolísáí apětí, krátkodobé poklesy apětí, krátká přerušeí apětí, dlouhodobá přerušeí apětí, dočasá přepětí síťového kmitočtu, přechodá přepětí, esymetrie, harmoické, meziharmoické a apětí síťových sigálů. Všeobecým přístupem ormy ČN EN 50160 je vyjadřováí charakteristických parametrů apětí vztažeých k jmeovitému apětí soustavy ebo k dohodutému apájecímu apětí. I když apětí harmoických jsou defiováa jejich relativí amplitudou vztažeou k základímu apětí, pro soustavy jsou podle EN 50160 vztažea k jmeovitému apětí a pro soustavy v jsou vztažea k dohodutému apájecímu apětí. Toto je odchylka od dosavadí praxe, podle které se harmoické vyjadřovaly jako procetí hodoty základí harmoické. K tomu je třeba pozameat, že pokud je pro měřeí harmoických použit měřicí přístroj podle uvedeé dosavadí praxe je třeba, před porováváím s hodotami podle tabulek, provést jejich přepočet (ve většiě případů však rozdíl bude zaedbatelý). Vzhledem k tomu, že harmoické vyšších řádů jsou obvykle malé a obtížě měřitelé jsou v EN 50160 staovey harmoické je do řádu 25. Harmoické se měří v odběrém místě pomocí přístrojů vyhovujícím ormě ČN EN 61000-4-7. Základí měřeí se skládá z desetimiutových efektivích hodot harmoických a čiitele zkresleí. V síti v se měřeí provede a sdružeých apětích a v síti se měřeí provede a fázových apětích. Pro měřeí zkresleí apětí ulové složky v síti v jsou potřeba přístrojové trasformátory apětí zapojeé do hvězdy. K tomu je třeba pozameat, že v soustavách s isolovaým uzlem použití přístrojových trasformátorů apětí s primáry zapojeými a zem může modifikovat odezvu soustavy a ulovou složku a způsobit ferrorezoačí jevy. Perioda sledováí harmoických musí být jede týde včetě soboty a eděle. Za vyhovující ormě EN 50160 jsou považováy harmoické pokud jejich desetimiutové efektiví hodoty jsou v 95 meší ebo rové ež staoveé meze. 3.5 Pláovací úrově harmoických Pláovací úrově harmoických si určí eergetika pro účely vyhodocováí úrově emise rušeí ze zařízeí všech odběratelů v daé rozvodé síti. Tato úroveň je považováa za iterí záměr eergetiky týkající se kvality eergie. Pláovací úrově by měly být stejé ebo ižší ež kompatibilí úrově. Tyto pláovací úrově budou v ásledujících kapitolách této zprávy použity při staoveí připojovacích podmíek rušících odběrů. ohledem a strukturu soustavy a ostatí odběry se budou pláovací úrově případ od případu lišit a proto v tabulkách 2 a 3 jsou uvedey je orietačí hodoty C pláovacích úroví uvedeé v podkladech IEC. POZNÁMKA Hodoty pláovacích úroví jsou převzaty z podkladů pro přípravu IEC 61000-3-6 v subkomisi C 77A 10
Tabulka 2 - Orietačí hodoty pláovacích úroví harmoických (v procetech jmeovitého apětí) v soustavách v harmoické harmoické lichého řádu mimo ásobky tří harmoické harmoické lichého řádu ásobky tří harmoické 5 5 3 4 2 1,6 7 4 9 1,2 4 1 11 3 15 0,3 6 0,5 13 2,5 21 0,2 8 0,4 17 1,6 >21 0,2 10 0,4 19 1,2 12 0,2 23 1,2 >12 0,2 25 1,2 >25 0.2 + 12,5/ harmoické sudého řádu Orietačí hodota pláovací úrově čiitele zkresleí THD apájecího apětí v soustavách v je 6,5. Tabulka 3 - Orietačí hodoty pláovacích úroví harmoických (v procetech jmeovitého apětí) v soustavách vv harmoické harmoické lichého řádu mimo ásobky tří harmoické harmoické lichého řádu ásobky tří harmoické 5 2 3 2 2 1,5 7 2 9 1 4 1 11 1.5 15 0,3 6 0,5 13 1.5 21 0,2 8 0,4 17 1 >21 0,2 10 0,4 19 1 12 0,2 23 0.7 >12 0,2 25 0.7 >25 0.2 + 12,5/ harmoické sudého řádu Orietačí hodota pláovací úrově čiitele zkresleí THD apájecího apětí v soustavách vv je 3. 3.6 Měřeí a vyhodocováí úrově harmoických v distribučí síti V roce 2003 bude vydáa revidovaá ČN EN 61000-4-7 ed. 2, v které se uvažují přístroje pro ásledující typy měřeí: a) měřeí emise harmoických; b) měřeí emise meziharmoických; c) měřeí ad rozsahem kmitočtů harmoických do 9 khz. Přesě řečeo mohou se měřeí harmoických provádět je a stacioárím sigálu; kolísající sigály (sigály proměé v čase) se emohou správě popsat jeom jejich harmoickými. Avšak pro získáí avzájem porovatelých výsledků je pro kolísající sigály uvede zjedodušeý a reprodukovatelý přístup. 11
Uvažují se dvě třídy přesosti (I a II) umožňující použití jedoduchých a levých přístrojů odpovídající požadavkům aplikace. Pro zkoušky emise jsou-li emise v blízkosti mezích hodot se požaduje vyšší třída I. V ormě ČN EN 61000-4-7 ed. 2 jsou uvedey požadavky a měřeí harmoických a meziharmoických. Uvažují se také měřeí v kmitočtovém rozsahu do 9 khz. Nově kostruovaé přístroje pravděpodobě použijí diskrétí Fourierovu trasformaci (DFT), ormálě používající rychlý algoritmus azývaý rychlá Fourierova trasformace (FFT). Proto tato orma uvažuje je tuto architekturu, evylučuje však i jié pricipy aalýzy Harmoické budou měřey podle ormy ČN EN 61000-4-7 při dohodutých ejhorších provozích podmíkách (apř. s ejvětším počtem měičů v provozu) včetě dohodutého mimořádého provozu (apř. s vyřazeou tyristorovou jedotkou měiče válcovací stolice). Při porováváí skutečé úrově harmoických a pláovacích úroví by měl být miimálí čas měřeí jede týde včetě soboty a eděle. Podmíky vyhodocováí: ejvětší deí hodota U,vs emá být s pravděpodobostí 95 větší ež pláovací úroveň. Přitom U,vs je efektiví hodota harmoické řádu ve velmi krátkém časovém itervalu T vs = 3 s (viz ČN EN 61000-4-7, čláek 9.3). ejvětší týdeí hodota U,sh emá být s pravděpodobostí 95 větší ež pláovací úroveň. Přitom U,sh je efektiví hodota harmoické řádu v krátkém časovém itervalu T vs = 10 mi. ejvětší týdeí hodota U,vs emá být větší ež 2 ásobek pláovací úrově. 3.7 Určováí úrově emise harmoických proudu Při porováváí skutečé úrově harmoických proudu emitovaých rušícím zatížeím s mezími hodotami by měl být miimálí čas měřeí jede týde včetě soboty a eděle. Podmíky vyhodocováí: ejvětší deí hodota I,vs emá být s pravděpodobostí 95 větší ež mez emise harmoických proudu vypočteých z rovice (11). Přitom I,vs je efektiví hodota harmoické proudu řádu ve velmi krátkém časovém itervalu T vs = 3 s. ejvětší týdeí hodota I,sh emá být s pravděpodobostí 95 větší ež mez emise harmoických proudu. Přitom I,sh je efektiví hodota harmoické řádu v krátkém časovém itervalu T vs = 10 mi. ejvětší týdeí hodota I,vs emá být větší ež 2 ásobek meze emise harmoických proudu. 3.8 uperpozice harmoických 3.8.1 Prví sumarizačí záko Jedoduché sčítáí harmoických se může provést pomocí čiitele soufázovosti k j (viz IEC 1000-3-6 a též PNE 33 3430-0): kde: U je výsledá harmoická apětí U U 0 k U i i i U 0 je harmoická apětí pozadí soustavy (harmoická apětí při odpojeí všech odběrů daé soustavy) U i je příspěvek harmoické apětí řádu, přicházející ze zdroje i. Iformativí hodoty čiitele soufázovosti jsou uvedey v tabulce 10 PNE 33 3430-0. 12
3.8.2 Druhý sumarizačí záko Pro každý řád harmoické je skutečé harmoické apětí v jakémkoli bodu soustavy dáo výsledkem vektorového součtu harmoických apětí, která jsou příspěvky jedotlivých zdrojů harmoických. tudie zákoitostí superpozice ukázaly, že obecý vztah může být formulová ásledující rovicí: U U i (1) i kde: U je výsledá harmoická apětí je sumarizačí kostata U i je příspěvek harmoické apětí řádu, přicházející ze zdroje i. Hodoty kostaty závisí a třech faktorech: a pravděpodobosti epřekročeí hodoty výsledé harmoické apětí, a rozsahu, v kterém hodoty velikostí jedotlivých příspěvků harmoických apětí jsou áhodě proměé, a rozsahu, v kterém hodoty fázových úhlů jedotlivých příspěvků harmoických apětí jsou áhodě proměé. Je zámo, že liché harmoické ižších řádů zůstávají, pokud se týče amplitudy, stabilí v eergetických soustavách po dlouhou dobu. Fázové úhly těchto harmoických se měí je v relativě úzkém pásmu, a to jak u zdrojů harmoických, tak i vlivem šířeí v síti. Charakter parametrů harmoických apětí vyšších řádů je právě opačý. Za předpokladu epřekročeí výsledých hodot s pravděpodobostí 95 byly určey ásledé hodoty kostat: pro = 3 a 5 : = 1 (platí pro harmoická apětí s eměou amplitudou, jejichž fázový úhel se áhodě měí od 0 o do 90 o, pro = 6 až 10 : = 1,4 (platí pro harmoická apětí, jejichž amplituda se měí áhodě od 50 do 100 maximálí hodoty a fázový úhel se měí áhodě od 0 o do 270 o ), pro větší ež 10 : = 2 (platí pro harmoická apětí s amplitudou áhodě proměou od uly do maxima a fázovým úhlem áhodě proměým od 0 o do 360 o. 4 Meze harmoických emitovaých istalací odběratele do soustavy - připojovací podmíky Tato část ormy se týká elektrických a elektroických zařízeí, která se připojují do veřejé distribučí soustavy ízkého apětí, přičemž se ejedá o domácí spotřebiče a podobá elektrická zařízeí, která vyhovují ormě ČN EN 61000-3-2. 4.1 Požadavky a mezí hodoty Pro sížeí příkou esmějí být použity sériově zapojeé diody (půlvlé usměrěí). Způsoby řízeí spotřebičů, které produkují harmoické ízkého řádu ( < 40), apř. řízeí s počtem spíacích operací méě ebo rovo 40 za půlperiodu síťového apětí, esmějí být použity pro řízeí příkou topých čláků a tepelých spotřebičů. POZNÁMKA Tímto způsobem řízeí se rozumí fázové řízeí podle čláku 161-07-09 ormy ČN IEC 50(161), esymetrické řízeí podle čláku 161-07-12 ormy ČN IEC 50(161) a řízeí s cyklickým zapíáím a vypíáím podle čláku 161-07-12 ormy ČN IEC 50(161). 13
4.1.1 Připojováí relativě malých zařízeí Za předpokladu, že jmeovitý zdálivý příko elektrického zařízeí vyhovuje vztahu 0, 03 (2) k kde k je zkratový výko ve společém apájecím bodu (zkratový poměr k / 33) pak toto zařízeí může být po posouzeí dodavatelem elektrické eergie (apř. zda již v daé síti ejsou podobé odběry) připojeo do soustavy ízkého apětí pokud emise harmoických proudu epřekročí hodoty uvedeé v tabulce 4. Hodoty mezí podle tabulky 4 se týkají proudu jak fázovými vodiči, tak i středím vodičem. Přechodé harmoické proudu se euvažují, pokud etrvají déle ež 15 sekud je při zaputí ebo při koečém vyputí spotřebiče. Tabulka 4 - Mezí hodoty emise harmoických proudu (v procetech jmeovitého proudu) do soustavy pro zařízeí podle čláku 4.1.1 harmoické Přípustý harmoický proud harmoické Přípustý harmoický proud harmoické 3 21,6 15 0,7 27 0,6 5 10,7 17 1,2 29 0,7 7 7,2 19 1,1 31 0,7 9 3,8 21 0,6 33 0,6 11 3,1 23 0,9 Přípustý harmoický proud 13 2 25 0,8 sudé 8/ ebo 0,6 POZNÁMKA Mezí hodoty harmoických v této kapitole jsou převzaty z podkladů pro přípravu IEC 1000-3-4 v pracoví skupiě WG1 subkomise C 77A (IEC 1000-3-4 Elektromagetická kompatibilita (EMC) - Část 3: Meze - Oddíl 2: Meze pro emise harmoického proudu (zařízeí se vstupím fázovým proudem 16 A), která do současé doby zatím evyšla). 4.1.2 Připojeí s respektováím charakteristik soustavy Jestliže zařízeí evyhovuje mezím podle tabulky 4 a je-li jeho zkratový poměr k / 33, pak toto zařízeí může být po posuzeí dodavatelem elektrické eergie (apř. zda již v daé síti ejsou podobé odběry) připojeo do soustavy ízkého apětí pokud emise harmoických proudu epřekročí hodoty uvedeé v tabulce 5 ebo 6. Přitom relativí hodoty sudých harmoických esmí překročit hodotu 16/. Tabulka 5 - Mezí hodoty emise harmoických proudu (v procetech jmeovitého proudu) do soustavy pro jedofázová zařízeí zkratový poměr je větší ež Přípustý čiitel zkresleí Přípustý harmoický proud THD I 3 I 5 I 7 I 9 I 11 I 13 120 29 25 12 10 7 6 5 175 33 29 16 11 8 7 6 250 39 34 18 12 10 8 7 350 46 40 24 15 12 9 8 450 51 40 30 20 14 12 10 600 57 40 30 20 14 12 10 Pro hodoty zkratového poměru mezi 33 a 120 je možé provádět lieárí iterpolaci mezi mezími hodotami. 14
V případě jedofázového zařízeí připojeého a fázové apětí platí mezí hodoty podle tabulky 5 s tím, že zkratový poměr je k /3. V případě jedofázového zařízeí připojeého a sdružeé apětí platí mezí hodoty podle tabulky 5 s tím, že zkratový poměr je k /2. POZNÁMKA Uvedeé upřesěé výpočty zkratového poměru jsou v souvislosti s tím, že výsledá harmoická apětí jsou ve skutečosti závislá a zkratové impedaci. Tabulka 6 - Mezí hodoty emise harmoických proudu (v procetech jmeovitého proudu) do soustavy pro třífázová zařízeí zkratový poměr je větší ež Přípustý čiitel zkresleí Přípustý harmoický proud THD I 5 I 7 I 11 I 13 120 18 15 12 12 8 175 25 20 14 12 8 250 35 30 18 13 8 350 48 40 25 15 10 450 58 50 35 20 15 600 70 60 40 25 18 Pro hodoty zkratového poměru mezi 33 a 120 je možé provádět lieárí iterpolaci mezi mezími hodotami. 4.1.3 Připojeí a základě zvláští smlouvy Jsou-li překročey meze podle čláku 4.1.2 může eergetická společost požadovat filtraci harmoických ebo esouhlasit s připojeím. V tomto případě se mezi dodavatelem a odběratelem vyžaduje zvláští smlouva. V tomto případě se doporučuje smluví hodoty mezí harmoických proudu staovit podle rezervovaého příkou istalace odběratele. Mezí hodoty jedotlivých harmoických musí být potom vztažey k čiému proudu I s odpovídajícímu rezervovaému příkou istalace odběratele. Čiitel zkresleí esmí přitom překročit 20. Příklad takto staoveých mezí je uvede v tabulce 7. Tabulka 7 - Mezí hodoty emise harmoických proudu (v procetech rezervovaého proudu) do soustavy pro zařízeí podle čláku 4.1.3 harmoické Přípustý harmoický proud I /I s () harmoické Přípustý harmoický proud I /I s () harmoické 3 19 15 0,7 27 0,6 5 9,5 17 1,2 29 0,7 7 6,5 19 1,1 31 0,7 9 3,8 21 0,6 33 0,6 11 3,1 23 0,9 Přípustý harmoický proud I /I s () 13 2 25 0,8 sudé 4/ ebo 0,6 4.2 Požadavky a výrobce zařízeí Výrobce zařízeí by měl iformovat zákazíka o tom, že připojeí zařízeí může vyžadovat souhlas eergetické společosti s připojeím. V souvislosti s tím výrobce zařízeí upozorí zákazíka, aby si vyžádal od eergetické společosti iformace o zkratovém výkou v místě připojeí. Výrobce zařízeí by měl buď přímo a zařízeí ebo v dokumetaci zařízeí vyzačit miimálí zkratový poměr, pro který zařízeí vyhovuje mezím hodotám harmoických. 15
5 Meze harmoických emitovaých istalací odběratele do soustavy v - připojovací podmíky Tato část ormy se týká elektrických a elektroických zařízeí, která se připojují do soustavy vysokého apětí. Tato část ormy se týká průmyslových zařízeí, která se připojují do elektrických soustav odběratele připojeých ve společém apájecím bodu do soustavy vysokého apětí. 5.1 Etapa 1: Připojeí v závislosti a zkratovém výkou soustavy Výzam etapy 1 je v jedoduchosti rozhodováí o připojováí malých odběrů emitujících harmoické. V soustavách vv a zv je oprávěé vztažeí mezích hodot harmoických ke zkratovému výkou soustavy. Pokud maximálí zdálivý rezervovaý příko max i istalace odběratele i ke zkratovému výkou soustavy k ve společém apájecím bodu je max i, k 0 001 (3) pak zařízeí může být uvitř istalace odběratele připojeo bez dalšího vyšetřováí. 5.2 Etapa 2: Připojeí v závislosti a rezervovaém příkou odběratele V této etapě je příslušá pláovací úroveň podle čláku 3.3 rozdělea pro každého odběratele podle jeho podílu (rezervovaého příkou), který odebírá ze soustavy. Toto zajišťuje, aby celková emise harmoických do daé soustavy ezpůsobila překročeí pláovacích úroví. Nejprve se pomocí rovice (1) určí ebo odhade výsledá úroveň harmoických způsobeá všemi odběry v daé síti v. Pro každý řád harmoické je v síti v skutečá harmoická apětí výsledkem vektorového součtu příspěvků harmoických apětí přicházejících z adřazeé soustavy vv a příspěvků harmoických apětí všech elieárích zátěží připojeých do vyšetřovaé soustavy v (včetě všech elieárích zátěží připojeých do podřízeých soustav, které mohou být považováy za část zatížeí soustavy v). Dosazeím pláovacích úroví z tabulek 2 a 3 do rovice (1) bude pláovaý přípustý příspěvek G (v+) všech odběratelů ve vyšetřovaé síti v (včetě podřízeých soustav) k harmoické apětí řádu (vyjádřeý v základí harmoické) kde: L (v) L (vv) T (vv) G ( v) L ( v) ( T ( vv) L ( vv) ) (4) je pláovací úroveň -té harmoické v síti v (viz tabulka 2) je pláovací úroveň -té harmoické v síti vv (viz tabulka 3) je přeosový koeficiet -té harmoické ze soustavy vv do soustavy v je sumarizačí expoet (viz 3.8.2) Při prvím vyhodocováí se přeosový koeficiet T (vv) obvykle položí rove 1. V praxi však může být meší vlivem tlumících prvků soustavy v ebo větší (typicky 1 až 3) vlivem rezoací. Pro případ, kdy edochází k rezoacím (T = 1) jsou přípusté příspěvky G (vv) (v+) všech odběratelů ve vyšetřovaé síti v (včetě podřízeých soustav) k harmoické apětí řádu (vyjádřeé v základí harmoické) uvedey v tabulce 8. V případě rezoace apříklad v okolí páté harmoické, potom pro tři hodoty přeosového koeficietu a 5-té harmoické budou tři růzé hodoty přípustého příspěvku G (v+) všech odběratelů: pro T 5(vv) = 1 bude G 5(v+) = 5 1 - (1x2) 1 1/1 = 3 pro T 5(vv) = 2 bude G 5(v+) = 5 1 - (2x2) 1 1/1 = 1 pro T 5(vv) = 3 bude pláovaý přípustý příspěvek G 5(v+) = 0 Z výše uvedeých výsledků vyplývá, že je uto přeosové koeficiety větší ež 1 zjistit a mělo by se také počítat s tím, že přeosové koeficiety se mohou v čase měit (zapíáí kodezátorových baterií). 16
Tabulka 8 - Přípusté příspěvky G (v+) všech odběratelů ve vyšetřovaé síti v (včetě podřízeých soustav) k harmoické apětí řádu harmoické Přípusté harmoické apětí () harmoické Přípusté harmoické apětí () harmoické Přípusté harmoické apětí () 3 2 15 0 2 0,1 5 3 17 1,2 4 0 7 2,8 19 0,7 6 0 9 0,4 21 0 8 0 11 2,6 23 1 10 0 13 2 25 1 12 0 Jsou-li hodoty pláovacích úroví v soustavách v a vv stejé, jako apříklad pro = 4, 6, 12, 15 a 21, pak samotý výpočet podle rovice (4) vede k ulovému příspěvku v odběratelů. V tomto případě se soustavám vv a v přiřadí vyrovaý podíl a přípustých příspěvcích všech odběratelů v obou soustavách. Výše uvedeý postup dává výsledky dobře odpovídající skutečosti pokud v soustavách, připojeým k vyšetřovaé síti v, jsou odběry obytých oblastí relativě malé. V případě velkých odběrů obytých oblastí dává výše uvedeý postup pesimistické výsledky jelikož se předpokládá, že rušící odběry obytých a průmyslových odběratelů jsou používáy současě. V takových případech je třeba použít ásledující postup respektující deí diagramy odběru. Vliv rozdílů mezi deími diagramy odběru v soustavách v a respektuje čiitel současosti, který bere v úvahu, že edochází k překrýváí maximálí emise harmoických v síti v a v síti. Hodota čiitele současosti F v- mezi úhrými zátěžemi v distribučích soustavách v a může být určea z deích diagramů odběrů jako celkový příko odběrů v době špičky celkového v odběru, vyjádřeý jako poměrá hodota maximálího celkového v odběru. Celkový přípustý příspěvek G (v) všech odběratelů ve vyšetřovaé síti v k harmoické apětí řádu (vyjádřeý v základí harmoické) pak bude kde: v G v F L ( T L ) ( v) ( v) ( vv) ( vv) v v (5) je celkový příko odběratelů připojeých přímo a v síť je celkový příko odběratelů připojeých přímo a síť F v- je čiitel současosti mezi úhrými zátěžemi v distribučích soustavách v a 5.2.1 Určeí idividuálích mezí emise harmoických Každému odběrateli bude dovoleo geerovat je určitou část celkového přípustého příspěvku G (v+) ebo G (v). Přitom odběrateli i bude dovoleo podílet se a celkovém příspěvku podle podílu rezervovaého příkou i a celkového výkou soustavy t ( t je všeobecě větší ebo rový součtu všech rezervovaých příkoů odběratelů v daé síti v). Toto kritérium souvisí s požadavkem relace mezi rezervovaým příkoem a podílem a ivestičích ákladech a příslušou distribučí síť. Pro daou síť musí úrově harmoických apětí emitovaých odběratelem i splňovat dosazeím do rovice (1) ebo EUi G i v ( ) (6) 17
EUi G i v ( ) (7) Je-li mez emise harmoických úměrá rezervovaému příkou i odběratele bude rovice splěa při ebo E Ui G v i ( ) (8) t E Ui G v i ( ) (9) t kde: E Ui je přípustá úroveň -té harmoické apětí emitovaé odběratelem i, který je připoje přímo a síť v () i je rezervovaý zdálivý příko odběratelem i (P i /cos i ) t je celkový výko soustavy Je-li výko apájejících trasformátorů vv/v tr potom t = tr pokud v síti ejsou geerátory. jsou-li v síti geerátory o výkou g, které jsou samy o sobě elieárí, pak t = tr + 2 g (čiitel 2 v této rovici pokrývá extrémí případ, kdy elieárí zdroje apájejí je elieárí zátěže. Pokud rušící odběry obytých a průmyslových odběratelů ejsou používáy současě potom v souladu s rovicí (5) bude dosazeím do rovice (9) E Ui G ( v) i v 1 F (10) v Výše uvedeá pravidla pro určeí mezí harmoických eberou v úvahu proměost zkratového výkou uvitř soustavy. Jsou-li zátěže připojey a společou sběrici ejsou odchylky zkratového výkou výrazé a meze emise jsou vyhovující. Takto vyhovují soustavy s krátkými kabely (< 10 km) ebo s krátkými vekovími vedeími (< 5 km). Takovéto podmíky jsou typické pro velké průmyslové zátěže. Pro distribučí soustavy s dlouhými kabely a vedeími, kde zátěže jsou rozložey podél apáječů má výše uvedeý postup za ásledek příliš přísé meze zevýhodňující odběratele a kocích vedeí, kde zkratové výkoy jsou začě ižší ež v blízkosti sběric rozvody. V takovýchto a v řadě obdobých případů (zejméa s ohledem a kotrolu dodržováí mezí) je výhodější, aby dodavatel eergie staovil pro odběratele meze harmoické proudu. kde: I i E Z Ui (11) I i je přípustá úroveň -té harmoické proudu emitovaého odběratelem i připojeého přímo a síť v, Z je kmitočtová charakteristika impedace soustavy určeá podle PNE 33 3430-0. Pokud a ěkterých řádech harmoických je pozadí (B (v) ) větší ež ormálí podíl odběratele ( ormálí podíl odběratele i je úměrý ( t - i )/ t 1/ a měl by se respektovat tak, aby se vyloučilo překročeí pláovacích úroví. V souvislosti s tím je v takových případech je třeba v rovicích (4) a (5) ahradit L (v) výrazem (L (v) - B (v) ) 1/. Pro odběratele s ízkým rezervovaým příkoem může mít výpočet podle rovice (9) za ásledek ereálě přísé omezeí harmoických. Pokud přípustá úroveň emise harmoických apětí a ěkterých řádech harmoických vyjde meší ež 0,1, pak se určí jako rová 0,1 (s výjimkou řádů harmoických odpovídajících kmitočtu HDO, kdy by mohlo dojít k ohrožeí jeho spolehlivé fukce). 18
5.3 Etapa 3: Připojováí za mimořádých okolostí Je třeba pozameat, že ěkteří odběratelé ezpůsobují kolísáí apětí, protože eprovozují kolísající zatížeí. Pouhá aplikace etap 1 a 2 může mít za ásledek epřiměřeá opatřeí ezbytá pro omezeí harmoických. V souvislosti s tím bude mít eergetika výsadu použít v takových případech dostupou rezervu. Avšak možost připojeí mimo ormálí meze bude dáa odběratelům je výjimečě s určitým rizikem. Etapa 3 je důležitá pro umožěí odkladu ivestic, které případě ebudou ikdy potřeba. To zameá, že musí být provedea pečlivá studie připojeí. Přitom se musí brát v úvahu existující úroveň harmoických (pozadí) a očekávaý příspěvek vyšetřovaého zařízeí s tím, že se musí ezbytě brát v úvahu pravděpodobost uspořádáí tak, aby bylo evetuelě možo v budoucosti rozšířit istalaci o filtry harmoických. 6 Meze harmoických emitovaých rušícím zařízeím připojeým do soustavy vv - připojovací podmíky Teto postup schvalovacího řízeí o připojováí průmyslových zařízeí předpokládá, že tato zařízeí se připojují do elektrických soustav odběratele připojeých ve společém apájecím bodu do soustavy velmi vysokého apětí. 6.1 Etapa 1: Připojeí v závislosti a zkratovém výkou soustavy Výzam etapy 1 je v jedoduchosti rozhodováí o připojováí odběrů emitujících harmoické. V soustavách vv a zv je oprávěé vztažeí maximálího zdálivého příkou max i odběru ke zkratovému výkou soustavy k ve společém apájecím bodu. Doporučeá mez etapy 1 je: max i, k 0 001 (12) Je zřejmé, že tato mez bude překročea téměř vždy jedá-li se apř. o polovodičově řízeé pohoy. Jedá-li se však o eřízeé asychroí motory je možé dát takto souhlas s připojeím bez dalšího průzkumu. Jsou-li v síti odběratele zařízeí jak emitující tak i eemitující harmoické a je-li i maximálí příko, který odpovídá trvalému příkou zařízeí prokazatelě eemitujících harmoické, potom rovice (12) se změí a i i max, k 0 001 (13) 6.2 Etapa 2: Připojeí v závislosti a rezervovaém příkou odběratele V kokrétím případě odběratelů vv musí být podíl každého z ich vztaže k celkovému výkou t, který je k dispozici pro odběratele a e k přeositelému zdálivému výkou soustavy. t je část celkového přeositelého zdálivého výkou vv rozvody, která je určea vv odběratelům. 6.2.1 Určeí celkového výkou, který je k dispozici odběratelům Základí potřebou iformací je určeí příko odběratele i a celkového výkou i, který je k dispozici t ve společém apájecím bodu. Poměr i / t je potom základí veličiou pro určováí mezí podle etapy 2. Při určováí celkového výkou t předpokládejme, že apř. hutí provoz je připoje a rozvodu vv. Základí iformací je zázam výkoů vstupujících i a vystupujících out z rozvody (viz obrázek 2) v době maximálího deího odběru (případě s respektováím jeho vývoje do budoucosti). 19
out i i i 1 i out out out Celkový výko se určí jedoduše: Obrázek 2 - Tok výkoů ve vyšetřovaé rozvodě (14) t i out ložitější určeí je v případě statického kompezátoru VC přímo v rozvodě. V takovémto případě se výpočtový vztah změí a: (14a) t out VC kde t je azývá "upraveý celkový výko" a jedá se spíše o celkový poteciálě rušivý výko ež o celkový výko. Přitom se předpokládá, že out ezahruje jakýkoliv VC.. Základím předpokladem tohoto přístupu je, že každý i je přicházející čistě siusový výko, zatímco out je odběr jehož část je částečě deformováa. Je-li v blízkosti vyšetřovaé rozvody další výzamý rušící odběr emusí teto zjedodušeý přístup ěkdy odpovídat skutečosti. V případě pochyb je doporuče ásledující postup: Ozačme "1" vyšetřovaý uzel a "2", "3"...ostatí uzly v okolí vyšetřovaého uzlu (viz obrázek 3). Upraveé celkové výkoy v těchto uzlech t1, t2, t3...se vypočtou z rovice (14a) při igorováí všech toků výkoů mezi těmito uzly. Pro každý řád harmoické se vypočtou čiitelé vlivu K 2-1, K 3-1...(čiitel vlivu K j-i je harmoická apětí řádu, která je způsobea v uzlu; i když je v uzlu způsobeo jedotková harmoická apětí stejého řádu; výpočet těchto čiitelů vyžaduje použití počítačového programu). Rovice (14) potom bude přičemž se přidávají další čley K Obrázek 3 - Tok výkoů v okolích rozvodách t t1 K2 1t 2 K3 1t 3... (15) j i tj pokud ejsou zaedbatelé ve srováí s t1. 6.2.2 Idividuálí meze harmoické apětí emitovaého odběratelem i Pro každý řád harmoické bude v každé průmyslové síti odběratele i dovole příspěvek (E Ui ) k pláovací úrovi L podle poměru rezervovaého maximálího příkou ( (vv) i ) tohoto odběratele a upraveého celkového výkou ( t ) soustavy. Při použití aritmetického součtu harmoických přicházejících z růzých zdrojů bude dovoleý příspěvek E Ui i L ( vv) (16) t 20
V praxi bude superpozice harmoických z jedotlivých zdrojů vést k hodotám trochu meším zejméa pro harmoické řády větší ež 4 (rovice 1). Upraveá rovice (16) potom bude E Ui i L ( vv) (17) t kde: E Ui L (vv) je mez emise harmoické apětí řádu určeá pro průmyslovou síť odběratele i je pláovací úroveň harmoické apětí řádu (viz tabulka 3). i je rezervovaý maximálí příko odběratele i t je upraveý celkový výko soustavy. je expoet výpočetího vztahu (1) pro výpočet superpozice harmoických Na kmitočtech vyšších řádů se mohou ve společém apájecím bodu objevit účiky vzdáleých jevů rezoace. Tyto jevy je možo brát v úvahu odhadutím čiitelů vlivu K i-j, kde idex i se týká bodu připojeí odběratele i a idex j se týká jakéhokoliv jiého bodu soustavy. Pro daý řád harmoické jsou ěkteré hodoty K j-i větší ež 1 a ejvětší hodota tohoto čiitele se potom použije v rovici (17) tak, že L (vv) se ahradí hodotou L (vv) /K i-j. Někdy se může stát, že pro ěkteré řády harmoických je úroveň pozadí B (vv) větší ež její ormálí podíl. Přitom "ormálí podíl" je úměrý vztahu t t i (18) a musí se brát v úvahu tak, aby se zabráilo překročeí pláovací úrově. V rovici (17) se pak L (vv) ahradí vztahem L B ( vv) ( vv) (19) V ěkterých případech mohou být meze staoveé podle rovice (17) ereálě ízké což by mělo za ásledek příliš časté používáí postupu podle etapy 3 (viz 6.3). Proto se doporučuje: vyjde-li vypočteá mez meší ež 0,1 potom E Ui se poechá rové 0,1 (s výjimkou řádů harmoických v blízkosti kmitočtů HDO, kdy může být vyžadováo striktí dodržováí mezí, je-li prokázáo, že část odběrů připojeých do soustavy emůže ikdy geerovat harmoické, potom tato část může být v rovici (15) odečtea obdobě jako v rovici (12). 6.2.3 Idividuálí meze harmoické proudu emitovaého odběratelem i Pro hodoceí přípustosti připojeí odběru emitujícího harmoické do soustavy je výhodější staovit meze harmoické proudu. K tomu je ovšem třeba zát kmitočtovou charakteristiku impedace soustavy. Meze harmoické proudu potom jsou kde I i Z I i E Z Ui (20) je přípustá úroveň proudu harmoické řádu staoveá pro odběratele i je impedace soustavy a kmitočtu harmoické řádu Při staoveí mezí harmoické proudu se eberou v úvahu mimořádě ízké hodoty impedace. Nejižší hodoty impedace se obvykle týkají rezoací a harmoická apětí a těchto kmitočtech mohou překročit pláovací úrově v jiých částech soustavy. Proto hodoty impedace použité v rovici (20) musí být větší ež Z mi podle rovice (21) 21
Z Z N char mi (21) Z char je charakteristická impedace vedeí odcházejících ze společého apájecího bodu a N je počet těchto vedeí. 6.3 Etapa 3: Připojováí za mimořádých okolostí Je třeba pozameat, že ěkteří odběratelé ezpůsobují kolísáí apětí, protože eprovozují kolísající zatížeí. Pouhá aplikace etap 1 a 2 může mít za ásledek epřiměřeá opatřeí ezbytá pro omezeí harmoických. V souvislosti s tím bude mít eergetika výsadu použít v takových případech dostupou rezervu. Avšak možost připojeí mimo ormálí meze bude dáa odběratelům je výjimečě s určitým rizikem. Etapa 3 je důležitá pro umožěí odkladu ivestic, které případě ebudou ikdy potřeba. To zameá, že musí být provedea pečlivá studie připojeí. Přitom se musí brát v úvahu existující úroveň harmoických (pozadí) a očekávaý příspěvek vyšetřovaého zařízeí s tím, že se musí ezbytě brát v úvahu pravděpodobost uspořádáí tak, aby bylo evetuelě možo v budoucosti rozšířit istalaci o filtry harmoických. 7 Postup schvalovacího řízeí o připojeí rušícího zařízeí do distribučích soustav v a vv Ozačme "i" jako pořadové číslo odběratele, který chce uzavřít ovou smlouvu o odběru elektřiy v souvislosti s požadavkem připojeí rušícího (emitujícího harmoické) zařízeí. V žádosti o připojeí uvede teto odběratel požadovaý maximálí příko i a ezbyté iformace o zařízeí. Tyto iformace mohou být předáy formou dotazíku podle přílohy A ormy IEC 1000-3-5. Eergetika jako podklad pro schvalovací řízeí staoví pláovací úrově harmoických v daé síti a hodotu zkratového výkou k ve společém apájecím bodu. Na základě výše uvedeých hodot eergetika při splěí podmíky podle rovice (12) rozhode zda souhlas s připojeím dá již v prví etapě (viz obrázek 4). Pokud zařízeí evyhoví podmíkám této etapy je uto postupovat podle etapy 2, což však předpokládá staoveí mezí jedotlivých harmoických a charakteristiky impedace soustavy podle rovic (16) až (20). 22
Obrázek 4 - Postup schvalovacího řízeí o připojeí rušícího zařízeí do distribučích soustav v a vv 8 Měřeí harmoických a meziharmoických 8.1 Měřeí a měřicí přístroje pro rozvodé soustavy a zařízeí připojovaá do ich podle ČN EN 61000-4-7 ČN EN 61000-4-7 se týká přístrojové techiky určeé k měřeí spektrálích složek v kmitočtovém rozsahu do 9 khz, které jsou superpoováy a základí složku apájecích soustav 50 Hz. Z praktických důvodů, tato orma rozlišuje mezi harmoickými, meziharmoickými a ostatími složkami ad rozsahem kmitočtů harmoických do 9 khz. 23
Tato orma defiuje měřicí přístrojovou techiku určeou ke zkoušeí jedotlivých zařízeí podle mezí emise staoveých v určitých ormách (apříklad meze harmoických proudu jsou staovey v IEC 61000-3-2) a rověž určeou k měřeí harmoických proudů a apětí v aktuálích apájecích soustavách. Přístrojová techika pro měřeí ad rozsahem kmitočtů harmoických do 9 khz je předběžě defiováa v příloze B uvedeé ormy. 8.2 Metody měřeí kvality eergie podle ČN EN 61000-4-30 Metody měřeí a vyhodoceí výsledků pro vyhodoceí parametrů kvality eergie ve střídavých apájecích soustavách 50 Hz defiuje orma ČN EN 61000-4-30. Metody měřeí jsou v této ormě popsáy pro každý důležitý typ parametru a jsou formulovaé tak, aby umožily získáí spolehlivých, opakovatelých a porovatelých výsledků bez ohledu a použitý vyhovující přístroj a bez ohledu a jeho podmíky prostředí. Pokud se jedá o připojovaé zařízeí tato orma předkládá metody měřeí pro měřeí v místě jeho istalace. Měřeí parametrů pokryté touto ormou je omezeo a ty jevy, které se mohou v apájecí síti šířit vedeím. Zahruty jsou příslušé parametry apětí a/ebo proudu. Tato orma uvádí metody měřeí, euvádí však prahové hodoty. Parametry kvality eergie uvažovaé v této ormě jsou síťový kmitočet, velikost apájecího apětí, flikr, krátkodobé poklesy apětí a krátkodobá zvýšeí apájecího apětí, přerušeí apětí, přechodá apětí, esymetrie apájecího apětí, harmoické a meziharmoické apětí a proudu, síťové sigály a apájecím apětí a rychlé změy apětí. V závislosti a účelu měřeí se mohou měřit všechy jevy podle tohoto sezamu ebo jeho podsoubor. 8.2.1 Harmoické apětí Pro harmoické apětí orma ČN EN 61000-4-30 doporučuje ásledující metody. Iterval měřeí: pro hodoty měřeé v itervalu 10-mi doba posuzováí miimálě jede týde a deí posuzováí hodot měřeých v itervalu 3 s po alespoň jede týde. Techika vyhodocováí: předpokládají se hodoty měřeé v časovém itervalu 3 s (150 period) a/ebo hodoty měřeé v časovém itervalu 10-mi. mluví hodoty se mohou aplikovat a jedotlivé harmoické ebo a rozsah harmoických ebo a jiá seskupováí, apříklad sudých a lichých harmoických, podle dohody mezi smluvími straami. Následující techiky jsou avržey pro všechy hodoty, mezi smluvími straami by se však mohla dohodout i jiá techika vyhodocováí: mohl by se počítat počet ebo proceta hodot během itervalu měřeí, které překračují smluví hodoty; hodoty ejhoršího případu by se mohly porovat se smluvími hodotami (pro tuto možost by iterval měřeí mohl být odlišý, apříklad jede rok); jeda ebo více týdeích hodot pro 10-mi hodoty s pravděpodobostí 95 (ebo jiá proceta) a/ebo hodoty pro časový iterval 3 s hodoty s pravděpodobostí 95 (ebo jiá proceta) vyjádřeé v procetech by se mohly porovat se smluvími hodotami. 8.2.2 Meziharmoické apětí Pro meziharmoická apětí orma ČN EN 61000-4-30 doporučuje ásledující metody. Iterval měřeí stejý jako u harmoických apětí. Techika vyhodocováí předpokládají se hodoty měřeé v časovém itervalu 3 s (150 period) a/ebo hodoty měřeé v časovém itervalu 10-mi. mluví hodoty se mohou aplikovat a rozsah meziharmoických ebo a jiá seskupováí, podle dohody mezi smluvími straami. Následující techiky jsou avržey pro všechy hodoty, mezi smluvími straami by se však mohla dohodout i jiá techika vyhodocováí: mohl by se počítat počet ebo proceta hodot během itervalu měřeí, které překračují smluví hodoty; hodoty ejhoršího případu by se mohly porovat se smluvími hodotami (pro tuto možost by iterval měřeí mohl být odlišý, apříklad jede rok); 24