BIBLIOTEKA ELEKTROTEHNI^KOG DRU[TVA – ZAGREB

SVEZAK 1.

@ELJKO NOVINC – KAKVO]A ELEKTRI^NE ENERGIJE

CIP – Katalogizacija u publikaciji

Nacionalna i sveu~ili{na knji`nica – Zagreb

UDK 621.31:658.56>(035)

NOVINC, @eljko

Kakvo}a elektri~ne energije : norme,

teorija, mjerne metode, ure|aji i nadzor /

@eljko Novinc. – 2. dopunjeno izd. –

Zagreb : Graphis, 2006. – (Biblioteka

Elektrotehni~kog dru{tva Zagreb ; sv. 1)

Bibliografija. – Kazalo.

ISBN 953-6647-89-3

I. Elektri~na energija -- Kvaliteta

300831130

Urednik

Prof. dr. sc. Zvonko Ben~i}

Tehni~ki urednik

@arko Pavuni}

Recenzenti

Prof. dr. sc. Zvonko Ben~i}

Prof. dr. sc. Viktor [unde

Lektorica

Dr. sc. Milica Mihaljevi}

Naslovna stranica

@eljko Kozari}

Tiskano u Hrvatskoj

ISBN 953-6647-89-3

@eljko Novinc

Kakvo}a

elektri~ne

energije

Norme, teorija, mjerne metode,

ure|aji i nadzor

II. dopunjeno izdanje

Sadr`aj

Predgovor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XV

I. Normativne i teorijske osnove

mjerenja kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1. Europska norma EN 50160 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1. Op}enito o normi EN 50160 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2. Obilje`ja niskog napona (NN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3. Obilje`ja srednjeg napona (SN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.4. Norma EN 50160 – elementi va`ni za

svakodnevnu primjenu i kako ih tuma~iti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.4.1. Va`ni parametri kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . 20

1.4.2. Uzorkovanje signala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.4.3. Razlu~ivost i to~nost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.4.4. Kolebanje (podrhtavanje) napona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.4.5. Najmanje i najve}e vrijednosti (min/maks) . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.4.6. Naponski prekidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.4.7. Naponski propadi i previsoki naponi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.4.8. Harmonici napona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.4.9. Naponi signaliziranja (MTU, APU) i me|uharmonici . . . . 29

1.4.10. Mjerenje ukupnog harmoni~kog izobli~enja napona . . . . 30

1.4.11. Izra~unavanje ukupnoga harmoni~kog

izobli~enja napona i struje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.4.12. Treperenje (fliker) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.4.13. Nesimetri~nost (asimetri~nost) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.4.14. Frekvencija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.4.15. Mjerenje struje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.4.16. Vr{ni faktor (CF – Crest Factor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.4.17. Snaga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.4.18. Jednad`be kojima se koriste programi

za harmoni~ku analizu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

II. Jednofazna i trofazna ispitivala

kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

1. Primjeri suvremenih jednofaznih i trofaznih

ispitivala kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2. Tehni~ke mogu}nosti nekih suvremenih jednofaznih,

trofaznih i jednofazno-trofaznih ispitivala kakvo}e

elektri~ne energije i mre`e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3. LEM MEMOBOX 800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.1. LEM MBOX 800 – tehni~ke zna~ajke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3.2. LEM MEMOBOX 800/808/300/300 smart – na~ini

povezivanja u mre`u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3. LEM CODAM 800 – programska podr{ka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.4. LEM MEMOBOX 808 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4. MEMOBOX 300 – jednofazno-trofazno

ispitivalo kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

4.1. Savjeti u svezi s mjerama sigurnosti pri radu

s ure|ajem tipa MEMOBOX 300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

4.2. Opis ure|aja MEMOBOX 300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.3. [to sadr`e kompleti ure|aja tipa MEMOBOX 300 ? . . . . . . . . . . . . 77

4.4. Mjerni postupci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.5. Odr`avanje ure|aja tipa MEMOBOX 300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.6. Dijelovi ure|aja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.7. Tehni~ke zna~ajke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

4.8. LEM MEMOBOX 300 smart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

5. CIRCUTOR AR 5 – mali, priru~ni jednofazno-trofazni

ure|aj za analizu kakvo}e elektri~ne energije i

optimiranje elektroenergetske mre`e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

5.1. Uvodna analiza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

5.2. Osnovne zna~ajke mre`nog analizatora tipa AR5 . . . . . . . . . . . . . . 96

5.2.1. Priprema analizatora za rad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5.2.2. Tehni~ki podatci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5.3. Na~in mjerenja i prikazivanja elektri~nih veli~ina . . . . . . . . . . . . . . . 100

5.3.1. Vizualni prikazi podataka na zaslonu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

5.3.1.1. Prikaz trenuta~nih, najve}ih

i najmanjih vrijednosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Kakvo}a elektri~ne energijeVIII

5.3.1.2. Uve}ani prikaz triju parametara

i grafi~ki prikaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.3.1.3. Prikaz – osciloskopski na~in rada . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

5.4. Programiranje analizatora tipa AR5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

5.4.1. Setup – izbornik postavljanja parametara . . . . . . . . . . . . . . . 107

5.4.2. Zaslon (Display) – izbornik zaslona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.4.3. Naredbe: Run, Files i Clear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.4.4. Analiza harmonika mre`nim analizatorom

CIRCUTOR AR5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

5.4.5. Tehni~ki opis mjerenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5.4.6. Program za analizu smetnja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

5.5. Vodi~ kroz program za analizu smetnja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

5.6. Tehni~ki opis mogu}nosti programske podr{ke . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.7. AR5 komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

5.8. Programska podr{ka CIR-VISION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

5.9. (NE)PRILIKE u radu s ure|ajem tipa CIRCUTOR AR5 . . . . . . . . . . . 130

6. Monitor kakvo}e napona – KEN 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

6.1. Tehni~ke zna~ajke ure|aja KEN 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

7. LEM VLog – analizator kakvo}e

elektri~nog napona na jednoj fazi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

7.1. Zahtjevi (PC) sustava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7.2. Postavljanje opreme i programske podr{ke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.2.1. Postavljanje programske podr{ke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.2.2. Priklju~ivanje ure|aja VLog na

osobno ra~unalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.2.3. Stavljanje u rad programa PQLog Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.2.4. Odabir serijskog priklju~ka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.3. Interni parametri ure|aja i mjerenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

7.3.1. Ure|aj VLoq R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

7.3.2. Ure|aj VLog Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.3.2.1. Veli~ina mjernog bloka (intervala) . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.3.2.2. Kanal na koji se snima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.3.2.3. Ograni~enje propada (DIP limit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

7.3.2.4. Razina previsokih napona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

7.3.2.5. Parametar praga snimanja tranzijenata . . . . . . . . . . 143

7.3.2.6. Snimanje tranzijenata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

7.4. Sigurnost pri radu s ure|ajem tipa VLog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

7.5. Programska podr{ka PQLog View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

7.5.1. Po~etak rada s programom PQLog View . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

7.5.2. Na~in prikaza programa – SA@ETAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Sadr`aj IX

7.5.3. Prora~unske tablice (spreadsheet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

7.5.4. Efektivna (RMS) vrijednost napona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

7.5.5. Statistika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

7.5.6. Propadi napona i previsoki naponi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

7.5.7. Tranzijenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

7.5.8. Harmonici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

7.5.9. Frekvencija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

7.6. Rad na daljinu s ure|ajima tipa VLog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

7.7. Jamstvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

7.8. Kako tuma~iti rezultate mjerenja dobivene primjenom

ure|aja tipa VLog, {to analizirati, te {to poduzeti . . . . . . . . . . . . . 152

III. Primjeri primjene ispitivala

kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

1. Op}i primjeri primjene suvremenih

ispitivala kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

2. Primjeri i iskustva iz hrvatske prakse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

3. Kako tuma~iti rezultate mjerenja dobivene

primjenom ure|aja tipa MEMOBOX 300/800,

TOPAS i sli~nih, {to analizirati, te {to poduzeti . . . . . . . . . . . . . . . . 195

4. [to jo{ re}i pri kraju ovog dijela? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

IV. Pomo}na oprema kod odre|ivanja

kakvo}e elektri~ne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

1. Ispitivanje sigurnosti i odr`avanje kakvo}e

elektri~nih instalacija primjenom ispitivala

visoke tehnologije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

2. LEM (NORMA) UNILAP 100 – obitelj ispitivala

sigurnosti elektri~nih instalacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

2.1. Tehni~ke zna~ajke i mogu}nosti ispitivala

tipa LEM UNILAP 100XE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

3. Novi pristup beskontaktnom mjerenju

temperature – RAYTEK Raynger MX2-4-6 sustavi . . . . . . . . . . . . . 233

Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

Kakvo}a elektri~ne energijeX

3.1. Izbor sustava i parametara za

beskontaktno (IC) mjerenje temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

3.2. Utjecaj okoli{a (ozra~ja) na kakvo}u

beskontaktnog mjerenja temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

3.3. Raytek Raynger MX2, MX4, MX6 – beskontaktna

mjerila temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

3.3.1. Raytek Raynger MX – obitelj

infracrvenih mjerila temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

3.3.2. Raytek PhotoTemp MX6 – tehni~ke

zna~ajke i mogu}nosti mjerenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

4. Ispitivanje sigurnosti elektri~nih

instalacija na strojevima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

4.1. Europska norma EN 60204 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

4.2. Mjerenje gubitka napona na za{titnom vodi~u (UPE)

i otpora odgovaraju}e impedancijske petlje (RPE) . . . . . . . . . . . . . . 250

4.3. Mjerenje otpora izolacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

4.4. Mjerenje probojne ~vrsto}e dielektrika (VN ispitivanje) . . . . . . . 253

4.5. Mjerenje preostalog (rezidentnog) napona

primjenom dodatnog ispitivala ResTest 204 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Zaklju~ak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

Prilozi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

Kazalo pojmova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

Sadr`aj XI

Predgovor

Rije~ autora

^esto se sjetim rije~i mojega pokojnog oca: »Sine, u `ivotu ti je sve ispitivanje i

mjerenje i sve se u biti svodi na mjerenje«. Kada sam postao in`enjer i po~eo `ivje-

ti `ivot u svakom smislu te rije~i, shvatio sam da je moj otac imao potpuno pravo

i ~udilo me je kako je on kao »umjetni~ka du{a« do{ao do te istinite spoznaje. No,

bilo kako bilo, u na{em svakodnevnom `ivotu svaki ~as ne{to ispitujemo, svjesno

ili podsvjesno. Da bi smo donijeli pravilan sud o ne~emu, da bi smo stvar anali-

zirali i ovjerili, moramo mjeriti. U ovoj knjizi prikazano je nekoliko suvremenih

metoda i ure|aja (sustava) za ispitivanje i mjerenje kakvo}e, prije svega elek-

tri~ne energije, dani su osnovni elementi prate}e teorije, te nekoliko norma i apli-

kacija za koje smatram da bi trebale biti posebno zanimljive za elektrotehni~are i

druge tehni~are bez obzira na to gdje oni rade.

U Zagrebu, u lipnju 2003.

@eljko Novinc

Rije~ autora u svezi s drugim izdanjem knjige

Po{tovane kolegice i kolege, dragi ~itatelji. Knjiga Kakvo}a elektri~ne energije pri-

hva}ena je vrlo dobro u stru~noj javnosti ne samo u Hrvatskoj, nego i {ire, {to me

posebno veseli. U ruci dr`ite drugo izdanje ove knjige, koja svakim danom dobi-

va sve vi{e na aktualnosti {to je Hrvatska bli`e ulasku u EU. Naime, u Hrvatskoj

je pre{utno na snazi preporuka EN 50160 i primjenjuju je sve poslovnice HEP-dis-

tribucije u svojim izvje{}ima, tamo gdje to mogu. Pona{anje proizvo|a~a, distri-

butera i potro{a~a elektri~ne energije sve je vi{e u skladu s tom me|unarodnom

normom. Svi relevantni ~imbenici u RH rade intenzivno na tome da ta norma

bude i zakonski na snazi u Hrvatskoj, ali to nije lako. Za{to? U Hrvatskoj ima oko

23000 trafostanica na niskom i srednjem naponu. Mnoge treba temeljito obnovi-

ti, a treba stvoriti jo{ oko 2500 novih da bi se rije{ile "sive zone". To su goleme

investicije i bez odgovaraju}ih kredita, koncesija, djelomi~ne privatizacije i finan-

cijske pomo}i EU-a ne}emo to uspjeti ostvariti sami u kratkom vremenu, ali uz

odgovaraju}i plan i pomo} to }emo sve napraviti u idu}ih nekoliko godina. Mnoge

ljude jo{ treba osposobiti i pripremiti za ovu normu. Zato je pred vama ova knji-

ga, koja vam u tome treba pomo}i. U odnosu na prvo izdanje, ovo je izdanje malo

dotjerano, ispravljene su neke uo~ene pogrje{ke, prije svega tiskarske. Zahvalju-

jem biv{im i budu}im ~itateljima na konstruktivnim napomenama i prijedlozima.

U Zagrebu, u kolovozu 2006.

@eljko Novinc

Kakvo}a elektri~ne energijeXIV

Uvod

Ljudi su ve} sredinom pro{log stolje}a shvatili da kakvo}a elektri~ne energije

utje~e na kakvo}u rada (proizvodnje materijalnih i nematerijalnih dobara) i na

kakvo}u `ivota. Tijekom posljednjih desetlje}a na snazi su bile mnoge norme iz

tog podru~ja, ali pravi obrat dogodio se sredinom devedesetih godina pro{log sto-

lje}a. Problemu se po~elo pristupati i rje{avati ga globalno. ^lanovi CENELEC-a

(European Committee for Electrotechnical Standardization, sjedi{te je u Briselu)

nacionalni su elektrotehni~ki odbori (ukupno ih je 18) Belgije, Danske, Njema~ke,

Finske, Francuske, Gr~ke, Irske, Islanda, Italije, Luksemburga, Nizozemske,

Norve{ke, Austrije, Portugala, [vedske, [vicarske, [panjolske i Ujedinjenog Kra-

ljevstva. Me|unarodna organizacija CENELEC BTTF 68-6 izradila je 1993. godine

europsku normu EN 50160 za mjerenje napona na mjestu predaje potro{a~u u

javnim distribucijskim niskonaponskim i srednjonaponskim mre`ama pri normal-

nim pogonskim uvjetima. Ta je organizacija prihvatila normu 5. srpnja 1994. go-

dine, te obvezala stalne ~lanice da do 15. srpnja 1995. godine objave svoju

nacionalnu redakciju te norme i povuku iz uporabe interne, opre~ne nacionalne

norme. Za ostale, prije svega europske dr`ave, predlo`en je kraj 2003. godine kao

krajnji rok primjene te norme. Na{i susjedi, osobito zapadni, prihvatili su se od-

mah posla. Na primjer, europska norma EN 50160 prihva}ena je u Republici Slo-

veniji 1997. godine, pod nazivom SIST – EN 50160, a po~ela se doista primjenji-

vati 1999. godine.

Serija LEM-ovih (LEM je korporacija tvrtki: NORMA, ELMES, ELSIS, HEME, slika

1.) mjernih ure|aja MEMOBOX (modeli 601, 602, 603, 604 i posebno 68-6) obi-

lje`ila je kraj pro{log stolje}a novom praksom u normizaciji. Naime, temeljem

iskustava u primjeni te opreme za nadgledanje i pra}enje kakvo}e isporu~ene

elektri~ne energije izra|ene su u Europi norme (npr. IEC 1000-3-6/7 i EN 50160),

koje prije svega trebaju za{titi potro{a~e elektri~ne energije, a time i natjerati

proizvo|a~e i distributere da vi{e pozornosti i truda ulo`e u odr`avanje kakvo}e

elektri~ne energije, ako na tr`i{tu `ele odr`ati odgovaraju}u razinu cijene tog

proizvoda. Najnoviji su mjerni ure|aji u tom podru~ju LEM MEMOBOX 800/808

i 300/300 smart, koji uz uporabu programske podr{ke LEM CODAM plus naslje-

|uju, zadr`avaju i dijelom pobolj{avaju zna~ajke i mogu}nosti cijele serije dosa-

da{njih Memoboxa. Uz svesrdnu pomo} tvrtke BELMET – Ljubljana, koja je

ovla{teni distributer (i serviser) izme|u ostalog i opreme iz proizvodnog progra-

ma LEM-a za podru~je Republike Slovenije i Republike Hrvatske, a koja je osmis-

lila i realizirala niz seminara i te~ajeva u Sloveniji i Hrvatskoj, u svezi s primjenom

opreme i norme EN 50160, i nama u Hrvatskoj omogu}eno je da u podru~ju

svakodnevne prakse u radu s tom mjernom opremom prikupimo bogata iskustva.

Neka od njih bit }e prikazana i u ovom radu.

Kakvo}a elektri~ne energijeXVI

Slika 1. Proizvodna i komercijalna sjedi{ta tvrtke LEM

Dio I.

Normativne i teorijske

osnove mjerenja kakvo}e

elektri~ne energije

1. Europska norma

EN 50160

Analiza izvadaka iz njema~ke i engleske verzije norme »Obilje`ja napona u javnim

razdjelnim mre`ama«

UVOD

Kako je povezivanje (stalna veza) hrvatskog s europskim elektroenergetskim sus-

tavom nu`nost, nu`nost je i prilago|avanje na{e zakonske regulative i normizaci-

je u tom podru~ju zakonskim regulativima, prije svega na{ih susjeda. Kako }e

Europska norma o kakvo}i elektri~ne energije u elektrodistribucijskom sustavu – EN

50160 najkasnije tijekom 2004. godine morati biti prihva}ena i kod nas (~im prije

– to bolje), to je npr. Elektrotehni~ko dru{tvo – Zagreb (EDZ) krenulo s osmi{lja-

vanjem i provedbom niza edukativnih seminara po cijeloj Hrvatskoj sa svrhom

obavje{tavanja svih zainteresiranih u lancu od proizvo|a~a do potro{a~a elektri~ne

energije o pojedinim elementima ove norme i o opremi, koja omogu}uje stalno

pra}enje (snimanje) kakvo}e elektri~ne energije. Kroz upoznavanje s elementima

ove norme svi budu}i korisnici trebali bi prepoznati svoje mjesto i ulogu (prava i

obveze), te pripremiti sve {to je potrebno za {to bezbolnije uklju~enje u moderni

europski elektroenergetski sustav. Osobitost je elektri~ne energije da na njezinu

kakvo}u utje~u u ve}oj mjeri potro{a~i (nelinearna optere}enja) nego proizvo|a~i

i isporu~itelji. Stoga je potro{a~ pri osiguravanju kakvo}e elektri~ne energije u

znatnoj mjeri i partner isporu~itelju. Istodobno s one~i{}avanjem elektri~ne energi-

je potro{a~ je i sam osjetljiv ba{ na ta one~i{}enja.

Kako znamo, prednacrt ove europske norme izradila je organizacija CENELEC

(BTTF 68-6): Fizikalne zna~ajke elektri~ne energije. Nacrt donesen u rujnu 1993.

godine podvrgnut je jednostupanjskom postupku prihva}anja i CENELEC ga je 5.

srpnja 1994. godine prihvatio kao normu EN 50160. Utvr|eni su sljede}i nad-

nevci:

– krajnji rok objavljivanja istovjetne nacionalne norme (dop): 15. srpnja 1995.

godine

– krajnji rok povla~enja spornih nacionalnih normi (dow): 15. srpnja 1995.

godine.

^lanovi CENELEC-a du`ni su dr`ati se pravilnika CENELEC-a, u kojem su utvr|eni

uvjeti pod kojima se ovoj europskoj normi mora bez ikakve promjene dati status

nacionalne norme. Posuvremenjeni popis norma, koje su preuzimanjem postale

nacionalne norme, zajedno s njihovim bibliografskim podacima, mo`e se na zah-

tjev dobiti od glavnog tajni{tva ili svake ~lanice CENELEC-a. Ova europska norma

postoji u tri slu`bene verzije (njema~koj, engleskoj, francuskoj). Isti status kao i

te slu`bene verzije ima i verzija na kojem drugom jeziku koju neka ~lanica CENE-

LEC-a na vlastitu odgovornost na~ini prevo|enjem na svoj jezik i prijavi glavnom

tajni{tvu. ^lanice CENELEC-a nacionalni su elektrotehni~ki odbori, navedeni u

uvodu knjige, [2].

1.1. Op}enito o normi EN 50160

Podru~je primjene

Ova norma definira i opisuje bitne zna~ajke razdjelnog napona na mjestu preda-

je potro{a~u u javnim niskonaponskim i srednjonaponskim mre`ama pri normal-

nim pogonskim uvjetima.

Ova norma ne vrijedi:

a) za pogon nakon nekog kvara i za mjere privremene opskrbe, koje se primje-

njuju kako bi se omogu}ila daljnja opskrba potro{a~a pri zahvatima odr`ava-

nja i pri gradnji, te kako bi se na najmanju mjeru ograni~ili opseg i trajanje

prekida opskrbe;

b) u slu~ajevima kad postrojenje ili aparat potro{a~a ne zadovoljavaju mjero-

davne norme ili tehni~ke uvjete za priklju~ak ili kad su prekora~ene grani~ne

vrijednosti smetnja preno{enih vodovima;

c) u slu~ajevima kad neko postrojenje za proizvodnju ne zadovoljava mjerodavne

norme ili tehni~ke uvjete za priklju~ak na razdjelnu mre`u (npr. postrojenja za

proizvodnju energije);

d) u iznimnim prilikama na koje mo`e utjecati isporu~itelj elektri~ne energije,

posebno kod:

– iznimnih vremenskih (ne)prilika ili prirodnih katastrofa,

– smetnja koje su izazvale tre}e strane

– mjera javnih tijela ili tijela vlasti

– radnih sporova (prema zakonskim odredbama)

– vi{e sile

– ograni~enja kapaciteta opskrbe zbog vanjskih utjecaja.

Kakvo}a elektri~ne energije4

Ova norma mo`e se u cijelosti ili djelomi~no nadomjestiti ugovorom (dogovorom)

izme|u pojedinog potro{a~a i isporu~itelja elektri~ne energije. U ovoj normi

opisane zna~ajke opskrbnog napona nisu predvi|ene za uporabu kao razina elek-

tromagnetske kompatibilnosti ili kao grani~ne vrijednosti smetnja koje se iz

postrojenja potro{a~a vodovima prenose u javne mre`e.

Svrha norme

Svrha je ove norme utvrditi i opisati obilje`ja razdjelnog napona glede:

– frekvencije,

– veli~ine,

– oblika krivulje,

– simetrije triju napona faznih vodi~a.

Te se zna~ajke za vrijeme normalnog pogona mijenjaju zbog kolebanja tereta,

smetnja iz odre|enih postrojenja i kvarova, koji su prete`no izazvani vanjskim

doga|anjima. Zna~ajke napona izrazito su slu~ajne naravi, kako glede vremen-

skog tijeka na nekom promatranom mjestu predaje, tako i u jednom trenutku

glede mjesne razdiobe po svim mjestima predaje u nekoj mre`i. S obzirom na te

ovisnosti valja ra~unati s time da }e se navedene razine zna~ajka opskrbnog

napona u rijetkim slu~ajevima prije}i. Pojedine pojave koje utje~u na opskrbni

napon potpuno su nepredvidive, tako da nije mogu}e za odgovaraju}e zna~ajke

navesti ~vrste vrijednosti. Vrijednosti koje su za te pojave dane u normi, npr. za

propade napona i prekide napona, valja sukladno tome smatrati orijentacijskim

vrijednostima.

Definicije u svezi s normom EN 50160

Za primjenu ove norme vrijede sljede}e definicije:

Potro{a~ – kupac elektri~ne energije, koji elektri~nu energiju nabavlja od nekog

isporu~itelja elektri~ne energije.

Isporu~itelj elektri~ne energije – dru{tvo koje elektri~nu energiju dobavlja preko

neke javne razdjelne mre`e.

Mjesto predaje – mjesto priklju~ka postrojenja (ure|aja) potro{a~a na javnu mre-

`u.

NAPOMENA: To mjesto ne mora se podudarati npr. s mjernim mjestom ili s mje-

stom priklju~ka na javnu mre`u, [2].

Opskrbni napon – elektri~na vrijednost napona na mjestu predaje mjerena u

odre|enom trenutku, tijekom odre|enoga vremenskog odsje~ka.

Nazivni napon mre`e (oznaka Un ili UN) – napon kojim se neka mre`a ozna~uje ili

prepoznaje i na koji se svode odre|ene pogonske zna~ajke.

I.1. Europska norma EN 50160 5

I.1. Europska norma EN 50160 19

Signalni naponi superponirani opskrbnom naponu

Valja po}i od toga da se u nekim dr`avama isporu~itelj elektri~ne energije koristi

javnim razdjelnim mre`ama za prijenos signala. 99 % trosekundnih srednjih vri-

jednosti signalnog napona tijekom dana ne smije prelaziti vrijednosti dane na slici

I.2. Vrijednosti za frekvencije od 9 kHz do 95 kHz jo{ se razmatraju, [2].

NAPOMENA: Polazi se od toga da se potro{a~i nemaju pravo koristiti srednjo-

naponskim javnim mre`ama za prijenos signala.

1.4.Norma EN 50160 – elementi va`ni za svako-

dnevnu primjenu i kako ih tuma~iti

Mjerenjem i memoriranjem vrijednosti osnovnih osam parametara elektri~nog napo-

na na niskonaponskoj (do 1000 V) ili srednjonaponskoj mre`i (1000…35000 V):

1. kolebanje napona

2. treperenje (fliker): kratkotrajno (Pst) i dugotrajno (Plt)

3. harmonici: od 2. do 40.

4. naponi signaliziranja (eng. ripple control – signalni upravlja~ki naponi), me-

|uharmonici, MTU

Slika I.3. Potpuni komplet ure|aja LEM MEMOBOX 800/808

Dio II.

Jednofazna i trofazna

ispitivala kakvo}e

elektri~ne energije

1. Primjeri suvremenih

jednofaznih i trofaznih

ispitivala kakvo}e

elektri~ne energije

Tijekom posljednjih par godina na svjetskom tr`i{tu (pa i u Hrvatskoj) pojavilo se

puno manje ili vi{e kvalitetnih ure|aja na podru~ju mjerenja kakvo}e elektri~ne

energije. Kako se autor ovog teksta ve} dugi niz godina bavi problematikom teori-

je i prakse u radu sa suvremenom ispitnom i mjernom opremom, a posljednjih se

{est godina bavi i problematikom mjerenja kakvo}e elektri~ne energije, te prou~a-

vanjem i primjenjivanjem odgovaraju}e opreme na ovome podru~ju, daje si za

pravo odabira opreme, koju }e u ovoj knjizi predstaviti ~itateljstvu kao primjer

kvalitetne opreme za nadzor nad kakvo}om elektri~ne energije, te optimiranje

elektri~ne mre`e. Namjera je autora upoznati ~itatelje s osnovnim parametrima

koje kvalitetna opreme na ovome polju mora imati. Nije va`no za koju }e se kon-

kretnu opremu ~itatelj mo`da jednoga dana odlu~iti, ali je va`no prihvatiti visoke

standarde, koje takva oprema mora imati, prije svega u svezi kakvo}e i ~vrsto}e

izradbe, te to~nosti mjerenja i kakvo}e obradbe rezultata mjerenja. Treba znati {to

se tra`i i na {to treba obratiti pozornost (na koje parametre i karakteristike opre-

me) pri odabiru opreme. Oprema koju autor ovoga teksta preporu~uje i koja }e

poslu`iti dalje kao primjer jest oprema:

– austrijske tvrtke LEM: MEMOBOX serije 800/808 i 300/300 smart i TOPAS

1000/1019/1020/1040 (trofazni ure|aji), te VLog (jednofazni ure|aj),

– {panjolske tvrtke CIRCUTOR: AR5, trofazni priru~ni ure|aj {irokih mogu}nosti.

2. Tehni~ke mogu}nosti

nekih suvremenih

jednofaznih, trofaznih i

jednofazno-trofaznih

ispitivala kakvo}e elek-

tri~ne energije i mre`e

Prije nego {to se odlu~imo, kao kupac i budu}i korisnik ispitivala kakvo}e elektri~-

nog napona i elektri~ne energije, potrebno je pa`ljivo pogledati i prou~iti pregled

nekih va`nijih, danas zastupljenih mjernih instrumenata ove vrste (tablica II.1).

Kako smo u prethodnim poglavljima ve} dosta iscrpno opisali osnovna na~ela

mjerenja i dali neke va`ne definicije, u nastavku smo odlu~ili dati vi{e detalja o

vrlo kvalitetnim i perspektivnim ispitivalima kakvo}e elektri~ne energije: jedno-

fazno-trofaznim modelima: LEM MEMOBOX 800/808 i 300/300 smart, CIRCU-

TOR AR5, te jednofaznom modelu LEM VLog.

Bit }e spomenut i dosta ra{ireni, ali pomalo ve} i zastarjeli mjerni ure|aj tvrtke

TECTRA: KEN 2000.

II.2. Tehni~ke mogu}nosti nekih suvremenih jednofaznih, trofaznih … 45

Tablica II.1. Podrobni opis i obja{njenja pojedinih zna~ajki 1–3 faznih analizatora kakvo}e elektri~ne energi-

je i kakvo}e mre`e

3. LEM MEMOBOX 800

Prema podacima iz LEM-a, preko 7000 mjernih ure|aja LEM MEMOBOX serije

600 (trofazni modeli: 601 za struju, 602 za napon, 603 za struju – napon – snagu,

604 za struju – harmonike i 686 za napon – harmonike, prema normi EN 50160),

kod preko 2000 razli~itih korisnika, diljem 20 razli~itih zemalja svijeta, slu`i

djelotvorno svojoj svrsi: pra}enju parametara (kakvo}e) elektri~ne energije u dis-

tribucijskim mre`ama. Temeljem pozitivnih iskustava u radu s tim ure|ajima, pro-

jektanti tvrtke LEM dizajnirali su tri ina~ice tog ure|aja i nazvali ih: MEMOBOX

800Q, 800S (kao MEMOBOX 601 + 602) i 800P (slika II.2).

Razlike me|u tim modelima nisu velike, ali ih ima (tablica II.2.). Najpotpuniji je

ure|aj za mjerenje parametara elektri~ne energije MEMOBOX 800/808P (MEMO-

BOX 601 + 602 + 603), koji je ve} po~etkom 2000. godine mogao, izme|u osta-

log, mjeriti i analizirati sve elemente elektri~ne snage (P, Q, S, cos ϕ), a zatim i

THD struje, ali nije mogao mjeriti asimetri~nost napona i davati potpuni grafi~ki

prikaz u skladu s EN 50160. Ono {to ni jedan od ure|aja iz te serije ne analizira,

Slika II.2. Mjerni ure|aj MEMOBOX 800/808 projektiran je na osnovama svojih poznatih prethodnika:

MEMOBOX-a 601, 602, 603, 604 i 686

4. MEMOBOX 300 – jedno-

fazno-trofazno ispitivalo

kakvo}e elektri~ne

energije

4.1. Savjeti u svezi s mjerama sigurnosti pri

radu s ure|ajem MEMOBOX 300

Ovo je poglavlje potrebno pa`ljivo pro~itati. Tu su dani savjeti u svezi s mjerama

sigurnosti pri radu s ure|ajima tipa LEM (NORMA) MEMOBOX 300, a oni ve}i-

nom vrijede i za rad s ure|ajima MEMOBOX 300 smart, te MEMOBOX 800/808 i

sli~nim ure|ajima, [1, 3].

UPOZORENJE 1. Da bi smo sprije~ili elektri~ne udare i izazivanje po`ara tijekom

rada s tim ure|ajima, potrebno se koristiti isklju~ivo originalnim priborom, koji je

proizvo|a~ priredio i dostavio.

UPOZORENJE 2. Treba priklju~ivati strujna klije{ta ili rogowsky-svitke (LEM∼flex)

samo na izolirane vodi~e pod naponom. Ako se radi pod naponom s neizoliranim

vodi~ima (izravno priklju~ivanje strujnih klije{ta ili rogowsky-svitaka do najvi{e

600 V), potrebno je poduzeti odgovaraju}e mjere opreza i zadovoljiti sve propi-

sane zahtjeve za rad pod naponom.

NAPOMENA 1. MEMOBOX 300 predvi|en je za rad na sljede}im najve}im naziv-

nim naponima:

a) jednofazni/trofazni sustavi s ~etiri `i~ana vodi~a (P–N, faza–nula): 115 V, 230 V,

480 V

b) trofazni sustavi s tri `i~ana vodi~a (P–P, faza–faza): 200 V, 400 V, 830 V.

VA@NO 1. MEMOBOX 300 treba instalirati i pustiti u rad samo ovla{tena (obu~e-

na) stru~na osoba.

5. CIRCUTOR AR5 – mali, pri-

ru~ni jednofazno-trofazni

ure|aj za analizu kakvo}e

elektri~ne energije i opti-

miranje elektroenergetske

mre`e

U nastavku opisivanja ure|aja (opreme) za ispitivanje kakvo}e elektri~nog napo-

na, elektri~ne energije i kakvo}e (optimalnosti) elektroenergetske mre`e, dat

}emo dosta detaljan opis jednog od danas najmanjih i najop}enitijih ure|aja toga

tipa. Govorit }emo o ure|aju AR5, {panjolske tvrtke CIRCUTOR. Na raspolaga-

nju je niz opcija, kao npr. opcija »FastCheck«, koja omogu}uje brz prikaz efek-

tivnih vrijednosti svih parametara elektri~ne snage, s razlu~ivo{}u od najmanje

jedne periode (20 ms) – {to je idealno za snimanje pokretanja (zaleta) elektri~nih

strojeva, motora i sl. Na primjer, opcija »CheckMeter«, slu`i i za jednostavno pro-

vjeravanje to~nosti elektri~nog brojila na terenu, [4, 5, 6].

AR5 ima odli~an odnos raspolo`ivih mogu}nosti i cijene. Najmanji je jednofazno-

-trofazni analizator u ponudi na svjetskom tr`i{tu. [iroka je paleta raspolo`ivih

funkcija, premda se opcijski paketi me|u sobom katkada i isklju~uju! Postoji mo-

gu}nost nadogradnje s opcijskim paketima i nakon nabave osnovne konfiguraci-

je. [iroka je i paleta mjernoga pribora.

Dakle, ure|aj AR5 uvjerljivo je najbr`i analizator u svojem cjenovnom razredu, s

mogu}no{}u bilje`enja efektivnih vrijednosti do razine jedne periode.

5.1. Uvodna analiza

Kao {to je poznato, pojam »kakvo}a (kvaliteta) elektri~ne energije«, obuhva}a

izme|u ostalog: norme, propise i preporuke, te postupke, sklopovlje i opremu,

6. Monitor kakvo}e napona

KEN 2000

Dok su se drugi autorizirani distributeri vi{e bavili izobrazbom hrvatskih in`enjera

i stru~njaka u svezi s problematikom kakvo}e elektri~ne energije i elementima

norme EN 50160, tvrtka TECTRA izbacila je na na{e tr`i{te prvi trofazni ure|aj za

snimanje kakvo}e napona prema normi EN 50160, s programskom podr{kom na

hrvatskom jeziku. To joj je osiguralo (i dan-danas osigurava) zna~ajno mjesto na

tr`i{tu takve opreme, bez obzira na to {to tehni~ke zna~ajke zaostaju za da-

na{njim najsuvremenijim ure|ajima na podru~ju ispitivanja (monitoringa) ka-

kvo}e elektri~nog napona i kakvo}e elektri~ne energije, i na to {to je cijena nepri-

mjereno visoka u odnosu na sli~ne ure|aje, koji se nude na svjetskom tr`i{tu (po

mi{ljenju autora, danas je »best to buy« ure|aj u toj domeni, ure|aj LEM MEMO-

BOX 808.

Govorimo ovdje o ure|aju Tectra KEN 2000 – trofaznom monitoru kakvo}e

mre`nog napona. Taj ure|aj namijenjen je mjerenju kakvo}e napona u razdoblju

od sedam dana. Izmjerene vrijednosti obra|uju se s pomo}u ugra|enog DSP-a

(DSP – Digital Signal Processor), digitalnog procesora signala i pohranjuju u

nedestruktivnu memoriju FEPROM, kapaciteta 512 kB. Parametre kakvo}e

mogu}e je pratiti i na zaslonu osobnog ra~unala sa zaka{njenjem od oko jedne

minute, {to zapravo i nije rad u izravnom (on-line modu) na~inu rada, jer nije

mogu}e pravodobno reagirati i utjecati na vrijednost mjerenih parametara, ali je

to zgodno imati na raspolaganju kada se mjerenje manje-vi{e odvija prema pla-

nu (o~ekivanju) u svezi s vrijednostima mjerenih parametara kakvo}e napona

(pogledati ELEKTRO 7-8/2001.), [13].

KEN 2000 tijekom sedam dana obavlja mjerenja u desetominutnim vremenskim

odsje~cima, tijekom kojih se izra~unavaju TRMS vrijednosti (prave efektivne vri-

jednosti) svih relevantnih parametara napona temeljem norme EN 50160.

Temeljem tih vrijednosti izra~unavaju se srednje efektivne vrijednosti napona i

harmonika za svaki desetominutni odsje~ak, a tako|er se i provjerava asime-

tri~nost, te izra~unava THD U. Ovaj monitor bilje`i prekide, previsoke napone i

naponske propade za svaku od tri faze posebno, te izra|uje statistiku.

7. LEM VLog – analizator

kakvo}e elektri~nog

napona na jednoj fazi

LEM VLog (slika II.34) ure|aj je najnovije generacije (Voltage Logger) namijenjen

za snimanje kakvo}e napona jedne faze izravno kod potro{a~a elektri~ne energi-

je. Jednostavnim priklju~ivanjem izravno u standardnu uti~nicu s mre`nim napo-

nom omogu}eno je brzo i jednostavno snimanje: tendencije napona, prekida

napajanja, propada, previsokog napona i sl., sukladno europskoj normi EN 50160.

Kada se jedanput postave parametri sakupljanja i bilje`enja podataka, VLog zapo-

~inje automatski s pohranjivanjem rezultata mjerenja (vrijednosti parametara u

vremenu), ~im se priklju~i na mre`nu uti~nicu. Rezultati se poslije prebacuju

(u~itavaju) u osobno ra~unalo i dalje obra|uju primjenom programske podr{ke

PQLog. Svi programirani podaci bilje`e se bez »praznina« u vremenu (bez gubit-

ka va`nih podataka).

Slika II.34. LEM VLog, ure|aj najnovije generacije za snimanje kakvo}e napona jedne faze izravno na mre`-

noj uti~nici kod potro{a~a elektri~ne energije

Dio III.

Primjeri primjene

ispitivala kakvo}e

elektri~ne energije

1. Op}i primjeri primjene

suvremenih ispitivala kak-

vo}e elektri~ne energije

U nekoliko idu}ih primjera prikazane su tipi~ne mogu}nosti primjene nekih suvre-

menih kompleta za ispitivanje kakvo}e elektri~ne energije.

Primjer primjene 1.

Treperenje (fliker) zbog utjecaja dizalice (krana), slika III.1. Djelatnici ureda i

ku}anstava smje{tenih u susjedstvu gradili{ta potu`ili su se na neugodno trepe-

renje svjetla (promjena intenziteta, tj. gusto}e svjetlosne energije).

Po~etna situacija – Pritu`be djelatnika ureda (smje{tenog u susjedstvu gradili{ta s

dizalicom) na neugodno treperenje svjetla.

Svrha mjerenja – Prona}i uzroke treperenja svjetla i predlo`iti, temeljem rezulta-

ta mjerenja, potrebne radnje za uklanjanje te neugodne pojave.

Tijekom jednog tjedna mjereni su i zabilje`eni rezultati mjerenja te o~itani pri-

mjenom programske podr{ke CODAM 800. Na slici III.2 dan je tipi~an prikaz dija-

grama desetominutnih RMS vrijednosti u takvom slu~aju:

Uo~ljivo je da su kolebanja napona unutar dopu{tenih +/– 10 % tijekom trajanja

cijelog mjerenja, ali je stanje s napajanjem vrlo nestabilno.

Primjenom programa CODAM 800 i analizom tablice naponskih udarnih pri-

jelaznih stanja (doga|aja) uo~ava se velik broj kratkotrajnih padova napo-

na (propada) prouzrokovanih na~inom rada prekida~a motora dizalice (tablica

III.1).

Analiza treperenja (flikera), nadalje, upozorava na to da je dugotrajno treperenje

(Plt) prekora~ilo ograni~enje tijekom svih radnih dana (slika III.3). Te velike vri-

jednosti treperenja (> 4!) uzrokuju jaka treperenja svjetala u uredima i na zaslo-

nima ra~unala.

2. Primjeri i iskustva iz

hrvatske prakse

U Suradnji HEP-a, Elektrotehni~kog dru{tva Zagreb (EDZ, Berislavi}eva 6) i tvrtke

BELMET– Ljubljana postavljeno je, samostalno ili u suradnji s korisnicima mjerne

opreme, na vi{e mjesta u Hrvatskoj (Zagreb, Virovitica, Rijeka, Split, Osijek, …)

nekoliko mjernih ure|aja LEM MEMOBOX serije 300/600/800, TOPAS 1000, te

malih priru~nih ure|aja tipa CIRCUTOR AR5 i LEM VLog. Na upit korisnika elek-

tri~ne energije iz distribucijske mre`e Hrvatske, koji nisu bili zadovoljni kakvo}om

te energije, ili su u nju sumnjali, snimljeno je stanje naj~e{}e tijekom jednog tjed-

na kod svakog korisnika, te su temeljem rezultata mjerenja predlo`ene korisnici-

ma promjene u na~inu i vremenu optere}ivanja mre`e, u elektri~noj instalaciji ili

u korisni~koj opremi, da bi se postigla preporu~ena kakvo}a elektri~ne energije.

Po pravilu, tamo gdje su korisnici sumnjali na kakvo}u elektri~ne energije, mjere-

nja su pokazala neku od nepravilnosti u veli~ini parametara kakvo}e elektri~ne

energije. Na nekoliko primjera to je u nastavku djelomi~no i pokazano.

Primjer 1.

Vlasnik obiteljske ku}e u Zagrebu (Tre{njevka, kod Doma {portova), koja se nalazi

u blizini nove transformatorske stanice, `alio se na preveliku potro{nju i ~esto pre-

gorijevanje `arulja. Da bi preduhitrio daljnja mogu}a o{te}enja elektri~nih ure|a-

ja u ku}anstvu, zatra`io je tijekom kolovoza 1999. godine snimanje kakvo}e elek-

tri~ne energije, koja se dovodi do njegove ku}e, te eventualni prijedlog potrebnih

intervencija. Primjenom LEM MEMOBOXa 800Q i programske podr{ke CODAM

800 tijekom jednog tjedna snimljena je situacija na jednoj fazi (NN, uzemljenje

nulovanjem – TN sustavom – nekvalitetno, {to je provjereno mjernim ure|ajem

LEM NORMA UNILAP 100XE). Stanje osnovnih osam parametara opskrbnog

napona moglo se pregledno vidjeti iz skupne tablice, uskla|ene s normom EN

50160 (slika III.13). Zbog relativno male udaljenosti od transformatorske stanice,

impedancija distribucijske mre`e bila je mala. To se moglo ozbiljno odraziti na

kakvo}u elektri~ne energije u promatranom ku}anstvu, pa je dolazilo ~esto do

pojave previsokih napona. Kolebanja napona, {to je vidljivo iz prilo`ene slike, bila

3. Kako tuma~iti rezultate

mjerenja dobivene primje-

nom ure|aja tipa

MEMOBOX 300/800, TOPAS

i sli~nih, {to analizirati, te

{to poduzeti

Primjeri aplikacija:

1. Aplikacija: Analiza razine treperenja u vezi sa snagom i strujom

Pitanja:

Koliko varira srednja vrijednost snage?

Najve}e vrijednosti. Ima li tu strujnih vr{nih vrijednosti (pikova)?

Visoke najve}e vrijednosti = veliki naponski propadi.

Treperenje Pst (L1, L2, L3). Kolika je razina treperenja?

NAPOMENA:

Promatrati tako|er uhva}ene naponske propade i doga|aje!

PRIJEDLOG: Pravilnije rasporediti optere}enja po fazama (simetrirati mre`u).

2. THD napona i struje, djelatna snaga, trofazna analiza

Aplikacija: Gruba analiza harmonika (s obzirom na napon i struju, te snagu).

Pra}enje srednje vrijednosti na fazama L1, L2, L3. Koliko se mijenja snaga?

3. Zagrijavanje neutralnog vodi~a, trofazna analiza

Problem: Neutralni se vodi~ (prekomjerno) zagrijava.

Slika III.47. CIRCUTOR CVM-R8D-CPP, programabilna upravlja~ka vanjska jedinica (modul) za mjerenje i

pra}enje parametara elektri~ne energije i upravljanje tro{ilima (snagom)

4. [to jo{ re}i pri kraju ovog

dijela?

Primjena priru~nih mjernih ure|aja tipa CIRCUTOR AR5, LEM MEMOBOX

800/808 i 300/300 smart, Topas 1000/1019/1020/1040, VLog, KEN 2000 i

sli~nih modularnih ure|aja (tipa CIRCUTOR CVM R8D, slika III.47), ili stalno

postavljenih ugra|enih ure|aja tipa LEM QWAVE (slika III.48) i sl., te programske

podr{ke tipa CODAM, PQLog, KENWIN ili sli~no, trebalo bi u budu}nosti zna~ajno

pomo}i korisnicima (potro{a~ima) i proizvo|a~ima i distributerima elektri~ne

energije. U ovoj knjizi nije bilo rije~i o modularnim i stalno ugra|enim sustavima

za nadgledanje i pra}enje (nadzor) kakvo}e elektri~ne energije i upravljanje sus-

tavima (za{titnim sustavima, sustavima za nadgledanje (pra}enje, nadzor) npr.

transformatora, tro{ila i sli~no), jer je taj materijal toliko opse`an i va`an, da bi

trebao biti sadr`ajem neke nove knjige.

Dio IV.

Pomo}na oprema kod

odre|ivanja kakvo}e

elektri~ne energije

1. Ispitivanje sigurnosti i

odr`avanje kakvo}e elek-

tri~nih instalacija primje-

nom ispitivala visoke

tehnologije

Da se ne bi nepotrebno izgubilo nekoliko sati, dana ili tjedana mjere}i kakvo}u

elektri~ne energije na nekom mjestu, potrebno je prije toga ispitati ispravnost

sljede}ih sklopova i opreme u mre`i:

– fidovki (FI-RCD za{titne sklopke)

– otpor uzemljenja

– otpor izolacije

– impedanciju petlje (L–N i L–PE)

– raspored faza (L1, L2, L3)

– temperaturu na prekida~ima, sklopkama, transformatorima, vodi~ima, sabir-

nicama i sl.

U ovom tekstu bit }e analizirane primijenjene tehnologije, tehni~ke zna~ajke, te

mogu}nosti primjene najsuvremenijih (High-tech) beskontaktnih mjerila tempe-

rature (serija Raytek RAINGER MX) i ispitivala elektroinstalacija (kroz analizu

primjeraka novijih modela ure|aja UNILAP 100, proizvo|a~a LEM NORMA GmbH

iz Austrije, te ure|aja BELMET SAFEGUARD 60204).

Najnoviji je model iz generacije ispitivala UNILAP 100 model UNILAP 100 XE,

priru~ni instrument velikih mogu}nosti pra}enja ispravnosti instalacija za dis-

tribuciju elektri~ne energije (slika IV.1). Pokraj visoke tehnologije, primijenjene u

realizaciji elektroni~kih sklopova (VLSI, SMD, IrDA, PC-SW, …) unutar instru-

menta, posebna pozornost pri izradbi takvog tipa ispitivala usmjerena je na slje-

de}e zna~ajke: kompletnost, otpornost na vanjska, fizi~ka djelovanja na instru-

2. LEM (NORMA) UNILAP 100

– obitelj ispitivala sigurno-

sti elektri~nih instalacija

Popis ~lanova obitelji LEM UNILAP 100, te popis njihovih pojedina~nih mogu}-

nosti (i nemogu}nosti), prikazan je u tablici IV.1. Kako je iz prikazanog vidljivo da

su mogu}nosti instrumenta UNILAP 100 XE najve}e, drugi dio ovog teksta posve-

tit }e se isklju~ivo njemu.

Ovaj ure|aj svojom vanjskom jednostavno{}u privla~i pozornost. Posjeduje samo

jedan preklopnik za izbor funkcija, te ~etiri tipke (gumba) za odabir radnog izbor-

nika (mogu}ih postupaka). Promatraju}i prednju plo~u ure|aja, uo~avaju se kom-

ponente (slika IV.1):

– PE – ispitivanje vodi~a uzemljenja. Pritiskom (dodirom) na START tipku prije

svakog mjerenja osigurava se provjera eventualnog prekida ili nepravilnosti

u strujnom krugu uzemljenja (PE), te se ispituje eventualno postojanje pre-

visokog (opasnog) napona.

– FI-RCD – za{titna mjerenja, prije svega ispitivanje kakvo}e fid-sklopki, koje

mjere razliku struja faznog vodi~a i neutralnog vodi~a nakon potro{a~a. Kad

je instalacija ispravna, ta razlika iznosi teoretski 0 mA. Mogu se ispitivati

razli~ite vrste sklopki: S, G, FIK, DC-osjetljivih, …, i to primjenom razli~itih

ispitnih struja (s osloba|anjem sklopke ili bez njega, s ramp ili pulsnom

pobudom), za razli~ita vremena otpu{tanja, uz istodobno mjerenje otporno-

sti uzemljenja primjenom sonde, mjerenje impedancije petlje, a tako|er i

mjerenje napona dodira (kvara), te struje kratkog spoja.

– NAPAJANJE ure|aja (�O) – omogu}eno je primjenom 6 × 1,5 V baterija, aku-

mulatora ili vanjskog napajanja (preko adaptera).

– RS-232 su~elje – mogu}e je priklju~iti pisa~, te ra~unalo (primjenom odgo-

varaju}e programske podr{ke WinSAT100, mogu}e je obavljati protokolira-

nje, raditi s bazama podataka, te upravljati ure|ajem izvana).

3. Novi pristup beskontakt-

nom mjerenju tempera-

ture – RAYTEK Raynger

MX2-4-6 sustavi

UVOD

Tendencija odr`avanja kakvo}e proizvodnje i usluga, tj. kakvo}e radnog okoli{a,

dakle nadzor nad stvaranjem (izradbom) kvalitetnih tvarnih i netvarnih dobara

sveprisutna je, te posebno obja{njena i regulirana normama niza ISO 9000. U

proizvodnji tvarnih dobara, nadzoru nad njihovom kakvo}om, te u procesu

odr`avanja sustava bilo koje namjene temperatura je veoma va`an parametar.

Stalno i kvalitetno pra}enje (i popisivanje) stanja temperature pove}ava kakvo}u

proizvoda svih vrsta, pove}ava op}u sigurnost (od po`ara, kvarova, eksplozija …),

smanjuje koli~inu {karta, pove}ava produktivnost, skra}uje vrijeme zastoja te osi-

gurava kontrolirani tijek proizvodnje i rada u optimalnim uvjetima. Infracrvena

(IC) tehnologija poznata je ve} dugi niz godina, ali tek pojeftinjenjem i smanje-

njem dimenzija (protega) IR (Infra-Red) osjetila (detektora) omogu}ena je pri-

mjena te tehnologije u komercijalne svrhe, to~nije u izradi niza {iroko primjenji-

vih ure|aja, npr.:

a) ure|aja za promatranje i snimanje pomi~nih i nepomi~nih objekata u

slu~ajevima kad ih ljudsko oko i ruka zbog uvjeta okoli{a ili zapreka ne

mo`e uo~iti i provjeriti

b) ispitivala i beskontaktnih mjerila temperature na povr{inama razli~itih tijela.

Mnogobrojne su prednosti beskontaktnog nad kontaktnim, klasi~nim mjerenjem

temperature, osobito tamo gdje se predmeti kre}u, veoma su vru}i i/ili nepristu-

pa~ni (npr. mjerenje temperature taline pri izlijevanju u kalupe te kod ure|aja

pod naponom i sl.). Beskontaktna mjerila temperature (IC toplomjeri, slika IV.3)

svojom pokretljivo{}u, precizno{}u, jednostavno{}u uporabe, postaju nezamjenji-

4. Ispitivanje sigurnosti

elektri~nih instalacija na

strojevima

UVOD

Europskom normom EN 60204 jo{ 1997. godine precizno je utvr|eno koje uvjete

treba ispunjavati bilo koji (industrijski) stroj s elektri~nom instalacijom da bi bio

stavljen u funkciju, tj. neopasan za korisnika i okoli{ (za gra|evne objekte, druge

strojeve, ljude, biljke, `ivotinje itd.). Prema toj normi, dijelovi stroja pod napo-

nom moraju biti izolirani tako, da i pod utjecajem razornih djelovanja na stroj

Slika IV.11. BELMET 60204 SAFEGUARD – LEM MachineTest 204 (i ResTest 204)

Zaklju~ak

Navedena problematika mjerenja kakvo}e elektri~ne energije predmet je zani-

manja velikog broja korisnika i stru~njaka u ispitivanju i odr`avanju elektri~nih

mre`a i instalacija, kako onih u proizvodnji, prijenosu, distribuciji i opskrbi potro-

{a~a elektri~nom energijom (onih u industriji, gospodarstvu, {kolstvu, a dakako i

u ku}anstvima). Ono {to je relativno novo, jest pra}enje kakvo}e i pouzdanosti

instalacija (procjena pona{anja u realnoj situaciji preoptere}enja i otkaza, te npr.

prorade za{tite), a koja bitno utje~e na kvalitetno i sigurno obavljanje mnogih dje-

latnosti u industriji, gospodarstvu, ustanovama, ku}anstvima, jer utje~e i na ka-

kvo}u elektri~ne energije. To se prije svega odnosi na ispitivanje ispravnosti i

pouzdanosti sklopki (FI-RCD) i prekida~a (sklopki), te na mjerenje parametara

kakvo}e elektri~ne energije: treperenja, asimetri~nosti, naponskih propada, har-

monika, kolebanja napona i frekvencije itd., zatim se odnosi na mjerenje i kom-

penziranje jalove energije, previ{e sna`nih harmonika, … .

Mnoga poduze}a u Republici Hrvatskoj raspola`u takvim ispitnim i mjernim sus-

tavima, koji svojim djelovanjem ispunjavaju zahtjeve za kvalitetom proizvodnje u

skladu sa normama niza ISO 9000. Odr`avanje kakvo}e elektri~ne energije (npr.

prema normi EN 50160) i visoke sigurnosti elektri~nih instalacija (npr. prema

normi EN 60204), zahtijeva mnoga dodatna ulaganja u sve procese tijekom

proizvodnje, prijenosa i distribucije elektri~ne energije, a veoma va`ni ~imbenici

u cijelom tom procesu jesu i nadzor nad ugradnjom i ispravno{}u elektri~nih

instalacija (i na strojevima) pod naponom (RPN), te kontrola i »popravljanje«

kakvo}e raspolo`ive, isporu~ene elektri~ne energije, te razne vrste kompenzira-

nja (harmonika, jalove energije itd.).

Knjiga je namijenjena prije svega svim odgovornim i zainteresiranim osobama iz

podru~ja proizvodnje, ugradnje, odr`avanja elektroinstalacija, zatim podru~ja

proizvodnje, prijenosa, distribucije i uporabe elektri~ne energije (potro{a~ima

ve}im ili manjim), te osobama koje djeluju u industriji, obrazovnim i inspekcij-

skim ustanovama i slu`bama.

Djelomi~no je predstavljeno stanje u Republici Hrvatskoj, te je ukazano na dalj-

nje smjerove razvoja i planove. ^itatelji bi trebali biti upoznati i s novom normom

Prilozi

Prilog 1. Izvod iz norma EN 50160 i EN 61000 i

usporedba

Tablica 1. Europska norma EN 50160 – nove zna~ajke razdjelnog napona na mjestu predaje potro{a~u u javnim

NN i SN mre`ama pri normalnim pogonskim uvjetima te usporedba s normom za EMC: EN 61000