1

DEFINICIJE KVALITETA Električna energija je komercijalni proizvod posebne vrste, koji zbog svoga značaja u životu savremenog sveta podleže nekim normama, propisima, standardima, ili preporukama u pogledu kvaliteta, za čije poštovanje je zainteresovana i šira društvena zajednica. Zbog toga se svi akti, u kojima se specifikuju pokazatelji kvaliteta električne energije isporučene potrošačima, obično donose od strane državnih organa, ili stručnih organizacija (ređe od nacionalnih ili međunarodnih profesionalnih udruženja). U njima se kvantitativno specifikuju pojedini pokazatelji kvaliteta i dozvoljeni opsezi njihove promene. Pojam ''kvaliteta električne energije'' ima više aspekata, kao što su:

− Kvalitet učestanosti, koji je vezan za održavanje učestanosti na propisanoj vrednosti. Kva-litet učestanosti je mera performansi elektroenergetskog sistema u odnosu na potrošače.

− Kvalitet napona, čija je mera odstupanje veličine napona i oblika naponskog talasa od idealnih referenci. On je, kao i kvalitet učestanosti, mera performansi elektroenergetskog sistema u odnosu na potrošače.

− Kvalitet struje, koji je komplementaran pojmu kvaliteta napona i odnosi se na odstupanje talasa struje od idealne reference (koja je, kao i naponska referenca sinusoidna, konstantne amplitude i učestanosti i u fazi sa talasom napona). Kvalitet struje karakteriše performanse potrošača u odnosu na sistem.

− Kvalitet snage (ili energije), koji je kombinacija kvaliteta napona i struje i karakteriše interakciju između sistema i potrošača (razlikovati tehničke pojmove ''sistem'', ili ''proiz-vođač'' – ''potrošač'', od komercijalnih ''isporučilac'', odnosno ''prodavac'' – ''kupac'').

− Kvalitet isporučioca obuhvata sve tehničke i komercijalne aspekte kvaliteta učestanosti i napona, koji su od uticaja na kupca.

− Kvalitet potrošača, koji obuhvata sve tehničke i komercijalne aspekte kvaliteta napona, struje i energije, od uticaja na isporučioca.

Osnovni pokazatelj kvaliteta isporuke električne energije je neprekidnost napajanja potro-šača. On se karakteriše raznim indeksima pouzdanosti (LOLP, LOE, E(DNS), EUE itd.), na osnovu kojih se planiraju proširenja i izgradnja objekata elektroenergetskih sistema. U eksploataciji, ovi indeksi koji se baziraju na proračunima verovatnoće pojave određenih efekata, mogu se odrediti samo aposteriorno. Zbog toga se ti indeksi u eksploataciji mogu koristiti jedino kao pokazatelji za ocenu kvaliteta pogona tokom nekog proteklog perioda i obično se ne normiraju u pogonskim propisima i pravilima eksploatacije.

2

Pokazatelji kvaliteta isporuke električne energije potrošačima, koji su predmet normiranja i standardizacije, obično su vezani za dve najvažnije promenljive koje karakterišu rad svakog elek-troenergetskog sistema, a to su učestanost i napon. Na prvi pogled to može izgledati i paradoksalno, jer su to veličine koje nemaju direktnu komercijalnu vrednost. Međutim, njihov posredni uticaj na kvalitet isporučene električne energije potrošačima je očigledan, tako da se sve abnormalnosti u sistemu, preko učestanosti sistema i napona napajanja, preslikavaju kao efekti čiji je materijalni uticaj na krajnje potrošače očigledan. Napon i učestanost su dve osnovne varijable koje karakterišu funkcionisanje svakog elektroenergetskog sistema i kvalitet električne energije isporučene potrošačima. Poželjno je da se te dve varijable održavaju na konstantnim (nazivnim ili nominalnim) vrednostima, koje obezbeđuju zahtevanu sigurnost i ekonomiju u eksploataciji. Međutim, mogu se pojaviti poremećaji tih varijabli u okolini njihovih referentnih vrednosti, tako da permanentno i striktno održavanje tih varijabli na željenim konstantnim vrednostima nije moguće, a nije ni neophodno. Zbog toga se kao blaži zahtev u eksploataciji elektroenergetskih sistema postavlja uslov da se one održavaju u nekim dozvoljenim granicama odstupanja oko te nominalne vrednosti. Te zone tolerancije su nametnuli potrošači i zahtevi sigurnosti i ekonomičnosti eksploatacije elektroenergetskih sistema. Drugim rečima, to znači da se održavanje napona i učestanosti na propisanim vrednostima, u osnovi, onda odnosi na dva aspekta eksploatacije elektroenergetskih sistema:

− prvi aspekt predstavlja stalnu brigu proizvođača i isporučilaca da obezbede potrošačima kvalitetnu električnu energiju po najnižoj mogućoj ceni. Održavanje napona u propisanim granicama, kao i neprekidnost isporuke električne energije potrošačima osnovni su pokazatelji koji karakterišu taj kvalitet. Ovaj aspekt u osnovi tangira sisteme za distribuciju i distributivno-razdelne mreže.

− drugi aspekt se posebno odnosi na proizvodno-prenosni deo elektroenergetskog sistema, gde su vrednosti napona u karakterističnim tačkama mreže, oblik talasa naizmeničnog napona i vrednosti učestanosti glavni indikatori kvaliteta i dobrog funkcionisanja samog proizvodno-prenosnog dela sistema. Što se ovi indikatori održavaju bliže nominalnim, to je režim rada u sistemu bliži planiranom, koji se obično bazira na nekom optimizacionom kriterijumu.

Svi normirani pokazatelji kvaliteta po pravilu se vezuju za normalan radni režim elektro-energetskog sistema. Poremećeni radni režimi, s obzirom na veliki broj raznih mogućih poremećaja (po tipu i intenzitetu), obično se ne razmatraju u kontekstu normiranja kvaliteta isporuke električne energije.

3

POKAZATELJI KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE VEZANI ZA UČESTANOST SISTEMA

Učestanost je električna slika brzine obrtanja sinhronih generatora u jednom elektroenergetskom sistemu. U stacionarnom stanju svi generatori su međusobno čvrsto spojeni sa sinhronizacionim momentima, pa se obrću istom električnom (sinhronom) brzinom. Tada postoji jednakost između motornih (turbinskih) i otpornih (genratorskih) momenata, odnosno postoji ravnoteža između proizvodnje i potrošnje električne energije u sistemu. Svako narušavanje te ravnoteže dovodi do varijacije brzine obrtanja sinhronih generatorskih grupa i učestanosti sistema. Održavanje učestanosti je globalni, sistemski problem, jer je u ustaljenom stanju ona ista u svim tačkama elektroenergetskog sistema i na svim generatorima koji rade u sinhronizmu. Glavni uzroci odstupanja učestanosti u jednom elektroenergetskom sistemu u normalnom pogonu jesu varijacije potrošnje, a u poremećenim režimima i ispadi iz pogona generatorskih i potrošačkih blokova, usled pojave kvarova. U većini slučajeva potrošači imaju slobodu da se proizvoljno uključuju i isključuju i menjaju svoje opterećenje, čime se menja stanje (ili radni režim) eksploatacije sistema. Te promene stanja se dalje preslikavaju na promene učestanosti sistema. Njihova kompenzacija zahteva odgovarajuće promene odatih generatorskih snaga. Ceo koncept regulacije učestansoti upravo se bazira na permanentnim naporima da se u uslovima pojave promena stanja održava ravnoteža između proizvedenih i utrošenih aktivnih snaga. Ukupna potrošnja jednog elektroenergetskog sistema sastoji se od velikog broja opterećenja individualnih potrošača različitog karaktera, kao što su domaćinstva, industrija itd., čija je jedinična snaga obično vrlo mala u odnosu na ukupno opterećenje sistema. Ponašanje svakog od tih pojedinačnih opterećenja je u osnovi stohastičko, ali srednja snaga potrošnje u celom sistemu prati ciklus ljudskih aktivnosti u nekom određenom vremenskom periodu, pa se može dosta tačno predvideti unapred i na osnovu tog predviđanja načiniti program rada proizvodnih agregata, koji će zadovoljiti te planirane potrebe. Potrebe za održavanjem učestanosti, nametnute od samih potrošača, obično nisu stroge. Odstupanja učestanosti u opsegu od ±0,25 Hz do ±0,5 Hz, za potrošače su sasvim prihvatljiva, osim za neke specijalne aparate (sinhroni časovnici, elektronski računari, TV i telekomunikacioni uređaji itd.). Sa gledišta samog elektroenergetskog sistema, veća odstupanja učestansoti nepovoljna su za sve aparate sa gvozdenim jezgrom, gde sniženje učestanosti posebno može dovesti do pojave zasićenja, izobličenja talasa struje praznog hoda aparata, povećanih gubitaka energije u pojedinim elementima sistema i generisanje viših harmonika. Osim toga, preterana odstupanja učestanosti su čest uzrok nedozvoljene promene ugovorenih snaga razmene, koje mogu ugroziti rad i čak izazvati raspad interkonekcije, naročito kada spojni vodovi rade u blizini graničnih opterećenja. Osnovni zaključak prethodnih razmatranja je da svaka pojava odstupanja učestanosti u nekom elektroenergetskom sistemu preslikava narušavanje ravnoteže između proizvodnje i potrošnje. Novo stanje ravnoteže može se postići dejstvom samoregulacije sistema pri nekoj učestanosti različitoj od referentne, ili ručnom, odnosno automatskom regulacijom odate snage generatorskih grupa radi kompenzacije uzroka pojave te neuravnoteženosti, pri čemu se učestanost održava u nekoj, unapred zadatoj, referentnoj vrednosti. Pri narušavanju ravnoteže između proizvodnje i potrošnje mogu se znatno promeniti i tokovi snaga po pojedinim prenosnim vodovima, a s tim i gubici i rezerve statičke stabilnosti, što je nepoželjno sa gledišta racionalne eksploatacije sistema. Zbog toga se teži da se učestanost u sistemu permanentno održava na propisanoj vrednosti.

4

Proizvodne jedinice su sa svoje strane manje ili više osetljive na promene učestansoti (naročito su osetljivi turboagregati i uređaji sopstvene potrošnje klasičnih termoelektrana na paru i nuklearnih termoelektrana). Opseg promena u granicama ±1 Hz, a ponekad i ±3 Hz propisuje se kao dozvoljeni opseg normalnih promena u kojima agregati moraju odavati punu snagu, ali u ograničenom vremenu trajanja. Treba istaći da parne turbine ponekad mogu nametnuti vrlo uske granice promena učestanosti. Naime, lopatice, odnosno paketi lopatica rotora u turbinama niskog pritiska podeljeni su na stepene različite dužine, smeštene radijalno na osovinu sa kojom se obrću istom brzinom. Same po sebi, te lopatice predstavljaju oscilatorne sisteme, koji pri određenoj učestanosti sila poremećaja mogu ući u rezonansu. One se tada mogu oštetiti, ili čak i polomiti (najkritičniji su zadnji stepeni lopatica u turbinama niskog pritiska, jer su te lopatice najduže). U slučaju realnih turbina, periodični poremećaji su uvek mogući, a ako se poklapaju sa oscilatornim modom brzine obrtanja (ili njenim celobriojnim umnoškom), pojava rezonanse je vrlo verovatna. Otklanjanje opasnosti od rezonanse pojačanom konstrukcijom lopatica dovela bi do odstupanja od njihovog optimalnog profila i smanjenja koeficijenta korisnog dejstva turbine. Zbog toga se vibracione karakteristike lopatica biraju tako što se zabranom rada turbine u nekim zonama obrtanja, otklanjaju mogućnosti pojave i štetnog dejstva njihove rezonanse. Međutim, rezonantne učestanosti nisu iste za sve redove lopatica, pa se ova zabrana rada mora odrediti u jednom širem opsegu učestanosti, tako da se normalni pogon parne turbine dozvoljava samo u uskoj zoni učestanosti oko nominalne vrednosti (49,50 ÷ 50, 50 Hz). U nekim pogonskim slučajevima (rad na izolovanoj mreži, bliski kvarovi), nastaju nagle promene učestanosti, usled brzih ili naglih promena otpornog momenta na proizvodnim agregatima, što zahteva odgovarajuće brzo dejstvo na organe za dovod radnog fluida u njihove primarne mašine, no takve abnormalne situacije se otklanjaju dejstvom odgovarajuće zaštite koja deluje na potrošnju, zavisno od odstupanja i brzine promene odstupanja učestanosti. Ponekad ta zaštota deluje i na ventile za brzo zatvaranje dovoda radnog fluida u turbinu.

Prikaz poremećaja frekvencije

5

Iz priloženog, mere za održavanje kvaliteta učestanosti odnose se na dva tipa upravljačkih akcija, i to:

− regulaciju učestanosti, na nivou celog elektroenergetskog sistema, centralizovano; − brzu zaštitu skupih elemenata sistema, lokalno, pomoću zaštitnih releja, osetljivih na

promene učestanosti. Osnovni pokazatelj kvaliteta održavanja učestanosti u nekom elektroenergetskom sistemu naizmenične struje je odstupanje učestanosti u odnosu na svoju nominalnu (nazivnu) vrednost. To je globalni pokazatelj, isti za sve delove elektroenergetskog sistema u sinhronizmu, koji karakteriše održavanje ravnoteže između proizvodnje i potrošnje aktivne snage. Normiranje učestanosti vezuje se za normalni stacionarni radni režim, gde je ta uravnoteženost ostvariva. Međutim, definicija odstupanja učestanosti nije jednoznačna, pa se mogu razmatrati sledeće tri opcije pri specifikaciji tog pokazatelja: 1. Odstupanje trenutne od nazivne vrednosti učestanosti:

nF(t)=F(t) F∆ − .

2. Odstupanje srednje vrednosti učestanosti u nekom određenom vremenskom periodu T (na primer, 15 minuta, 1 sat, 1 dan, 1 sedmica, 1 mesec, 1 godina itd.), u odnosu na nazivnu vrednost učestanosti:

T T nF =F F∆ − ,

gde je T

T0

1F = F( )dT

τ τ∫ − srednja vrednost učestanosti u razmatranom vremenskom periodu T.

3. Srednje-kvadratno odstupanje učestanosti (standardna devijacija) tokom nekog vremen-skog perioda T, računato u odnosu na svoju srednju vrednost TF u istom tom periodu:

( )T

2F T

0

1 F( ) F dT∆σ = τ − τ∫ .

Definicija srednje-kvadratnog odstupanja učestanosti je bitna, zbog slučajne prirode varijacija učestanosti, koja podleže normalnoj (Gaussovoj) raspodeli, čija je funkcija gustine raspodele:

2

TF 2

F F

1 ( F )= exp2 2

∆∆ ∆

∆ϕ −

σ π σ .

Sa učestanošću i odstupanjem učestanosti u direktnoj je vezi i pojam sinhronog vremena. To je fiktivno vreme zasnovano na nazivnoj učestanosti sistema u sinhronoj zoni, računato shodno formuli:

1T

0syn syn

n 0

1T = F( ) d +TF

τ τ∫

6

S druge strane, odstupanje sinhronog u odnosu na tačno (astronomsko) vreme astrT pred-stavlja globalni pokazatelj održavanja ravnoteže između proizvodnje i potrošnje tokom dužeg vremenskog intervala, i definiše se preko formule:

[ ]T1

syn syn astr nn 0

1T =T T = F( ) F dF

∆ − τ − τ∫ ,

gde je 0syn synT T (t 0)= = sinhrono vreme na početku intervala, a 1T dužina tog intervala unutar

razmatranog vremenskog perioda T. Kolebanje učestanosti definiše se kao razlika između maksimalne ( TMF ) i minimalne vrednosti trenutne učestanosti u nekom vremenskom periodu T ( TmF ):

Tkol TM TmF =F F∆ − .

Pri brzim promenama učestanosti (većim od 0,2 Hz/s) definiše se i brzina promene učes-tanosti kao:

FdF(t)v

dt= ,

gde se vremenska promena učestanosti F(t) posmatra na glatkoj krivoj učestanosti, bez šumova. Svi napred definisani pokazatelji kvaliteta održavanja učestanosti u nekom elektro-energetskom sistemu služe kao sasvim dobre mere za karakterizaciju učestanosti u normalnom radnom režimu. U poremećenim režimima, pored tih pokazatelja, moraju se uzeti u obzir i broj, amplituda i trajanje pojedinih od njih, u opsezima izvan specifikovanih tolerantnih granica. Granice dozvoljenih promena pojedinih pokazatelja daju se u propisima i standardima. Tako, na primer, u ''Studiji tolerancije učestanosti i napona u elektroenergetskom sistemu Jugoslavije'' iz 1968. godine (duži niz godina korišćena kao relevantna za upravljanje u elektroenergetskom sistemu Jugoslavije, odnosno Srbije) smatra se da su dopuštena odstupanja učestanosti u normalnom radnom režimu trajno ±0,1 Hz, a privremeno ±0,2 Hz. Pri tome, dozvoljava se i odstupanje sinhronog vre-mena do najviše ±120 s, a dodatna kolebanja, pored dozvoljenog odstupanja učestanosti od ±0,1 Hz ne smeju preći 0,2 Hz. Slične vrednosti specifikovane su i u GOST standardu. Prema pogonskom priručniku UCTE, dozvoljeno je trajno kvazistacionarno odstupanje učestanosti od ±180 mHz i najmanja trenutna vrednost od 49,2 Hz (što odgovara najvećoj dinamič-koj promeni učestanosti od −0,8 Hz (odnosno −1,6 %), s tim da prag delovanja I stepena automat-skog frekventnog rasterećenja (AFR) bude na učestanosti 49,0 Hz, a poslednji na učestanosti od 47,5 Hz. S druge strane, propisuje se najveća dozvoljena trenutna vrednost učestanosti sistema od 50,8 Hz. Što se tiče vremenske greške, toleriše se odstupanje sinhronog u odnosu na astronomsko vreme (UTC − ''Universal time coordinated'') u normalnim uslovima (kada nema poremećaja u interkonekciji) od ±30 s, a izuzetno ±60 s, dok je poželjan tolerantni opseg odstupanja ±20 s. Ona se kontroliše svakog dana u 8 h ujutru u sistemskim centrima upravljanja. Nije pogodno da se normira trenutno odstupanje učestanosti jer ono zavisi od veličine sistema i mogućeg debalansa aktivne snage u njemu, već je prirodnije da se u tu svrhu pojam "trajno" shvati u smislu srednjih vrednosti u toku određenog perioda. Takođe i dozvoljeno odstupanje sinhronog vremena treba primeniti na ukupnu nakupljenu grešku, a ne samo na udeo

7

određenog vremena pogona sistema T na tu grešku (otuda se u definicijama sinhronog vremena i odstupanja sinhronog vremena pojavljuje vreme integracije T1 , koje se u opštem slučaju razlikuje od vremena T. Prema Evropskoj normi EN 50160 koja se odnosi na mrežnu frekvenciju kao obeležje elektroenergetskog sistema niskog napona, nazivna frekvencija napona napajanja je 50 Hz. Pri normalnim pogonskim uslovima desetosekundna srednja vrednost osnovne frekvencije u nekoj distributivnoj mreži mora biti u sledećim opsezima:

− kod mreža povezanih sa elektroenergetskim sistemom: 50 Hz ± 1% ) tj. od 49,5 Hz do 50,5 Hz) tokom 95% nedelje, odnosno 50 Hz + 4%/-6% (tj. od 47 Hz do 52 Hz) tokom 100% nedelje (u preostalih 5%).

Sada je ovaj zahtev strožiji i glasi:

− kod mreža povezanih sa elektroenergetskim sistemom: 50 Hz ± 1% ) tj. od 49,5 Hz do 50,5 Hz) tokom 99,5% svake nedelje (tokom cele godine), odnosno 50 Hz + 4%/-6% (tj. od 47 Hz do 52 Hz) u preostalih 0,5% svake nedelje.

− kod izolovanih mreža (nepovezanih sa elektroenergetskim sistemom i po starim i po novim stadnardima dozvoljene tolerancije su 50 Hz ± 2% ) tj. od 49 Hz do 51 Hz) tokom 95% nedelje, odnosno 50 Hz ± 15% (tj. od 42,5 Hz do 57,5 Hz) u preostalih 5% svake nedelje.

8

Opšte o normi EN 50160 Ova norma definiše bitne veličine distributnivnog napona na mestu predaje potrošaču u javnim niskonaponskim i srednjenaponskim mrežama pri normalnim pogonskim uslovima. Ova norma se ne odnosi:

a) Za pogon posle nekog kvara i kao mera privremenog napajanja, koje se primenjuju kako bi se omogućilo daljnje napajanje potrošača pri zahvatima održavanja i pri gradnji, te kako bi se na najmanju meru ograničili opseg i trajanje prekida napajanja;

b) U slučajevima kada postrojenje ili aparat potrošača ne zadovoljavaju merodavne standarde ili tehničke uslove za priključak ili kada su prekoračene granične vrednosti smetnji prenošenih vodovima;

c) U slučajevima kada neko postrojenje za proizvodnju ne zadovoljava merodavne norme ili tehničke uslove za priključak na distributivnu mrežu (npr. postrojenja za proizvodnju energije);

d) U posebnim prilikama na koje može uticati isporučilac električne energije, posebno kod:

− posebnih vremenskih (ne)prilika ili prirodnih katastrofa; − smetnji koje su izazvale treće strane; − mera javnih organa ili organa vlasti; − radnih sporova (prema zakonskim odredbama); − više sile; − ograničenja kapaciteta napajanja zbog spoljnih uticaja.

Ova norma može se u celosti ili delimično zameniti ugovorom između pojedinačnog potrošača i isporučioca električne energije. U ovoj normi opisane karakteristike napona napajanja nisu predviđene za upotrebu kao nivo elektromagnetske kompatibilnosti ili kao granične vrednosti smetnji koje se iz postrojenja potrošača vodovima prenose u javne mreže. Svrha ove norme je da utvrdi i opiše karakteristike distributivnog napona u pogledu:

− frekvencije; − veličine; − oblika talasa; − simetrije triju napona faznih provodnika.

Te se karakteristike za vreme normalnog pogona menjaju zbog varijacija opterećenja, smetnji iz odreženih postrojenja i kvarova, koji su pretežno izazvani spoljnim događanjima. Karakteristike napona izrazito su slučajne prirode, kako u pogledu vremenskog toka na nekom posmatranom mestu predaje, tako i u jednom trenutku u pogledu prostorne raspodele na svim mestima predaje u nekoj mreži. S obzirom na te zavisnosti valja računati s time da će se navedeni nivoi karakterističnih pokazatelja napona napajanja u retkim slučajevima prekoračiti. Pojedine pojave koje utiču na napon napajanja potpuno su nepredvidive, tako da nije moguće za odgovarajuće karakteristike navesti fiksno definisane vrednosti. Vrednosti koje su za te pojave date u normi date su kao orijentacione vrednosti. Definicije u vezi sa normom su date kod svakog dalje razmatranog pokazatelja kvaliteta pojedinačno.

9

REKAPITULACIJA Uzroci odstupanja frekvencije:

− Neodgovarajuće performanse sistema za regulaciju brzine obrtanja

generatora − Kvarovi u sistemu sa opterećenjem bliskom graničnom opterećenju − Isključivanje i uključivanje velikih blokova potrošača − Ispadi velikih generatora Posledice

− Izazivaju kvarove na elektronskoj opremi i utiču na brzinu motora.

Indikatori za kontrolu performansi vezanih za održavanje učestanosti su: − Standardno odstupanje:

n

2F k 0

k 1

1 (F F ) [Hz]n 1∆

=σ = −

− ∑ ,

gde n označava broj uzoraka učestanosti uzetih svake 1–2 sekunde tokom perioda osmatra-nja od 15 minuta (n = 450−900), a 0F bazna učestanost (koja ne mora biti i nazivna učesta-nost 50 Hz).

Kvalitet učestanosti tokom mesečnih perioda određuje se na osnovu vrednosti F∆σ proračunatih svakih 15 minuta u mesecu.

Ostali indikatori su:

− Broj i ukupno trajanje u [h] korekcija grešaka sinhronog vremena u mesecu. − Ukupno mesečno trajanje odstupanja učestanosti preko ±50 mHz.

Kvalitet sekundarne regulacije u određenoj regulacionoj oblasti procenjuje se na osnovu vremena potrebnog za povratak učestanosti na svoju programiranu vrednost, posle iznenadne promene snage veće od 600 MW i završenog dejstva primarne regulacije. U tom cilju koristi se metod baziran na ''krivoj forme trube'' sa slici. Posle iznenadne promene snage, registruje se učestanost i poredi sa odgovarajućom ''kri-vom forme trube'', čija je analitička forma:

t / T0H(t) F Ae [Hz]−= ± ,

gde je:

a2 2 0

s

PA 1, 2 F 1,2 (F F ) 1,2 [Hz]E∆

= ∆ = − = ;

900T , za T 900 s i a 20 mHzAlna

= ≤ = ,

0 1 0F F F [Hz]∆ = − ; 1 2 1F F F [Hz]∆ = − ;

10

2 2 0F F F [Hz]∆ = − .

a

0 200 400 600 800 1000

49,8

49,9

50,1

50,2

H, F [Hz]

t [s] −100

∆F0 F50 F1

F0 = 50,01

F2

∆F1 ∆F2

A

H(t)

F(t)

Oblik ''krive forme trube'' H(t) za određivanje zone zadovolja-vajućeg rada automatske

sekundarne regulacije u interkonekciji UCTE Učestanost se mora uspostaviti na vrednosti 0F a± , gde je dozvoljena greška AGC a 20 mHz= , 900 s (15 min) posle nastanka poremećaja (to znači, unutar anvelopa za datu vrednost parametara aP∆ ). Potrebni parametri za crtanje te krive su:

− Iznenadna promena snage aP∆ . − Programirana učestanost 0F . − Učestanost sistema pre poremećaja 1F u trenutku t = 0 s. − Maksimalna promena učestanosti 2F∆ posle poremećaja.

Familija krivih aH f (t, P )= ∆ crta se na bazi opservacije učestanosti tokom niza godina, uzimajući promenu snage aP∆ kao parametar. Na osnovu tih krivih, pri svakom poremećaju P a, mogu se interpolirati odgovarajuće anvelope aH f (t, P )= ∆ i utvrditi kvalitet sekundarne regulacije. Ukoliko je stacionarna vrednost učestanosti posle 900 s unutar površine između tih anvelopa, taj kvalitet se smatra da je zadovoljavajući, a izvan njih, nezadovoljavajući.

11

POKAZATELJI KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE VEZANI ZA NAPON

Definicije osnovnih poremećaja

Amplituda napona i oblik talasa napona, odnosno odstupanje oblika talasa napona od idealne sinusoide predstavljaju mere kvaliteta isporuke električne energije vezana za napon industrijske učestanosti. U tom smislu definišu se osnovne forme poremećaja:

a. Naponski propadi predstavljaju smanjenje amplitude napona industrijske učestanosti, čije je trajanje u opsegu od 0,01 s do 1 minuta. Tipične vrednosti su između 10 % i 90 % (od nazivne efektivne vrednosti napona). b. Prekidi napajanja su okarakterisani potpunim gubitkom napona (kada je napon ispod 10 % od nazivne efektivne vrednosti) na jednoj ili više faza tokom dužeg vremenskog perioda. Trenutni prekidi su okarakterisani trajanjem između 0,01 s i 3 s, a privremeni prekidi između 3 s i 60 s, dok su trajni prekidi svi oni čije je trajanje duže od 60 s. c. Naponski udari predstavljaju privremeno povećanje napona (ili struje) za više od 10 % od nazivne vrednosti, a trajanja su od 0,01 s do 60 s (tipične vrednosti su između 1,1 r.j. i 1,8 r.j.). d. Prelazne distorzije (ili tranzijentne promene) talasa napona okarakterisane su pojavama impulsnih neregularnosti (bilo koje polarnosti) u sinusoidi napona, koje se ponavljaju u kratkim vremenskim intervalima na inače sinusoidnom talasu napona industrijske učestanosti. e. Prenaponi i podnaponi su odstupanja napona veća od ±10 % od nazivne vrednosti napona, koja traju duže od 1 minuta (tipične vrednosti prenapona su 1,1−1,2 r.j., a podnapona 0,8−0,9 r.j.).

Najznačajnije distorzije talasa naizmeničnog napona koje utiču na kvalitet isporučene električne energije

f. Harmonici predstavljaju sinusoidne talase napona (i/ili struja), čije su učestanosti celob-rojni ili razlomljeni umnožak osnovne učestanosti naizmeničnog napona industrijske učestanosti. Ti talasi se superponiraju na talas osnovne učestanosti, izazivajući njegovu distorziju. Pored viših harmonika (samo neparni sa celobrojnim umnoškom osnovne učestanosti većim od 1), postoje i subharmonici (oni su razlomljeni umnožak (manji od 1) učestanosti osnovnog harmo-nika) i međuharmonici (necelobrojni umnožak (veći od 1) učestanosti osnovnog harmonika). Izvori harmonika su nelinearni potrošači i uređaji energetske elektronike: statički konvertori, invertori, ciklokonvertori, zatim lučne peći i beskontaktni prekidači i drugi slični uređaji.

12

g. Periodični impulsi se pojavljuju kao kratkotrajni poremećaji u svakoj poluperiodi talasa napona (traju kraće od 0,01 s). Najčešće ih proizvode komutacioni uređaji energetske elektro-nike. Njihove harmonijske komponente obično su vrlo visoke učestanosti. h. Fluktuacije napona okarakterisane su sa sistematskim varijacijama anvelope amplituda talasa napona, normalno u opsegu od 90 % do 110 %. Ovakve varijacije napona su svojstvene flikerima. i. Odstupanje učestanosti se manifestuje i u promeni periode talasa napona. j. Telefonski faktori interferencije (IT, VT, TIF) definišu pokazatelje nivoa smetnji koje izazivaju harmonijske učestanosti na žičnoj telefoniji. Prikaz ovih poremećaja (prema standardu IEEE 1159) je dat i u narednoj tabeli.

13

Poremećaji amplitude naponskog talasa

Slično kao u slučaju pokazatelja kvaliteta električne energije vezanih za učestanost, osnov-ni pokazatelji vezani za napon odnose se na razne forme definisanog pojma odstupanja napona na mestu priključka potrošača, jer je napon, za razliku od učestanosti, lokalni pokazatelj, čija je vrednost različita u raznim delovima elektroenergetskog sistema.

Poznavajući amplitudu i vreme trajanja poremećaja napona, sve pojave se mogu predstaviti u ravni amplituda–trajanje. Poremećaji snimljeni u toku određenog perioda se onda mogu prikazati u vidu tačaka rasutih u ovoj ravni. U zavisnosti od uzroka poremećaja, tačke se mogu naći u različitim delovima ravni, tako da je za dalje preciznije razmatranje ovih poremećaja neophodno izvršiti odgovarajuću klasifikaciju.

Prema visini amplitude napona, poremećaji se mogu podeliti u 3 oblasti: • Prekid – amplituda je nula (ili približno jednaka nuli), • Podnapon – amplituda je ispod nominalne vrednosti, • Prenapon – amplituda je iznad nominalne vrednosti.

Prema trajanju, pojave se mogu podeliti u 4 grupe:

• Veoma kratke – tranzijenti i događaji posle kojih se sistem sam vraća u normalno stanje

(self-restoring), • Kratke – događaji nakon kojih se sistem automatskom intervencijom vraća u normalno

stanje (automatic), • Duge – događaji nakon kojih je potrebna ručna intervencija (manual), • Veoma duge – događaji nakon kojih je potrebna popravka ili zamena pokvarenih i

neispravnih komponenti.

Ovakav metod klasifikacije poremećaja, preko amplitude i trajanja pokazao se kao veoma dobar i putem njega se mogu dobiti mnoge korisne informacije po pitanju kvaliteta električne energije. Na slici je prikazana preporučena klasifikacija naponskih poremećaja koja predstavlja bazu za klasifikacije poremećaja usvojene u standardima kojima se definiše ova oblast poremećaja.

Odstupanja amplitude napona se, kao i u slučaju odstupanja učestanosti, mogu definisati na tri različita načina: 1. Odstupanje trenutne od nominalne (nazivne) vrednosti napona:

nV(t)=V(t) V∆ − ,

ili u procentima:

n

V(t)V(t) 100 [%]V∆

∆ = .

Ako su amplitude ovih trenutnih odstupanja veće od 10 %, govori se o naponskim udarima (ako su pozitivne) i propadima (ako su negativne).

14

110%

90%

1-10%

1-3 min 1-3 sata

Am

plitu

da

1-3 perioda

Trajanje pojave

RADNI NAPON

Dug podnaponKratak podnapon

Kratak prenapon

Veomakratak

podnapon

Veomakratak

prenaponDug prenapon

Kratak prekid Dug prekid

Veomadug

prenapon

Veomadug

podnapon

Veomakratak prekid

Veoma dugprekid

Preporučena klasifikacija naponskih poremećaja

2. Odstupanje srednje vrednosti napona u nekom određenom vremenskom periodu T (15 minuta, 1 sat, 1 dan itd.):

T T nV =V V∆ − ;

ili u procentima:

TT

n

VV 100 [%]V∆

∆ = ,

gde je T

T0

1V = V( ) dT

τ τ∫ − srednja vrednost napona u definisanom vremenskom periodu T.

3. Srednje-kvadratno odstupanje (standardna devijacija), tokom nekog vremenskog perioda T, računato u odnosu na svoju srednju vrednost TV u istom tom periodu:

T

2V T

0

1= [V( ) V ] dT∆σ τ − τ∫ ,

pri čemu slučajne varijacije napona podležu normalnoj (Gaussovoj) raspodeli, sa funkcijom gus-tine raspodele:

15

2

TV 2

V V

1 ( V )= exp2 2

∆∆ ∆

∆ϕ −

σ π σ .

4. Pad napona je razlika modula napona između dve tačke (1 i 2) u mreži, izazvana protokom struje kroz poveznu impedansu:

1 2V=V V∆ − ,

odnosno u [%]:

1 2 1 2

2 n

V V V VV= 100 100 [%]V V− −

∆ ≈ .

Dugotrajni poremećaji - definicija i specifikacija zahteva elektroenergetskih sistema u pogledu održavanja ustaljene vrednosti napona

Ovi poremećaji obuhvataju sva odstupanja napona od nominalne vrednosti koja traju duže od 1 minuta. Dele se na podnapone, prenapone i dugotrajne prekide. U elektroenergetskom sistemu se ne zahteva striktno održavanje napona u svim čvornim tačkama mreže na propisanim konstantnim vrednostima, već se dozvoljava neki tolerantni opseg promena. Taj opseg dozvoljenih promena je širi za prenosne, a uži za distributivne sisteme koji direktno napajaju potrošače. Granice dozvoljenih promena u prenosnim mrežama određenje su uslovima sigurnosti pogona sistema i u principu zavise od sledećih ograničenja:

− gornja granica zavisi od stupnja izolacije aparata i uređaja, odnosno od dielektrične čvrstoće primenjenih izolacionih materijala i pojave zasićenja transformatora;

− donja granica zavisi od granica stabilnosti pogona generatorskoih grupa, sigurnosti napajanja sopstvene potrošnje elektrana i opasnosti od pojave sloma napona u sistemu.

Vrednosti napona koje treba održavati moraju poštovati navedena tehnička ograničenja uz najveću ekonomiju i sigurnost pogona. Ovi zahtevi se obično manifestuju preko profila visokih vrednosti napona koje u mreži treba održavati. Oni su po pravilu blisko gornjim granicama, koje se za pojedine naponske nivoe prenosnih mreža definišu odgovarajućim propisima i preporukama. Naponski profil u elektroenergetskom sistemu je rezultat dejstva na kontrolisane naponsko-reaktivne resurse, u prvom redu na sinhrone generatore i kompenzatore, a zatim na regulacione transformatore i statička sredstva za kompenzaciju. Samo se sinhrone mašine aktivni regulacioni resursi, dok su regulacioni transformatori i sredstva za kompenzaciju reaktivne snage pasivni resursi, koji se pobuđuju naponom mreže i tek tada mogu učestvovati u regulaciji napona i reaktivnih snaga. Uloge pojedinih od tih sredstava se prostorno i vremenski razdvajaju tako da se brze promene napona velikih amplituda kompenzuju pomoću sinhronih mašina, a spore preko regulacionih transformatora. U distributivnim mrežama napon napajanja potrošača treba da se održava na približno nominalnim naponima priključenih aparata. Regulacija napona u ovim mrežama se u principu obavlja pomoću automatski upravljanih regulacionih transformatora, kompenzacija faktora snage preko baterija otočnih kondenzatora, a kod velikih industrijskih potrošača i pomoću regulisanih statičkih kompenzacionih sistema. Kako je većina potrošača priključena na distributivne i industrijske mreže, onda je upravo u njima problem održavanja kvaliteta električne energije najizraženiji. Koji je od pokazatelja kvaliteta

16

najkritičniji zavisi od tipa i konstrukcije korišćenih uređaja. Međutim, imajući u vidu napred navedene definicije i osobine pojedinih pokazatelja, može se reći da su odstupanja napona od nazivne vrednosti najkritičnija. Ona se najčešće javljaju u slabo razvijenim nadzemnim distributivnim mrežama, kao i u preopterećenim gradskim distributivnim mrežama (na primer, u mrežama sa velikim udelom električnog grejanja). Donja i gornja granica napona pri kojoj uređaj još uvek ispravno radi zavisi od tipa i konstrukcije samog uređaja. U tom pogledu vrše se i razna laboratorijska ispitivanja. Tako se došlo do zaključka da su donje granice ispravnog rada različite za pojedine uređaje: televizor (−30 %), sijalica sa užarenim vlaknom (−15 %), fluorescentne sijalice (−20 %), trofazni asinhroni motori (−20 % do −25 %), aparati za domaćinstvo (−15 % do −40 %) itd. Ove vrednosti date su u odnosu na nazivne radne napone za koje su pojedini uređaji konstruisani. Treba istaći da pri navedenim graničnim vrednostima prestaje ispravan rad uređaja, ali one ne pokazuju pod kojim uslovima uređaj radi ako se napon nalazi neposredno iznad ili ispod deklarisane granice i kako takav rad utiče na njegove performanse i vek trajanja. U slučaju uređaja za osvetljenje sa užarenim vlaknom, sa smanjenjem napona smanjuje se i snaga potrošnje, svetlosni fluks i odavanje svetlosti, što jednom rečju znači da se pogoršava kvalitet osvetljenja. Ali, isto tako, interesantno je napomenuti da se sa povećanjem radnog napona iznad nazivne vrednosti znatno skraćuje vek trajanja uređaja za osvetljenje. Pored toga, česta i brza kolebanja napona dovode do treperenja osvetljenja (flikeri). Ona su mogući uzrok povećanog zamora ljudi, smanjenja produktivnosti i verovatnoće nastanka nekih oboljenja. Zbog toga se koriste razni nelinearni elektroenergetski uređaji za regulaciju i stabilizaciju napona, čiji je mogući negativan efekat pojava izobličavanja sinusoidalnosti talasa napona. Kod asinhronih motora, sa promenom napona, aktivna snaga opterećanja ostaje približno konstantna, ali se menjaju gubici. Promena gubitaka može biti pozitivna ili negativna, u zavisnosti od vrednosti i smera odstupanja napona, tipa motora i njegovog koeficijenta opterećenja. Sa prome-nom napona dolazi i do promena reaktivne snage koju asinhroni motori uzimaju iz mreže, zbog promene snage magnećenja. Pri smanjenju napona smanjuje se jačina obrtnog momenta asinhronog motora i povećavaju se struja i zagrevanje. Ako je smanjenje napona značajno, motor se može čak i zaustaviti. Za mala odstupanja, broj obrtaja malo zavisi od napona. Ali u pojedinim automatizova-nim procesima i mala promena broja obrtaja izaziva velike probleme u proizvodnji. Svakako da promena napona u odnosu na nazivnu vrednost značajno utiče i na skraćenje veka trajanja motora. U industrijskim elektrotermičkim postrojenjima sa promenom napona se, pored smetnji u odvijanju tehnološkog procesa, javlja i dodatno povećanje potrošnje električne energije. Smanjenje napona za 10 % izaziva povećanje gubitaka električne energije za više od 20 %. Pri tome se dodatno pogoršavaju procesi regulacije tehnološkog procesa, pošto pojedine faze tog procesa nemaju jednako trajanje. Tehnološki proces elektrolize aluminijuma i drugih lakih metala, zahteva održavanje konstantnog intenziteta struje. Kolebanje napona direktno izaziva i kolebanje struje, što dovodi do smetnji u proizvodnom procesu, smanjenja kvaliteta proizvoda, pa čak i do prekida pro-cesa proizvodnje. Dugotrajno smanjenje napona povećava potrošnju energije, smanjuje produktiv-nost elektrolitskih kada i povećava troškove proizvodnje. Na primer, pad napona za oko 9 % smanjuje produktivnost elektrolitskih kada za oko 15 %. Iz svega rečenog može se zaključiti da se pogoršanje kvaliteta električne energije, naročito u pogledu pokazatelja vezanih za napon, odražava kroz:

• povećanje aktivne snage i utroška energije za jedinicu proizvoda; • povećanje potrebne reaktivne snage u postrojenjima; • smanjenje količine i kvaliteta proizvoda; • povećanje utroška goriva i materijala u proizvodnji; • izazivanje raznih smetnji u tehnološkim procesima;

17

• povećanje učestanosti ispada proizvodnih sredstava; • sniženje funkcionalnosti elektroenergetskih postrojenja itd.

U propisima se specifikuju granične tolerantne vrednosti pojedinih od napred definisanih naponskih pokazatelja kvaliteta. Tako recimo, na priključcima uređaja osvetljenja dopuštena trajna odstupanja napona su u opsegu od −2,5 % do +5 % od nazivnog napona. U slučaju električnih motora, ta dopuštena odstupanja su od −5 % do +10 %, a za ostale potrošače elek-trične energije na niskom naponu ±5 %. U distributivnim mrežama dozvoljeni padovi napona usklađuju se sa dopuštenim odstupa-njima na priključcima potrošača, dok su u prenosnim mrežama ona obično u opsegu ±10 % (u suštini, gornja granica napona u prenosnim mrežama određuje se izolacionim nivoom korišćene opreme, a donja granicom naponske stabilnosti). Tehnički komitet Saveta industrije informacionih tehnologija ("Information Technology Industry Council", ranije poznat kao CBEMA − "Computer and Business Equipment Manufactu-rers Association") predložio je krivu, datu na slici, koja daje veličinu i trajanje tolerancija odstupanja napona za sve tipove opreme, na osnovu koje je formirana i detaljnija kriva prikazana na narednoj slici. Te krive se široko koristi u industriji kod provere performansi isporučene električne energije i za određivanje dozvoljenih tolerancija odstupanja napona za osetljive električne aparate i uređaje.

CBEMA kriva

18

ITIC kriva Kratkotrajni poremećaji - definicija i specifikacija zahteva sistema

Propad napona je kratkotrajno smanjenje efektivne vrednosti napona. Opisuje se trajanjem poremećaja i zaostalim naponom - tj. vrednošću napona u toku poremećaja i to najčešće u obliku procentualne vrednosti u odnosu na nominalnu vrednost napona. Tako se npr. kaže da se ima propad napona na 20%, čime se misli da je napon redukovan na 20 % nominalne vrednosti. Izraze tipa propadi napona od 20% bi trebalo izbegavati jer može doći do nesporazuma, da se misli da je zaostala vrednost napona 80%. Neko smanjenje napona se smatra propadom napona ako je efektivna vrednost napona smanjena na vrednost između 10% i 90 % nominalne efektivne vrednosti napona po IEEE standardima ili između 1% i 90% nominalne vrednosti po IEC standardima. Smanjenje vrednosti napona ispod 10%, odnosno 1%, se smatra kratkotrajnim prekidom napajanja a smanjenje vrednosti napona na vrednost veću od 90% se ne smatra poremećajem već normalnim radnim stanjem.

U evropskoj literaturi se propad napona zove voltage dip, dok se u američkoj koristi termin voltage sag. Do terminološke nedoumice može još doći jer se u evropskoj literaturi terminom voltage sag nazivaju duže redukcije vrednosti napona, najčešće preduzete od strane isporučioca u cilju smanjenja opterećenja sistema u trenutku maksimalne potražnje ili zbog slabosti sistema.

Što se tiče trajanja propada napona ni tu ne postoji terminološka usaglašenost. Tipično se uzima da se ima propad napona ako mu je trajanje od ½ periode osnovne frekvencije do jednog minuta. Svi poremećaji duži od jedne minute se nazivaju podnaponima (undervoltage) a kraći od ½ periode se zovu tranzijentima. Vrši se još, kao što je ranije napomenuto, podela propada napona po dužini trajanja na vrlo kratke (instantaneous) u trajanju od 0,5-30 perioda mrežne frekvencije, kratke (momentary) u trajanju od 30 perioda do 3 sekunde i privremene (temporary) u trajanju od 3 sekunde do jedne minute.

19

U skladu sa definicijom propada napona kratkotrajni prekidi napajanja se definišu kao smanjenja efektivne vrednosti napona na niže od 10% i to u trajanju od ½ periode mrežnog napona do jedne minute ili do 3 minuta kako je to definisano u evropskom standardu EN 50160.

Strana i domaća literatura definišu još pojmove: voltage swell – pojam analogan pojmu voltage dip koji označava kratkotrajna povišenja efektivne vrednosti napona iznad 1.1 pu u trajanju od pola periode mrežne frekvencije do jedne minute.

Ilustracija propada napona

20

Ilustracija skoka napona

21

Prikaz kratkotrajnog prekida napona Propadi napona mogu biti jednofazni, dvofazni ili trofazni, tj. simetrični ili nesimetrični, u

zavisnosti od toga kako je došlo do njihovog nastanka (jednofazni ili trofazni kvar npr.). Sem toga prilikom propada napona može doći i do promene faznog ugla između određenih faza. U skladu sa tim, propadi napona su podeljeni u sedam grupa, tipova, u zavisnosti od toga u koliko faza je došlo do propada napona i na koji način. Kompleksni izrazi za ovih sedam tipova propada su prikazani u tabeli.

Ovakva klasifikacija propada napona se često koristi pri testiranju opreme na ovu vrstu naponskog poremećaja. Propadi napona te kratkotrajni prekidi napajanja mogu biti jednako pogubni kao i dugotrajni prekidi napajanja. Motorni pogoni, uključujući pogone sa promenljivom brzinom (Variable Speed Drives) su posebno osetljivi na ove poremećaje jer opterećenje traži energiju za nastavak procesa a ona više nije dostupna, izuzevši energiju usled inercije samog sistema. U proizvodnim procesima gde nekoliko pogona radi uporedo u sinhronizmu, zaštitno kontrolna aparatura može isključiti jednog od njih i to zbog smanjenja napona na određenu vrednost a da druge jedinice čak i ostanu uključene, što dovodi do gubitka kontrole nad procesom.

Upravljačka i oprema za obradu podataka su takođe vrlo osetljive na ove poremećaje usled kojih može doći do gubljenja podataka. Postoje dva glavna uzroka propada napona a to su promene nekog većeg opterećenja i kvar u mreži koji se isključuje nakon određenog vremena.

Prilikom pokretanja velikih potrošača, kao što su veliki pogoni, struja pokretanja može biti nekoliko puta veća od nominalne vrednosti. Obzirom da su mreža i instalacije projektovane za normalne radne uslove, ovako visoke početne struje uzrokuju pad napona i u instalacijama potrošača koji ih je proizveo i u mreži na koju je potrošač priključen.

Veličina ovog pada napona u mreži zavisi od krutosti mreže, tj. od toga koja je vrednost impedanse mreže gledano iz aspekta priključka instalacija. Propadi napona uzrokovani na ovaj način su manjeg intenziteta i dužeg trajanja u poređenju sa onim koji nastaju usled kvarova na mreži. Njihovo trajanje je od nekoliko sekundi do jednog minuta te se oni mogu smatrati primerom privremenog propada napona (temporary voltage dips). U samim instalacijama problem se može rešiti smanjenjem vrednosti impedanse od uređaja čije pokretanje može dovesti do propada napona do mesta priključka.

22

Veliki potršači bi se trebali direktno povezivati na mesto priključka ili na napojni transformator. Ako problem nastaje usled visoke vrednosti mrežne impedanse (slaba mreža) problem je dosta teže rešiti. Jedno rešenje je da se uređaji koji dovode do pomenutog problema, ako za to postoji tehnička mogućnost, pokreću preko uređaja za meki polazak (soft-starteri) koji ograničavaju struju pokretanja na niže vrednosti čime polazak znatno duže traje ali sa manjim strujama. Međutim, ne dozvoljavaju svi pogoni ovakvo pokretanje. U tom slučaju se rešenje mora tražiti na drugi način. Drugo rešenje je da se od isporučioca traži niža impedansa mreže, tj. veća krutost mreže. Ovo rešenje može biti jako skupo u zavisnosti od topologije mreže i lokalne geografije područja gdje se potrošač nalazi. Ako ni jedan od ovih načina nije pogodan postoji čitava paleta posebne opreme za kontrolu propada napona krenuvši od tradicionalnih servokontrolisanih mehaničkih stabilizatora napona do modernih elektronskih uređaja za stabilizaciju (dynamic voltage restorers).

Karakter propada napona usled kratkog spoja na jednom mjestu u mreži zavisi od topologije mreže i relativnih impedansi kvara, opterećenja i izvora. Na slici se nalazi primjer mreže i kvarova koji uzrokuju propade napona u drugim delovima mreže. Tako kvar u tački F3 dovodi do propada na 0% na opterećenju 3, na 64% na opterećenju 2 i na 98% na opterećenju 1. Sa druge strane kvar u tački F1 dovodi do propada napona (tj. do kratkotrajnog prekida napajanja) na 0% na opterećenju 1 i do propada na 50% na svim ostalim opterećenjima. Potrošači priključeni na Nivo 3 imaju mnogo veću verovatnoću da pretrpe propad napona nego potrošači na Nivou 1 zbog toga što postoji mnogo više mogućih mesta kvara koji utiču na njih. Kvar na Nivou 1 ima mnogo veći uticaj

23

na opterećenja na Nivou 3 nego što kvar na nivou 3 ima na potrošače na nivou 1. U principu važi pravilo da što je potrošač bliži izvoru propadi napona će biti ređi i manjeg intenziteta.

Trajanje propada napona zavisi od vremena potrebnog zaštitnoj opremi da otkrije i isključi kvar i najčešće je reda nekoliko stotina milisekundi. Kako kvarovi mogu biti prolazni, kao što je slučaj kada grana sa drveta padne na vod, može se desiti da odmah nakon isključenja dođe do nestanka uzroka kvara. Ako nema automatskog ponovnog uključenja (APU) onda će svi potrošači na tom pravcu napajanja ostati bez napajanja sve dok se vod ne proveri i ponovo uključi. APU (autoreclosers) sistemi ovdje mogu biti od velike pomoći ali takođe mogu dovesti do povećanja broja propada napona. Naime, ubrzo (za manje od jedne sekunde) nakon što je zaštitna oprema isključila vod, APU pokušava da ga ponovo uključi. Ako je došlo do nestanka uzroka kvara ovo uspeva te se napajanje ponovo uspostavlja. Ovom prilikom su opterećenja na kolu sa kvarom doživila propad napona od 100% ( u stvari doživila su kratkotrajni prekid napajanja ) u periodu između isključenja i ponovnog uključenja, dok su ostali potrošači na mreži doživeli propad napona čiji intenzitet zavisi od međusobne elektične udaljenosti izvora, mesta kvara i mesta u kome se meri propad. Međutim ako se nakon prvog ponovnog uključenja ponovo uspostavi struja kvara, zaštita će opet delovati i dovesti do ponovnog isključenja.

Opisani proces se može ponoviti nekoliko puta zaredom u zavisnosti od toga kako je podešen program rada APU-a. Svaki put kada APU uključi vod pod kvarom dolazi do novog propada napona koji mogu osetiti svi potrošači na mreži. Kada se obračunava efikasnost isporučioca električne energije, što je vrlo važna karakteristika u deregulisanim tržištima električne energije, u nekim zemljama poput Velike Britanije se kao jedini parametar uzima prosečno vreme bez napajanja za jednog prosečnog potrošača u toku godine. U ovo obračunato vreme se ne ubrajaju kratkotrajni prekidi napajanja (ispod jedne minute). Ovakva praksa je dovela do široko rasprostranjene upotrebe APU sistema jer oni podižu ovako obračunatu efikasnost. Tako je danas u razvijenim zemljama raspoloživost mreža 99.99% i više (npr. neke javne distributivne mreže u Japanu imaju raspoloživost od 99.999% što je ekvivalentno prosečnom godišnjem vremenu bez napajanja od 5 minuta). Međutim, kao što je pokazano, APU povećava broj propada napona u mreži pa se može reći da se njime postiže povećanje raspoloživosti sistema napajanja na uštrb kvaliteta električne energije.

U današnje vreme računari su od izuzetnog značaja u svim delatnostima, bilo da su to radne stanice, mrežni serveri ili računari u sklopu kontrole procesa proizvodnje. Nezaobilazni su u

24

procesu obrade podataka i u digitalnim komunikacijama. Uvođenje računarske opreme u privredu je i dovelo do naglašavanja problema koji se imaju usled propada napona (ali i mnogih drugih pitanja kvaliteta električne energije). Propadi napona kao i kratkotrajni prekidi napajanja mogu dovesti do značajnih problema u radu ove opreme. Vrlo lako dolazi do gubljenja važnih podataka, zastoja u komunikaciji i obustave radnog procesa.

Kao rezultat istraživanja uticaja propada napona na računarsku opremu nastala je ranije prikazana Computers and Business Equipment Manufacturers Association (CBEMA) kriva koja daje dozvoljene vrednosti poremećaja napona u odnosu na njihovo trajanje, odnosno modifikovana tzv. Information Technology Industry Council (ITIC) kriva.

Ove krive su tako urađene da je trajanje poremećaja nanešeno na apscisi a dozvoljena vrednost napona u toku poremećaja je nanešena na ordinati. To je kriva izvan koje napon ne bi smeo da izlazi u toku poremećaja da ne bi došlo do poremećaja u radu računarske opreme. Što se tiče propada napona od interesa je donja linija na crtežu. Prilikom projektovanja opreme proizvođači su dužni da ispoštuju uslove koji se traže na osnovu ove krive, tj. potrebno je da njihova oprema radi ispravno u dozvoljenim granicama napona, i oni to najčešće i čine. Problem nastaje u mreži jer propadi napona jako često izlaze iz željenih granica.

Napajanja elektronske opreme kao što su računarski sistemi ili programabilni logički kontroleri u sebi imaju kondenzator (reservoir) koji služi da ispravi naponske pikove nastale ispravljanjem naizmeničnog napona. Pomenuti kondenzator u sebi sadrži određenu količinu energije koja može poslužiti da se u slučaju manjka energije iz mreže rad opreme nastavi u određenom, kratkom vremenskom periodu. Zbog toga su ovakva kola sama po sebi donekle otporna na kraće propade napona. Što je veći ovaj kondenzator veća će biti i otpornost na propade napona, jer će se imati više energije za nastavak rada u slučaju njenog kratkotrajnog deficita iz mreže. Zbog uštede u materijalu projektanti teže smanjenju veličine ovog kondenzatora na veličinu koja zadovoljava uslove koje traži pomenuti standard. Da bi se bez problema prošlo kroz kratkotrajni prekid napajanja u trajanju od jedne periode napona za to bi bio potreban barem duplo veći kondenzator od onih koji se inače ugrađuju, i barem 100 puta veći za slučaj prekida napajanja od jedne sekunde. Proizvođači opreme ovo neće uraditi jer kod potrošača ne postoji svest da se to može rešiti na pomenuti način i oni probleme nastale usled ovih naponskih poremećaja pripisuju isporučiocu. Bez obzira što bi proizvođači opreme morali snositi povećane troškove takvog poboljšanog napajanja činjenica je da su ti troškovi nesrazmerno manji od troškova koje bi imao isporučilac na intervencijama na mreži u cilju svođenja propada napona u granice propisane pomenutim krivama.

Motorni pogoni sa promenljivom brzinom (Variable Speed Drives) mogu pretrpeti znatna oštećenja usled propada napona i najčešće su opremljeni podnaponskom zaštitom koja ih isključuje ako napon padne ispod 70 do 85% nominalne vrednosti napona. Ustanovljeno je da su ovakvi pogoni jako osetljivi na propade napona što nekad predstavlja značajan ekonomski faktor, pogotovo u slučaju kontinualnih procesa. Asinhroni motori poseduju izvesnu mehaničku inerciju tako da donekle mogu pomoći prilikom prolaska kroz kraći propad napona i to na račun energije akumulisane u obrtnim masama. Ova izgubljena energija, koja se ogleda u smanjenoj brzini obrtanja, se nakon ponovnog uspostavljanja napona na svoju normalnu vrednost mora regenerisati da bi motor ponovo ubrzao. Ako je se brzina smanjila na 95% svoje normalne radne vrednosti motor će iz mreže povući struju čija će vrednost biti skoro jednaka vrednosti pune polazne struje. Obzirom da će svi motori u pogonu početi ubrzavati zbir ovih struja može biti veliki i dovesti do velikih problema.

Kakav će biti odziv motornog pogona sa promenljivom brzinom na propad napona dosta zavisi od tipa propada u smislu da li je jednofazni, dvofazni ili trofazni. Kao što je već pomenuto postoji sedam tipova propada napona označenih od A do G. Ovi tipovi su u stvari dobijeni na osnovu različitih vrsta kvarova koji uzrokuju propad, kao i na osnovu potrebe za konzistentnošću usled osobine transformatorskih sprega da menjaju fazne uglove (jedan tip propada pre

25

transformatora određene sprege daje drugi tip propada posle transformatora). Ispitivanja su pokazala da većina propada napona ima zaostali napon veći od 70% i sa trajanjem kraćim od 300ms. Usled ove činjenice većina proizvođača ovih motornih pogona se usmjerila ka tome da se pogoni učine izdržljivi barem na ovakve poremećaje. Svi ovi pogoni se sastoje od neke vrste ispravljača (npr. diodni ispravljač), jednosmerne veze sa kondenzatorom za ispravljanje naponskih pikova i neke vrste invertora (najbolje rešenje su PWM kontrolisani naponski invertori). Rešenje za propade napona se traži baš u izboru odgovarajućih elemenata ovog sistema koji će bez posledica prolaziti (ride-through) kroz ove poremećaje. Može se reći da je tržište motornih pogona sa promenljivom brzinom jedino u kome se počinju pojavljivati ovakva rješenja za minimizaciju posledica propada napona.

Zaštitni releji i kontaktori su takođe osetljivi na propade napona i često mogu biti najslabija karika u sistemu. Ustanovljeno je da neki uređaji mogu reagovati čak i ako je nivo napona u toku propada veći nego što je podešeni napon reagovanja u stacionarnom stanju. Otpornost kontaktora na ovakve poremećaje ne zavisi samo od trajanja i “dubine” propada već i od trenutne vrednosti napona u momentu kada dođe do propada napona. Ova otpornost je manja ako se propad napona desi na vrhu talasa (pri maksimalnoj trenutnoj vrednosti napona) nego kada je trenutna vrednost napona blizu nule.

Natrijumskim lampama je potreban mnogo veći napon paljenja kada su zagrejane nego kada su hladne, te se zbog toga može desiti da nakon propada napona ili kratkotrajnog prekida napajanja lampa ne može ponovo uključiti sve dok se ne ohladi. Veličina propada koji će isključiti lampu zavisi najviše od starosti lampe i za novu lampu se kreće oko 55% nominalne vrednosti napona dok se sa starošću lampe ova vrednost napona povećava.

Većina sistema posjeduje jedan ili više navedenih elemenata i zbog toga će pretrpeti probleme ako dođe do propada napona. Da bi se ublažili ili otklonili problemi koji nastaju usled propada napona najjeftinije je delovati prilikom proizvodnje tj. projektovanja kritičnih proizvoda - računarske opreme i motornih pogona. Sumarno, ti su troškovi viši ako se ove mere sprovode kada se radi sa opremom koja nema ovakve karakteristike što je izuzev nekih primera kod motornih pogona gotovo uvek slučaj. Tu imamo razne slučajeve ubacivanja na red sa napajanjem aparature koja će minimizirati probleme propada napona kao što su npr. Dynamic Voltage Restorers ili UPS jedinice. Naravno, daleko najskuplje bi bilo projektovati mrežu tako da su propadi napona takvi da ne mogu ugrožavati ispravan rad kritične opreme.

Kao što je već pomenuto verovatnoća da dođe do propada napona i njegove karakteristike zavise najviše od karakteristika mreže sa koje se napaja. Ne postoje statistički podaci o verovatnoći propada napona za svaku lokaciju posebno te je pri izboru mesta za priključenje na mrežu teško pravilno odrediti podobnu lokaciju ukoliko imamo osetljive potrošače ili osetljiv proizvodni proces. Opšti zaključak je da potrošači koji su bliži jednom ili više izvora napajanja i koji su priključeni srednjenaponskim podzemnim kablom, a ne dugim nadzemnim vodom, imaju manju verovatnoću da pretrpe propad napona a očekivani propadi napona su kraćeg trajanja i sa većim zaostalim naponom. Međutim takva konstatacija je opšteg, informativnog karaktera i teško ju je kvantifikovati. Istraživanja su pokazivala da su trajanja propada napona u realnoj mreži dosta duža od onih koje preporučuju ITIC ili ANSI krive. Na slici je prikazan jedan ne tako redak propad napona. Na istoj slici je prikazana i ITIC kriva radi boljeg poređenja. Jasno se vidi da IT oprema mora da bude stotinjak puta "bolja" u napred navedenom smislu da bi odgovorila izazovu propada napona u stvarnim mrežama. Na slici je takođe ucrtana takva, potrebna, karakteristika IT opreme koja bi bez problema podnela prikazani propad napona. Slobodno se može reći da takva IT oprema ne postoji.

IT oprema ima veoma važnu ulogu u modernom poslovnom svetu. Zbog toga se ne sme dozvoliti da iznenadan propad napona u mreži dovede do gubitaka podataka, zastoja u transferu novca ili do pogrešnog proračuna u nekoj od kritičnih aplikacija.

26

Pomenuti nedostatak IT opreme je rešen dodatnom opremom koja deluje u slučaju potrebe

korekcije napona. To su razne varijante UPS uređaja i one su rešenje kako za dublje propade napona tako i za kratkotrajne prekide napajanja. Većina ovih uređaja u sebi sadrži samo toliko energije da se u slučaju prekida napajanja započeti proces u računaru može dovršiti i da se mogu spasiti podaci. Postoje i rešenja za duži rad, naravno sa većom cenom. Često se koriste kao pomoćno napajanje dok se ne startuju drugi pomoćni izvori (razne vrste obrtnih generatora na pogon benzinom, dizel gorivom ili gasom - agregati), jer ovi imaju značajno vreme pokretanja. Za pliće propade napona, gde zaostali napon ima značajnu vrednost postoji nekoliko različitih tehnologija koje omogućavaju opremi da nastave sa radom.

Kratkotrajni prekidi retko utiču na distributivnu opremu. Može se dogoditi pogrešno reagovanje prekidača ili prebacivanje na pomoćne izvore napajanja.

Osvteljenje je uglavnom otporno na ovakve vrste poremećaja. Trenutni prekidi će izazvati treperenje, a privremeni prekidi će prouzrokovati isključivanje sijalica, ali to ih neće oštetiti (osim ako prekid nije praćen tranzijentima). Jedini veći problem je što je za restartovanje izvora sa električnim pražnjenjem potrebno i po nekoliko minuta, što u nekim situacijama može biti neugodno ili izazvati paniku (veliki sportski događaji, koncerti, osvetljenje puteva i tunela ...).

REKAPITULACIJA

Dugotrajna odstupanja napona

Ove promene obuhvataju sva odstupanja napona od nominalne vrednosti koja traju duže od 1 minuta. Dele se na podnapone, prenapone i dugotrajne prekide.

Podnaponi

Definišu se kao smanjenje efektivne vrednosti napona na manje od 0.9 nominalne vrednosti, u trajanju dužem od 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji.

Uzroci

− neadekvatna naponska regulacija;

27

− pogrešno biranje otcepa regulacionih transformatora, − puštanje u rad velikih motora − isključenje kondenzatorskih baterija − povećanje opterećenja u mreži

Prenaponi Definišu se kao povećanje efektivne vrednosti napona na više od 1.1 nominalne vrednosti,

u trajanju dužem od 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji. Uzroci − neadekvatna naponska regulacija; pogrešno biranje otcepa regulacionih

transformatora − uključenje kondenzatorskih baterija − smanjenje opterećenja u mreži Prouzrokuju dodatno naprezanje i brže starenje izolacije. Podnaponi i prenaponi nisu rezultat kvarova u mreži, ali su prouzrokovani varijacijama

opterećenja i uključenjem i isključenjem nekih elemenata. Dugotrajni prekidi Definišu se kao situacije kada je napon nula u vremenskom periodu dužem od 1 minuta.

Dugotrajni prekidi su najčšće postojani i obično zahtevaju manuelne intervencije da bi se otklonio kvar. Nastaju usled istih uzroka kao i kratkotrajni prekidi. Dužina trajanja prekida zavisi od težine kvara. Dugotrajni prekidi će izazvati ispade električnih uređaja priključenih na mrežu.

Kratkotrajna odstupanja napona Ova odstupanja traju manje od 1 minuta. Dele se na propade napona, skokove napona i

kratkotrajne prekide. Propadi napona Definišu se kao smanjenje efektivne vrednosti napona na 0.1–0.9 nominalne vrednosti, u

trajanju od polovine periode do 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji. Naponski propadi predstavljaju najveći deo svih poremećaja u kvalitetu električne

energije-oko 60%. Prema vremenu trajanja, dele se na: trenutne, kratkotrajne i privremene propade.

Uzroci − lokalni i udaljeni kvarovi u mreži–od udaljenosti kvara zavisi intenzitet propada − puštanje u rad velikih motora − isključenje kondenzatorskih baterija

28

− naglo povećanje opterećenja u mreži Naponski propadi ugrožavaju osetljive elektronske uređaje, a ako napon padne na ispod

20% od nominalne vrednosti mnogi prijemnici će prestati sa radom. Skokovi napona Definišu se kao povećanje efektivne vrednosti napona na 1.1–1.8 nominalne vrednosti, u

trajanju od polovine periode do 1 minuta, pri nominalnoj frekvenciji. Skokovi napona su najređi problemi pri napajanju električnom energijom–predstavljaju samo 2–3 % svih poremećaja. Prema vremenu trajanja, dele se na: trenutne, kratkotrajne i privremene skokove napona.

Uzroci − jednofazani kratki spoj. Pri ovakvoj vrsti kvara, naponi faza koje nisu pogođene kvarom

se povisi na kratko vreme − naglo isključenje velikih potrošača − punjenje velikih kondenzatorskih baterija Skokovi napona izazivaju povišen napon na prijemnicima pa samim tim mogu naneti štetu

pre svega elektronskim uređajima, zatim motorima, osvetljenju i dr. Veći skokovi napona, iako kratko traju, vremenom ugrožavaju izolaciju provodnika, namotaja transformatora i motora, koji su zato izloženi bržem starenju.

Kratkotrajni prekidi Kratkotrajni prekidi predstavljaju smanjenje napona ili struje na manje od 0.1 nominalne

vrednosti, u trajanju do 1 minuta. Dele se na trenutne i privremene prekide. Trenutni prekidi traju od polovine periode do 3s, a privremeni od 3s do 1 minuta. Trajanje kratkotrajnih prekida zavisi od vremena reagovanja uređaja za relejnu zaštitu tj. od podešene vremenske pauze APU uređaja.

Uzroci Prekidi se javljaju kao rezultat: − prolaznih kvarova na energetskim vodovima. − kvarova na distributivoj opremi i pripadajućim uređajima za zaštitu, nadzor i

upravljanje.

29

STANDARDI ZA POREMEĆAJE EFEKTIVNE VREDNOSTI NAPONA Standard IEEE 1159 Ovaj standard je prikazan pomoću tabele. U prvoj koloni se nalaze vrste poremećaja efektivne vrednosti (amplitude) napona koji se mogu javiti u elektroenergetskoj mreži, a u drugoj dozvoljeno vreme trajanja tih poremećaja. Vremena su izražena u periodama oscilovanja napona kao i u sekundama (minutima). U trećoj koloni su prikazane dozvoljne efektivne vrednosti napona za pojedine poremećaje, date u p.u. (per unit) sistemu – kao osnova je uzeta nominalna vrednost napona.

VRSTA POREME]AJA TRAJANJE EFEKTIVNA VREDNOST

NAPONA (p.u.)

Kratkotrajni poremećaji

Trenutni propad napona 0.5–30 perioda 0.1–0.9 skok napona 0.5–30 perioda 1.1–1.8 Kratkotrajni prekid 0.5 perioda – 3s <0.1 propad napona 30 perioda – 3s 0.1–0.9 skok napona 30 perioda – 3s 1.1–1.8 Privremeni prekid 3s – 1 min. <0.1 propad napona 3s – 1 min. 0.1–0.9 skok napona 3s – 1 min. 1.1–1.8

Dugotrajni poremećaji

Dugotrajni prekid > 1 min. 0.0 Podnapon > 1 min. 0.8–0.9 Prenapon > 1 min. 1.1–1.2

Odredbe standarda IEEE 1159 za poremećaje efektivne vrednosti napona

30

Na slici je prikazana definicija naponskih poremećaja prema IEEE.

Podnapon

Prenapon

110%

90%

10%

3 sec 1 min

Tran

zije

nti

Zase

ci/T

ranz

ijent

i

Am

plitu

da

Dugotrajni prekid

Propad napona

Skok napona

Kratkotrajni prekid Privremeni prekid

0.5 periodaTrajanje pojave

RADNI NAPON

Definicija naponskih poremećaja korišćena u standardu IEEE Std. 1159-1995

2.3.2.Standard IEEE 446 Daje preporuke u tretiranju distributivnih sistema u havarijskom stanju i u normalnom radnom režimu. U okviru ovog standarda definisana je kriva tolerancije napona. Na apscisnoj osi su prikazana vremena trajanja poremećaja napona, izražena u sekundama (ponekad i u periodama naponskog talasa). Na ordinatnoj osi se nalaze efektivne vrednosti napona izražene u procentima nominalne efektivne vrednosti napona. Prvobitno je (1977. godine) definisana CBEMA kriva (Computer and Business Equipment Manufacturers Association) prikazana na slici 21, a kasnije je (1996. godine) kao njena modifikacija nastala ITIC kriva (Information Technology Industry Council) prikazana na slici 22. Jedna verzija ove krive je standardizovana u okviru ANSI, i kao takva se nalazi u standardu IEEE 446.

31

Verzija ITIC krive, standardizovane u okviru ANSI; nalazi se i u standardu IEEE 446

32

STANDARD EN 50160 – EVROPSKI STANDARD ZA KARAKTERISTIKE NAPONA Evropski standard EN 50160 opisuje električnu energiju kao proizvod, a samim tim razmatra i sve njene nedostatke. Ovaj standard daje najvažnije karakteristike napona na potrošačkim priključcima u javnoj niskonaponskoj i srednjenaponskoj mreži, pod normalnim radnim uslovima. Standard EN 50160 propisuje ograničenja nekih poremećaja napona. Za svako od navedenih odstupanja, data je vrednost koja ne sme biti prekoračena u 95% vremena iskorišćenog za merenje. Merenja bi trebalo izvoditi u okviru određenog, prosečnog vremenskog prozora. Dužina ovog prozora je 10 minuta za većinu ispitivanih poremećaja, pa je to razlog zbog kojeg veoma kratke vremenske razmere nisu razmatrane u ovom standardu. U standardu su, za niskonaponsku mrežu, navedene sledeće granice: • Amplituda napona

U 95% svih prosečnih 10-to minutnih merenja tokom nedelju dana, napon bi trebalo da bude u granicama ±10% od nominalne vrednosti.

Standard EN 50160 ne daje detaljno karakteristike za poremećaje efektivne vrednosti napona. Većina pojava ovog tipa je samo spomenuta, ali su ipak navedene neke indikativne vrednosti za njihove učestanosti pojavljivanja. • Prag naponske amplitude

Amplituda napona obično ne prelazi ±5% nominalne vrednosti, ali promene do ±10% se mogu dogoditi nekoliko puta u toku jednog dana.

• Naponski propad

Učestanost pojavljivanja je između nekoliko desetina i hiljadu propada godišnje. Trajanje je uglavnom manje od 1s, a napon retko pada ispod 40% od nominalne vrednosti. Na pojedinim mestima, propadi usled uključenja/isključenja opterećenja, nastaju veoma često.

• Kratkotrajni prekid Nastupa između nekoliko desetina i nekoliko hiljada puta godišnje. U 70% slučajeva, trajanje je manje od 1s.

• Dugotrajni prekid Učestanost pojavljivanja može biti: od manje od 10 pa do 50 puta godišnje.

• Naponski skok Skokovi napona, nastali usled kvarova (kratkih spojeva) negde u sistemu, obično po efektivnoj vrednosti, ne prelaze 1.5kV.

• Tranzijentni prenapon Pikovi obično ne prelaze 6kV.

Na slici je prikazana definicija naponskih poremećaja prema standardu EN 50160.

33

(?) Poremećaj napona

(?) Prenapon

110%

90%

1%

1 min

Tran

zije

ntni

pren

apon

(?)

Am

plitu

da

Dugotrajni prekid

Propad napona

Privremeni prenapon

Kratkotrajni prekid

0.5 perioda

Trajanje pojave

RADNI NAPON

3 min

Slika 24. Definicija naponskih poremećaja korišćena u standardu EN 50160

34

Ovim standardom su takođe definisani: Napon napajanja – električna vrednost napona na mestu predaje, merena u određenom trenutku, tokom određenog vremenskog intervala. Nazivni napon mreže Un – napon kojim se označava ili na osnovu kojeg se prepoznaje neka mreža, i na koji se svode određene pogonske karakteristike mreže. Dogovoreni napon napajanja Uc – dogovoreni napon napajanja u normalnom slučaju jednak je nazivnom naponu mreže Un. Kada na osnovu dogovora između isporučioca električne energije i potrošača napon na mestu predaje odstupa od nazivnog napona, radi se o dogovorenom (utanačenom) naponu napajanja. Niski napon (NN) –je distributivni napon čija nazivna efektivna vrednost iznosi najviše 1000 V. Srednji napon (SN) - je distributivni napon čija je nazivna efektivna vrednost između 1kV i 35 kV. Normalni pogonski uslovi – pogonsko stanje u nekoj distibutivnoj mreži pri kojem je pokrivena potražnja za električnom energijom, pri kojem se normalno obavljaju uključenja i pri kojem se smetnje otklanjaju pomoću automatskih zaštitnih elemenata, a da pri tome ne postoje vanredne okolnosti usled spoljnih uticaja ili većih ograničenja u napajanju potrošača. Niskonaponska mreža Veličina napona napajanja Nominalni napon Un za niskonaponske javne mreže: - za trofazne mreže sa četiri provodnika Un = 230 V između faznih provodnika i nultog provodnika - za trofazne mreže sa tri provodnika Un = 400 V između faznih provodnika Spore promene napona Pri normalnim pogonskim uslovima, bez uzimanja u obzir prekida napajanja, 95 % desetominutnih srednjih efektivnih vrednosti napona napajanja svakog nedeljnog intervala (bilo kojeg) mora biti u opsegu Un ± 10 %. Preostalih 5% desetominutnih srednjih efektivnih vrednosti napona napajanja svakog nedeljnog intervala mora biti u opsegu Un +10 % / -15 % (tj. maksimalno 253 V i minimalno 199,5 V). Brze promene napona Brze promene napona su uglavnom izazvane promenama tereta u postrojenjima potrošača ili manipulacijom prekidačima u mreži. Pri normalnim pogonskim uslovima brza promena po pravilu ne prelazi 5 % nazivnog napona. Međutim, pod određenim okolnostima mogu se više puta dnevno pojaviti kratkotrajne brze promene napona do 10 % Un. Napomena: Promena napona koja dovodi do pada napona napajanja do 1 % Un smatra se prekidom napajanja. Propadi napona Propadi napona nastaju pretežno zbog kvarova u postrojenjima potrošača ili u javnoj mreži. Propadi napona praktično su nepredvidivi, izrazito slučajni događaji. Njihov godišnji broj je vrlo različit, i zavisi od vrste distributivne mreže i od posmatrane tačke u mreži. Takođe, njihova raspodela u toku godine je vrlo neravnomerna. Očekivani godišnji broj propada napona može pri normalnim pogonskim uslovima biti od nekoliko desetina do hiljadu. Većina propada napona kraća je od 1 s, a dubine propada manje su od 60 % Uc. Međutim, pojedini propadi mogu biti dužeg trajanja i veće dubine propada. U nekim mrežama se vrlo često, zbog uključenja velikih potrošača, mogu pojaviti propadi napona dubine između 10 % i 15 % Uc.

35

Kratki prekidi napona napajanja Pri normalnim pogonskim uslovima kratki prekidi napona napajanja pojavljuju se sa učestanošću od nekoliko desetina pa do nekoliko stotina godišnje. Trajanje oko 70 % kratkih prekida napona mora biti kraće od jedne sekunde. Dugi prekidi napona napajanja Slučajni prekidi napajanja većinom su izazvani spoljašnjim događajima ili zahvatima, koje isporučilac električne energije ne može sprečiti. S obzirom na velike razlike u vrstama postrojenja i strukturama mreža u različitim državama i s obzirom na nepredvidive uticaje trećih strana i vremenskih (ne)prilika, nije moguće navesti tipične vrednosti učestalosti i trajanja dugih prekida napajanja. Orijentacione vrednosti: u zavisnosti od mesta, može se pri normalnim pogonskim uslovima, godišnje pojaviti od manje od 10 pa do 50 dugih prekida napona, trajanja preko tri minute. Orijentacione vrednosti za prolazne prekide napajanja se ne navode jer se o tim prekidima potrošači unapred obaveštavaju. Povremeni previsoki naponi između faznih provodnika i zemlje Povremeni previsoki napon (mrežne frekvencije) po pravilu se pojavljuje pri kvaru u javnoj mreži ili u nekom postrojenju potrošača. On nestaje kad se smetnja otkloni ili isključi. Pri normalnim pogonskim uslovima previsoki naponi mogu, zbog pomeranja zvezdišta trofaznog sistema, dostići i linijske vrednosti napona. Pod određenim okolnostima, kratak spoj na višenaponskoj strani transformatora može na niskonaponskoj strani izazvati prenapon, sve dok postoji struja krarkog spoja. Srednjenaponska mreža Spore promene napona Pri normalnim pogonskim uslovima, bez uzimanja u obzir prekida napajanja, 95 % desetominutnih srednjih efektivnih vrednosti napona napajanja svakog nedeljnog intervala (bilo kojeg) mora biti u opsegu Uc ± 10 %, odnosno Uc +10 % / -15 % u preostalih 5 % trajanja nedelje. Brze promene napona Brze promene napona su uglavnom izazvane promenama tereta u postrojenjima potrošača ili manipulacijom prekidačima u mreži. Pri normalnim pogonskim uslovima brza promena po pravilu ne prelazi 4 % dogovorenog napona Uc. Međutim, pod određenim okolnostima mogu se više puta dnevno pojaviti kratkotrajne brze promene napona do 6 % Uc. Fliker Pri normalnim pogonskim uslovima dugotrajna jačina treperenja, izazvana promenama napona, ne sme tokom bilo koje sedmice u godini prelaziti vrednost P1t = 1. Propadi napona Propadi napona nastaju pretežno zbog kvarova u postrojenjima potrošača ili u javnoj mreži. Njihov godišnji broj je vrlo različit, i zavisi od vrste distributivne mreže i od posmatrane tačke u mreži. Takođe, njihova raspodela u toku godine je vrlo neravnomerna. - Očekivani godišnji broj propada napona može pri normalnim pogonskim uslovima biti od nekoliko desetina do hiljadu. Većina propada napona kraća je od 1 s, a dubine propada manje su od 60 % Uc. Međutim, pojedini propadi mogu biti dužeg trajanja i veće dubine propada. U nekim mrežama se vrlo često, zbog uključenja velikih potrošača, mogu pojaviti propadi napona dubine između 10 % i 15 % Uc. Kratki prekidi napona napajanja

36

Pri normalnim pogonskim uslovima kratki prekidi napona napajanja pojavljuju se sa učestanošću od nekoliko desetina pa do nekoliko stotina godišnje. Trajanje oko 70 % kratkih prekida napona mora biti kraće od jedne sekunde. Dugi prekidi napona napajanja Slučajni prekidi napajanja većinom su izazvani spoljašnjim događajima ili zahvatima, koje isporučilac električne energije ne može sprečiti. S obzirom na velike razlike u vrstama postrojenja i strukturama mreža u različitim državama i s obzirom na nepredvidive uticaje trećih strana i vremenskih (ne)prilika, nije moguće navesti tipične vrednosti učestalosti i trajanja dugih prekida napajanja. Orijentacione vrednosti: u zavisnosti od mesta, može se pri normalnim pogonskim uslovima, godišnje pojaviti od manje od 10 pa do 50 dugih prekida napona, trajanja preko tri minute. Orijentacione vrednosti za prolazne prekide napajanja se ne navode jer se o tim prekidima potrošači unapred obaveštavaju. Povremeni previsoki naponi između faznih provodnika i zemlje Povremeni previsoki napon (mrežne frekvencije) po pravilu se pojavljuje pri kvaru u javnoj mreži ili u nekom postrojenju potrošača. On nestaje kad se smetnja otkloni ili isključi. Pri normalnim pogonskim uslovima previsoki naponi mogu, zbog pomeranja zvezdišta trofaznog sistema, dostići i linijske vrednosti napona. Pod određenim okolnostima, kratak spoj na višenaponskoj strani transformatora može na niskonaponskoj strani izazvati prenapon, sve dok postoji struja krarkog spoja. Previsoki naponi ovog tipa, po pravilu, ne prelaze vrednosti od 1,7·Uc . U mrežama sa neuzemljenim zvezdištem ili sa kompenzacijom zemljospoja, previsoki napon po pravilu ne prelazi 2Uc .

NESIMETRIJA NAPONA

Pomeraj nulte tačke trofaznog sistema napona, koji karakteriše prisustvo napona nultog redosleda u nesimetričnom sistemu fazora napona pojedinih faza. Definiše se kao procentualni odnos napona nultog ( 0V ) i direktnog redosleda ( dV ):

R S T0 00 2d nR S T

V V VV Vv 100 100 100 [%]V VV aV a V

+ += = ≈

+ +,

gde su RV , SV i TV fazori napona faza R, S i T, a = exp(j2π/3), a n nV U 3= je efektivna vrednost nazivnog faznog napona uravnoteženog trofaznog sistema.

Nesimetrija trofaznog sistema napona definiše se kao procentualni odnos napona inverznog ( iV ) i direktnog redosleda ( dV ):

2

R S Ti ii 2d nR S T

V a V aVV Vv 100 100 100 [%]V VV aV a V

+ += = ≈

+ +.

Pri normalnim pogonskim uslovima desetominutna srednja efetkivna vrednost inverzne

komponente napona ne sme, kod 95 % srednjih vrednosti svakog nedeljnog (sedmodnevnog) intervala, prelaziti 2 % odgovarajuće direktne komponente. U mrežama na koje su priključeni jednofazni ili dvofazni potrošači, pojavljuju se na trofaznim mestima predaje nesimetrije i do 3 %.

37

Norma EN 50160 sadrži samo vrednosti za inverznu komponentu, jer je samo ona važna za analizu moguće smetnje aparatima priključenim na mrežu, pri čemu se analiziraju istovremeno i amplitude i fazni stavovi.

Prikaz neuravnoteženog sistema napona

Glavni izvor neuravnoteženosti napona, koji su ispod 2%, su jednofazna opterećenja trofaznih vodova. Može se javiti i kao rezultat pregorevanja osigurača jedne faze na trofaznoj kondenzatorskoj bateriji. Teže neuravnoteženosti (veće od 5%) su prouzrokovane okolnostima na svakoj pojedinačnoj fazi.

Ilustracija neuravnoteženosti na bazi odnosa nulte i inverzne komponente napona prema direktnoj komponenti napona

38

SVETLOSNI FLIKER

Jedan od mnogih aspekata kvaliteta električne energije koji može imati uticaj na potrošače je varijacija napona koja uzrokuje pojavu zvanu svetlosni fliker. Fluktuacije napona (flikeri) su periodične varijacije anvelope napona ili serija nasumičnih promena napona, pri čemu se amplituda nalazi u granicama od 0.9 do 1.1r.j. (prema ANSI standardu). Frekvencijski opseg flikera je od 0 do 25Hz. Termin fliker potiče od uticaja fluktuacije napona na izvore svetlosti, kada ljudsko oko primećuje treperenje (flicker). Fluktuacije napona predstavljaju elektromagnetsku pojavu, dok je treperenje (flicker) njihova nepoželjna posledica. Ipak, naponski fliker se u literaturi i standardima, ustalio kao naziv koji opisuje ovu pojavu.

Svaki pad napona bilo da je uzrokovan kvarom ili uključenjem većeg potrošača u (električnoj) blizini izvora svetla dovodi do njegovog primetnog slabljenja u vidu smanjenja svetlosnog fluksa. Međutim nije svako smanjenje svetlosnog fluksa fliker. Svetlosni fliker se ima onda kada se naponske promene dešavaju jedna za drugom, u sukscesiji, sa određenom frekvencijom ponavljanja, te dovodi do iste takve sukscesivne promene svetlosnog fluksa, što, kako su pokazala istraživanja stvara neprijatan osećaj i uznemirenost kod ljudi. Duži i intenzivniji flikeri dovode do migrena (glavobolja), a kod epileptičara čak i do napada epilepsije.

Istraživanja su pokazala da ljudsko oko zapaža varijacije osvetljenja manje od 1%. Ova osetljivost oka na varijacije osvetljenja zavisi od nivoa svetlosti tako da se pri slabijim osvetljenjima ima manja a pri jačim osvetljenjima veća osetljivost. Usled toga će u uslovima normalnog unutrašnjeg osveljenja svaka promena svetlosnog fluksa od 1%, uzrokovana iznenadnom varijacijom napona, sigurno privući našu pažnju.

Ilustracija flikera Jedna vrlo bitna fizička osobina oka je granica u opažanju veoma brzih događaja.

Mehanizam pretvaranja svjetlosnog signala u nervni impuls traje određen, konačan, vremenski period, tako da mozak ima određenu vrstu mehanizma usrednjavanja koja "pegla" vremenski zastoj

39

između dva nervna impulsa, čineći da slika koju vidimo bude kontinualna a ne istrzana ili iscepkana. To praktično znači da događaj koji bi se prikazao vrlo kratko između dva "procesiranja" signala u mozgu ne bi bio opažen. Kao rezultat ovog automatskog usrednjavanja slike koje se prikazuju jedna za drugom, velikom brzinom, se čine kao da su kontinualna radnja, što predstavlja efekat na kome počiva filmska industrija. Pomenute praznine u opažanju, čije je trajanje oko 50ms (1/20 sekunde), čine se popunjenim jer se na neki način vrši zadrška dobijenog signala dok ne dođe novi i to sa pomenutim efektom usrednjavanja koji je ustvari interpolacija između novog i starog signala iz oka. Između ostalih, to je i jedan od razloga izbora 50Hz-nog (tj 60Hz-nog) sistema napajanja koji naše osvetljenje i TV napaja tako da su slike koje opažamo dovoljno brze da se ne primeti njihova diskontinualnost.

Da bi se shvatio pojam svetlosnog flikera treba još pojasniti kako rade izvori svetlosti. Različite vrste izvora (sa užarenom niti, fluo-cijevi, lučne lampe) imaju različito reagovanje na varijaciju napona. Izvori svetla sa balastom poseduju određenu vrstu stabilizacije snage koju vuku iz mreže pa su oni nešto manje osetljivi na varijacije napona. Izvori sa užarenom niti se ponašaju kao otpornici, te je svetlosni fluks koji daju srazmeran kvadratu napona. Sem toga njihova otpornost zavisi i od radne temperature. Ova poslednja pojava je značajna samo jedan vrlo kratak vremenski period po uključenju, jer je termička inercija užarenog vlakna vrlo mala. Ovakav odnos između napona i svetlosnog fluksa dovodi do toga da su svetlosni izvori sa užarenom niti najosetljiviji na varijacije napona. Na slici se vidi kriva svetlosnog fluksa odmah po uključenju svjetlosnog izvora sa užarenom niti u 60Hz-noj mreži.

Nakon kratkotrajnog zagrevanja od oko 70ms, što je potpuno neprimetno za ljudski vid,

svetlosni fluks dobija stalnu vrednost. Ipak, ovo nije konstantna već fluktuirajuća vrednost. Frekvencija fluktuiranja je 120Hz, jer se maksimum svetlosnog fluksa ima i za maksimum i za minimum napona, tj. dva puta u toku periode. Ipak ovakav fliker je potpuno neprimetan jer je suviše brz da bi ga ljudsko oko moglo opaziti.

Svi napred pomenuti faktori zajedno određuju koja je verovatnoća da će dati nivo flikera biti opažen. Naučnim istraživanjima na određenom uzorku ljudi određen je prag opažaja svetlosnog flikera. Uzevši u obzir individualne razlike u opažanju ovaj prag se definiše kao nivo flikera koji primeti bar 50% ispitanika. Dosta ovakvih ispitivanja je urađeno i na osnovu njih je dobijena jedna standardna kriva koja opisuje prag opažaja svetlosnog flikera u odnosu na njegovu frekvenciju. U tim ispitivanjima se došlo do zaključka da prag opažaja zavisi ne samo od frekvencije promene svetlosnog fluksa već i od tipa promjene. Tako se ustanovilo da se stepenaste promene mogu opaziti pri nižim vrednostima nego kontinualne promene, tj. stepenaste promene nivoa osvetljenosti imaju

40

niži prag opažaja i to pogotovo za niže frekvencije flikera kada se sa kontinualnim promenama oko uspeva brže adaptirati.

Najniži prag opažaja se ima na frekvencijama od oko 8.8 Hz i sa tom frekvencijom se čak i

promene napona od 0.2% (samo 0.46V za 230V napajanje) mogu opaziti. Promene efektivne vrednosti napona više frekvencije se nešto slabije opažaju usled termičke inercije užarene niti i pomenutog procesa usrednjavanja koje se vrši u ljudskom mozgu.

Kao što je već rečeno pojedinačni događaji kao što su polasci motora ili pokretanja nekog proizvodnog procesa stvaraju promene u naponu ali se ne mogu smatrati uzrokom svetlosnog flikera iz razloga što su takve promene relativno retke ili ne toliko velike da stvaraju probleme sa treperenjem svetala.

Uzroci flikera su velika opterećenja čija se vrednost periodično menja, tj. fluktuira, sa frekvencijom ponavljanja u blizini maksimalne osetljivosti ljudskog oka, tj. oko 10 ciklusa u sekundi. Klasičan primer ovakvog opterećenja su elektrolučne peći, kod kojih je slučajan karakter promene struje opterećenja usled stohastičke prirode električnog luka. Ove promene struje, bez obzira što su slučajnog karaktera sadrže znatne komponente koje fluktuiraju sa frekvencijom od 1 do 20 perioda u sekundi. Kakve će biti struje zavisi od mnogo slučajnih parametara, ali i od toga u kom je stadijumu proces topljenja rude. Efektivna vrednost struje nije konstantna već se menja sa frekvencijom od oko 8Hz (ima se osam pikova struje u sekundi). Očigledno je da će ovakva stuja dovesti do deformacije napona, koji će takođe imati osam pikova u minuti. Bez obzira što promene efektivne vrednosti napona neće biti tako izrazite kao promene efektivne vrednosti struje, one će ipak biti više nego dovoljne da dovedu do svetlosnog flikera.

Elektrolučna peć locirana u urbanoj zoni, priključena na jaku distributivnu mrežu, stvaraće flikere ukoliko je opterećenje reda 1MW ili više. Elektrolučne peći priključene na slabiju mrežu mogu uzrokovati probleme i sa manjom snagom. Peći izuzetno velike snage mogu stvarati probleme čak i ako je mreža jaka, pa je neophodna ugradnja opreme koja će nastale probleme ublažiti tj. svesti ih na dozvoljeni minimum.

Drugi, doduše dosta blaži, ali zato za naše uslove češći problem jesu pilane sa elektromotornim testerama. Ovi pogoni se sastoje od reznih ploča pogonjenih velikim asinhronim motorima. Kako se komadi drveta dodaju u neravnomernim vremenskim intervalima, što dovodi do

41

naglog porasta struje opterećenja sa struje praznog hoda na nominalnu struju, može doći do svetlosnog flikera u opsegu osetljivosti ljudskog oka. Kako se ovakvi pogoni nalaze najčešće u seoskim područjima, često priključeni na niskonaponsku distributivnu mrežu, oni mogu postati uzrok svetlosnog flikera u celoj oblasti. Na slici je prikazan naponski i strujni dijagram jednog ovakvog potrošača.

Još jedan izvor svjetlosnog fluksa predstavljaju elektrolučni aparati za zavarivanje. Oni

takođe imaju struju nepravilnog oblika i to u nepravilnim vremenskim intervalima, što zavisi od procesa varenja. Premda je ova struja dosta manja nego kod elektrolučnih peći, proces je sličan - radi se struji električnog luka. Ovi aparati su dosta česti u zanatskim radnjama, koje su najčešće priključene na niskonaponsku distributivnu mrežu zajedno sa ostalim potrošačima. To neminovno dovodi do svetlosnog flikera u instalacijama potrošača kod koga se nalazi aparat. Ipak i drugi potrošači na istom distributivnom niskonaponskom izvodu mogu osetiti neugodan fliker, naročito ako su u blizini pomenutog potrošača. Ovaj problem je još izraženiji ako potrošači već imaju problem sa niskim naponom usled neodgovarajućih preseka ili dužina vodova.

Ostrvski sistemi, napajani dizel generatorima relativno male snage, mogu stvarati svetlosni fliker u procesu proizvodnje električne energije. Tako npr. usled loše regulacije dotoka goriva može doći do varijacija efektivne vrednosti napona što može dovesti do svetlosnog flikera.

Moderne metode za merenje svetlosnog flikera su zasnovane na standardu IEC 868, Flicermeter Functional and Design Specification, iz 1986 godine. Ovaj standard je definisao kakve funkcije mora imati intrument koji će meriti fliker.

Blok dijagram ovog uređaja je prikazan na slici. Instrument prati naponski signal jedne faze, koji se propušta kroz ispravljač, filtere i uslovna logička kola da bi se dobio signal koji je proporcionalan efektivnoj vrednosti napona. Semplovanje se vrši 50 puta u sekundi. Ovaj signal se dalje obrađuje tako što se odstranjuje osnovni nivo signala da bi ostale samo varijacije efektivne vrednosti napona. Nakon toga se dobijeni signal propušta kroz red filtera koji treba da aproksimiraju krivu praga opažaja flikera, kao što je kriva na slici koja odgovara standardu PSE 0600.4100.

42

Dozvoljene amplitude flikera u funkciji njegove frekvencije shodno standardu PSE 0600.4100

Izlazni, rezultantni signal iz ovog uređaja se naziva trenutna jačina flikera P, i ima vrednost

1.0 na pragu vidljivosti flikera, bez obzira na vrednost frekvencije flikera. Ovako dobijeni signal se dalje može skladištiti za potrebe statističke obrade i analize kao što je npr. određivanje srednje vrednosti. Ovaj standard ne definiše kakve statističke obrade treba izvršiti ali ostavlja takvu mogućnost.

Međutim već 1991 IEC je izdao standard 868-0, Flickermeter part 0: Evaluation of flicker

severity, koji je definisao potrebne statističke analize, kao i kriterijume za maksimalno prihvatljivi nivo flikera u sistemu 230V, 50Hz. U ovom dokumentu se opisuje statistička analiza zasnovana na

43

desetominutnom uzorku naponskog signala koji se koristi za izračunavanje parametra PST - kratkotrajni indeks jačine svetlosnog flikera.

Ovaj indeks se izračunava kao kombinacija pet procentualnih vrijednosti, tj. vrijednost P koja premašuje za 50%, 10%, 3%, 1% i 0.1% u toku tih 10 minuta.

5010311,0 08,028,0065,00525,00314,0 PPPPPPST ++++= U ovom slučaju vrijednost PST od 1.0 predstavlja fliker koji za većini posmatrača

predstavlja neugodnost. Ispod ovog nivoa može postojati fliker koji je primetan, ali bi trebalo da ne predstavlja

neprijatnost. U slučajevima kada je fliker promenljive vrijednosti, na dužem vremenskom planu, tj. duže od pomenutih 10 minuta, odabiranje se može vršiti na dužem vremenskom intervalu. Iz takvog merenja se izračunava parametar PLT - long term index, koji predstavlja kubnu srednju vrednost više PST vrednosti.

Na ovaj način se povremeni intervali neugodnog flikera mogu kvantifikovati. IEC je 1994 god. reorganizovao numeraciju svojih standarda, tako da se sada standardi o

flikerima nalaze u dokumentima IEC 61000-3 i 61000-4-15. U suštini standardi se nisu promenili, već je samo promenjena numeracija u skladu sa novom praksom obeležavanja standarda.

IEEE ima dva standarda koja se bave flikerima, i to su IEEE 141 i IEEE 519, ali se i oni kreću ka usvajanju pomenutih IEC standarda. Trenutno radne grupe IEEE i IEC rade zajedno na stvaranju jedinstvenog standarda za sistem 120V, 60Hz.

Standard EN 50160 Treperenje (fliker) – vidom primetno treperenje izvora svetlosti uz vremensko kolebanje

gustine fluksa ili spektralne raspodele. Jačina treperenja – intenzitet smetnji izazvanih svetlosnim treperenjem koji se po UIE-

IEC postupku za merenje treperenja ocenjuje i utvrđuje pomoću sledećih veličina: − kratkotrajna jačina treperenja (Pst) merena u toku desetominutnog intervala (st- short

time) − dugotrajna jačina treperenja (Plt) koja se na osnovu niza od 12 vrednosti Pst tokom

vremenskog intervala od 2 sata računa na osnovu obrazca:

Pri normalnim pogonskim uslovima dugotrajna jačina treperenja, izazvana promenama

napona, ne sme tokom bilo koje sedmice u godini prelaziti vrednost Plt = 1. Napomena: Reakcija na treperenje je subjektivna i može biti veoma različita, što zavisi od

uzroka treperenja i od razdoblja u kojem dolazi do treperenja. U pojedinim slučajevima smetnje su moguće već kod vrednosti Plt = 1, dok u drugim slučajevima smetnji nema ni pri velikim vrednostima Plt.

44

• Harmonijsko izobličenje

U tabeli 18 su date vrednosti za harmonike napona do 25-og reda koje ne smeju biti prekoračene tokom 95% vremena 10-to minutnih posmatranja izvršenih u toku jedne nedelje. Totalno harmonijsko izobličenje ne sme preći 8% u 95% izvršenih merenja u toku nedelju dana.

Red harmonika Relativna vrednost

naponskih harmonika (%)

Red harmonika Relativna vrednost

naponskih harmonika (%)

3 5.0 15 0.5 5 6.0 17 2.0 7 5.0 19 1.5 9 1.5 21 0.5 11 3.5 23 1.5 13 3.0 25 1.5

Tabela 18. Ograničenja za naponske harmonike prema standardu EN 50160

Navedena su dva nivoa harmonijskog izobličenja napona:

-nizak nivo izobličenja–obično u blizini velikih nelinearnih opterećenja sa malom verovatnoćom izazivanja poremećajnih posledica. -visok nivo izobličenja–ređe se sreće u mrežama, ali postoji veća verovatnoća izazivanja poremećajnih posledica.

Vrednosti nivoa naponskih harmonika, dobijeni ispitivanjem koje je obavila organizacija CIGRE (Conseil International des Grands Réseaux Electriques) su predstavljeni u tabeli 19. Očigledno je da se vrednosti navedene u standardu EN 50160 u Evropi retko prekoračuju.

Red harmonika

Relativna vrednost naponskih harmonika

(%) Red

harmonika

Relativna vrednost naponskih harmonika

(%) Nizak nivo Visok nivo Nizak nivo Visok nivo

3 1.5 2.5 15 ≤ 0.3 ≤ 0.3 5 4.0 6.0 17 1.0 2.0 7 4.0 5.0 19 0.8 1.5 9 0.8 1.5 21 ≤ 0.3 ≤ 0.3 11 2.5 3.5 23 0.8 1.5 13 2.0 3.0 25 0.8 1.5

Tabela 19. Nivoi naponskih harmonika u Evropi

45

• Fluktuacije napona

U 95% dvosatnih merenja, vrednosti oštrine flikera, postignute u toku jedne nedelje, ne smeju preći 1. Oštrina flikera je objektivna mera intenziteta treperenja svetlosti usled fluktuacija napona.

• Neuravnoteženost napona Posmatra se odnos inverzne i direktne komponente napona trofaznog sistema u 10-to minutnim vremenskim prozorima. 95% izmerenih vrednosti u toku jedne nedelje ne sme prekoračiti 2%.

• Frekvencija 95% vrednosti, izmerenih u vremenskom prozoru od 10s, ne sme biti van opsega 49.5-50.5Hz.

• Signalni naponi 99% merenja u vremenskim prozorima od 3s, u toku jednog dana, ne sme preći 9% za frekvencije do 500Hz, 5% za frekvencije između 1kHz i 10kHz, a donja granica za frekvencije veće od 10kHz je 1%.