Analiza i ocena jakości energii elektrycznej jako efektu monitoringu jej parametrów w wybranych punktach sieci zasilającej odbiorców indywidualnych

 * umożliwia określenie liczby wartości danego parametru spośród całkowitej liczby pomierzonych wartości w okresie pomiarowym
 

Charakterystyka punktów pomiarowych

Pomiary mające na celu pozyskanie danych i dokonanie oceny ja­kości energii elektrycznej w wybranych punktach sieci elektroenergetycznej wykonane zostały w pięciu losowo wybranych stacjach transformatorowych na terenie jednego z rejonów energetycznych PGE.

W artykule zostaną zamieszczone wybrane wyniki badań jednej ze stacji, gdyż wyniki dla pozostałych okazały się porównywalne. Do wybranej do prezentacji wyników stacji transformatorowej dołą­czone są cztery linie nN, zasilające indywidualnych odbiorców (in­dywidualne gospodarstwa domowe) oraz jeden obwód oświetlenia ulicznego.

Poniżej przedstawiono parametry stacji transformatorowej.

Stacja:

• rodzaj stacji - słupowa napowietrzna,
• napięcie robocze - 15 kV,
• napięcie izolacji - 15 kV.

Transformator:

• typ - TNOSCT 160/15 PNS,
• moc - 160 kVA,
• napięcie strony pierwotnej - 15,750 kV,
• napięcie strony wtórnej - 0,420 kV,
• układ połączenia -Yzn5.

Charakterystyka miernika

Do pomiarów wykorzystano analizator jakości energii elektrycz­nej firmy Sonel - miernik PQM 702. Analizator jakości zasilania PQM-702 jest przeznaczony do pomiaru, rejestracji i analizy ja­kości energii elektrycznej zgodnie z europejską normą EN 50160. Miernik ten spełnia także wymogi normy PN-EN61000-4-30:2011 klasa A. Szczegółowe informacje znaleźć można w instrukcji do miernika.

Analiza wyników pomiarów charakteryzujących jakość energii elektry cznej w wybranym punkcie pomiarowym

W artykule zaprezentowane zostaną wybrane wyniki pomiarów niektórych parametrów charakteryzujących jakość energii elek­trycznej w wybranej stacji transformatorowej, z której zasilane są indywidualne gospodarstwa domowe. Na rys. 1-10 zaprezentowane są kolejno wyniki dla wybranych parametrów charakteryzujących jakość energii elektrycznej.

• Częstotliwość - jej wartość powinna wynosić 50 Hz, a dopuszczalna zmiana to ±1%. Wynik taki powinno uzyskać 99,5% wszystkich pomiarów. Największa wartość, jaką zaobserwowano wyniosła 50,07 Hz, najmniejsza zaś - 49,93 Hz. Zatem obie skrajne wartości częstotliwości mieszczą się w granicach wyznaczonych przez normę.
• Odchylenia (zmiany) napięcia - wartość napięcia powinna wynosić 230 V, a dopuszczalne odchylenia napięcia nie powinny prze­kraczać ±10% wartości napięcia. W tych granicach musi mieścić się 95% wszystkich wyników pomiarów. Otrzymane wyniki pomiarów pokazują, że w badanym punkcie spełniony jest warunek normy PN-EN 50160 - największa zmierzona wartość napięcia wyniosła 244,8 V, natomiast najmniejsza - 228,7 V.
• Szybkie zmiany napięcia - określane także jako uciążliwe migotanie światła. Rozróżnia się dwa rodzaje tego zjawiska i stosuje odpowiednie wskaźniki: krótkookresowy P_st, którego wartość wyznacza się raz na 10 minut oraz długookresowy P_lt, którego wartość wyliczana jest na podstawie kolejnych 12 wartości P_st, czyli co 2 godziny. Według obowiązującej normy wskaźnik długookresowej uciążliwości P_lt nie może przekroczyć wartości 1 przez 95% wy­ników pomiarów. Rysunki 3 i 4 przedstawiają przebiegi zmian od­powiednio wskaźnika krótkookresowego P_st i długookresowego P_lt w trzech fazach w ciągu tygodniowych pomiarów. Największa zare­jestrowana wartość dla P_st wyniosła 9,82, zaś dla P_lt - 4,98. W obu przypadkach wartości te wystąpiły w fazie L2 i znacznie przekro­czyły wartości dopuszczane w normie. W pozostałych dwóch fazach również przekroczone zostały dopuszczalne wartości, ale w mniej­szym stopniu: w fazie L1 największa zarejestrowana wartość wy­niosła 1,21, natomiast w fazie L3 - 1,41.
• Asymetria napięć - wg obowiązujących przepisów wskaźnik asymetrii, tzn. stosunek składowej kolejności przeciwnej do składowej zgodnej (U₂/U_t) nie powinien przekroczyć wartości 2% spośród 95% zarejestrowanych pomiarów. Otrzymane wyniki pomiarów po­zwalają stwierdzić, że badana sieć spełnia ten warunek. Największa wartość wskaźnika asymetrii wyniosła 0,65% (rys. 5).
• Wyższe harmoniczne - odkształcenie krzywej napięcia jest określane za pomocą współczynnika zawartości harmonicznych THD_U oraz przez dopuszczalne wartości udziału wyższych harmonicznych napięcia. Wartość współczynnika THD_U napięcia nie może przekro­czyć progu 8% dla 95% zarejestrowanych pomiarów, zaś wartości dopuszczalne udziału każdej z wyższych harmonicznych napięcia przedstawione są szczegółowo w normie. Badana sieć spełnia wy­magania stawiane przez normę co do zawartości harmonicznych napięcia. Na rys. 6 widać harmoniczne rzędu 3. o wartości 0,29%, 5. ‒ o wartości 0,59%, 7. ‒ o wartości 0,77% oraz śladowo 11. i 13. harmoniczną. Wszystkie wartości tych harmonicznych odniesione do podstawowej harmonicznej są dużo niższe niż progi wyznaczane przez obowiązującą normę.
• Zapady napięcia - wg obowiązujących przepisów zapad napięcia definiowany jest jako obniżenie napięcia poniżej 90% wartości znamionowej napięcia w przedziale czasu od 10 ms do 1 min. Podczas wykonywania pomiarów w ciągu tygodnia zostało zarejestrowane aż 8 zapadów napięcia ‒ maksymalny czas trwania najdłuższego z nich wyniósł 0,650 s, zaś minimalna wartość napięcia podczas najgłębszego z zapadów to 34,72 V. Rysunek 7 przedstawia zapad napięcia w fazie L3 oraz napięcie U_N-PE. Napięcie w fazach L1 oraz L2 wynosi 235 V, natomiast w fazie L3 waha się w granicach od 90 do 170 V. W czasie trwania zapadu w znacznym stopniu wzrosło także napięcie U_N-PE, a jego wartość waha się od 0 do 30 V. Na rys. 8 pokazano zmianę kształtu sinusoidy w fazie L3 podczas trwa­nia zapadu napięcia.