Analizator Calport 100

Materiały z II Konferencji Naukowo-Technicznej "Diagnostyka w sieciach elektroenergetycznych
zakładów przemysłowych", Płock, 2001, str.3-10.
Andrzej OLENCKI
Politechnika Zielonogórska, 65-246 Zielona Góra, ul. Podgórna 50, e-mail: [email protected]
Krzysztof URBAŃSKI
Politechnika Zielonogórska, 65-246 Zielona Góra, ul. Podgórna 50, e-mail: [email protected]
ANALIZATOR CALPORT100 – NOWY TREND
W DIAGNOSTYCE I EKSPLOATACJI SIECI ENERGETYCZNYCH
Omówiono analizatory parametrów sieci energetycznej w wersji przenośnych walizek pomiarowych.
Zwykłe analizatory umożliwiają pomiar napięć, prądów, kątów fazowych i współczynników mocy,
mocy czynnych, biernych i pozornych, ponadto niektóre umożliwiają pomiar harmonicznych napięć i
prądów. Omawiany analizator umożliwia dodatkowo wyświetlanie graficzne wektora napięć i prądów
oraz analizę harmonicznych mocy czynnych i biernych, a także, dodatkowo łączy funkcje
czterokwadrantowego kontrolnego licznika energii i oprogramowania stacji wzorcowniczej.
Połączenie tych funkcji w jednym przenośnym przyrządzie wyznacza nowy trend w omawianym
obszarze techniki. W ręce pracowników służb energetycznych przekazywany jest przyrząd o
możliwościach, które dotychczas miały nieliczne laboratoria. W celu wymiany doświadczeń
praktycznych, omówiono nowe możliwości diagnozy przyczyn powstawania harmonicznych napięcia.
1. OPIS TRENDU
Rozwój elektroniki i technik pomiarowych przyczynił się do pojawienia się nowego
rodzaju przyrządu pomiarowego – analizatora (miernika) parametrów sieci energetycznej i
testera liczników energii, który łączy w sobie funkcje dwóch przyrządów: analizatora
parametrów sieci i testera liczników.
Analizatory parametrów sieci produkowane są w wersji stacjonarnych mierników
tablicowych, przenośnych walizek pomiarowych i stacjonarnych przyrządów laboratoryjnych
(tabl.1). Praktycznie wszystkie analizatory parametrów sieci umożliwiają pomiar napięć (U),
prądów (I), kątów fazowych (ϕ), współczynników mocy (cosϕ, sinϕ), częstotliwości (f), mocy
czynnych (P), biernych (Q) i pozornych(S). Analizatory tablicowe zazwyczaj nie mierzą energii
czynnej EP, biernej EQ i pozornej ES - czasami umożliwiają analizę harmonicznych napięć i
prądów, ale bez graficznej wizualizacji wyników pomiarów.
Analizatory laboratoryjne, oprócz pełnego zestawu mierzonych parametrów sieci z energią
włącznie, umożliwiają analizę harmonicznych napięć i prądów, oraz często analizę
harmonicznych mocy czynnych i biernych, wraz z graficzną wizualizacją wyników pomiarów, a
także graficzne wyświetlanie wektora trójfazowego napięć i prądów. Duża dokładność i szeroki
zakres mierzonych wielkości okupione są zazwyczaj dużymi gabarytami i wysoką ceną. Część
analizatorów laboratoryjnych wyposażona jest w funkcje czterokwadrantowego testowania
liczników energii oraz, czasami w możliwość testowania liczników maksymalnych.
Testowanie liczników energii jest podstawową funkcją testerów liczników –
specjalizowanych przyrządów złożonych z licznika kontrolnego i specjalistycznego
oprogramowania stacji wzorcowniczej. Część testerów liczników, szczególnie laboratoryjnych,
wyposażana jest w funkcje typowe dla analizatorów parametrów sieci, głównie w funkcje
pomiaru napięć, prądów, kątów i mocy, rzadziej w funkcje analizy harmonicznych napięć i
prądów.
Tablica 1. Zestawienie funkcji analizatorów parametrów sieci i testerów liczników energii
Częstość występowania funkcji [%]
Analizatory parametrów sieci
Funkcja
Pomiar U+I+ϕ+cosϕ+f+
+P+Q+S+f+EP+EQ+ES
P
12:15:37
12:15:37
P1: 230.5 W
P2: 240.7 W
P3: 229.3 W
I1: 1.120 A
I2: 1.127 A
I3: 1.071 A
PΣ: 700.5 W
QΣ: 0.323 var
SΣ: 700.5 VA
ϕ1: 1.2
ϕ2: 0.9
ϕ3: 3.7
UIϕ
P
U1: 230.1 V
U2: 230.0 V
U3: 229.9 V
cosϕ: 0.99
sinϕ : 0.01
f : 50.0Hz
f: 50.0Hz
cosϕ: 1.00
wy
PQS
UIϕ
12:15:37
1: 230,1V
2:
0,2V
3: 13,7V
4:
0,1V
5:
6,5V
100,0%
0,1%
6,0%
0,0%
2,8%
P
10%1%-
THD: 9,45%
exit
U
1
5
10
15
L1
12:15:37
1: 230,1W
2: -23,0W
3:
5,7W
4: -2,3W
5: -4,6W
100,0%
-10,0%
2,4%
-1,0%
-2,0%
THD: 13,45%
P
L1 data
exit
20
P
12:15:37
stacjonarne
laboratoryjne
100%
100%
100%
50%
80%
zazwyczaj
czasami
czasami
bez pomiaru bez pomiaru bez pomiaru
energii E
energii E
energii E
20%
40%
90%
10%
40%
bez
grafiki
czasami
z grafiką
zazwyczaj
z grafiką
czasami
z grafiką
czasami
z grafiką
0%
10%
50%
0%
0%
czasami
z grafiką
zazwyczaj
z grafiką
0%
40%
90%
10%
0%
0%
20%
30%
100%
100%
0%
10%
20%
10%
30%
12:15:37
100%3%±0,1%-3%-100%1
5
10
15
L1
P
20
exit
Grafika wektorowa
P
przenośne
walizkowe
exit
Analiza harmonicznych P+Q
P
stacjonarne
laboratoryjne
12:15:37
100%-
0,1%-
U L1 data
przenośne
walizkowe
wy
PQS
Analiza harmonicznych U+I
P
Testery liczników
stacjonarne
tablicowe
P
12:15:37
U1
U1
I1
I1
L123
I3
L123
I3
U2
U3
I2
1.00 A
200 V
U2
U3
1.00 A
200 V
wy
wy
Testowanie liczników
w czterech
kwadrantach
P
12:15:37
-2%
+2%
ε: -0.72%
P: 345.2 W
0s
10s
3s
par
maksymalnych
wy
P
12:15:37
E:
1234.5 kWh
1 : 123456.78 kWh
2 : 124688.44 kWh
ε:
- 0.23 %
Pinst:
234.5 kW
ti: 12 min
tm: 15_ min
Pmax:
934.5 kW
time: 12:45
1
Calport-100
2
start
08.06.99
tmax
reset
exit
PRZENOŚNY
zmniejszanie:
• gabarytów,
• masy,
• poboru mocy
WIELOFUNKCYJNY
zwiększanie:
• liczby funkcji:
♦ pełna analiza
harmonicznych U+I+P+Q,
♦ grafika wektorowa,
♦ pełne testowanie liczników,
• dokładności,
• zakresu pomiarów
W ostatnich latach zmniejszyła się różnica między analizatorami parametrów sieci i
testerami liczników – jest to szczególnie widoczne w grupie przyrządów laboratoryjnych, oraz
pojawiły się nowe przyrządy, które w sobie łączą obie grupy funkcji. Przykładem takich
przyrządów jest seria analizatorów parametrów sieci i testerów liczników typu Calport100 [1]
(klasa dokładności 0,2 lub 0,1), Calport200 [2] (klasa 0,05) i Calport400 [3] (klasa0,02).
Połączenie obu grup funkcji w jednym przenośnym przyrządzie wyznacza nowy trend w
omawianym obszarze techniki pomiarowej wielkości elektroenergetycznych.
2. PARAMETRY TECHNICZNE
Analizator Calport100 jest przenośnym urządzeniem elektronicznym łączącym
wielofunkcyjność (tabl.1) z dużą dokładnością – klasa 0,1% lub 0,2% (tabl.2) w szerokim
zakresie prądów 0,005...1000A i z wielowariantowym wyprowadzaniem danych (wyświetlanie
cyfrowe i graficzne, wewnętrzne pamięci, lokalne drukowanie na miniaturowej drukarce,
transmisja przez interfejs lub modem i analiza danych na komputerze PC). Szeroki zakres napięć
zasilania od 85V do 265V i mały pobór mocy – typowo około 6VA, umożliwiają zasilanie
analizatora bezpośrednio z obwodów pomiarowych, i tym samym stosowanie go na obiektach,
także w tych miejscach, gdzie nie występuje pomocnicze napięcie zasilania. Mały gabaryt i
ciężar tylko 4,5kg umożliwiają stosowanie go również w trudnodostępnych miejscach o małej
przestrzeni.
Tablica 2. Zestawienie parametrów analizatora Calport100
Funkcja / parametr
Zakres
Błąd dopuszczalny
klasa 0,1
klasa 0,2
10,00...480,0V
40,00...480,0V
±0,1%
±0,2%
10,00...39,99V
±0,1%*
±0,2%*
0,0050...6,000A
Prąd bezpośredni
0,1000...6,000A
±0,1%
±0,2%
0,0050...0,0999A
±0,1%*
±0,2%*
Prąd z cęgami 100A
0,50...100,0A
±0,5%
±0,5%
Prąd z cęgami 1000A
5,0...1000A
Moc i energia czynna
0,05...6A / 40...480V
±0,1%
±0,2%
pomiar bezpośredni
0,005...0,0499A / 10...39,99V
±0,1%*
±0,2%*
Moc i energia czynna
0,5...100A / 40...480V
±0,5%
±0,5%
pomiar cęgami
5...1000A / 40...480V
Moc i energia bierna
0,05...6A / 40...480V
±0,2%
±0,4%
pomiar bezpośredni
0,005...0,0499A / 10...39,99V
±0,2%*
±0,4%*
Moc i energia bierna
0,5...100A / 40...480V
±0,5%
±0,5%
pomiar cęgami
5...1000A / 40...480V
Moc i energia pozorna
0,05...6A / 40...480V
±0,1%
±0,2%
pomiar bezpośredni
0,005...0,0499A / 10...39,99V
±0,1%*
±0,2%*
Moc i energia pozorna
0,5...100A / 40...480V
±0,5%
±0,5%
pomiar cęgami
5...1000A / 40...480V
0,01%
0,01%
Rozdzielczość pomiaru błędu badanego licznika "ε"
Kąt fazowy pomiar bezpośredni
±0,2°
±0,4°
0,0...±360,0°
Kąt fazowy pomiar cęgami
±0,5°
±0,5°
Współczynnik mocy cos ϕ i sin ϕ
0,00...±1,00
±0,01
±0,01
Częstotliwość
45,0...65,0Hz
±0,1Hz
±0,1Hz
0,1 błędu dopuszczalnego / 1°C
Wpływ temperatury otoczenia
w zakresie temperatur +5...+20°C i +26...+40°C
Wpływ zniekształceń
0,1 błędu dopuszczalnego / 1%THD w zakresie 2...20%
Zasilanie
85..230..265 / 45..65Hz / 10VA
Wymiary i masa
220 / 160 / 165 mm / 4,5 kg
* wartości końcowej podzakresu pomiaru,
błąd dopuszczalny mocy odniesiony do wartości mocy pozornej
Napięcie
3. OPIS OPCJI ANALIZY HARMONICZNYCH
Opcja analizy harmonicznych umożliwia pomiar współczynników harmonicznych Ki i
całkowitego współczynnika odkształcenia harmonicznymi (całkowity współczynnik
zniekształceń) THD, w zakresie częstotliwości od podstawowej do 20-tej harmonicznej, dla
napięć, prądów, mocy czynnych i mocy biernych każdej z faz L1, L2 i L3, które są obliczane z
zastosowaniem Dyskretnej Transformaty Fouriera według następujących wzorów:
KUi =
Ui
⋅ 100%
U1
KIi =
Ii
⋅ 100%
I1
(1)
KPi =
Pi
⋅ 100%
S1
KQi =
Qi
⋅ 100%
S1
(2)
20
THDU =
∑U 2i
i =2
20
20
⋅ 100%
∑U 2i
=2
THDP = i20
∑ Pi
i =1
gdzie:
KUi , KIi , KPi , KQi
THDU , THDI
THDP , THDQ
U, I
i
S1
⋅ 100%
(3)
⋅ 100%
(4)
i =1
20
∑
i=2
20
∑ I 2i
i =1
Pi
THDI =
∑ I 2i
20
⋅ 100%
∑Qi
=2
THDQ = i20
∑Qi
i =1
- współczynniki harmonicznych napięcia, prądu, mocy czynnej i biernej [%],
- całkowite współczynniki zniekształceń napięcia i prądu [%],
- całkowite współczynniki zniekształceń mocy czynnej i mocy biernej [%],
- wartości skuteczne napięcia i prądu,
- rząd (numer) harmonicznej,
- moc pozorna pierwszej harmonicznej.
Zgodnie z normą [4], harmoniczne napięcia mogą być określane:
• indywidualnie, jako iloraz wartości skutecznych danej harmonicznej i składowej
podstawowej – współczynnik harmonicznych Ki,
• łącznie, przez współczynnik THD.
Współczynniki harmonicznych Ki według (1) opisują udział poszczególnych harmonicznych
napięcia (prądu) w wartościach skutecznych pierwszych harmonicznych napięć (prądów),
natomiast współczynniki harmonicznych według (2) opisują udział poszczególnych
harmonicznych mocy czynnej (biernej) w pierwszej harmonicznej mocy pozornej.
Realizacja funkcji analizy harmonicznych, szczególnie analizy harmonicznych mocy
czynnej i biernej, bez konieczności wspomagania się komputerem, wymaga zastosowania w
przyrządzie nowoczesnych elementów elektronicznych o znacznych mocach obliczeniowych i
złożonych algorytmów pomiarowych. Natomiast sama obsługa funkcji analizy harmonicznych i
interpretacja wyników pomiarów jest stosunkowo prosta, szczególnie w tych przypadkach, gdy
sposób obsługi tej funkcji jest przyjazny dla użytkownika.
Na rys.1 przedstawiono przykładowe ekrany funkcji analizy harmonicznych. Z poziomu
ekranu pomiaru napięć, prądów i kątów fazowych (rys.1a) może być wybrany, przez naciśnięcie
pola "|||||", ekran pomiaru harmonicznych napięcia (rys.1b) z prezentacją danych w postaci
graficznej. Zmiana postaci prezentowania danych z graficznej na numeryczną następuje przez
naciskanie pola "|||||" (rys.1b i 1d) i pola "data" (rys.1c). Pole "U" (rys.1c) służy do zmiany
analizowanej wielkości, natomiast pole "L1" (rys.1d) służy do zmiany fazy analizowanej
wielkości.
Ekran pomiaru
napięć, prądów
i kątów
a
P
b
12:15:37
U1: 230.1 V
U2: 230.0 V
U3: 229.9 V
UIϕ
0,1%U
Ekran pomiaru
harmonicznych
napięcia – dane
numeryczne
P
1
5
10
15
L1
Postać graficzna lub
numeryczna
U
L1 data
Ekran pomiaru
harmonicznych
mocy czynnej –
dane graficzne
P
12:15:37
100%3%-
100,0%
13,1%
1,5%
0,5%
0,4%
±0,1%-3%-100%1
THD: 14,45%
20
exit
d
12:15:37
1: 230,1V
2: 30,1V
3:
3,4V
4:
1,1V
5:
0,9V
1%-
exit
Analiza
harmonicznych
12:15:37
10%-
cosϕ: 0.99
sinϕ : 0.01
f : 50.0Hz
PQS
P
c
100%-
I1: 1.120 A
I2: 1.127 A
I3: 1.071 A
ϕ1: 1.2
ϕ2: 0.9
ϕ3: 3.7
Ekran pomiaru
harmonicznych
napięcia – dane
graficzne
exit
Wybór wielkości: U-I-P-Q-U...
P
5
L1
10
15
20
exit
Wybór fazy: L1-L2-L3-L1...
Rys.1. Przykładowe ekrany analizy harmonicznych
Przykładowe dane pomiarowe, mogą być zapamiętywane w wewnętrznej pamięci
„ , mogą być przesyłane lokalnie do
analizatora w momentach naciskania przycisku “
komputera PC w celu zapamiętywania i analizy (rys.2), drukowane na miniaturowej drukarce w
celu dokumentowania aktualnego stanu sieci lub przesyłane na duże odległości przez modem
telefoniczny w celu ich zapamiętywania i analizy, np. w postaci profili obciążeń.
220 V
H
C
F
N
R
T
U
Z
DATE
TIME
CLIENT
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
SER. NO.
COMMENT
PHASE
U
I
ϕ
cosϕ
sinϕ
f
THD
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
P12
P13
P14
P15
P16
P17
P18
P19
P20
20.08.1999
08.46.24
MARCKS AND JOHN
WOODWARD STREET 5
TEL 44 1536 201234
FAX 44 1536 405704
C52 1225691998
3 PHASE METER
100V 5A
TYPE C52 CL.2
BROKEN LEADEN SEAL
OPENED CURRENT CIR.
L2
231.4 V
3.45 A
30.0 °
0.87
0.50
50.0 Hz
4.1 %
698 W
2.1 W
0.0 W
0.0 W
-24.4 W
2.1 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
0.0 W
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
100.0 %
0.3 %
0.0 %
0.0 %
-3.5 %
0.3 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
0.0 %
100%
3%
±0,1%
−3%
−100%
1
5
10
15
20
Rys.2. Schemat możliwych połączeń w celu wyprowadzania i analizy danych pomiarowych
4. SZKODLIWE ODDZIAŁYWANIE WYŻSZYCH HARMONICZNYCH
Wyższe harmoniczne wywołują wiele negatywnych zjawisk w systemie przesyłu energii.
Energia zawarta w wyższych harmonicznych, w ogólnym przypadku, nie przenosi "pożytecznej"
mocy czynnej do odbiorników i powoduje jedynie zwiększone straty, co przedstawia
prostopadłościan mocy na rys.3 i wzór (5):
S *2 = P 2 + Q 2 + K 2
K
S*
S
P
Q
(5)
gdzie:
- moc pozorna modułowa,
S*
- moc czynna,
P
- moc bierna,
Q
- moc odkształcenia.
K
Rys.3. Prostopadłościan mocy
Z rys.3 i wzoru (5) widać, że moc odkształcenia K [5], podobnie jak moc bierna Q, powoduje
zwiększanie mocy pozornej S do wartości mocy S* przy stałej wartości mocy czynnej P, co
właśnie powoduje straty wywołane nadmiernym pobieraniem mocy odkształcenia.
Negatywny wpływ harmonicznych przejawia się w różnorodny sposób, w znacznym
stopniu w zależności od rzędu harmonicznej. Z teorii prądu trójfazowego wiadomo [5], że
harmoniczne, w zależności od rzędu, tworzą układy (wirowania faz) kolejności zgodnej,
przeciwnej i zerowej, w szczególności:
• harmoniczne rzędu 1, 4, 7, 10, ... tworzą układ kolejności zgodnej,
• harmoniczne rzędu 2, 5, 8, 11, ... tworzą układ kolejności przeciwnej,
• harmoniczne rzędu 3, 6, 9, 12, ... tworzą układ kolejności zerowej.
Te harmoniczne, które tworzą układ kolejności przeciwnej, powodują powstawanie w
silnikach pola magnetycznego o przeciwnym kierunku wirowania w stosunku do pola głównego
(zjawisko podobne do hamowania przeciwprądem), co oznacza nie tylko zwiększenie strat mocy
czynnej, ale i zmniejszenie mocy silnika, jego przegrzewanie i w efekcie skrócenie żywotności
silnika [6].
Trzecia harmoniczna i jej nieparzyste wielokrotności dodają się w przewodzie zerowym
sieci czteroprzewodowej - w przypadku braku harmonicznych i symetrycznego obciążenia,
sinusoidalne prądy fazowe kompensują się do zera i prąd w przewodzie zerowym nie płynie. W
skrajnym przypadku oddziaływania tych harmonicznych, wartość skuteczna prądu zerowego
może być 1,73-krotnie większa od wartości skutecznej prądu fazowego, co przy założeniu
jednakowego przekroju żył przewodu zerowego i przewodów fazowych, oznacza 3-krotne
cieplne przeciążenie przewodu zerowego, które powoduje nie tylko zwiększenie strat mocy, ale i
może prowadzić do uszkodzenia przewodu zerowego.
Każda z harmonicznych, niezależnie od rzędu, może powodować rezonanse w systemie
energetycznym, które oprócz zwiększenia strat mocy, mogą powodować dodatkowe szkody,
takie jak:
• uszkodzenia szyn zbiorczych w rozdzielniach, spowodowane rezonansowymi drganiami
mechanicznymi,
• uszkodzenia elementów systemu, np. baterii kondensatorów, spowodowane rezonansowym
napięciem lub prądem.
5. ZASTOSOWANIE FUNKCJI ANALIZY HARMONICZNYCH DO DIAGNOZY
PRZYCZYN POWSTAWANIA HARMONICZNYCH NAPIĘCIA
Normy [4] definiują dopuszczalne poziomy tylko harmonicznych napięcia, zarówno
dopuszczalne poziomy poszczególnych harmonicznych (KUi), jak i dopuszczalny poziom
wszystkich harmonicznych (THDU). Harmoniczne napięcia zasilającego są spowodowane
głównie przez nieliniowe odbiorniki u odbiorców.
Na rys.4 przedstawiono schemat rozpływu mocy w obwodzie elektrycznym, który złożony
jest ze źródła zasilania o sinusoidalnej sile elektromotorycznej E i dwóch odbiorników mocy
czynnej – jednego odbiornika liniowego i jednego odbiornika nieliniowego. Ze źródła zasilania
pobierana jest przez odbiornik nieliniowy moc czynna P'1(N) i przez odbiornik liniowy moc
czynna P'1(L) , które odpowiadają mocy pierwszej harmonicznej. Moc P'1(N) w części równej
PO(N) jest przemieniana w odbiorniku nieliniowym na pracę użyteczną, natomiast pozostała jej
część jest przetwarzana na moc wyższych harmonicznych Ph(N) , które dostarczane są zwrotnie
od odbiornika do źródła [5]. Harmoniczne prądu przepływając przez impedancję sieci
(impedancja zastępcza ZZ) powodują powstanie harmonicznych napięcia. Pomiar harmonicznych
napięcia na zaciskach wejściowych obwodów obu odbiorników pozwala na wykonanie testu na
zgodność parametrów sieci z normami [4].
P
P
12:15:37
100%-
10%-
10%-
1%-
1%-
0,1%-
0,1%-
1
5
10
15
U L1
20
I
exit
P
12:15:37
100%-
1
5
10
15
L1
12:15:37
100%3%±0,1%-3%-100%1
20
P
exit
5
10
15
L1
20
exit
Ph(N)
ZZ
P1(N)
P'1(N)+P'1(L)
E
PO(N)
Źródło
zasilania
Odbiornik
nieliniowy
P1(L)
Ph(L)
PO(L)
P
12:15:37
P
12:15:37
100%-
100%-
10%-
10%-
1%-
1%-
0,1%-
0,1%-
U L1
1
5
10
15
20
exit
I
L1
1
5
10
15
20
exit
P
12:15:37
100%3%±0,1%-3%-100%1
P
L1
5
10
15
20
exit
Rys.4. Rozpływ mocy w obwodzie z odbiornikiem nieliniowym
Odbiornik
liniowy
Na rys.4 pokazano przykładowe wyniki pomiaru harmonicznych na wejściu obwodu
odbiornika nieliniowego i wejściu obwodu odbiornika liniowego – wyniki pomiaru
harmonicznych napięcia (U), prądu (I) i mocy czynnej (P). Jednakowe wyniki pomiaru
harmonicznych napięcia i zbliżone wyniki pomiaru harmonicznych prądu, nie pozwalają na
diagnozę przyczyny powstawania harmonicznych. Dopiero wyniki pomiaru harmonicznych
mocy pozwalają na szybką diagnozę, który z odbiorników jest źródłem zniekształceń.
Na ekranie widma mocy obwodu nieliniowego występują dwa słupki – pierwszy o
wartości 100% jest proporcjonalny do mocy czynnej pierwszej harmonicznej (P1(N)) dostarczanej
ze źródła zasilania do obwodu nieliniowego, a drugi o wartości minus 6% jest proporcjonalny do
mocy czynnej piątej harmonicznej (Ph(N)) wytwarzanej przez odbiornik nieliniowy. Na ekranie
widma mocy obwodu liniowego występują również dwa słupki – pierwszy o wartości 100% jest
proporcjonalny do mocy czynnej pierwszej harmonicznej (P1(L)) dostarczanej ze źródła zasilania
do obwodu liniowego, natomiast drugi o wartości plus 1% jest proporcjonalny do mocy czynnej
piątej harmonicznej (P1(L)) dostarczanej z sieci do odbiornika liniowego.
Opisany przykład prosty sposób lokalizacji źródeł powstawania harmonicznych napięcia
przy stosowaniu nowoczesnych analizatorów z pełną analizą widmową napięć, prądów i mocy.
Po włączeniu analizatora w badany obwód, sprawdza się znak harmonicznych mocy czynnej.
Jeżeli harmoniczna mocy czynnej ma znak dodatni, to źródłem zniekształceń jest dostawca
energii, jeżeli natomiast harmoniczna mocy czynnej ma znak ujemny, to źródłem mocy czynnej
jest użytkownik.
6. WNIOSKI
Jedną z funkcji nowoczesnego analizatora parametrów sieci i testera liczników energii jest
funkcja pełnej analizy widmowej napięć i prądów oraz mocy czynnej i biernej. Przyrządy takie
oferowane są już w małogabarytowych przenośnych walizkach o coraz niższej cenie i mogą
stanowić indywidualne wyposażeniu brygad służb energetycznych. Analiza widmowa mocy
czynnych jest prostym i skutecznym środkiem do diagnozy przyczyn powstawania
harmonicznych napięcia, co z kolei umożliwia podejmowanie działań w celu zmniejszania strat
mocy i szkód w sieciach energetycznych, spowodowanych zniekształceniami. Analiza widmowa
mocy, w połączeniu z funkcją sprawdzania dokładności licznika energii bezpośrednio na
obiekcie, rozszerza możliwości diagnostyki sieci energetycznej.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Miernik napięcia, prądu i mocy elektrycznej (Analizator) typu Calport-100. Instrukcja obsługi. Calmet
(www.calmet.com.pl), Zielona Góra, 1999.
Electricity Meter and Instrument Calport 200. www.heg-edi.com.
Portable Calibration Meter Calport 400. User`s Manual E2.00. Hamburger Elektronik Gesellschaft.
PN-EN 50160: Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach rozdzielczych. Projekt normy.
Kuśmierek Z.: pomiary mocy i energii w układach elektro-energetycznych. WNT, Warszawa 1994.
Grocholski A.: Harmonalyzer HA-2000. Product Catalog. Amprobe Instrument.
Katalogi firm Alpes Technologies, Amprobe, Ardertem, Calmet, EDI, HEG, Metrol, MTE, Pfisterer, Satec,
Schlumberger.