Typowe zaburzenia napięć w przemysłowych sieciach zasilających

JAKI JEST PODZIAŁ SPADKÓW NAPIĘĆ?

Rys. 1. Spadki napięć i przepięcia

Zgodnie z europejskim standardem EN 50160, zapad napięcia jest nagłym zmniejszeniem wartości skutecznej napięcia do wartości z zakresu od 1% do 90% nominalnej wartości przewidywanej i powrót po pewnym czasie do tej wartości. Okres, w jakim występuje zapad napięcia, mieści się w okresie od 10 ms do 1 minuty.

Jeśli wartość skuteczna napięcia nie spadnie poniżej 90% wartości nominalnej, uważa się, że są to normalne warunki pracy, zazwyczaj niezagrażające większości sprzętu w obiekcie. Gdy napięcie spadnie poniżej 1% wartości nominalnej, traktuje się taki stan jako krótka przerwa w zasilaniu.

Zatem zapad napięcia i krótkotrwała przerwa to 2 różne zjawiska. Przerwa może wystąpić np. po zadziałaniu wyłącznika nadprądowego czy przez zwarcie w instalacji (typowo 300 ms). Awaria sieci dystrybucyjnej często powoduje zapad napięcia, który propaguje się po pozostałych segmentach sieci. Na rysunku 1 przedstawiono różnicę pomiędzy zapadami, spadkami napięcia i krótkimi przerwami.

ODCHYLENIA NAPIĘĆ

Rys. 2. Spadek napięcia

Są one spowodowane najczęściej: zwarciami, załączaniem i odłączaniem dużych obciążeń, uruchamianiem napędów, pracą spawarek elektrycznych, załączaniem baterii kondensatorów, pracą maszyn budowlanych itp. Zapady napięć mogą prowadzić do awarii systemów informatycznych, systemów sterowania PLC, zakłócić pracę przekaźników czy falowników.

W przypadku krytycznej infrastruktury/procesów nawet krótkie zapady napięcia mogą powodować wysokie koszty, szczególnie procesy ciągłe są wrażliwe na jakość zasilania. Za przykład można podać procesy formowania wtryskowego, wytłaczania, spawania, drukowania, procesy przetwarzania produktów spożywczych, takich jak mleko, piwo czy napoje.

KOSZTY ZAPADÓW NAPIĘCIA

Rys. 3. Uruchamiany silnik może powodować zapady napięcia w sieci

Na koszty wystąpienia zapadów napięcia składają się: straty spowodowane przestojem produkcji, koszty opóźnionej dostawy, koszty straconych materiałów, koszty uszkodzonych maszyn, wyposażenia, koszty naprawy i konserwacji. Wiele procesów jest w 100% zautomatyzowanych i często nie wymagają doglądania, w takim przypadku spadki i zapady napięć nie zawsze są zauważane.

Np. może się okazać dopiero po jakimś czasie, że wtryskarka zatrzymała się całkowicie. Im później taka przerwa zostanie odkryta, tym większe ryzyko uszkodzenia maszyny, co spowoduje opóźnienia w dostawie półfabrykatów, zmniejszenie wydajności produkcji lub całkowitą utratę zdolności produkcyjnej.

STANY PRZEJŚCIOWE (TRANSIENTS)

Rys. 4. Stany przejściowe

Warto też wspomnieć, czym są tzw. "transients", czyli stany przejściowe, chwilowe. Czas wystąpienia takiego zjawiska jest zazwyczaj mniejszy niż pojedynczy okres sinusoidy, najczęściej w formie piku lub oscylacji (rys. 4). Szczególnym rodzajem stanu przejściowego jest przepięcie, które często jest wynikiem wyładowań atmosferycznych, co w efekcie może uszkodzić sprzęt lub nawet instalację elektryczną.

Tego typu zdarzenia mogą być też wywołane przełączaniem/rozłączaniem baterii kondensatorów czy przełączaniem odbiorników dużej mocy. Są to stany stosunkowo trudne do zmierzenia, ponieważ zwykłe multimetry nie rejestrują tak szybkich zmian napięcia, tylko oscyloskopy i niektóre analizatory energii są w stanie wykrywać stany przejściowe.

PRZENOŚNY ANALIZATOR ENERGII MRG-508 FLEX

Rys. 5. Mobilny analizator energii MRG 508 Flex

Na rynku dostępnych jest sporo urządzeń do pomiaru jakości energii, o różnym stopniu zaawansowania konstrukcji, w zależności od wymagań użytkowników. Firma Janitza posiada w ofercie zarówno analizatory wolno stojące do montażu tablicowego, jak i na szynę DIN. Warto wspomnieć o przenośnym analizatorze MRG 508 Flex, jest to przenośna wersja wysokiej klasy analizatorów energii elektrycznej UMG 508 oraz UMG 511.

Dzięki wygodnej walizce transport jest wygodny i umożliwia np. wykonywanie audytów energetycznych. Urządzenie może mierzyć i rejestrować szereg parametrów sieci elektrycznej takich jak: wyższe harmoniczne, niezbalansowanie, stany przejściowe, napięcie, zapady, prąd, moc czynną, moc bierną i wiele innych. Duży kolorowy wyświetlacz generuje dokładne i czytelne wykresy, więc gołym okiem można ocenić parametry sieci w czasie rzeczywistym.

Firma Janitza to lider w produkcji analizatorów jakości energii w Niemczech. Od lat dostarcza wysokiej jakości sprzęt pomiarowy, który czuwa nad parametrami energii elektrycznej.

Elmark Automatyka Sp. z o.o.
www.elmark.com.pl