Pomiar jakości energii elektrycznej z wykorzystaniem przyrządów Fluke

Fot. 1. Analizator sieci Fluke 435-II

Jakość energii elektrycznej to zbiór parametrów opisujących właściwości procesu dostarczania energii do użytkownika w normalnych warunkach pracy, określających ciągłość zasilania oraz charakteryzujących napięcia zasilające. Do istotnych regulacji, standardów i norm mówiących o jakości energii elektrycznej zaliczają się:

• PL-EN50160 - definiuje parametry napięcia zasilającego oraz podaje dopuszczalne przedziały ich odchyleń w punkcie wspólnego przyłączenia w publicznych sieciach rozdzielczych niskiego napięcia,
• IEC 61000-4-30 - Kombatybilność elektromagnetyczna (EMC) - Metody badań i pomiarów,
• IEEE 1159-1995,
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetyczne (Dz. U. z 2007 r., nr 93, poz. 623).

Wykonując pomiary, w przypadku niskiej jakości energii elektrycznej, bardzo często domyślnie winimy jej dostawcę. Praktyka pokazuje jednak, że jedynie w około 80% przypadkach niedostateczna jakość energii elektrycznej spowodowana jest zaburzeniami występującymi wewnątrz sieci użytkownika końcowego.

Fot. 2. Pomiar jakości energii elektrycznej z wykorzystaniem Fluke 345 (partner portal 6177)

Na rynku istnieje szeroka oferta przyrządów pomiarowych służących do pomiarów jakości energii elektrycznej, począwszy od prostych przyrządów, takich jak jednofazowe rejestrator napięcia, a na wielofazowych rejestratorach jakości energii elektrycznej skończywszy.

Między urządzeniami różnych producentów nieróżniących się na pierwszy rzut oka istnieje też często duża różnica cenowa wynikająca ze szczegółowych parametrów technicznych. Na co zwrócić uwagę podczas wyboru analizatora sieci i skąd biorą się, często nawet kilkudziesięcioprocentowe, różnice cenowe pomiędzy analizatorami sieci?

Przystępując do wyboru analizatora sieci, powinniśmy dokładnie określić aplikację urządzenia.

Fot. 3. Wykorzystanie Fluke Connect z rejestratorem energii Fluke 1736

Chcąc analizować jakość energii pod kątem wymogów i limitów zapisanych w normie PL-EN 50160, powinniśmy zastanowić się nad trójfazowym analizatorem jakości energii z serii Fluke 430-II, który pozwala na pomiar następujących parametrów jakości energii elektrycznej:

• napięcia: zapady, zaniki, wzrosty,
• częstotliwość,
• przepięcia,
• asymetria,
• harmoniczne i interharmoniczne.

Poza zaimplementowanymi limitami kalkuluje moc zgodnie ze standardem IEE-1459-2000, a także zawiera kalkulator strat energii, który po wprowadzeniu informacji o typie, przekroju oraz długości kabla obliczy straty związane z występowaniem harmonicznych rzędu 3-n oraz asymetrii obciążania, które generują prądy w przewodzie neutralnym. Analizatory z serii Fluke 430-II są w pełni zgodne z normą EN 61000-4-30 w zakresie pomiaru w klasie A.

Wersja analizatora Fluke 437-II przeznaczony jest do pomiarów w sieciach o częstotliwości 400 Hz, przez co została wyposażona w znacznie szybszy procesor umożliwiający analizę tego typu sieci elektroenergetycznych.

W przypadku pomiarów, w których zależeć będzie nam przede wszystkim na czasie przeprowadzenia badania, możemy wykorzystać cęgowy miernik jakości energii elektrycznej Fluke 345, który dzięki wykorzystaniu czujnika hallotronowego daje możliwość pomiarów zarówno w sieciach prądu stałego, jak i przemiennego z wykorzystaniem metody cęgowej.

Przy jednoczesnym pomiarze prądu metodą cęgową i podłączeniu sondy napięciowej da to możliwość pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej w zakresie 0-1250 kVAR. Częstotliwość próbkowania urządzenia pozwala na pomiar do 30, harmonicznej. W cęgowym mierniku jakości energii elektrycznej znajdziemy również funkcję oscyloskopu korzystny w diagnostyce zakłóceń w sieciach elektroenergetycznych.

Fot. 4. Mocowanie magnetyczne analizatora oraz zasilacza (Partner portal 16503)

Alternatywą do zaprezentowanych w poprzedniej części artykułu urządzeń pomiarowych jest trójfazowy rejestrator energii elektrycznej 1736. Przyrząd ten umożliwia pomiar i rejestrowanie następujących parametrów:

• wartość napięcia i natężenia prądu,
• zawartość harmonicznych do 50 oraz współczynnik THDu, THDi,
• moc czynna, bierna oraz pozorna, współczynnik PF,
• asymetria sieci.

Rejestrator wyposażony jest również w dodatkowe wejście, które przykładowo może być skonfigurowane go pomiaru wartości napięcia z zakresie 0-10 V lub natężenia prądu 4-20 mA, co może przydać się w korelowaniu wpływu załączania dużych odbiorów energii elektrycznej lub baterii kondensatorów na rejestrowane wartości parametrów sieci.

Fot. 5. Magnetyczne sondy napięciowe

Rejestrator energii 1736 został również wyposażony w funkcjonalność Fluke Connect (rys. 2), która umożliwia połączenie z aplikacją zainstalowaną na urządzeniu mobilnym przez Wi-Fi. Zebrane z urządzenia dane pomiarowe mogą zostać przypisane do danego urządzenia wcześniej zdefiniowanego w aplikacji przypisując mu daną kategorię oraz zdjęcie.

Dane z przyrządów pomiarowych przesyłane są na smartfon, który stanowi hub pomiędzy urządzeniami pomiarowymi a chmurą danych. Po wykonaniu pomiaru i przypisaniu danych do urządzenia mamy możliwość podzielenia się danymi z innymi użytkownikami aplikacji będący w naszym zespole.

Dzięki temu jesteśmy również w stanie nadać komunikat do naszego członka zespołu mówiący o tym, że konieczna jest jego interwencja. Fluke Connect to również oprogramowanie dostępne z poziomu przeglądarki internetowej, która dostępna jest pod adresem https://connect.fluke.com/.

Fot. 6. Wykorzystanie cęgów elastycznych (cewki Rogowskiego) do pomiaru natężenia prądu

Po zalogowaniu się do naszego konta dostajemy dostęp do całej bazy danych. Została tu również zaszyta funkcja analityczna wskazująca na stan diagnozowanego urządzenia elektrycznego. Fluke Connect pozwala na optymalizację samych pomiarów elektrycznych i analizę zebranych danych.

Dostępne akcesoria takie jak magnetyczne zawieszki ułatwiają mocowanie urządzenia w rozdzielnicach podczas pomiarów (rys. 3). Z pewnością przez wielu praktyków zostaną docenione magnetyczne sondy napięciowe, które pomagają w pomiarach na aparatach modułowych poprzez przyczepienie sond do śruby na aparacie elektrycznym (rys. 4).

Warta uwagi jest również możliwość rozłączenia zasilacza od rejestratora dzięki czemu rejestrator z łatwością zmieści się w rozdzielnicach, gdzie przestrzeń po zamknięciu drzwi jest mocno ograniczona.

Należy również wspomnieć o funkcjonalności pozwalającej na zasilenie rejestratora bezpośrednio z układu pomiarowego napięcia. Umożliwiają to dołączone w zestawie przewody mostkujące. Wykorzystując tę możliwość, możemy rejestrować parametry sieci elektroenergetycznej bez obawy o stan naładowania baterii.

Wiele z analizatorów Fluke wykorzystuje do pomiarów natężenia prądu cewki Rogowskiego, które dzięki wysokiej elastyczności zyskały ogromną popularność wśród osób dokonujących pomiarów. Poza dużą funkcjonalnością cewka Rogowskiego cechuje się również wysoką dokładnością podstawową. Cęgi te umożliwiają tylko i wyłącznie pomiar napięcia przemiennego. Chcąc mierzyć prąd stały metodą cęgową powinniśmy zastanowić się nad wyborem cęgi z modułem hallotronowym.

Karol Bielecki
Fluke
www.fluke.pl