70
Jakość dostawy energii elektrycznej
Energia elektryczna ulega degradacji pod wpływem zaburzeń elek-
tromagnetycznych, a więc zjawisk, które sprawiają, że wartości liczbo-
wych wskaźników – cech jakości energii – różnią się od znamionowych,
odnoszących się do stanów ustalonych z przebiegami sinusoidalnie
zmiennymi, występującymi w symetrycznych układach wielofazowych.
Przyjęto powszechnie, że wskaźniki te to liczbowe atrybuty zaburzeń/zja-
wisk elektromagnetycznych.
Według Rady Europejskich Regulatorów Energii
1
jakość dostawy energii
obejmuje trzy główne obszary [13]:
• jakość obsługi – rozumianą jako komercyjna relacja pomiędzy
dostawcą i odbiorcą energii. Rozpoczyna się ona w chwili, kiedy
odbiorca zwróci się o informację lub zgodę na przyłączenie swojej
instalacji lub urządzeń do sieci publicznej i obejmuje m.in.: proce-
dury reklamacji, skargi, eliminację zaburzeń w dostawie energii,
powiadamianie o planowanych przerwach, upusty za niedotrzymanie
deklarowanych warunków zasilania, formę i tryb rozliczeń, warunki
przyłączenia itp.;
• ciągłość zasilania – mierzoną najczęściej liczbą przerw, maksymal-
nym czasem trwania pojedynczej przerwy, łącznym czasem braku
dostawy energii np. w ciągu roku lub innymi wskaźnikami zdefiniowa-
nymi na elementach tego zbioru (m.in. SAIDI
2
i SAIFI
3
);
• jakość napięcia – mierzoną różnicą rzeczywistych przebiegów cza-
sowych względem sinusoidalnych, symetrycznych trójfazowych napięć
i prądów o znamionowych wartościach. Będzie ona stanowić główny
przedmiot prezentowanych dalej rozważań.
Ostatnie dwa z ww. obszarów określane są powszechnie wspólnym ter-
minem – jakość energii elektrycznej (JEE).
x x x
Źródła złej jakości energii elektrycznej
Dostawcy sprzedają energię, charakteryzując jej jakość wybranymi
wskaźnikami liczbowymi, których wartości nie zawsze mogą w pełni
kontrolować. Jest to jedna z zasadniczych różnic w relacji do innych
produktów oferowanych na rynku. Wskaźniki te ulegają bowiem degra-
dacji (głównie pod wpływem odbiorców) na drodze transmisji i dystry-
bucji energii. Źródła złej jakości mogą znajdować się także w samym
systemie elektroenergetycznym, mając charakter naturalny (np. wyłado-
wania atmosferyczne) lub będąc efektem działalności człowieka.
Szczególną rolę w grupie odbiorników pełnią coraz powszechniej sto-
sowane urządzenia elektroniczne i energoelektroniczne ze względu na
nieliniową charakterystykę prądowo-napięciową elementów półprze-
wodnikowych, a w pewnych rozwiązaniach pobór szybkozmiennej mocy
czynnej i biernej. Układy te występują na każdym poziomie napięcia
i we wszystkich środowiskach elektromagnetycznych – od np. małych
zasilaczy komputerowych do odbiorników o bardzo dużej mocy, pracu-
jących w środowisku przemysłowym
4
(np. napędy maszyn wyciągowych,
walcowni).
Bardzo znaczącą rolę w zagadnieniach jakości energii odgrywa prak-
tyka instalacyjna. Niewłaściwie wykonany uziom może być przyczyną
licznych problemów związanych z niepoprawną pracą urządzeń. Stany
przejściowe inicjowane w systemie przenikają praktycznie nietłumione
przez układ uziemiający i docierając np. do czułego sprzętu elektronicz-
nego, stają się przyczyną realnych zagrożeń.
x x x
Rodzaje zaburzeń elektromagnetycznych
Na rysunku 1. przedstawiono przykładowe zaburzenia występujące
w sieciach zasilających. Większość z nich należy, zgodnie z klasyfika-
cją IEC, do kategorii zjawisk przewodzonych niskiej częstotliwości (do
9 kHz). Prócz tej grupy IEC wyróżnia zaburzenia przewodzone wysokiej
częstotliwości (powyżej 9 kHz, stanowiące realne zagrożenie m.in. dla
technologii PLC wykorzystywanej w licznikach energii typu smart) oraz
zjawiska polowe (radiacja niskiej i wysokiej częstotliwości) [3]. Odrębną
kategorię stanowią wyładowania elektrostatyczne, a także impuls elek-
tromagnetyczny dużej mocy.
Zaburzenia w napięciu można podzielić na dwie grupy (rozróżnienie
jest istotne z punktu widzenia regulatora rynku energii i odpowiedzial-
ności stron za nieprawidłowości):
• zmiany – tzn. małe odstępstwa od znamionowej lub pożądanej war-
tości (wolne zmiany napięcia, wahania, asymetria, harmoniczne i inter-
harmoniczne itp.), które występują w sposób ciągły ([4], [5]). Ich
główną przyczynę stanowią zmiany obciążenia systemu lub odbiorniki
nieliniowe. Zmiany napięcia są „fizjologią” funkcjonowania systemu
i w praktyce nie jest możliwe, aby wartość wskaźnika opisującego te
zaburzenia różniła się znacząco od poziomu znamionowego. Ponieważ
system zasilający został zaprojektowany tak, aby pracował w warun-
kach znamionowych z sinusoidalnymi przebiegami czasowymi napięć
i prądów, zmiany napięcia są minimalizowane w możliwie największym
stopniu. Operatorzy podejmują działania zmierzające do osiągnięcia
tego stanu, co gwarantuje efektywne zarządzanie siecią;
• zdarzenia – tj. nagłe i znaczące odstępstwa od pożądanych,
znamionowych przebiegów. Szybkie zmiany, zapady, wzrosty i przepięcia
są najbardziej znaczącymi zaburzeniami w napięciu, które wraz
Jakość dostawy energii
elektrycznej
prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława
Staszica w Krakowie
Rys. 1. Przykłady zaburzeń elektromagnetycznych
rys. Z. Hanzelka
