Elementi kvalitete električne energije

Gospodarski razvoj u svijetu utječe na vaţnost pojedinih elemenata kvalitete električne energije. Prije mnogo godina većina trošila je bila radnog karaktera pa je primarno bilo ustupiti električnu energiju uz minimalno odstupanje napona i frekvencije, dok se s vremenom glavni problem promijenio u dostupnost električne energije, pri čemu propadi, tranzijenti i druge smetnje nemaju veliki utjecaj na kvalitetu električne energije.

Sa napretkom ekonomije kontinuitet opskrbe, napon i frekvencija su i dalje vaţni parametri koji se uzimaju zdravo za gotovo pa se naglasak stavlja na skupinu karakteristika električne energije isporučene potrošaču. Tehnički parametri električne energije, tj. napona, koji se u mreţi promatraju su sljedeći:

  • mrežna frekvencija,
  • veličina napona,
  • promjene napona,
  • treperenje napona,
  • propadi napona,
  • kratkotrajni prekidi napona,
  • dugotrajni prekidi napona,
  • privremeni mreţni prenaponi između faznih vodiča iz zemlje,
  • impulsni prenaponi između faznih vodiča iz zemlje,
  • nesimetrija napona,
  • naponi viših harmonika,
  • naponi međuharmonika,
  • signalni naponi.

Mrežna frekvencija definirana je kao broj titraja naponskog vala u sekundi i u Europi iznosi 50Hz, dok u Americi iznosi 60Hz.

Veličina napona definirana je kao efektivna vrijednost napona na mjestu gdje se predaje električna energija i mjerena je u određenom vremenskom periodu.

Promjene napona predstavljaju odstupanja napona od referentne tj. nazivne vrijednosti i mogu biti uzrokovane promjenom opterećenja ili kvarovima u elektroenergetskom sustavu.

Treperenje napona ili tzv. flikeri su oscilacije napona koje se ponavljaju a definirani su kao zamjetljivo treperenje izazvano svjetlosnim podraţajem uz vremensko kolebanje svjetlosne gustoće ili spektralne razdiobe. Uzroci treperenja su česte i nagle promjene opterećenja. Ljudskom oku najviše smetaju flikeri frekvencije od 7 Hz do 10Hz.

Propad napona je privremeno smanjenje vrijednosti napona ispod nazivne vrijednosti, a najčešće je to u opsegu od 90% do 1% nazivne vrijednosti. Najčešće su uzrokovani kvarom ili naglim povećanjem opterećenja, a razvrstavaju se po dubini i trajanju.

Prekid napona je stanje pri kojem nestane napona, tj. kada napon padne ispod 1% nazivne vrijednosti. Prekidi se dijele na duge (duže od 3 minute) i kratke. U prekide napona koji su vezani uz kvalitetu električne energije ne ubrajaju se unaprijed najavljena i planirana isključenja napajanja.

Prenapon je stanje kada napon poraste iznad nazivne vrijednosti. Kratkotrajni prenaponi u mreži javljaju se u slučaju kvara ili pri sklopnim manipulacijama, udarima groma i slično, a njihova vrijednost obično ovisi o načinu uzemljenja mreže.

Impulsni prenapon (tranzijent) je visokofrekvencijska promjena napona koja traje manje od jedne poluperiode (10 ms), a mogu biti uzrokovani sklopnim operacijama, udarima groma, uklapanjima kapacitivnih tereta, itd. Oblici impulsnih prenapona mogu biti pozitivni, negativni, unipolarni, bipolarni, usjek, oscilirajući i višestruki prolaz kroz nulu.

Nesimetrija napona je stanje kada se naponi u trofaznom sustavu međusobno razlikuju po iznosu (amplitudi) ili ako kut između pojedine dvije faze nije 120°. Mjerilo asimetričnosti napona je omjer inverzne i direktne (izravne) komponente. Nesimetrija napona je u distribucijskim mrežama uzrokovana neravnomjernom raspodjelom tereta po fazama ili kvarom.

Naponi viših harmonika sinusoidni su naponi frekvencija koje su cjelobrojni višekratnici osnovne frekvencije. Izrazito su nepoželjni u mrežama jer se zbrajaju na osnovni val i time ga izobličuju što uzrokuje probleme u napajanju trošila, posebno osjetljivih (medicinska oprema).

Naponi međuharmonika sinusoidni su naponi frekvencija koje nisu višekratnici osnovne frekvencije, koji se u današnje vrijeme povećavaju zbog veće upotrebe pretvarača frekvencija i sličnih uređaja.

Signalni naponi su naponi superponirani na osnovni naponski val, a koriste se za upravljanje trošilima i opremom. Potrebno ih je kontrolirati kako ne bi došlo do nepoželjnog utjecaja.

Kvalitetnija električna energija dobiva se u slučaju kada se u razmatranje uključe i karakteristike opterećenja koje su u najvećoj mjeri uzrok poboljšanja kvalitete električne energije.

Snimak promjene napona (V) kroz vrijeme

Snimak promjena napona kroz vrijeme