| Zbigniew HANZELKA
JAKOŚĆ DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ
|
 |
Jakość dostawy energii elektrycznej (zwana także jakością zasilania) staje się jednym z najważniejszych problemów współczesnej elektrotechniki. Już obecnie, a z całą pewnością w nieodległej przyszłości nieomal wszyscy użytkownicy tej formy energii staną wobec problemów związanych z jej jakością.
Warunki dostawy energii elektrycznej ulegają degradacji pod wpływem zaburzeń elektromagnetycznych, a więc zjawisk, które sprawiają, że wartości liczbowych wskaźników – cech jakości - różnią się od znamionowych, odnoszących się do stanów ustalonych z przebiegami sinusoidalnie zmiennymi, występującymi w symetrycznych układach wielofazowych. Zaburzenia w napięciu można podzielić na dwie grupy (rozróżnienie jest istotne z punktu widzenia regulatora rynku energii i odpowiedzialności stron za skutki zaburzenia): (a) zmiany tzn. małe odstępstwa od znamionowej lub pożądanej wartości (wolne zmiany napięcia, wahania, asymetria, harmoniczne i interharmoniczne itp., które występują w sposób ciągły). Ponieważ system zasilający został zaprojektowany tak, aby pracował w warunkach znamionowych i 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; (b) zdarzenia tj. nagłe i znaczące odstępstwa od pożądanych, znamionowych przebiegów. Szybkie zmiany, zapady, wzrosty i przepięcia są najbardziej znaczącymi zaburzeniami w napięciu, które wraz z przerwami w zasilaniu są podstawowymi zdarzeniami w systemie. W przeciwieństwie do zmian napięcia które występują w sposób ciągły, zdarzenia mają charakter incydentalny. Traktowane są głównie w ujęciu statystycznym, jako że z natury są to zdarzenia losowe i raczej rzadkie.
W ocenie liczbowej jakości napięcia dominuje tendencja pomiaru wskaźników oddzielnie dla wyróżnionych zaburzeń. W przypadku wielu odbiorników energii elektrycznej ich nieprawidłowe działanie jest spowodowane przebiegami chwilowymi napięć zasilających odbiegającymi od przebiegów sinusoidalnych o znamionowych parametrach. Liczbowe miary jakości napięcia oparte na przebiegach chwilowych, mają więc cechę uniwersalności (sumowania zaburzeń różnego rodzaju), a także ułatwiłyby proces banchmarkingu redukując zasoby pamięci niezbędne do przechowywania danych pomiarowych. W pracy przedstawiono propozycję takiego opisu jakości dostawy energii.
W ostatniej dekadzie stopień zainteresowania jakością dostawy energii elektrycznej wyraźnie wzrósł. Intensywny rozwój elementów półprzewodnikowych dużej mocy i o dużych granicznych wartościach prądów, napięć i częstotliwości łączeń, rozpoczął nowy etap w dynamicznym rozwoju tej dziedziny, a szczególnie w dziedzinie rozwiązań technicznych służących eliminacji źródeł złej jakości. Towarzyszący temu rozwój zawansowanych technik sterowania i rozwój teorii mocy w obwodach elektrycznych sprawił, że obserwujemy dziś najbardziej intensywny okres w historii tej dziedziny. Stała się ona nową gałęzią nauki i techniki o interdyscyplinarnym charakterze, rozważaną zarówno w kategoriach technicznych (kryteria fizyko-techniczne), jak i ekonomicznych (kryteria ekonomiczno-marketingowe). Jako przyczynę rosnącego zainteresowania wymienić należy także powszechność stosowania rozproszonych źródeł energii.
Publikacja stanowi w zamierzeniu autora pierwszą część serii prezentującej różnorodność zagadnień składających się na współczesne pojęcie jakości dostawy energii elektrycznej. Zawarto w niej informacje dotyczące zaburzeń elektromagnetycznych wpływających na wartość skuteczną napięcia zasilającego. Na poziom napięcia w sieci zasilającej ma wpływ wiele czynników występujących zarówno w procesie wytwarzania jak i przesyłu oraz rozdziału energii elektrycznej.
W pracy rozważono szczegółowo wolne zmiany, wahania, asymetrię oraz zapady napięcia. Dla każdego z wyróżnionych zaburzeń przedstawiono przyczyny ich powstania, skutki występowania, sposoby pomiaru i ilościowej oceny, rozwiązania techniczne służące eliminacji itp. Tym ostatnim poświecono oddzielny rozdział. Dla ilustracji prezentowanych rozważań wykorzystano liczne rejestracje wykonane w ramach prac eksperckich.
Za szczególnie ważne uznano zasady regulacji jakości dostawy energii elektrycznej oraz konieczność uruchomienia w nieodległej przyszłości mechanizmów motywujących do poprawy jakości. Przedstawiono różne strategie postępowania oraz analizę możliwych skytków ich aplikacji w warunkach rynku energii.
Dodane do publikacji załączniki dostępne na stronie internetowej stanowią jej merytoryczne uzupełnienie. Ich treścią są w dużym stopniu informacje podlegające częstym zmianom i modyfikacjom, np. wykazy i wymagania norm, wymagania instytucji regulujących rynek energii elektrycznej, analizy porównawcze dokumentów międzynarodowych itp. Zamiarem autora jest ich ciągła aktualizacja i uzupełnianie.