Klasifikace poklesů a zvýšení napětí

Vlastnosti poklesů napětí

Pokles napětí je náhlý pokles efektivní hodnoty napětí pod 90 % referenčního napětí, následovaný návratem na hodnotu vyšší než 92 % deklarovaného napětí za dobu od 10 ms do 1 minuty.
Na obr. 1 je zobrazen pokles napětí, ilustrující základní parametry, kterými je charakterizován:

• zbytkové napětí (u);
• trvání (t).

Podrobný popis poklesů napětí udává IEC/TR 61000-2-8 a CIGRE TB 261, metody měření pak ČSN EN 61000-4-30 ed. 3.Značky v obrázku napravo označují efektivní hodnoty napětí v jedné periodě, aktualizované každou polovinu periody v souladu s ČSN EN 61000-4-30 ed. 3.

Zbytkové napětí (u)

Podle ČSN EN 61000-4-30 ed. 3 by hloubka poklesu napětí měla být vyjádřena zbytkovým napětím, tj. nejnižší hodnotou velikosti napětí, zaznamenanou během poklesu jako procentuální hodnota referenčního napětí. Sbírají-li se statistická data, musí být poklesy napětí klasifikovány podle klasifikačních tabulek v ČSN EN 50160 ed. 3.
Pokles napětí je klasifikován jako jedna událost, bez ohledu na průběh a počet zasažených fází. Důvodem je, že zatímco většina průmyslových a komerčních uživatelů sítě odebírá trojfázové napájení, obsahují tyto instalace často také jednofázová zařízení, citlivá na poklesy napětí. Trojfázová zařízení mohou mít odlišnou odolnost vůči poklesům napětí zahrnujícím jedno, dvě nebo tři fázová napětí nebo sdružená napětí.
Vícefázová událost se považuje za jednu událost, pokud se události v jednotlivých fázích časově překrývají.
Je zároveň nezbytné rozlišovat mezi poklesem napětí a přerušením (absencí napájecího napětí). U jednofázového napájení je přerušení definováno jako událost, při níž je zbytkové napětí nižší, než je prahová hodnota pro přerušení. U trojfázového napájení je událost vyhodnocena jako přerušení, pokud jsou všechna tři napětí (fázová nebo sdružená) nižší než prahová hodnota.
Pokud hodnota napájecího napětí klesne pod 5 % Uc (v případě trojfázového napájení u všech tří napětí), je událost považována za přerušení, jinak se klasifikuje jako pokles napětí. Volba této prahové hodnoty je poněkud volná a ostatní normalizační dokumenty používají prahové hodnoty 1 % nebo 10 %. Nicméně nejdůležitější není samotná volba prahové hodnoty pro přerušení, ale zajištění, aby byla každá událost započítána právě jednou.
Příčiny a vlivy poklesů napětí jsou popsány několika zprávami, knihami a technickými dokumenty.

Trvání (t)

Podle ČSN EN 61000-4-30 ed. 3 je trvání poklesu napětí definováno jako časový interval mezi poklesem napětí pod prahovou hodnotu poklesu a jeho návratem na hodnotu stejnou nebo vyšší, než je prahová hodnota, plus případné hysterezní napětí. Hystereze je tolerance platící pro měření prahové hodnoty, která zabraňuje kmitání v případě, že efektivní hodnota napětí osciluje kolem prahové hodnoty.
Dolní mez trvání je přirozeně 10 ms (polovina periody 50 Hz) a jedná se o minimální časové období, pro které lze efektivní hodnotu vypočítat. Horní mez trvání je podle normy 1 minuta tak, aby zahrnovala vlivy spínání zátěže.

Statistika poklesů napětí

Zbytkové napětí a trvání jsou vlastnosti jednotlivé události poklesu napětí. Během roku se obvykle v předávacím místě uživatele sítě objeví několik nebo i větší množství takových událostí s rozdílnými vlastnostmi. Co má pro uživatele sítě význam a co je tedy správný způsob pro vyhodnocení kvality elektřiny je počet událostí s různými vlastnostmi za rok. Existuje mnoho různých způsobů, které toto reprezentují, viz například IEC/TR 61000-2-8, CIGRE TB 261 nebo chystaný IEEE std.1564. Bylo rozhodnuto v normě používat tak zvanou „tabulku poklesů napětí“, která kvantifikuje toto hledisko napěťových vlastností.
Příklad tabulky poklesů napětí je uveden v tab. 1. Tato tabulka uvádí průměrný počet poklesů napětí za rok, získaný během šestiletého měření v rozhodně VVN. Každá buňka v tabulce označuje průměrný počet událostí za rok se zbytkovým napětím a dobou trvání v označeném rozsahu. Došlo například průměrně ke dvěma poklesům v délce trvání mezi 0,5 s až 1 s za rok a se zbytkovým napětím 70 % až 80 % referenčního napětí. Tabulka nezahrnuje žádná krátká přerušení; počet událostní 0,2 za rok, uvedený ve spodním řádku, uvádí události, u nichž bylo jedno nebo dvě ze tří napětí (fázových nebo sdružených) nižší, než 5 %.
Je třeba uvést, že tato tabulka slouží pouze jako ilustrativní příklad; hodnoty v tabulce by neměly být interpretovány jako typické hodnoty. Jak je vidět například v CIGRE TB 412, liší se významně počet poklesů za rok podle různých míst. To je významný důvod, proč nelze v normě poskytnout konkrétnější indikativní hodnoty, pokud se týká počtu poklesů napětí.

Vlastnosti dočasného zvýšení napětí

Podle normy je dočasné zvýšení napětí nebo dočasné přepětí (o síťovém kmitočtu) definováno jako dočasný nárůst efektivní hodnoty napětí v bodě soustavy elektrického napájení, nad stanovený počáteční práh 110 % referenčního napětí. Jiné normy a běžná literatura na ně odkazují jako na „přepětí o síťovém kmitočtu“, „dočasná“ nebo i „trvalá přepětí“.
Zvýšení napětí jsou vyhodnocována podobným způsobem jako poklesy napětí, kdy základními parametry jsou v tomto případě vrchol efektivního napětí a doba trvání. Indikativní hodnoty týkající se přepětí v distribučních sítích lze nalézt v IEC/TR 61000-2-14. Dočasná zvýšení, kterými se zabývá tato norma, jsou mezi živými vodiči, pokud jde o klasifikaci zvýšení napětí mezi živými vodiči a zemí, lze odkázat na ČSN 33 2000-4-442 ed. 2.

Statistika dočasného zvýšení napětí

Pokud jsou shromažďována statistická data zvýšení napětí, měla by být klasifikována podle tabulky v normě, která je prezentována v níže uvedené tab. 2. Je nutno upozornit, že níže uvedená tabulka vyjadřuje stav vícefázové sítě.

Přechodná přepětí

Přechodná přepětí jsou kratší než dočasná zvýšení napětí (kratší než 10 ms). Norma ČSN EN 50160 ed. 3 nestanovuje žádné meze, jelikož jsou náhodná a neovladatelná. Jsou záležitostí dostatečné odolnosti zařízení koncových uživatelů a způsobů ochrany, například svodičů přepětí.