NOVÉ SAMOSTATNĚ STOJÍCÍ ROZVODNICE www.noark-electric.cz MSA SHA Kvalita elektrické energie, elektromobilita a alternativní zdroje energie www.elektroprumysl.cz • duben 2024 • ročník 14 ° Zaměřeno na elektrotechniku, průmyslovou automatizaci a nové technologie
Spolehlivé testování a měření fotovoltaických systémů Více informací bit.ly/benning-pv ☀ Testery instalací pro uvedení do provozu ☀ Testery solárních parků a zařízení do 1500 V/40 A ☀ Digitální a klešťové multimetry TRUE RMS ☀ Měřič sklonu, solárního záření a teploty
ElektroPrůmysl.cz EDITORIAL duben 2024 | 1 Bc. Jaroslav Bubeníček, šéfredaktor Zřídit bezplatný odběr časopisu můžete na www.elektroprumysl.cz VYDAVATEL Bc. Jaroslav Bubeníček ElektroPrůmysl.cz Hajany 223, 664 43 Hajany IČ: 87713349 DIČ: CZ8108173579 ISSN 2571-076 ŠÉFREDAKTOR CHIEF EDITOR Bc. Jaroslav Bubeníček šéfredaktor Editor in chief GSM: +420 608 883 480 E-mail: jb@elektroprumysl.cz OBCHODNÍ MANAŽER SALES MANAGER Mgr. Michaela Formanová obchodní plánování Business Planner Marketing Communication & PR GSM: +420 777 722 803 E-mail: mf@elektroprumysl.cz DISTRIBUCE A ODBĚR ČASOPISU Vychází jako měsíčník a to zdarma. Šíření časopisu jako celku je povoleno. ADRESA REDAKCE ElektroPrůmysl.cz Hajany 223, 664 43 Hajany E-mail: info@elektroprumysl.cz www.elektroprumysl.cz FACEBOOK www.facebook.com/ Elektroprumysl.cz INSTAGRAM www.instagram.com/ Elektroprumysl.cz LINKEDIN www.linkedin.com/company/ elektroprumyslcz Vydavatel neodpovídá za věcný obsah uveřejněných inzerátů. Přetisk v jiných médiích je povolen pouze se souhlasem vydavatele. Vážení čtenáři, vítám vás u dubnového vydání našeho časopisu ElektroPrůmysl.cz. Toto číslo je zvláštní nejen svým obsahem, který se detailně věnuje kvalitě elektrické energie, elektromobilitě a alternativním zdrojům energie, ale i časem, ve kterém vychází. Žijeme v éře, kdy dochází k zásadním změnám v našem přístupu k energii a jejímu využívání, což má hluboký dopad jak na průmysl, tak na každodenní život jednotlivců. Svět se ubírá směrem k odchodu od fosilních paliv, což je reakce nejen na stále zřetelnější dopady změny klimatu, ale i na snahy o zlepšení kvality ovzduší a celkové životní prostředí. Alternativní zdroje energie, jako jsou solární panely, větrné turbíny nebo hydroelektrárny, se stávají klíčovými prvky ve snaze o dosažení udržitelnější a ekologičtější energetické budoucnosti. Pokud jde o kvalitu elektrické energie, je to téma, které přímo souvisí s každým z nás. Problémy jako jsou fluktuace napětí nebo výpadky proudu mohou mít značný dopad nejen na průmyslové operace, ale i na běžný život v našich domovech. V tomto vydání se zaměříme na to, jak tyto problémy ovlivňují různé sektory a co lze dělat pro zajištění stabilnější a spolehlivější dodávky elektrické energie. Elektromobilita je další důležitou oblastí, které se budeme věnovat. S rostoucím počtem elektrických vozidel na cestách se zvyšují i požadavky na dobíjecí infrastrukturu a integraci těchto vozidel do energetických sítí. V časopise prozkoumáme, jaké výzvy a příležitosti elektromobilita přináší a jak mohou být tyto výzvy řešeny pro dosažení hladké a efektivní integrace. Váš oblíbený časopis měl tu čest být součástí významného jubilejního 30. ročníku veletrhu AMPER 2024, který se uskutečnil na brněnském výstavišti. Tento prestižní event přilákal rekordních 410 vystavovatelů a obdivuhodných 23 000 návštěvníků, kteří měli jedinečnou příležitost seznámit se s nejnovějšími technologiemi a inovacemi v oblasti elektrotechniky a automatizace. Nejenže jsme byli hrdí účastníci s naší vlastní expozicí, ale také jsme pro vás opět tištěné březnové číslo našeho časopisu, který jste si mohli odnést. K tomu všemu, ve spolupráci s firmou GHV Trading, jsme pro vás uspořádali vzrušující soutěž, ve které jste měli šanci vyhrát špičkové měřicí přístroje značek Hikmicro a Fluke. Celkem se do soutěže zapsalo 1645 nadšených účastníků. Rádi bychom poblahopřáli dvěma šťastlivcům, kteří vyhráli nejcennější ceny – multimetr Fluke 289 a termokameru Hikmicro B20. Ocenění si také odnesli další soutěžící, kteří získali multimetry Fluke 107, termokamery Hikmicro Eco, detektory napětí NCV1030 a testery Fluke 2AC. Děkujeme všem, kdo jste se veletrhu zúčastnili a navštívili naši expozici. Vaše podpora a zájem nás neustále motivují k další práci. Pěkné čtení
ElektroPrůmysl.cz OBSAH 2 | duben 2024 34 26 12 28 ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE » Kompenzace jalového výkonu v průmyslových sítích ............................. 6 » PQ – Síťové jevy ...................................... 10 » Komunitní energetika v České republice ................................... 12 » Vliv vyšších harmonických na elektrickou síť .................................... 14 » Dopady špatné kvality elektrické energie na průmyslovou výrobu ........................................................ 18 » Měření vodní a fotovoltaické elektrárny .................................................. 20 » Řád preventivní údržby elektrických zařízení přenosové a distribuční soustavy .......................... 26 » Efektivní kompenzace účiníku pro zlepšení kvality elektrické energie v průmyslových sítích .......... 28 EKTROINSTALACE, ROZVÁDĚČE, DATOVÁ CENTRA » EST představuje proudovou ochranu pro přechod na obnovitelné zdroje energie ......................................... 32 » Výběr a instalace přepěťových ochran u fotovoltaických instalací ...................................................... 34 » Magic PV Solution od OBO Bettermann .............................. 36 » Univerzální datové rozvaděče iSEVEN Ri7 potěší výkonem i cenou ....................................................... 38 » Přístup bez klíčů je dnes must-have pro komerční sféru. Jak na výzvy odpovídají firmy, hotely a řetězce? ..................................... 40 » Vynechávání přístrojů pro ochranu před přetížením ...................................... 44 » Firma EST představuje žhavé novinky ze sortimentu RUNPOTEC .... 46 ALTERNATIVNÍ ENERGIE » Integrace fotovoltaických zdrojů do městských Mikro grids sítí v Česku ....................................................... 48 » Stejnosměrné odpínače pro fotovoltaické aplikace .................. 50 » Vliv obnovitelných zdrojů na kvalitu elektrické energie .............. 52
ElektroPrůmysl.cz OBSAH duben 2024 | 3 76 60 48 36 AUTOMATIZACE, ŘÍZENÍ A REGULACE » Telecontrol a vzdálený přístup pro dálkové monitorování průmyslových aplikací .......................... 54 » Nové dálkové ovládání LIFT pro průmyslové aplikace ..................... 60 » Getac ZX80 – Odolný tablet ZX80 s umělou inteligencí a univerzálním operačním systémem Android ................................ 62 » Najnovšia verzia TwinCAT 3.1.4026 .... 64 » Čistění vody v Olomouci řídí chytrá technologie. Šetří energii a tím i provozní náklady ...................... 68 » Segmentace výrobní sítě a koncepce ochrany výrobních buněk .......................................................... 70 » Bezpečnostní aspekty GSM komunikace při dálkovém řízení kritické infrastruktury ............... 74 ELEKTROMOBILITA » Řešení pro nabíjení elektromobilů .... 76 » Dopad rozvoje elektromobility na distribuční sítě a požadavky na Smart grid řešení v Česku ............. 80 » Nabíjecí stanice pro elektromobil přímo v rozváděči .................................. 82 » Současné trendy a technologie v oblasti elektromobilů a jejich nabíjecích systémů ............................... 84 » Schneider Electric představuje Charge, chytrou nabíječku pro elektromobil .................................... 88 MĚŘICÍ, ZKUŠEBNÍ A MONITOROVACÍ TECHNIKA » Firma EST doporučuje BENNING pro měření solárních systémů .......... 90 » Specifika monitoringu izolačního stavu ve velkých fotovoltaických elektrárnách ............................................. 92 » Vliv prachu a vlhkosti na výrobu elektroniky ............................................... 96 » Přenosný a výkonný analyzátor plynů COMBIMASS GA-m ................... 98 TECHNOLOGICKÉ NOVINKY A ZAJÍMAVOSTI » Firma EST dodává unikátní minikamery Ferret Tools s bezdrátovým přenosem obrazu ... 100
ElektroPrůmysl.cz OBSAH 4 | duben 2024 ELEKTRICKÉ A ZÁLOŽNÍ ZDROJE ENERGIE » Role UPS a stabilizátorů napětí v zajištění kvality elektrické energie ..................................................... 102 » Výroba materiálů pro akumulátory .................................. 104 KABELY, VODIČE A KONEKTORY » Nové konektory pro bateriová úložiště od společnosti Phoenix Contact .................................. 108 VELETRHY, SEMINÁŘE, MÉDIA » Trafostanice vn/nn: základy navrhování ............................................. 110 » Jaké byly Odborné semináře 2024? .................................... 112 » Trafostanice vn/nn: praktické výpočty .................................................... 114 » Rozvaděče 2024 – postupy při návrhu a výrobě rozvaděčů dle platné legislativy ........................... 116 » Tam nesmíte chybět – veletrh HANNOVER MESSE 2024 ................... 118 DISKUSNÍ FÓRUM » Měření a vyhodnocení krokových napětí ................................. 120 » Rozváděč pro fotovoltaiku ............... 120 » Hromosvod ............................................ 121 » Rozdíl mezi vnějšími vlivy BE2N3 a BE3N2 ..................................... 122 KURIOZITY » Fotografie z praxe ................................ 124 108 90 116 Zásuvkové obvody pro pevně připojené spotřebiče Pro pevně připojené jednofázové spotřebiče o příkonu 2000 VA a více se zřizují samostatně jištěné obvody. Pouze spotřebiče do celkového příkonu 2000 VA, nevyžadující jištění (např. ventilátory, elektrický pohon žaluzií), lze připojit na společný obvod s jiným zařízením. Trojfázové spotřebiče mohou být připojeny na jeden obvod, pokud jejich celkový výkon nepřesáhne 15 kVA. Při dimenzování přívodů k motorům se vychází ze jmenovitých proudů požadovaných jisticích přístrojů motorů (jističů, pojistek apod.), a vedení se volí tak, aby předřazený jisticí přístroj jistil přívod. Přitom nutno dbát podmínek určujících průřezy vedení, viz norma ČSN 33 2000-5-52 ed. 2. Motory vestavěné do spotřebičů se jistí podle údajů výrobce. Spotřebiče sloužící jako hlavní zdroj tepla nebo ohřevu TUV se připojují z odbočných rozvodek poddajným přívodem.
Moderní spotřebiče mohou vyřadit z funkce chrániče typu AC K zachování bezpečnosti potřebujete chrániče typu A Ceny chráničů typu A jsou stejné jako ceny dříve dodávaných chráničů typu AC Naše kvalitní chrániče typu A jsou všude skladem www.oez.cz VAROVÁNÍ! STAČÍ JEDNA VTEŘINA …a vaše domácí pohoda může být pryč! U výběru chráničů se proto rozhodujte s rozmyslem. Při užívání moderních spotřebičů vás při poruše elektroinstalace nejlépe ochrání chrániče typu A. PŘEMÝŠLEJTE, BEZPEČÍ ZA TO STOJÍ. Chrániče typu A Vše pro domovní instalace
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 6 | duben 2024 Kompenzace jalového výkonu v průmyslových sítích Kompenzace jalového výkonu je důležitý úkol v rámci přenosu, distribuce, lokální distribuce i spotřeby. Tento článek se zaměřuje na kompenzaci v průmyslových areálech, které jsou vesměs specifické svým postupným budováním a povětšinou rozptýlením spotřebičů a často i kompenzací v rámci jednotlivých provozů. Pojďme se podívat, jak uřídit a zregulovat takový nesourodý komplex co nejefektivněji. Jan Tůma, TECHSYS – HW a SW, a.s., www.techsys.cz V průmyslových sítích je výroba, rozvod a přenos realizován téměř výhradně v trojfázové střídavé soustavě. Spotřebiče a zařízení potřebují pro svoji funkci elektrické nebo elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole je charakterizováno fázovým posunem proudu za napětím - indukčnost, elektrické pole mezi elektrodami je charakterizováno fázovým posunem napětím za proudem – kapacita. Ideálním stavem je, pokud napětí a proud jsou ve fázi. Tento stav popisujeme jako plně kompenzovaný, tedy napětí a proud jsou ve fázi (čistě ohmický charakter). V tomto případě mluvíme jen o činné energii, respektive činném přenášeném výkonu. Pokud ale není proud a napětí ve fázi, začínáme mluvit o zdánlivé energii, respektive o zdánlivém výkonu. Zdánlivý výkon je složen z výkonu činného a jalového. Výraz jalový se používá z důvodu, že tato energie/výkon nelze využít, zatěžuje nám pouze vedení a způsobuje ztráty. Tyto ztráty je potřeba znát a řešit při návrhu sítí. V řadě případů je výhodné tyto ztráty redukovat vhodným technickým zařízením. Nejpoužívanějším Obr. 1 Prehledové schéma rozvodny R22 s kompenzací
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 7 a nejekonomičtějším technickým zařízením k eliminaci ztrát v dnešní době jsou paralelně připojené kondenzátory k vedení, rozvodu elektrické energie. Další alternativou je využít pro kompenzaci dnes hojně instalovaných střídačů pro fotovoltaické elektrárny. Povinnosti Zákonnou povinností kompenzovat jalový odběr jsou zatíženi všichni střední a velcí odběratelé, dále například lokální distributoři sítě. Vše je zakotveno v Energetickém zákoně a v příslušných vyhláškách Ministerstva průmyslu a obchodu. Důležité je také, aby systém nebyl překompenzován. Spotřeba a energie je měřena a hlídána pomocí elektroměrů a ve čtvrthodinových intervalech vyhodnocována. Při nedodržení kvality odběru je nadřazený distributor oprávněn odběratele sankcionovat. Systémy kompenzace Z pohledu připojení kompenzace k síti, můžeme rozlišit tři způsoby kompenzace. Individuální, centrální a smíšená. Individuální kompenzace je kompenzace umístěna co nejblíže každému spotřebiči. Kompenzování je navrženo pro konkrétní spotřebič a jalový výkon nezatěžuje elektrizační soustavu, přívod. Centrální kompenzace je umístěna na předávacím místě k nadřazenému distributorovi, v blízkosti elektroměru. Výhodou je, že soudobost chodu v rámci kompenzované sítě může být navzájem prospěšná (vyrušit se) a ve výsledku může snižovat požadavek na velikost centrální kompenzace. V praxi nejrozšířenější je kompenzace smíšená. Je to typické především pro větší průmyslové areály, na které se tento článek zaměří. Jak na to Běžné regulátory pro kompenzování jalového výkonu fungují na bázi měření v jednom místě a dle naměřených hodnot a vnitřního programu postupně připínají, případně odpínají jednotlivé stupně kondenzátorové banky. Fungují lokálně, v jednom bodě, ať už na úrovni jednotlivého spotřebiče (individuální kompenzace), nebo na úrovni celých vnitřních rozvodů (centrální kompenzace). Z pohledu regulace mezi individuální a centrální kompenzací není fakticky rozdíl. Rozdíl u centrálního použití je, že se využívá soudobost provozu různých zařízení a ve výsledku může být potřebný stupeň kompenzace nižší. U centrálního použití se ale projevuje zatěžování vnitřních rozvodů a ztráty jsou vyšší. Jak již bylo v úvodu zmíněno, v mnoha případech je ale kompenzace smíšená. Průmyslové rozvody se ve většině případů v čase postupně rozvíjely, dostavovaly. U větších spotřebičů jsou instalovány vlastní dedikované kompenzace, pro výrobní haly jsou kompenzace různě rozesety dle přívodů a druhu spotřebičů uvnitř instalovaných. Objevují se běžně mixy komObr. 2 Prehledové schéma rozvodny R20 s kompenzací
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 8 | duben 2024 penzací na různých napěťových úrovních. Takováto soustava je potom v praxi obtížněji regulovatelná a dochází k různým výpadkům a problémům během provozu. Systém není automatizovaný a potřebuje různé lidské zásahy, aby se předešlo porušení pravidel a ve výsledku pokutám od nadřazeného distributora. V neposlední řadě je dnes oblíbené si pomoci se spotřebou elektrické energie pomocí instalování fotovoltaických elektráren (FVE) na střechy hal a budov. Méně je ale známo, že samotné střídače FVE umí také regulovat v určitém rozsahu účiník a také můžou pomoci kompenzovat vnitřní rozvody. Analýza soustavy Pro návrh automatizace a optimalizace soustavy musíme poznat rozvody, znát charakter jednotlivých spotřebičů, případně zdrojů. Je důležité si nastudovat, jak fungují vnořené malé kompenzace a další části systému. Základem každé realizace, návrhu, případně úpravy systému kompenzace je analýza spotřeby, jejího charakteru a průběhu. Důležitá je také soudobost jednotlivých provozů. Vždy nejpodstatnější je takzvaně předávací místo nadřazenému distributorovi. Tam musí být základ měření a hlavní bod, dle kterého se reguluje. Celý podsystém se musí tomuto bodu podřídit a musí se dle něj regulovat. V druhé řadě jsou jednotlivá místa spotřeby, která jsou vybavena kompenzací. Vlastní regulace Podstatné pro co nejefektivnější regulaci je měření v dílčích místech odběru, u jednotlivých spotřebičů, které nekvalitu odběru způsobují. Jednotky pro měření je nutné osadit do všech klíčových míst. Dále je vhodné přidat do systému všechny kompenzační sestavy pro plnou kontrolu. V algoritmu, který se vždy programuje na míru dané aplikaci, musí být stanoveny základní priority. Vždy je nejefektivnější kompenzovat co nejblíže místu, kde nekvalitní odběr vzniká. Čím blíže, tím nižší ztráty vznikají. Pokud nejbližší kompenzace svým výkonem nedostačuje, chytrý algoritmus vybere nejlepší možnou alternativu opět s ohledem na co nejmenší možné ztráty. Algoritmus také může zohledňovat části systému, které nejsou momentálně k dispozici, nejsou funkční, probíhá údržba a podobně. Řešení Společnost TECHSYS může nabídnout různé stupně řešení. Základem je regulace jednoduché kompenzace - kondenzátorové banky. Takových systémů je na trhu celá řada, ale většina je navržena ve stylu, že bod měření je v blízkosti instalace samotné kondenzátorové banky. Vše tvoří celek a je fyzicky umístěno v blízkosti potřebného místa kompenzace. Nabízené řešení TECHSYS je na rozdíl od standardních systémů modulární a umístění místa měření a jeho zpracování nemusí být v blízkosti. Příkladem může být umístění měřící jednotky na hlavní rozvodně, v předávacím místě fakturačního měření, ale samotná kompenzace může být umístěna u spotřebiče mimo prostor hlavní rozvodny. Dalším stupněm řešení může být kombinace místních lokálních kompenzací Obr. 3 Komponenty sběru dat - terminál Storm-01 a měřicí převodník Storm-03
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 9 s menší centrální kompenzační jednotkou. Řešení může nejenom vhodně kombinovat jednotlivé stupně sepnutí obou jednotek, ale zároveň může pomocí unikátního algoritmu počítat a regulací zmenšovat vnitřní ztráty na fyzikálně možné minimum. Třetím stupněm řešení může být integrace FVE do systému kompenzace. Řízení celku s ohledem na jeho nejlepší využití a co možná největší snížení ztrát. Řídící a vyhodnocovací jednotky řady Storm-01 s rozšiřujícím modulem Storm-52 jsou vhodné pro osazení ke kompenzačním jednotkám a k jejímu řízení. Jednotky Storm-03 jsou vhodné jako měřící jednotky pro předávací místo. Veškerá data jsou ukládána v datových koncentrátorech a lze je vizualizovat ve SCADA systému, přes který je možné celý kompenzační systém řídit a parametrizovat. Závěr Kompenzace jalového výkonu je zdánlivě jednoduchá pro jeden spotřebič a jednu kompenzační autonomní jednotku. Pokud ale do hry vstupuje více míst spotřeby s různým místním uspořádáním, přidává se vícero typově různých kompenzačních jednotek a případně také stovky metrů kabelových rozvodů, je tento úkol složitý a vyžaduje komplexní přístup. Společnost TECHSYS se ráda ujme Vašeho problému a nabídne komplexní řešení i realizaci na klíč. TECHSYS – HW a SW, a.s. Březinova 640/3a, 186 00 Praha Tel.: +420 222 541 896 E-mail: obchod@techsys.cz www.techsys.cz V textu jsou použity obrázky a schémata z dokumentace společnosti TECHSYS – HW a SW, a.s. Ochrana motorů před nadproudem u strojních zařízení Ochrana před nadproudem u motorů strojních zařízení musí splňovat podmínky dané souborem norem ČSN EN 60034 a ČSN EN 60204-1 ed. 3 a musí být provedena tam, kde proud v jakémkoliv obvodu může překročit buď jmenovitou hodnotu kterékoliv součásti, nebo proudovou zatížitelnost vodičů, podle toho, která hodnota je nižší. Dodavatel elektrického zařízení musí uvést v dokumentech pro instalaci údaje nutné pro dimenzování vodičů (včetně maximálního průřezu napájecího vodiče, který lze připojit ke svorkám elektrického zařízení) a pro volbu přístroje jistícího proti nadproudům. Přístroje pro detekci a přerušení nadproudu musí být použity pro každý živý vodič. Následující vodiče, podle toho, co přichází v úvahu, nesmí být odpojeny bez odpojení všech přidružených živých vodičů: • nulový vodič střídavých silových obvodů; • uzemněný vodič stejnosměrných silových obvodů; • stejnosměrné silové vodiče připojené k neživým částem mobilních strojů. Pokud je průřez nulového vodiče přinejmenším rovný nebo ekvivalentní průřezu pracovních vodičů, není nutná detekce nadproudu pro nulový vodič ani odpojovací přístroj pro tento vodič. V případě nulového vodiče o průřezu menším, než je průřez přidružených pracovních vodičů, musí platit opatření podrobně popsaná v ČSN 33 2000-5-52 ed. 2. V sítích IT se použití nulového vodiče nedoporučuje. Pokud však je nulový vodič použit, musí platit opatření podrobně popsaná v ČSN 33 2000-4-43 ed. 2. Vodiče řídicích obvodů připojených přímo k napájecímu napětí musí být také chráněny před nadproudem. Pokud napájecí jednotka zajišťuje omezení proudu pod proudovou zatížitelnost vodičů v obvodu a pod jmenovitou hodnotu proudu připojených součástek, nevyžaduje se samostatný ochranný přístroj proti nadproudům.
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 10 | duben 2024 smlouvami s dodavateli, tak i záznamy síťových jevů (např. poklesu napětí), aby bylo možné analyzovat jejich příčiny a důsledky. Zjistěte ještě dnes, jak efektivně předcházet škodám, které jsou způsobeny poruchami v energetickém napájení. GMC – měřicí technika, s.r.o. Fügnerova 2316/1a, 678 01 Blansko Tel.: +420 516 410 905 E-mail: gmc@gmc.cz www.gmc.cz PQ – Síťové jevy Se síťovými jevy se setkáváme neustále. I když máme na první pohled velice spolehlivé zásobování elektrickou energií, tak se každodenně přesto setkáváme s elektrickými jevy, které mohou způsobovat vážné problémy pro lidi, stroje či životní prostředí. Hospodářské škody v důsledku síťových jevů vyčíslila jedna studie z roku 2007 na 157 miliard euro / rok se silně stoupající tendencí. Kvalita sítě není žádné nové téma, i když se stává v posledních letech stále více středem zájmu. Monitorování a meze elektrických jevů se odvozují z normy pro elektro-magnetickou kompatibilitu IEC 61000-x-x. Poruchy v energetickém napájení mohou mít za následek výpadky výrobních nebo provozních prostředků. Často se reaguje teprve tehdy, když vnikla vysoká finanční škoda. Přitom by mohlo být mnohým z těchto událostí zamezeno, pokud by byly včas rozpoznány příznaky pomocí průběžného monitorování situace. Kontrola kvality sítě poskytuje jak statistické vyhodnocení, které umožňuje jak porovnání s normami (např. EN50560) nebo GMC-měřicí technika GMC-INSTRUMENTS GROUP
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 11 Přídavné požadavky na elektrická zařízení strojního zařízení s unikajícími zemními proudy vyššími než 10 mA Norma ČSN EN 60204-1 ed. 3 Bezpečnost strojních zařízení – Elektrická zařízení strojů – Část 1: Obecné požadavky ve své části venované pospojování a ochrannému obvodu uvádí Přídavné požadavky na elektrická zařízení strojního zařízení s unikajícími zemními proudy vyššími než 10 mA. Pokud má elektrické zařízení unikající zemní proud větší než AC nebo DC 10 mA v jakémkoliv ochranném vodiči, musí být splněna jedna nebo více z následujících podmínek pro celistvost každého úseku přidruženého ochranného obvodu, kterým protéká unikající zemní proud: a) ochranný vodič je úplně uzavřen v krytech elektrického zařízení nebo je jinak chráněn v celé své délce před mechanickým poškozením; b) ochranný vodič má průřez minimálně 10 mm2 Cu nebo 16 mm2 Al; c) má-li ochranný vodič průřez menší než 10 mm2 Cu nebo 16 mm2 Al, použije se druhý ochranný vodič minimálně stejného průřezu až do místa, kde má ochranný vodič průřez minimálně 10 mm2 Cu nebo 16 mm2 Al. To může vyžadovat, aby elektrické zařízení mělo samostatnou svorku pro druhý ochranný vodič. d) automatické odpojení napájení v případě ztráty spojitosti ochranného vodiče. e) pokud je použito zásuvkové spojení, zajistí se průmyslový konektor podle souboru ČSN EN 60309 Vidlice, zásuvky a zásuvková spojení pro průmyslové použití s odpovídajícím omezením tahového napětí a s minimálním průřezem vodiče ochranného uzemnění 12,5 mm2 jako součást vícežilového silového kabelu. V instrukcích pro instalaci se musí uvést, že zařízení se musí instalovat podle tohoto popisu. Vedle svorky PE se může také použít výstražný štítek uvádějící, že proud v ochranném vodiči překračuje hodnotu 10 mA.
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 12 | duben 2024 Komunitní energetika v České republice Komunitní energetika je koncept, který v posledních letech získává na popularitě nejen v České republice, ale i v celé Evropské unii. Tento přístup k výrobě a spotřebě energie se zaměřuje na zapojení místních komunit do procesu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů, jako jsou solární panely, větrné turbíny nebo bioplynové stanice. Princip komunitní energetiky spočívá v tom, že skupina lidí, například obyvatelé jedné obce nebo městské čtvrti, společně investuje do výstavby vlastního zdroje energie. Vyrobená elektřina je pak primárně určena pro potřeby členů komunity, případně může být přebytek prodáván do sítě. Tento model umožňuje snížení nákladů na energie pro zapojené domácnosti a zároveň přispívá k rozvoji obnovitelných zdrojů. V České republice jsou podmínky pro rozvoj komunitní energetiky postupně zlepšovány. V roce 2021 byl přijat zákon o podporovaných zdrojích energie, který mimo jiné upravuje právě i fungování komunitní energetiky. Podle tohoto zákona mohou energetická společenství založit fyzické i právnické osoby, obce nebo kraje. Členové společenství musí být z převážné části připojeni k distribuční soustavě na území daného společenství. Zákon také stanovuje podmínky pro provoz komunitních energetických zdrojů. Ty musí být připojeny k distribuční soustavě a jejich instalovaný výkon nesmí přesáhnout 1 MW. Vyrobená elektřina může být použita pro vlastní spotřebu členů společenství nebo prodána do sítě za tržní cenu. I přes tato legislativní zlepšení však komunitní energetika v Česku stále čelí některým překážkám. Jednou z nich je například nutnost zajistit souhlas všech vlastníků nemovitostí, na kterých mají být energetická zařízení instalována. Dalším problémem může být počáteční investice, která je pro mnoho komunit příliš vysoká. I přesto se však v České republice začínají objevovat první příklady fungujících komunitních energetických projektů. Jedním z nich je například solární elektrárna na střeše základní školy v obci Kněžice, do které investovali sami občané. Další projekty vznikají v Litoměřicích, Brně nebo Hodoníně. Lze očekávat, že s postupným zlepšováním legislativních podmínek a zvyšováním povědomí o výhodách komunitní energetiky bude tento koncept v České republice nabývat na významu. Zapojení občanů do procesu výroby energie může přispět nejen k rozvoji obnovitelných zdrojů, ale také k posílení místních komunit a jejich energetické soběstačnosti.
Analýza kvality sítě Přístroj umožňuje trvalé hodnocení kvality sítě podle IEC 61000-4-30 Ed.3 ve třídě A. Zaznamenané události (pokles napětí, zvýšení napětí, výpadek napětí, RVC, zvýšení proudu, změna frekvence a homopolární napětí) slouží jako důkaz, že došlo k poruchám, jakož i hledání příčiny poruchy za účelem zvýšení kvality dodávek. Pomocí statistických veličin napětí a proudu lze ověřit soulad se smlouvami o dodávkách nebo interními požadavky. Po měření lze provést posouzení podle EN 50160, IEC 61000-2-2/4/12, IEEE 519, GB/T nebo samostatně definované limity, příslušné protokoly o shodě lze vytvořit přímo na webových stránkách přístroje (PQEasy-Report). Řada LINAX PQ Měření kvality sítě a sledování spotřeby energie a stavu Více informací a kompletní sortiment na www.gmc.cz GMC-INSTRUMENTS GROUP GMC-měřicí technika
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 14 | duben 2024 Vliv vyšších harmonických na elektrickou síť Vyšší harmonické jsou jedním z významných problémů ovlivňujících kvalitu elektrické energie v distribučních sítích. Jedná se o sinusové průběhy napětí a proudu, jejichž frekvence jsou násobky základní frekvence sítě (50 Hz). Tyto harmonické jsou generovány nelineárními zátěžemi, jako jsou například spínané zdroje, frekvenční měniče, elektronické předřadníky osvětlení a další. V tomto článku se zaměříme na vliv vyšších harmonických na elektrickou síť a možnosti jejich omezení. Zdroje vyšších harmonických Vyšší harmonické jsou generovány různými nelineárními zátěžemi připojenými k elektrické síti. V této kapitole se podrobněji zaměříme na hlavní zdroje vyšších harmonických a jejich charakteristiky. Usměrňovače Usměrňovače jsou jedním z nejběžnějších zdrojů vyšších harmonických v elektrické síti. Jsou používány v různých aplikacích, jako např. nabíječky baterií a zdroje napájení elektronických zařízení. Usměrňovače převádějí střídavé napětí na stejnosměrné pomocí diod nebo tyristorů. Během tohoto procesu vznikají vyšší harmonické, zejména 5., 7., 11. a 13. harmonická. Amplituda těchto harmonických závisí na typu usměrňovače a jeho zatížení. Šestipulzní usměrňovače produkují zejména 5. a 7. harmonickou, zatímco dvanáctipulzní usměrňovače generují 11. a 13. harmonickou s nižší amplitudou. Frekvenční měniče Frekvenční měniče jsou široce využívány pro řízení otáček motorů v průmyslových aplikacích a v systémech HVAC (topení, ventilace a klimatizace). Tyto měniče používají pulzně šířkovou modulaci (PWM) pro řízení výstupního napětí a frekvence. Rychlé spínání polovodičových prvků ve frekvenčních měničích generuje vyšší harmonické, zejména na násobcích spínací frekvence. Amplituda a spektrum harmonických závisí na typu měniče, spínací frekvenci a zatížení. Moderní frekvenční měniče často obsahují integrované filtry pro omezení harmonických. Elektronické předřadníky osvětlení Elektronické předřadníky jsou používány v zářivkových a LED svítidlech pro omezení proudu a zajištění správného provozu. Tyto předřadníky pracují na vysokých frekvencích (desítky kHz) a obsahují usměrňovače a invertory. Rychlé spínání elektronických předřadníků generuje vyšší harmonické, zejména na násobcích základní frekvence sítě. LED svítidla s pulzním proudovým zdrojem mohou produkovat významné harmonické, zejména třetí harmonickou. Obloukové pece Obloukové pece jsou využívány v metalurgickém průmyslu pro tavení a rafinaci kovů. Tyto pece vytváří elektrický oblouk mezi elektrodami a taveninou, který se chová jako nelineární zátěž. Obloukové pece generují široké spektrum vyšších harmonických, zejména 2. až 7. harmonickou. Amplituda a spektrum harmonických se mění v závislosti na fázi tavení a kvalitě vsázky. Obloukové pece mohou také způsobovat kolísání napětí (flicker) v síti.
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 15 Kromě výše zmíněných zdrojů existují i další zařízení, která mohou přispívat k tvorbě vyšších harmonických v síti, jako jsou svářečky, UPS systémy a některé typy počítačových zdrojů. Každý z těchto zdrojů má specifické charakteristiky a vliv na elektrickou síť. Pro omezení vlivu vyšších harmonických je důležité identifikovat hlavní zdroje v dané síti a aplikovat vhodná opatření, jako jsou filtry, vícepulzní usměrňovače nebo aktivní kompenzátory. Správná volba a dimenzování těchto opatření vyžaduje podrobnou analýzu sítě a znalost charakteristik zdrojů harmonických. Vliv vyšších harmonických na síť Vyšší harmonické mají řadu negativních dopadů na elektrickou síť a připojená zařízení. Dále se podrobněji zaměříme na jednotlivé vlivy vyšších harmonických a jejich důsledky. Přetížení nulového vodiče V třífázových systémech se trojnásobky harmonické (3., 9., 15., ...) generované nelineárními zátěžemi sčítají v nulovém vodiči. To je způsobeno tím, že tyto harmonické jsou ve fázi ve všech třech fázích a jejich součet se uzavírá nulovým vodičem. Výsledkem je, že proud v nulovém vodiči může být i několikanásobně vyšší než proud ve fázových vodičích. Přetížení nulového vodiče může vést k jeho přehřívání, zvýšenému riziku požáru a zhoršení kvality napětí vlivem úbytků napětí na impedanci nulového vodiče. Ztráty v transformátorech Vyšší harmonické zvyšují ztráty v transformátorech dvěma hlavními mechanismy. Prvním je skin efekt, který způsobuje nerovnoměrné rozložení proudové hustoty ve vodičích vlivem vyšší frekvence harmonických. To vede ke zvýšení efektivní rezistance vinutí, a tedy i ztrát. Druhým mechanismem jsou ztráty vířivými proudy v magnetickém obvodu transformátoru. Tyto ztráty rostou kvadrátem frekvence, takže vyšší harmonické k nim přispívají významně více než základní harmonická. Zvýšené ztráty vedou ke snížení účinnosti transformátoru, jeho přehřívání a zkrácení životnosti. Rušení citlivých zařízení Vyšší harmonické mohou způsobovat rušení citlivých elektronických zařízení, jako jsou počítače, řídicí systémy, měřicí přístroje a telekomunikační zařízení. Toto rušení se může projevovat jako chybná funkce, ztráta dat, restart nebo dokonce poškození zařízení. Příčinou je pronikání harmonických do napájecích obvodů zařízení a indukce rušivých napětí na datových a signálových vedení. Míra rušení závisí na amplitudě a frekvenci harmonických, impedanci sítě a odolnosti zařízení. Pro omezení rušení se používají odrušovací filtry, stíněné kabely a galvanické oddělení. Rezonance V elektrické síti existují prvky s kapacitním a indukčním charakterem, jako jsou kondenzátory pro kompenzaci účiníku a indukčnosti Hodnoty vyšších harmonických v elektrické síti v Brně dne 14. 4. 2024 v čase 14:00 - 14:05
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 16 | duben 2024 transformátorů a vedení. Při určitých frekvencích může dojít k rezonanci mezi těmito prvky, což vede k zesílení harmonických proudů a napětí. Rezonance může způsobit přepětí, zvýšené ztráty a poškození zařízení. Nebezpečná je zejména paralelní rezonance, kdy se síť chová jako vysoká impedance pro danou harmonickou frekvenci. Rezonanci lze omezit vhodným návrhem kompenzace účiníku, použitím tlumivek a filtrů. Snížení účiníku Vyšší harmonické přispívají k odebíranému jalovému výkonu a tím snižují skutečný účiník zátěže. To je způsobeno tím, že harmonické proudy jsou fázově posunuty vůči základní harmonické, a tedy i vůči napětí. Snížený účiník znamená větší odběr jalového výkonu ze sítě, což zvyšuje ztráty na vedení a transformátorech a vyžaduje větší dimenzování těchto prvků. Pro kompenzaci účiníku při přítomnosti vyšších harmonických je nutné použít kompenzační filtry, které jsou naladěny na příslušné harmonické frekvence. Kromě výše uvedených vlivů mohou vyšší harmonické způsobovat i další problémy, jako je chybné měření elektrické energie, rušení HDO signálů a zkreslení napěťové křivky. Pro minimalizaci těchto vlivů je nutné omezovat emise harmonických u zdrojů, používat vhodné filtry a kompenzátory a správně dimenzovat prvky sítě. Důležitá je také pravidelná analýza kvality elektrické energie a sledování trendů v oblasti nelineárních zátěží. Opatření pro omezení vyšších harmonických Existuje řada opatření, která lze implementovat pro omezení vlivu vyšších harmonických na elektrickou síť. Pasivní filtry Pasivní filtry jsou tvořeny kombinací indukčností, kapacit a případně rezistorů. Jejich úkolem je vytvořit nízkoimpedanční cestu pro harmonické proudy a zabránit jejich šíření do sítě. Návrh pasivních filtrů vyžaduje znalost spektra harmonických a impedančních poměrů v síti. Nesprávně navržený filtr může způsobit rezonanci a zesílení harmonických. Výhodou pasivních filtrů je jejich jednoduchost, spolehlivost a nízké náklady. Nevýhodou je omezená flexibilita a možnost přetížení při změně parametrů sítě. Aktivní filtry Aktivní filtry jsou elektronická zařízení, která dynamicky kompenzují harmonické proudy generované nelineárními zátěžemi. Skládají se z řídicí jednotky, která měří harmonické proudy v síti, a výkonové části, která generuje opačné harmonické proudy pro jejich potlačení. Aktivní filtry pracují v reálném čase a dokáží se přizpůsobit změnám v síti. Aktivní filtry jsou účinné a flexibilní řešení pro omezení harmonických, ale jsou složitější a nákladnější než pasivní filtry. Vyžadují také pravidelnou údržbu a výměnu komponent. Vícepulzní usměrňovače Vícepulzní usměrňovače jsou používány pro snížení harmonického zkreslení proudu odebíraného ze sítě. Nejčastěji se používají 12pulzní a 18pulzní usměrňovače, které se skládají z dvou, respektive tří 6pulzních usměrňovačů napájených přes transformátor s vhodným zapojením vinutí. Vícepulzní zapojení potlačuje harmonické v odebíraném proudu, zejména 5., 7., 11. a 13. harmonickou. Nevýhodou je větší počet součástek a vyšší cena ve srovnání s 6pulzním usměrňovačem. Transformátory s vyšší impedancí Transformátory s vyšší impedancí omezují šíření harmonických proudů v síti tím, že představují větší impedanci pro vyšší frekvence. Toho se dosahuje speciální konstrukcí magnetického obvodu a vinutí
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 17 transformátoru. Transformátory s vyšší impedancí se často používají v kombinaci s pasivními filtry pro zlepšení jejich účinnosti. Nevýhodou je větší úbytek napětí na transformátoru a vyšší ztráty. Správné dimenzování kabelů a transformátorů Přítomnost vyšších harmonických v síti zvyšuje efektivní hodnotu proudu a tím i ztráty a oteplení vodičů a transformátorů. Proto je nutné dimenzovat tyto prvky s ohledem na harmonické zatížení. To znamená použít kabely s větším průřezem, než by odpovídalo pouze základní harmonické, a transformátory s vyšším jmenovitým výkonem a lepším chlazením. Správné dimenzování snižuje ztráty, prodlužuje životnost zařízení a zlepšuje spolehlivost dodávky energie. Volba vhodných opatření pro omezení vyšších harmonických závisí na konkrétní aplikaci, charakteru zátěží a parametrech sítě. Často se používá kombinace různých metod pro dosažení optimálního výsledku. Důležitá je také spolupráce mezi provozovatelem sítě, výrobci zařízení a uživateli při řešení problémů s harmonickými. Pouze komplexní přístup může zajistit dlouhodobě kvalitní a spolehlivou dodávku elektrické energie. Závěr Vyšší harmonické představují významný problém v sítích elektrického napájení. Negativně ovlivňují kvalitu energie, což může vést k přetížení, ztrátám a rušení citlivých zařízení. Pro omezení vlivu vyšších harmonických je nutné implementovat vhodná opatření a správné dimenzování komponentů sítě. Pochopení zdrojů a vlivů vyšších harmonických je klíčové pro zajištění spolehlivého a efektivního provozu elektrických sítí.
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 18 | duben 2024 Dopady špatné kvality elektrické energie na průmyslovou výrobu Špatná kvalita elektrické energie je jednou z hlavních příčin technických problémů v průmyslových výrobních zařízeních. Kvalita energie se týká různých aspektů dodávaného elektrického proudu, včetně napětí, frekvence a stability. Poruchy v těchto oblastech mohou vést k vážným narušením výrobních procesů, poškození drahého vybavení a zvýšení provozních nákladů. V tomto článku se podíváme na několik klíčových dopadů špatné kvality elektrické energie na průmyslovou výrobu a navrhneme možná řešení. Poškození výrobního zařízení Špatná kvalita energie může způsobit nadměrné opotřebení nebo dokonce okamžité poškození výrobních strojů a zařízení. Napěťové špičky a poklesy mohou vést k přetížení elektrických komponent, jako jsou motory a řídicí systémy, což může zkrátit jejich životnost nebo způsobit okamžité selhání. Toto nejenže zvyšuje náklady na údržbu, ale také vede k výpadkům ve výrobě, které jsou finančně nákladné. Nestabilita a chyby ve výrobních procesech Fluktuace kvality energie mohou vést k nestabilním výrobním procesům. Například, v průmyslu, kde je vyžadována vysoká přesnost, mohou i malé změny v dodávaném napětí způsobit, že konečné produkty nesplňují stanovené specifikace. Toto vede k vyšší míře zmetkovitosti a ztrátám materiálu. Zvýšení energetických nákladů Špatná kvalita energie může rovněž zvýšit spotřebu energie. Zařízení pracující při nestandardních napětích mohou být méně efektivní a spotřebovávat více energie, což zvyšuje celkové náklady na energie. Kromě toho se zvyšují i náklady na opravy a údržbu zařízení postižených špatnou kvalitou energie. Řešení problémů se špatnou kvalitou energie Pro minimalizaci dopadů špatné kvality elektrické energie je důležité zavést adekvátní ochranná opatření a systémy pro monitorování a řízení kvality energie. Použití UPS (uninterruptible power supplies), stabilizátorů napětí, a kvalitních filtrů může pomoci zmírnit negativní vlivy nestabilního napějení a frekvence. Kromě toho je vhodné provádět pravidelné kontroly a údržbu výrobních zařízení, aby se předešlo jejich předčasnému opotřebení z důvodu špatné kvality energie. V průmyslové výrobě, kde je spolehlivost a efektivita klíčové, je zajištění kvalitní elektrické energie nezbytné pro dosažení optimálních výrobních výsledků a minimalizaci nákladů.
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 20 | duben 2024 Měření vodní a fotovoltaické elektrárny Dlouhodobé měření vodní a fotovoltaické elektrárny s detailním záznamem napěťových jevů a událostí na proudech, vyhodnocením extrémních hodnot měřených veličin, rozborem činných, jalových i deformačních výkonů, statistickým vyhodnocením všech parametrů kvality napětí umožňují PQ monitory řady MEg45 pro hladinu nn a MEg39.1 pro hladiny vn, vvn, zvn. Dále uvedený popis ukáže vybrané výsledky z dlouhodobého měření vodní a fotovoltaické elektrárny ve vztahu k distribuční síti, přičemž měření vodní elektrárny se uskutečnilo v kompenzované vn síti a měření fotovoltaické elektrárny v síti nn. Výsledky měření Časový průběh průměrných fázových napětí a průměrných fázových proudů vodní elektrárny v době od 1.1. do 30.3.2024 je na obr. 1 a detail výroby ve dnech 30. a 31.1. 2024 je vidět na obr. 2. Dlouhodobá výroba elektrického proudu ve fotovoltaické elektrárně v období od 1.8. do 20.12.2023 je zobrazena na obr. 3 a detailní výroba fotovoltaické elektrárny v letních dnech 30.7. až 1.8.2023 je na obr. 4. Na obr. 5 je uvedena výroba fotovoltaické elektrárny od 30.11. do 20.12.2023. Porovnáním těchto měření je u vodní elektrárny na obr. 1 vidět dlouhodobá kontinuální trojfázově souměrná výroba elektřiny v celém měřeném období a v detailu na obr. 2 lze pozorovat regulací zvýšená výroba v ranní a večerní špičce zvýšeného zatížení. Téměř půlroční výrobu elektrického proudu ve fotovoltaické elektrárně zobrazuje obr. 3. Je na něm vidět periodicky se opakující výroba elektřiny v průběhu dne a klesající sezónní výroba od srpna do prosince. Na detailu obr. 4, viz poloha kurzoru, lze rovněž pozorovat závislost výroby elektřiny při nestálosti slunečního svitu v průběhu dne a její vliv na změny velikosti nn napětí. To je dáno poměrem impedance nn sítě a vnitřní impedance fotovoltaické elektrárny a objektivně ukazuje Obr. 1 Výroba ve vodní elektrárně od 1.1. do 30.3.2024 Obr. 2 Detail výroby ve vodní elektrárně ve dnech 30. a 31.1.2024
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE duben 2024 | 21 na potřebu koordinace investic do výstavby zdrojů a také do distribučních vedení. Obecně známou skutečností je porovnání výroby proudu fotovoltaické elektrárny na obr. 4 a na obr. 5, to je v letních dnech s maximálním slunečním svitem a v zimních dnech s minimálním. Pro názorné porovnání je v obou uvedených obrázcích na svislé ose shodné měřítko proudů. Statisticky vyjadřují charakter výroby elektrického proudu obou typů elektráren histogramy proudů na obr. 6 a obr. 7. Z nich je vidět, že výroba proudu vodní elektrárnou na obr. 6 je prakticky rovnoměrně rozložena v sousedních třídách s proudem od 10 A do 70 A, zatímco na obr. 7 pro fotovoltaickou elektrárnu je po 80 % času výroba proudu ve třídě s nejnižší výrobou a po cca 10 % času se vyrábí proud odpovídající maximální výrobě. Navíc je otázkou využití vyrobené elektřiny v době nadbytku, tj. v létě. Histogramy napětí jsou v obou případech shodné a odpovídají normálnímu rozložení, což ukazuje na soulad přenosové kapacity distribuční sítě a výrobní kapacity vodní i fotovoltaické elektrárny. V nn sítích s významným podílem výroby ve fotovoltaických elektrárnách se vyskytuje deformovaný histogram fázových napětí, příklad viz obr. 8. Rozdvojení maxima histogramu nastává při rozdílných nastaveních napájecího transformátoru, který dodává elektrický proud v nočních hodinách a fotovoltaických zdrojů vyrábějících proud v denních hodinách. Ne normální rozložení napětí může mít vliv na dlouhodobou poruchovost spotřebičů. Obr. 3 Výroba ve fotovoltaické elektrárně v době od 1.8.2023 do 20.12.2023 Obr. 4 Detail výroby ve fotovoltaické elektrárně ve dnech 30.7. až 1.8.2023 Obr. 5 Období od 30.11. do 28.12.2023 Obr. 6 Histogram napětí a vyráběného proudu ve vodní elektrárně
ElektroPrůmysl.cz ENERGETIKA, TRANSFORMÁTORY, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 22 | duben 2024 V období od 1.8. do 28.12.2023 bylo vyrobeno ve fotovoltaické elektrárně 64 425 kWh s účiníkem blízkým 1 a prakticky shodnou výrobou ve všech třech fázích. Činný výkon fotovoltaické elektrárny dne 10.8.2023 byl 165,9 kW. Energie vyrobená ve fotovoltaické elektrárně pak představuje necelých 11 % z energie, jestliže by byla vyráběna rovnoměrně po celou dobu měřeného období. Při výrobě činné energie dne 10.8.2023, viz. obr. 10, byl v nastaveném kurzoru vedle činného výkonu 165,9 kW změřen deformační výkon D s velikostí 2,84 kVA. Výkon nesymetrie N v síti NN s uzemněným středem je teoreticky nulový. Velké tvarové zkreslení THDi proudu vyráběného fotovoltaickou elektrárnou je vidět na obr. 11. To nastává při nízkém činném výkonu fotovoltaické elektrárny, kdy vyráběný proud je malý, takže jeho vliv na kvalitu napětí a ztráty deformačním výkonem jsou v praxi zanedbatelné. Otázkou může být, jaká je přesnost měření elektrické energie vyrobené fotovoltaickou elektrárnou v zimním období s dlouhodobě malým vyráběným výkonem, kdy při maximu vyráběného proudu o velikosti 10 A v každé fázi je činitel tvarového zkreslení THDi 35 %, viz obr. 12. Na provoz fotovoltaické elektrárny mohou mít vliv poklesy napětí. Příklad poklesu napětí a následné odezvy proudu vyráběného fotovoltaickou elektrárnou je na obr. 13 a oscilografický záznam téhož jevu je na obr. 14. Ze záznamů je vidět, jak na začátku poklesu napětí regulace fotovolObr. 7 Histogram napětí a vyráběného proudu ve fotovoltaické elektrárně Obr. 8 Histogram napětí na hladině nn transformační stanice s velkým podílem fotovoltaických výroben Obr. 9 Měření elektrické energie vodní a fotovoltaické elektrárny Obr. 10 Průběh deformačního výkonu D, výkonu nesymetrie N a činného výkonu P fotovoltaické elektrárny
www.elektroprumysl.czRkJQdWJsaXNoZXIy Mjk3NzY=