Poklesy a zvýšení napájecího napětí v elektrické síti představují klíčové jevy, které mohou ovlivnit stabilitu a spolehlivost dodávek elektrické energie.
Tyto události, ačkoliv jsou často nepředvídatelné a náhodné, mají významný dopad na provoz elektrických zařízení a infrastruktury. Poklesy napětí jsou obvykle důsledkem poruch v síti nebo uživatelských instalacích, zatímco zvýšení napětí často souvisí se spínacími operacemi a změnami zatížení. Pro efektivní řízení a minimalizaci rizik spojených s těmito jevy je nezbytné jejich přesné měření a analýza.
Jak již bylo uvedeno, poklesy napětí jsou obvykle způsobeny poruchami, ke kterým dochází ve veřejné síti nebo instalacích uživatelů sítě. Oproti tomu zvýšení napětí jsou obvykle způsobena spínacími operacemi a odpojováním zatížení nebo připojováním zdrojů.
Oba jevy jsou nepředvídatelné a z velké části náhodné. Četnost jejich výskytu během roku velmi závisí na typu napájecí soustavy a místě sledování. Kromě toho může být jejich rozložení v průběhu roku velmi nepravidelné.
Měření a zjišťování poklesu/zvýšení napětí
Jsou-li shromažďována statistická data, poklesy/zvýšení napětí musí být měřeny a zjišťovány podle ČSN EN 61000-4-30 ed. 3, přičemž se jako referenční napětí využívá jmenovité napájecí napětí. Charakteristiky poklesů/zvýšení napětí, kterými se zabývá tento dokument, jsou zbytkové napětí (maximální efektivní hodnota napětí u zvýšení napětí) a doba trvání.
V sítích nízkého napětí se pro čtyřvodičové třífázové soustavy uvažuje fázové napětí, pro třívodičové třífázové soustavy se uvažují sdružená napětí, v případě jednofázového připojení se musí uvažovat napájecí napětí (podle připojení uživatele sítě buď sdružené, nebo fázové napětí).
Prahová hodnota začátku poklesu napětí je rovna 90 % jmenovitého napětí, prahová hodnota pro zvýšení napětí je 110 % jmenovitého napětí. Hystereze je typicky 2 %, referenční pravidla hystereze jsou uvedena v čl. 5.4.2.1, normy ČSN EN 61000-4-30 ed. 3.
Vyhodnocování poklesu napětí
Poklesy napětí se musí vyhodnocovat v souladu s normou ČSN EN 61000-4-30 ed. 3. Metoda analýzy poklesů napětí (následná) závisí na účelu vyhodnocení.
Typicky pro sítě nízkého napětí:
• u třífázového systému se musí využít vícefázová agregace. Vícefázová agregace se skládá z definice ekvivalentní události charakterizované jednou dobou trvání a jediným zbytkovým napětím;
• využívá se časová agregace. Časová agregace sestává z definice ekvivalentní události pro případ vícenásobných následných událostí. Způsob agregace vícenásobných událostí lze zvolit podle konečného použití dat. Některá referenční pravidla jsou uvedena v mezinárodní normě IEC/TR 61000-2-8.
Klasifikace poklesů napětí
Pokud jsou shromažďovány statistické údaje, klasifikují se poklesy napětí podle tab. 1. Číselné údaje uvedené v buňkách odkazují na počet ekvivalentních událostí. Tato tabulka odráží poměry ve vícefázové síti. Pokud jde o zvažování vlivu událostí na jednotlivá fázová napětí ve třífázových soustavách, jsou nutné další informace. Pro výpočet tohoto typu případu je třeba použít jinou vyhodnocovací metodu.
Příklady, jak prezentovat klasifikaci poklesů napětí během období měření, jsou uvedeny v příloze B normy ČSN EN 50160 ed. 4. Pro stávající měřicí zařízení a/nebo monitorovací systémy se doporučuje použít tab. 1.
Poklesy napětí jsou ze své podstaty velmi nepředvídatelné a proměnlivé v závislosti na místě a čase, proto není možné poskytnout plně reprezentativní statistické výsledky měření poklesů napětí, které by pokrývaly všechny evropské sítě. Odkaz na skutečné hodnoty zaznamenané v evropských sítích týkající se přerušení je uveden v příloze B normy ČSN EN 50160 ed. 4.
Je třeba poznamenat, že vzhledem k použité metodě měření dochází k ovlivnění výsledků nejistotou měření, což je zvláště významné u kratších událostí. Nejistotou měření se zabývá ČSN EN 61000-4-30 ed. 3.
Doba trvání poklesu napětí zpravidla závisí na koncepci chránění sítě, která se smí síť od sítě lišit v závislosti na struktuře sítě a způsobu uzemnění uzlu. Typické doby trvání proto nemusí nutně odpovídat mezím uvedeným ve sloupcích v tab. 1.
Vyhodnocování zvýšení napětí
Vyhodnocování zvýšení napětí se musí provádět v souladu s ČSN EN 61000-4-30 ed. 3. Metoda analýzy zvýšení napětí (následná) závisí na účelu vyhodnocení.
Typicky pro sítě nízkého napětí:
- u třífázového systému se musí využít vícefázová agregace. Vícefázová agregace se skládá ze stanovení ekvivalentní události charakterizované jednou dobou trvání a jedinou maximální efektivní hodnotou
napětí; - využívá se časová agregace. Časová agregace sestává ze stanovení ekvivalentní události pro případ vícenásobných následných událostí. Způsob agregace vícenásobných událostí lze zvolit podle konečného použití dat. Některá referenční pravidla jsou uvedena v mezinárodní normě IEC/TR 61000-2-8.
Klasifikace zvýšení napětí
Jsou-li shromažďována statistická data, musí být zvýšení napětí klasifikována podle této tabulky. Čísla uváděná v buňkách odkazují na počet ekvivalentních událostí.
Pro stávající měřicí zařízení a/nebo monitorovací systémy je třeba přijmout tab. 2 jako doporučení.
Poruchy ve veřejné síti nízkého napětí nebo v instalaci uživatele sítě vedou obvykle k dočasným přepětím o síťovém kmitočtu mezi živými vodiči a zemí. Tato přepětí odezní v okamžiku odstranění poruchy
Přechodná přepětí
Přechodná přepětí v předávacích místech jsou obecně způsobena působením blesku (indukované přepětí) nebo spínacími operacemi v soustavě.
Pro odolávání přechodným přepětím se v naprosté většině případů instalace a zařízení koncových uživatelů v síti nízkého napětí navrhují podle normy ČSN EN IEC 60664-1 ed. 3. Pokud je to nezbytné, měla by s ohledem na skutečnou situaci být zvolena přepěťová ochranná zařízení v souladu s normou ČSN 33 2000-5-53 ed. 3. Předpokládá se, že tímto způsobem jsou pokryta i přepětí vyvolávaná blesky a spínacími operacemi.
