Kolísání napětí a emise: Komplexní přehled

Tato norma je českou verzí evropské normy EN 50121-5:2000, která má status české technické normy. Tato norma je součástí souboru norem ČSN EN 50121 vydaných pod společným názvem „Drážní zařízení - Elektromagnetická kompatibilita”. Tento soubor řeší danou problematiku komplexně a podrobně. Souběžně s touto normou se může používat ČSN 34 2885 Elektrotechnické předpisy ČSN. Předpisy pro odrušení elektrické trakce z 1972-10-25 v souladu se zněním předmluvy evropské normy EN 50121-5:2000.

Členové CENELEC jsou povinni splnit Vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou stanoveny podmínky, za kterých se musí této evropské normě bez jakýchkoliv modifikací dát status národní normy. Tato evropská norma existuje ve třech oficiálních verzích (anglické, francouzské, německé). Verze v každém jiném jazyce přeložená členem CENELEC do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje Ústřednímu sekretariátu, má stejný status jako oficiální verze. Aktualizované seznamy a bibliografické citace týkající se těchto národních norem lze obdržet na vyžádání v Ústředním sekretariátu nebo u kteréhokoliv člena CENELEC.

Tato evropská norma platí ve spojení s EN 50121-1:2000. Tato norma tvoří část 5 souboru evropských norem EN 50121, vydaných pod společným názvem „Drážní zařízení - Elektromagnetická kompatibilita”.

Rozsah platnosti

Tato evropská norma platí pro aspekty emise a odolnosti EMC pro elektrická a elektronická zařízení a systémy určené k použití v pevných trakčních zařízeních a elektrických rozvodech drah. Toto zahrnuje napájecí zařízení, zařízení s obvody řízení ochran, drážní zařízení jako jsou trakční napájecí a spínací stanice, výkonové autotransformátory, zvyšovací transformátory, spínače v trakčních napájecích stanicích a spínače pro dálkové i místní napájení.

Filtry pracující v síti napájení dráhy (například pro potlačení harmonických nebo pro kompenzaci účiníku) nejsou zahrnuty do této normy, protože každé jejich stanoviště má speciální požadavky. Jsou-li požadovány elektromagnetické meze, uvedou se ve specifikaci pro zařízení. Meze v této normě se neaplikují na záměrné komunikační signály. Pokrytý kmitočtový rozsah je od DC do 400 GHz. V současnosti je zkoušení definováno jen do 1 GHz.

Čtěte také: Poznatky o historii klimatu

Zahrnuty jsou vysokonapěťové napáječe v prostorách dráhy, které napájejí trakční napájecí stanice, v kterých je napětí redukováno na napětí trakční napájecí soustavy. Zařízení a systémy, které jsou v prostředí, které může být popsáno jako prostory obytné, obchodní a lehkého průmyslu i když jsou umístěny uvnitř fyzických hranic trakční napájecí stanice, musí být ve shodě s příslušnou kmenovou evropskou normou EMC. Do požadavků na odolnost podle této normy není zahrnuto napájecí zařízení, které je samo o sobě odolné proti zkouškám definovaným v tabulkách 1 až 6 této normy.

Normativní odkazy

Do této evropské normy jsou začleněna formou datovaných nebo nedatovaných odkazů ustanovení z jiných publikací. U datovaných odkazů se pozdější změny nebo revize kterékoliv z těchto publikací vztahují na tuto evropskou normu jen tehdy, pokud do ní byly začleněny změnou nebo revizí. U nedatovaných odkazů platí poslední vydání příslušné publikace.

• EN 61000-4-2 Část 4-2: Zkušební a měřicí technika - Elektrostatický výboj - zkouška odolnosti.
• EN 61000-4-4 Část 4-4: Zkušební a měřicí technika - Rychlé elektrické přechodové jevy/skupiny impulsů - zkouška odolnosti.
• EN 61000-4-8 Část 4-8: Zkušební a měřicí techniky - Magnetické pole síťového kmitočtu - zkouška odolnosti.
• CISPR 16-1 Specifikace metod a přístrojů na měření rádiového rušení a odolnosti proti rádiovému rušení.

Zkoušky emise a meze

Požadavky této normy byly stanoveny tak, aby se zajistila úroveň elektromagnetické emise, která bude způsobovat minimální rušení jiného zařízení. Meze emise jsou předepsány na základě předpokladu, že zařízení je v rozsahu skupiny výrobků instalovaných na dráhách.

5.1 Emise z trakční napájecí stanice do okolí

5.2 Zkouška emise pro zařízení pracující na napětí menším než 1 000 V (efektivní hodnota) AC

5.3 Hodnoty emise uvnitř hranic trakční napájecí stanice

Kolísání napětí, flikr a nesymetrie

Změny napětí se musí omezit, aby v důsledku jednotlivých hlubokých poklesů napětí nevypadávaly přístroje nebo se při opakovaných změnách napětí nevyskytoval rušivý flikr. V se označuje jako "relativní změna napětí“. rozdíl následujících 10-ms hodnot RMS (efektivní hodnota). třífázového systému k téže relativní změně napětí.

Přibližný vzorec pro velikost změny napětí: Relativní změna napětí: rovnici pro relativní změnu napětí d roven nule. změně zdánlivého výkonu ∆SA, příp. změna úhlu fázoru napětí (fázorový skok). připojení mezi fázovým a nulovým vodičem. v závislosti na druhu připojení zátěže: Zátěž mezi fázovými vodiči: ±60°. Např. symetrická impedance sítě.

Čtěte také: Elektrické napětí v přírodě

Relativní změny napětí mezi fázovými vodiči: dL3-L1 = 0. ... výpočet změn napětí o max. hvězda. málo. všechny tři fázové vodiče. přenáší. Zátěž mezi fázovým a středním vodičem: Předpoklad: Z fázového vodiče = z nulového vodiče. malý. Při napájení (dodávce) se napětí v síti zvýší. pohonů (např. zvyšování napětí v síti. uživatele sítě.

Výpočet změny zatížení ve speciálních případech Ia = (3 až 8) • Ir, cosφa = 0,2 až 0,6 při rozběhu, ∆SA = √3 · Ia · Ur, ... (18) Rozběh motoru Ia ... záběrový proud Ir ... jmenovitý proud motoru Ur ... jmenovité napětí motoru ∆SA ... změna zdánlivého výkonu (změna zatížení). dbát na to, aby velikost změn zatížení byla zmírněna. hvězda - trojúhelník je také třeba vzít v úvahu změnu zatížení ∆SA při přepnutí do trojúhelníku. dosadí skutečný, redukovaný rozběhový proud. předpokládat podle výkonu stroje možné pomocné rozběhové prostředky. při 50% době sepnutí, nebo ze zkratového výkonu odporové svářečky:

∆SA = (3 až 5)·S50%ED, příp. ∆SA = 0,8 SkM, ∆SA .... změna zdánlivého výkonu (změna zatížení) S50%ED ... jmenovitý výkon při 50% době sepnutí SkM .... zkratový výkon odporové svářečky. četnost svářecích impulzů za minutu). ∆SA = (3 až 5). svářečky mohou mít různou konstrukci a způsob provozu. než nejvyšší svářecí výkon. sepnutí (= poměr doby pulzu k taktovací periodě) ED = 50 %, tzn. sváření a doba přestávky jsou stejné. transformátoru. (diody, tyristory) a na svářecím odporu, event. typu svářečky. u svářeček zpravidla mezi 0,7 a 0,9.

překročit ustálené provozní proudy. v okamžiku průchodu napětí nulou, příp. Připojením v maximu napětí lze zapínací proud minimalizovat. míry opakování r. rušivé. je změna napětí di, příp. vyvolaná v přípojném bodě V pouze provozem tohoto přístroje (tzn. zatížení). Pst .. [bezrozměrná], i .... index pro jednotlivý přístroj, příp. m). vykazují malou pravděpodobnost koincidence, tzn. vyvolaných jednotlivými zdroji flikru.

jako druhá odmocnina součtu kvadrátů jednotlivých měr vjemu flikru. prostým součtem jednotlivých měr vjemu flikru. normalizaci výrobků. rovnice: n ... intervalu. napětí. obvyklé nepřerušované době využití větší než 30 minut. Jestliže např. třeba během celkové doby sledování 50 min. sledování dosadit s nulovou hodnotou. dref)·Pref ... míry vjemu flikru. Pst určit počítačovou simulací. ,,digitální“ flikrmetr. přímým měřením, příp. referenční metodou. je menší než 1 s.

Čtěte také: Co je to kmitavé napětí?

prodlouženého působení flikru tf: tf = 2,3 [s] · (100·F·d)3,2, d ... relativní změna napětí ∆U/U F ... koeficient tvaru. z průběhů změn napětí na flikru rovnocenné napěťové skoky. 61000-3-3 jsou na obrázcích. příp. mírou opakování r za minutu. poklesu d = 1,52 % se projeví každých 10 s skokovou změnou napětí. opakování je tedy r = 6 min-1. koeficient tvaru F = 1. nižší. 61000-3-3 . Odběry připojované do sítí nn Postup při posuzování je naznačen na obrázku. 61000-2-2 jsou uvedeny na obrázku 3. 50160 jsou změny napětí i při jejich malé četnosti omezeny na 3 %. dmax = 4 %. hodinu jsou přípustné hodnoty 1,33krát větší. činitelů flikru uvedeny v tabulce. mnohonásobně vyšší než v napájené síti vn. nižší než např. poměru zkratových výkonů. velmi krátké poklesy napětí. přípustné hodnoty, tj. nepřekročí jinak přípustnou hodnotu. uvedené na obrázku. napětí 400/230 V), příp. impedance sítě nižší než max. Zmax). tomu, aby se připojení ve všech případech posoudilo jako přípustné. rušivých veličin a daných zatěžovacích podmínek v síti. veličiny a dané zatěžovací podmínky provozovatel sítě prokáže. ulehčují, neodstraňují však jeho nezbytnost. co do účinků flikru podle posuzovacího schématu na obrázku. křivky mezního flikru na obrázku. neočekávají se žádné rušivé změny napětí. přístrojů. nevyskytne žádný problém s flikrem vyvolaný tímto přístrojem. uživatele sítě, pak je nutné ho respektovat podle zákona superpozice. Plt (mez: 0,5). 10 minut. Plt = 0,5 (viz obrázek). speciálními simulacemi. kteří by při zjednodušeném posuzování výše uvedeným podmínkám nevyhověli. Schematicky je tento třístupňový přístup uveden na obrázku.

Při řízení výkonu elektrických spotřebičů, jako jsou například bojlerové spirály, je možné využít různé způsoby spínání. Fázové řízení využívá spínání polovodičového prvku (např. triaku) se zpožděním v každé půlperiodě. Při řízení po celých periodách je zátěž střídavě plně zapínána a vypínána po násobcích celé periodě.

Flickr je jev, při kterém dochází k viditelnému kolísání jasu světelných zdrojů, a to i v případech, kdy změna napětí v síti není nijak extrémní. Flickr je důsledkem kolísání napětí, které může být způsobeno právě skokovými změnami v odběru.

Tato norma je českou verzí technické zprávy IEC 1000-3-5:1994. Technická zpráva IEC 1000-3-5:1994 má status české technické normy. Doporučení, která stanovují požadované informace umožňující dodavateli elektřiny, výrobci nebo odběrateli ohodnotit zařízení a příslušné dotazníky jsou zahrnuty do příloh A a B. Jsou uvedeny také pokyny pro hodnoty emise kolísání napětí způsobeného zařízením, které bylo podrobeno typové zkoušce podle podmínek stanovených v IEC 1000-3-3.

POZNÁMKA 1 Meze doporučené v této normě jsou hlavně založeny na subjektivní míře vjemu flikru světla vycházejícího z žárovky 230 V/60 W s vinutým vláknem jako následek kolísání síťového napětí. Oprávnění k připojení zařízení do sítě závisí na úrovních rušení způsobených zařízením a na zatěžovacích poměrech v síti.

Součástí tohoto dílu IEC 1000-3 jsou i ustanovení dále uvedených norem, na něž jsou odkazy v textu tohoto dílu IEC 1000-3. V době uveřejnění tohoto dílu IEC 1000-3 byla platná uvedená vydání. Všechny normy podléhají revizím a účastníci, kteří uzavírají dohody na podkladě tohoto dílu IEC 1000-3, by měli využít nejnovějšího vydání dále uvedených norem. Členové IEC a ISO udržují seznamy platných mezinárodních norem.

Tato část IEC 61000 se týká emise změn napětí, kolísání napětí a flikru způsobené zařízením a ovlivňující veřejnou napájecí síť nízkého napětí. Specifikuje meze změn napětí způsobených zařízením, které se zkouší při stanovených podmínkách. Tato norma se přednostně týká elektrického a elektronického zařízení se jme-novitým vstupním proudem od 16 A do 75 A včetně, které je určeno k připojení do veřejných distribučních sítí nízkého napětí, jejichž jmenovitá fázová napětí jsou mezi 220 V a 250 V při 50 Hz, a které je předmětem podmíněného připojení.

Tato norma se také týká zařízení v rozsahu platnosti IEC 61000-3-3, které nesplňuje meze, je-li zkoušeno nebo vyhodnocováno s referenční impedancí Zref a je proto předmětem podmíněného připojení. Zařízení, které splňuje požadavky IEC 61000-3-3, nespadá do této části IEC 61000.

Řízení distribučních sítí

Pro stanovení skutečné odchylky napětí (tj. rozdílu mezi skutečným napětím v daném místě sítě a napětím jmenovitým) je třeba určit úbytek napětí - tj. rozdíl napětí mezi dvěma různými místy v síti - např. mezi začátkem a koncem vedení nebo mezi primární a sekundární stranou transformátoru (při napětích přepočtených na stejnou stranu). Úbytek napětí U se určí jako rozdíl velikostí napětí (7.1):

Při návrhu distribuční sítě je třeba stanovit úbytky napětí, které vzniknou na venkovních nebo kabelových vedeních a na transformátorech při předpokládaném výpočtovém zatížení. Při výpočtu úbytku napětí na vedeních vn a nn a na transformátorech lze zanedbat příčné admitance. Přehledně je postup výpočtu uveden v Tab. 7.1.

Důležitá je otázka přípustného poklesu napětí na svorkách motoru. Při rozběhu motorů se zvýší proud a tím i úbytek napětí v přívodu k motoru. Sníží se napětí na svorkách motoru, případně i na přípojnicích v rozvodně nebo na napájecím transformátoru. Napětí na svorkách motoru může při rozběhu poklesnout pod přípustnou mez. Prodlouží se tím doba rozběhu nebo se motor vůbec nerozběhne.

Pokles napětí u motorických spotřebičů určených pro trvalý, přerušovaný nebo krátkodobý chod způsobený jejich jmenovitým proudem nemá způsobit menší svorkové napětí motoru než 95% jeho jmenovitého napětí. Pokud je úbytek napětí větší, nesmí být na závadu bezpečného provozu zařízení. U pohonů s těžkým rozběhem je nutno kontrolovat napětí na svorkách spouštěného motoru v okamžiku spouštění. Pro pokles napětí způsobený spouštěcím proudem neplatí hodnoty minimálního napětí a musí se vycházet pouze z bezpečného rozběhu zařízení.

Aby došlo k rozběhu motoru, musí být záběrný moment motoru při poklesu napětí Mz větší než záběrný moment potřebný k rozběhu poháněného zařízení Mr (Obr. 7.1). Musí tedy platit, že (7.2):

kde Mzn je záběrný moment motoru při jeho nominálním napětí Un, Mz je záběrný moment motoru při napětí U < Un, Mr je záběrný moment potřebný pro rozběh poháněného zařízení. Zapsáno v poměrných hodnotách (7.3): mu2 ≥ k z čehož lze pro hodnotu napětí na svorkách motoru odvodit podmínku (7.4): a pro úbytek napětí musí platit (7.5):

Bude-li pokles napětí na začátku rozběhu způsobený rozběhovým proudem motoru Iz s účiníkem cosz splňovat uvedenou podmínku, bude splněna výchozí podmínka Mz Mr, motor se rozběhne.

Eliminace odchylek napětí

Průřez elektrického vedení i výkon napájecích transformátorů se volí tak, aby nedocházelo k nepřípustnému poklesu napětí a aby se omezilo kolísání napětí v síti. Pro zajištění požadované hodnoty napětí ve všech místech distribuční sítě lze dále využít:

• automatickou regulaci napětí u transformátorů vvn/vn,
• přestavení odboček distribučních transformátorů vn/nn,
• kompenzace parametrů vedení,
• kompenzace jalového výkonu,
• zařazení dalšího regulačního transformátoru nebo autotransformátru,
• rekonstrukcí elektrického vedení,
• zvýšením počtu napájecích stanic.

Regulace transformátorů 110 kV/vn

Sítě 110 kV tvoří spojovací článek mezi přenosovou soustavou (PS) a mezi distribučními soustavami vysokého napětí. Většina těchto transformátorů je provedena s odbočkovým přepínačem na straně vyššího napětí v rozsahu 110kV 8x2%/vn. a automatickým regulátorem napětí, který reguluje napětí na sekundární straně podle charakteristiky (7.6):

kde u2 napětí na výstupu uz nastavená hodnota napětí In jmenovité zatížení transformátoru I2 skutečné zatížení transformátoru proudová kompaundace

Proudová kompaundace umožňuje zvýšení napětí na výstupu transformátoru při vyšším zatížení a tím eliminaci úbytku napětí na samotném transformátoru i v síti vn a dosažení potřebného napětí i na koncích delších vedení.

Nastavení převodu distribučních transformátorů vn/nn

Distribuční transformátory jsou vybaveny odbočkami na primární straně, které lze přepínat ve stavu bez napětí: 3 stupně - +5%, 0%, -5% (starší transformátory) 5 stupňů - +5%, +2,5%, 0%, -2,5%, -5% Napětí na výstupu transformátoru je (7.7):

kde u2 napětí na sekundáru u1 napětí na primáru uT odchylka nastavením odbočky uT úbytek napětí na transformátoru

Charakteristický (kontrolní) bod

V distribuční soustavě zpravidla jeden transformátor 110 kV/vn napájí samostatně dílčí oblast. Pro účely regulace se tato oblast nahradí tzv. charakteristickým bodem, jehož napětí nejlépe reprezentuje napětí v oblasti. V kontrolním bodě je nutno udržovat takové napětí, aby byly splněny požadavky všech spotřebitelů napájených od tohoto kontrolního bodu.

Již poměrně malá odhylka napětí v síti od jmenovitého napětí spotřebiče výrazně ovlivňuje jeho funkci. Větší odchylka pak snadno způsobí nefunkčnost nebo poškození spotřebiče.

Tabulka vlivu odchylky napětí na spotřebiče:

Akustická emise a tlakové zkoušky

Moderní koncepce posuzování konstrukční integrity tlakových nádob vycházejí z existence defektů v plášti nádoby, zejména pak ve svarech a tepelně ovlivněných zónách či v oblastech zvýšené koncentrace namáhání. Základním cílem těchto zkoušek je ověření, že testovaná nádoba prokáže konstrukční celistvost (integritu) bez známek úniku tlakového média, kterým je v převážné míře voda.

Při provádění tlakových zkoušek nádob je vhodnou diagnostickou metodou aplikace akustické emise, neboť z fyzikálního principu reaguje na případné okamžité změny v mikro- i makrostruktuře materiálu v průběhu aplikovaného tlakového cyklu. Zdrojem akustické emise je celá řada fyzikálních jevů a poškozujících mechanismů v materiálu. Mezi významné patří dosažení meze kluzu, vznik trhlin a jejich šíření. Z makroskopiského hlediska každá iniciace a pohyb defektů v materiálu nádoby, který je namáhán v průběhu tlakové zkoušky, generuje akustickou emisi.

Protože zkouška nádoby akustickou emisí je metodou objemovou, lze při vhodném rozmístění dostatečného počtu snímačů AE umístěných na přístupných místech vnějšího povrchu tlakové nádoby zajistit sledování emisních signálů z celého objemu nádoby, tedy i z nepřístupných míst. Vlastní test nádobyTlaková zkouška probíhá podle stanoveného programu tlakování s časovými prodlevami cca 10 minut na jednotlivých úrovních dosaženého tlaku, to je při 90 %, 100 %, 110 % maximálního provozního tlaku a dále při 85 % a 100 % hodnoty zkušebního tlaku.

tags: #kolisani #napeti #emise

Oblíbené příspěvky:

• Interiérové dveře a příroda
• Odpady a nové zákony
• Rozvoj ekologického zemědělství
• Nápady pro fotografie v přírodě
• Průvodce tříděním odpadu