JAKOŚĆ, PEWNOŚĆ I WŁAŚCIWA KONSTRUKCJA UKŁADU ZASILANIA A BEZPIECZEŃSTWO URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

Transkrypt

1 dr inż. Karol Bednarek EVER Sp. z o.o. JAKOŚĆ, PEWNOŚĆ I WŁAŚCIWA KONSTRUKCJA UKŁADU ZASILANIA A BEZPIECZEŃSTWO URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH Wprowadzenie We wszelkich obszarach działalności człowieka, zarówno w życiu prywatnym, jak również w pracy zawodowej (przemysł, cała sfera usług, nauka, administracja itp.), powszechnie wykorzystuje się różnego typu osprzęt elektryczny i elektroniczny. Z funkcjonowaniem urządzeń elektrycznych (zarówno elementów obwodów zasilania, jak też odbiorczych) wiążą się zagadnienia bezpieczeństwa, a zatem możliwości powstawania zagrożeń pożarowych bądź porażeniowych [1-9]. Wszystkie pracujące urządzenia elektryczne mogą być narażone na oddziaływanie zaburzeń, w wyniku czego mogą nie spełniać w założony sposób swoich funkcji bądź ulegać awariom. W artykule skupiono uwagę na badaniach jakości energii w układach zasilania pod kątem poprawy bezpieczeństwa oraz minimalizacji zagrożeń pożarowych, związanych z eliminacją nieprawidłowości w obwodach zasilania elektrycznego. Poddano ilościowym i jakościowym analizom wpływ zastosowanego systemu zasilania gwarantowanego UPS EVER SUPERLINE na eliminację przenoszenia się zaburzeń sieci zasilającej (w postaci przepięć, zapadów, zaników lub odkształceń napięcia) na zasilany poprzez UPS odbiornik energii, jak również na ograniczenie wprowadzania zaburzeń (w postaci odkształceń przebiegu napięcia bądź stanów przejściowych, łączeniowych) przez odbiorniki o charakterze nieliniowym do sieci zasilającej. Wykazywano zatem, że poza podstawową funkcją UPS bezprzerwowego zasilania odbiorników umożliwiają one jednocześnie poprawę jakości energii (warunków pracy) zarówno zabezpieczanych odbiorników, jak również sieci zasilającej (elektroenergetycznej). W efekcie dzięki poprawie jakości energii w systemach zasilania i odbiorczych osiąga się poprawę bezpieczeństwa pracy osprzętu występującego w tych układach, a jednocześnie minimalizację powstawania zagrożeń pożarowych związanych ze wspomnianymi zagadnieniami. Przeprowadzono ponadto badanie UPS EVER POWERLINE GREEN 33 pod kątem selektywności zabezpieczeń na liniach dystrybucji energii w przypadku wystąpienia zwarcia (z uwagi na duży prąd zwarcia zasilacza). Waga jakości energii w zasilaniu urządzeń Wszelki osprzęt elektryczny, dla właściwego funkcjonowania, wymaga doprowadzenia energii o określonych parametrach. Od jakości dostarczanej energii elektrycznej zależą poprawność pracy, trwałość i niezawodność urządzeń, jak również powstające straty energetyczne [1-9]. Każdy element, przez który przepływa prąd lub na którym występuje napięcie, jest źródłem oddziaływania elektromagnetycznego. Jednocześnie w elementach poddanych oddziaływaniom elektromagnetycznym generowane są sygnały elektryczne (napięcia, prądy), które w zależności od charakteru rozpatrywanego elementu są sygnałami użytecznymi (wytwarzanymi świadomie w celu uzyskania określonych efektów użytkowych) bądź też sygnałami niepożądanymi, pasożytniczymi, doprowadzającymi niejednokrotnie do zakłóceń prawidłowej pracy lub uszkodzeń obiektów, w których są generowane. Z tych powodów należy uwzględniać możliwość pojawienia się sygnałów zaburzających na zaciskach zasilania urządzeń, a także możliwość przenikania zaburzeń z odbiorników do sieci zasilającej, z czym nierozerwalnie wiąże się degradacja jakości przetwarzanej energii, a w konsekwencji powstanie zagrożeń związanych z bezpieczeństwem osprzętu. Zakłócenia występujące w układach zasilania i oddziałujące na odbiorniki mogą powodować: powstawanie dodatkowych strat mocy, a w efekcie przegrzewanie się urządzeń, uszkodzenia podzespołów elektrycznych lub elektronicznych, zakłócanie pracy oraz przedwczesne starzenie się osprzętu, uszkodzenia elementów izolacyjnych, powstawanie zagrożeń pożarowych bądź porażeniowych, zmiany parametrów technicznych oraz sprawności odbiorników, powstawanie przestojów w pracy urządzeń (w wyniku awarii lub zadziałania zabezpieczeń) itp. W świetle przedstawionych rozważań, dla zachowania poprawności pracy oraz bezpieczeństwa urządzeń i systemów, należy dokładać wszelkich starań, aby wyeliminować możliwość powstawania opisanych problemów. Jednym z elementów takich działań jest wprowadzenie standaryzacji związanej z jakością dostarczanej energii oraz ze wzajemnymi oddziaływaniami elektromagnetycznymi urządzeń i

2 systemów. Nie mniej istotnym jest zapewnienie właściwych warunków fizycznych (czyli sprzętowych) ich funkcjonowania. Standaryzacji jakości energii oraz wzajemnych oddziaływań urządzeń dokonano poprzez wprowadzenie następujących dokumentów [10-12]: PN-EN Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych, PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (seria norm), DzU nr 93/2007, poz.623 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 4 maja 2007 w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Zapewnienie właściwych, częstokroć znacznie zaostrzonych warunków zasilania elektrycznego, w których przewidziane są odpowiednie procedury, związane z eliminacją niekorzystnych zdarzeń losowych, stanów awaryjnych itp., jest szczególnie istotne w przypadkach funkcjonowania odbiorników o znaczeniu strategicznym. Są to urządzenia lub systemy mające bezpośredni wpływ na zdrowie lub życie człowieka albo związane z przetwarzaniem szczególnie ważnych danych bądź z procesami produkcyjnymi, w których powstanie przerw prowadzi do wystąpienia znacznych strat ekonomicznych. Jakość energii a zagrożenia pożarowe Podczas funkcjonowania urządzeń mogą pojawić się pewne nieprawidłowości w ich pracy, w wyniku których dochodzi do powstawania wyładowań elektrycznych (iskrzenia), przegrzewania się określonych podzespołów, a nawet ich zapalenia się bądź wystąpienia eksplozji [1-9]. Wszystkie te czynniki mogą być źródłem powstania pożaru. Przykładowymi fizycznymi (realnymi) zagrożeniami pożarowymi wynikającymi z występowania niewłaściwych parametrów energii zasilającej odbiorniki elektryczne są: przegrzewanie się silników indukcyjnych w wyniku oddziaływań wyższych harmonicznych (szczególnie kolejności przeciwnej); nadmierne przyrosty temperatury uzwojeń transformatorów w rezultacie oddziaływań wyższych harmonicznych (głównie kolejności zerowej); przegrzewanie się i przepalanie przewodu zerowego jako efektu oddziaływań wyższych harmonicznych (sumowanie się harmonicznych kolejności zerowej); zapalenie się warystora w układach antyprzepięciowych; awarie baterii kondensatorów (powstające eksplozje) wskutek ich nieprawidłowej eksploatacji (przeciążenia prądowe, napięciowe czy dopuszczalnej mocy) bądź błędów projektowych; przyspieszanie procesów starzenia i uszkodzeń izolacji. W wielu przypadkach uniknięcie bądź ograniczenie powstawania zagrożeń pożarowych można osiągnąć przez poprawę jakości energii zasilającej odbiorniki, co uzyskuje się przez wprowadzenie właściwych rozwiązań sprzętowych. Zabezpieczenia stosowane w UPS EVER Zwiększenie bezpieczeństwa urządzeń zarówno ze względów pożarowych, jak i porażeniowych osiąga się dzięki zapewnieniu prawidłowych warunków zasilania urządzeń, stosowaniu właściwych materiałów podczas wykonywania elementów izolacyjnych i zabezpieczających, wykorzystaniu odpowiedniego osprzętu eliminującego oddziaływanie zaburzeń na odbiorniki i sieć zasilającą (poprawiającego jakość energii) oraz stosowaniu właściwych (często wymaganych normatywnie) zabezpieczeń układów i systemów. Przykładowo w urządzeniach oferowanych przez firmę EVER (producenta systemów zasilania gwarantowanego) stosowane są następujące elementy zabezpieczeń: bezpieczniki automatyczne i topikowe na wejściu UPS (od strony zasilania), zabezpieczenia przeciwzwarciowe i przeciążeniowe na wyjściu UPS (od strony odbiorników), zabezpieczenia przeciwprzepięciowe (chroniące odbiorniki i wewnętrzne bloki zasilacza), zabezpieczenia obwodów stałoprądowych (akumulatorów wewnętrznych, wejść modułów bateryjnych oraz odrębne na modułach bateryjnych), zabezpieczenia termiczne (chroniące wewnętrzne bloki UPS przed przegrzaniem), złącze EPO (Emergency Power Off - systemu umożliwiającego przerwanie dostarczania energii do urządzeń odbiorczych z wyjścia zasilacza w ekstremalnych sytuacjach, np. pożar). Elementy te stanowią ochronę przed powstawaniem zwarć, przeciążeń, nadmiernych przyrostów temperatury, przepięć, co w znacznym stopniu eliminuje zagrożenia pożarowe. Ponadto z uwagi na własności funkcjonalne UPS on-line osiąga się w nich znaczne ograniczanie przenikania zaburzeń sieciowych do zasilanych odbiorników i odwrotnie, a zatem poprawę jakości przetwarzanej energii, co zostanie przedstawione w zamieszczonych wynikach przeprowadzonych badań.

3 Przedostawanie się zaburzeń do sieci zasilającej Z uwagi na powszechność zastosowań urządzeń elektrycznych i częste występowanie wielu różnego typu urządzeń w bliskim otoczeniu oraz wzajemne ich oddziaływanie na siebie szczególnej wagi nabiera potrzeba zapewnienia prawidłowej, niezakłóconej pracy każdego z tych elementów. Aby to osiągnąć, w procedurach związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną ustalono dopuszczalne poziomy oddziaływań zarówno w zakresie emisyjności (wprowadzania do środowiska), jak również odporności (ograniczonej wrażliwości na oddziaływanie zaburzeń), jakie każdy z tych obiektów elektrycznych i elektronicznych powinien spełniać w celu osiągnięcia harmonijnej pracy poszczególnych urządzeń we wspólnym środowisku. Parametry jakościowe energii elektrycznej zależą od prawidłowości zaprojektowania i wykonania instalacji elektrycznej oraz od poprawności organizacji i funkcjonowania wszelkich urządzeń zasilających oraz odbiorczych [1-9]. Zdecydowana większość zakłóceń pojawiających się w sieci zasilającej ma charakter krótkotrwały, lecz może spowodować poważną awarię albo długotrwały przestój w pracy urządzeń lub systemu. Niekorzystne zmiany parametrów napięcia mogą być efektem zjawisk powstających w elektroenergetycznej sieci przesyłowej, w układach odbiorczych, jak również oddziaływania czynników zewnętrznymch, takich jak np. wyładowania atmosferyczne. Częstymi problemami jakości energii elektrycznej są pojawiające się zapady napięcia (krótkotrwałe obniżenie poziomu napięcia), zmiany częstotliwości, zaniki napięcia (krótkotrwałe bądź długotrwałe przerwy w zasilaniu), oddziałujące zjawiska przejściowe, przepięcia oraz odkształcenia przebiegu sygnałów (spowodowane nieliniowym obciążeniem w systemie elektroenergetycznym). Przykłady przebiegów zaburzeń najczęściej występujących w sieci elektroenergetycznej przedstawiono na rys. 1. Rys. 1. Przykłady przebiegów najczęściej występujących zaburzeń w sieci elektroenergetycznej

4 Podstawowymi parametrami określającymi jakość energii elektrycznej są: - wartość napięcia, - częstotliwość, - odkształcenia krzywej napięcia, - ciągłość zasilania (przy zachowaniu określonych parametrów napięcia). Od jakości napięcia zasilającego (ograniczonego: występowania wyższych harmonicznych, pojawiania się zapadów lub zaników napięcia, powstawania przepięć w sieci itp.) w dużej mierze zależy prawidłowa praca urządzeń odbiorczych. Eksploatowany sprzęt elektryczny, elektroniczny i informatyczny ulega ciągłym modernizacjom, osiągając coraz wyższy poziom zaawansowania technicznego. W urządzeniach tych stosowane są skomplikowane układy, w których wykorzystywane są często elementy nieliniowe. Włączenie do sieci zasilającej odbiorników nieliniowych (w których pobór energii jest często zdyskretyzowany, impulsowy) związane jest najczęściej z wprowadzaniem do obwodu zasilania zaburzeń, które mogą zakłócać prawidłową pracę innych odbiorników podłączonych do tej sieci. W dobie powszechnego funkcjonowania urządzeń elektronicznych, często pracujących impulsowo, jednym z najistotniejszych czynników służących do oceny jakości energii elektrycznej jest zawartość harmonicznych w przebiegach prądu i napięcia, czyli określenie poziomu ich odkształceń. Najczęściej występujące i jednocześnie niosące za sobą najpoważniejsze skutki są harmoniczne nieparzyste (głównie 3, 5, 7 i 9). Szczególny wpływ np. na straty w transformatorach ma harmoniczna 3-go rzędu oraz pozostałe składowe kolejności zerowej w przypadku układów połączonych w trójkąt harmoniczne te sumują się w poszczególnych fazach, natomiast w układach połączonych w gwiazdę powodują przegrzewanie się przewodu zerowego [8]. Harmoniczne mogą wywoływać przedwczesne wyłączenie zabezpieczeń nadmiarowo-prądowych, a także przeciążenie baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej [5]. Wyższe harmoniczne mogą również powodować wadliwe funkcjonowanie sprzętu komputerowego, wzrost strat mocy oraz przegrzewanie się silników i transformatorów, jak również powstawanie rezonansów w obwodach elektrycznych itp. [3]. Pojawienie się w sieci elektroenergetycznej wyższych harmonicznych powoduje przedwczesne starzenie się urządzeń, a w efekcie konieczność szybszej ich wymiany [3, 8]. Zdecydowana większość obecnie eksploatowanego sprzętu to odbiorniki nieliniowe. Pobierają one prądy odkształcone, a zatem w ich rozkładzie widmowym występują wyższe harmoniczne. Włączenie do obwodu elektrycznego elementu pobierającego prąd odkształcony powoduje powstanie nieliniowego charakteru całego obwodu. W przypadku urządzeń silnoprądowych (wysokomocowych) generowane przez nie zakłócenia w postaci wyższych harmonicznych bądź związane z występowaniem stanów przejściowych (przebiegów nieustalonych) wprowadzone do sieci elektroenergetycznej mogą zaburzać pracę innych odbiorników podłączonych do tej sieci (wywołują odkształcenia bądź zaburzenia napięcia sieciowego) [3, 4]. Wpływ UPS na warunki pracy odbiorników oraz sieci zasilającej W sytuacjach częstego pojawiania się zaników bądź nieprawidłowych parametrów napięcia zasilającego, a jednocześnie w przypadkach występowania potrzeby eliminacji negatywnych oddziaływań odbiorników na sieć zasilającą bardzo korzystnym rozwiązaniem jest zastosowanie systemów zasilania gwarantowanego (UPS) pracujących w technologii VFI (Voltage Frequency Independent), czyli zgodnie z inną nomenklaturą: on-line (rys. 2). W systemach tych ma miejsce podwójne przetwarzanie energii. Napięcie sieciowe dostarczone na wejście UPS zostaje wyprostowane w układzie prostowniczym, a następnie za pomocą magistrali stałonapięciowej przekazane do falownika, gdzie z kolei jest przetwarzane na napięcie przemienne o wysokiej jakości parametrach, którym podczas normalnej pracy zasilane są zabezpieczane odbiorniki. Równocześnie napięciem z obwodu stałoprądowego doładowywane są akumulatory (baterie). W czasie wystąpienia zapadów lub zaników napięcia sieciowego bądź innych jego nieprawidłowości odbiorniki zasilane są bezprzerwowo niezaburzonym napięciem dzięki zasileniu falownika energią zgromadzoną w akumulatorach. W przypadku zasilania urządzenia o charakterze nieliniowym UPS skutecznie ogranicza przedostawanie się generowanych przez nie zakłóceń w postaci wyższych harmonicznych do sieci zasilającej. Dzięki temu odbiornik nie degraduje jakości zasilania sieciowego, a jednocześnie zasilany jest napięciem o założonych, ściśle kontrolowanych parametrach.

5 Rys. 2. Schemat blokowy systemu zasilania gwarantowanego UPS ON-LINE (Voltage Frequency Independent) Rezultaty przeprowadzonych badań Pomiary napięć, prądów, mocy, współczynników THDi, THDu oraz zawartości poszczególnych harmonicznych prądu i napięcia od strony zasilania sieciowego i na wyjściu UPS przy zmianach mocy oraz charakteru obciążenia (nieliniowość, symetria sygnału) autor wykonał w Dziale Badań i Rozwoju firmy EVER Sp. z o.o. Badaniom podlegał UPS EVER SUPERLINE 12 kva / 9,6 kw, pracujący w technologii VFI, na wyjście którego podłączono odbiornik o regulowanych: wartości mocy oraz stopniach nieliniowości i symetrii obciążenia. Wprowadzono silną nieliniowość w badanym, regulowanym odbiorniku, po czym obserwowano prądy i napięcia po stronie odbiornika (na wyjściu UPS) oraz w obwodzie zasilania sieciowego UPS. Wyniki pomiarów zamieszczone w niniejszej pracy uzyskano dla obciążenia UPS mocą około: 9,7 kva / 9,6 kw dla obciążenia nieliniowego niesymetrycznego oraz 6,4 kva / 6,3 kw dla obciążenia nieliniowego symetrycznego. Na rys. 3 zamieszczono oscylogramy: (1) prądu pobieranego z sieci przez UPS oraz (2) prądu pobieranego przez odbiornik nieliniowy symetryczny podłączony na wyjściu UPS. Na rys. 4 przedstawiono rozkłady widmowe (zawartość harmonicznych) prądu odkształconego odpowiednio na wejściu oraz wyjściu UPS przy załączeniu odbiornika nieliniowego symetrycznego. Oscylogramy prądów na wejściu (1) i wyjściu (2) układu UPS EVER SUPERLINE przy podłączeniu odbiornika nieliniowego niesymetrycznego oraz rozkłady widmowe prądów odkształconych odpowiednio na wejściu i wyjściu układu z tym odbiornikiem przedstawiono na rys. 5 oraz rys. 6. Rys. 3. Oscylogramy prądów na wejściu (1) i wyjściu (2) układu UPS EVER SUPERLINE przy podłączeniu odbiornika nieliniowego symetrycznego Rys. 4. Rozkłady widmowe prądów odkształconych odpowiednio na wejściu i wyjściu układu UPS EVER SUPERLINE dla odbiornika nieliniowego symetrycznego

6 Rys. 5. Oscylogramy prądów na wejściu (1) i wyjściu (2) układu UPS EVER SUPERLINE przy podłączeniu odbiornika nieliniowego niesymetrycznego Rys. 6. Rozkłady widmowe prądów odkształconych odpowiednio na wejściu i wyjściu układu UPS EVER SUPERLINE dla odbiornika nieliniowego niesymetrycznego Analiza kształtu i parametrów prądów na wejściu zasilacza (pobieranego z sieci) oraz na wyjściu UPS (zasilania odbiornika) wykazała, że w przypadku pracy odbiorników nieliniowych (symetrycznych, jak i niesymetrycznych) zarówno współczynnik THDi, jak również odpowiadające sobie harmoniczne na wejściu układu są kilkakrotnie niższe niż charakteryzujące prądy odbiornika (na wyjściu). Przykładowo dla prądu w obwodzie zasilanego odbiornika nieliniowego symetrycznego (rys. 3 oraz 4) współczynnik THDi wyniósł 63,5%, a harmoniczna rzędu 3-go przekroczyła wartość 53,5%. Na uwagę zasługuje fakt, że tak duży poziom zniekształceń dotyczy wyłącznie obwodu obciążenia (po stronie wyjściowej zasilacza awaryjnego, na co wpływ miał charakter załączonego odbiornika). Zakłócenia wywołane nieliniowością odbiornika tylko w małym stopniu przeniosły się do sieci energetycznej współczynnik THDi po stronie wejściowej UPS wyniósł 8,4%, a zawartość trzeciej harmonicznej nieznacznie przekroczyła 7,5% (miało to miejsce dla obciążenia poniżej 70% mocy UPS). Są to wartości ponad 7-krotnie mniejsze od wartości związanych z pracą odbiornika nieliniowego. Wynika stąd, że UPS znacznie ograniczył przenoszenie się harmonicznych z odbiornika do obwodu zasilania sieciowego. Podobnie sytuacja się kształtowała po załączeniu odbiornika nieliniowego niesymetrycznego. Należy jednocześnie zwrócić uwagę, że w tym przypadku ze względu na niesymetrię układu dodatkowo pojawiły się składowe harmoniczne parzyste o bardzo dużych wartościach. Obserwowano również zachowanie się sygnału napięciowego na wyjściu UPS (zasilającego odbiornik) podczas wytwarzania zapadów oraz zaników napięcia sieciowego (na wejściu UPS). Niezależnie od powstających zaburzeń w sieci zasilającej na wyjściu UPS występowało napięcie o założonych, kontrolowanych parametrach (co wynika z charakteru pracy UPS on-line). W trakcie realizowanych badań wartość skuteczna napięcia wejściowego zależna była od obciążenia, wynosiła od 210,6 V do 225,5 V, a napięcia wyjściowego utrzymywała się niezmiennie w wąskim zakresie: od 230,5 V do 232,2 V. Wynika to z budowy i własności funkcjonalnych zasilacza awaryjnego on-line, który wytwarza napięcie o określonych, założonych parametrach niezależne od jakości dostarczonej energii elektrycznej. W przypadku funkcjonowania systemów zasilania gwarantowanego korzystnym z punktu widzenia użytkowego jest posiadanie przez UPS dużego prądu zwarcia. Osiąga się dzięki temu podczas wystąpienia zwarcia w określonej linii możliwość zasilania pozostałych linii, w których zwarcie nie występuje (po odcięciu toru zwarciowego przez zabezpieczenie występujące na linii zwarcia). Uzyskuje się ponadto uodpornienie systemu UPS na pojawiające się stany przejściowe. Pomiarów prądów zwarcia dokonano w zasilaczu UPS EVER POWERLINE GREEN 33 przy użyciu oscyloskopu cyfrowego TPS2024. Zainicjowano zwarcie fazy L2 do przewodu neutralnego (rys. 7-8) oraz zwarcie międzyfazowe (L2-L1), którego przebiegi przedstawiono na rys Na rys. 11 zamieszczono przebieg zarejestrowany dla badań zwarciowych podczas testu z bezpiecznikiem B10, a na rys. 12 podczas testu z bezpiecznikiem B16. Na podstawie zrealizowanych badań można stwierdzić, że prąd zwarcia jednofazowego (L2N) miał wartość około 100 A. Podobnie w przypadku zwarcia międzyfazowego (L2L1) prąd miał również wartość około 100 A. Podczas testu zwarciowego z bezpiecznikiem B10 czas eliminacji zabezpieczenia (odcięcia

7 przez bezpiecznik B10 gałęzi, w której wystąpiło zwarcie) wynosił 6,9 ms, natomiast dla bezpiecznika B16 wynosił 3,4 ms. W obu przypadkach UPS po odłączeniu linii zwarciowej pracował poprawnie, zasilając pozostałe podłączone linie. Rys. 7. Wynik pomiaru prądu zwarcia jednofazowego L2N Rys. 8. Wynik pomiaru prądu zwarcia jednofazowego L2N wybrany fragment Rys. 9. Wyniki pomiaru prądu zwarcia międzyfazowego L1L2 Rys. 10. Wyniki pomiaru prądu zwarcia międzyfazowego L1L2 wybrany fragment Rys. 11. Wyniki badań zwarciowych test z bezpiecznikiem B10 Rys. 12. Wyniki badań zwarciowych test z bezpiecznikiem B16 Uwagi i wnioski Z przeprowadzonych badań i analiz wynika, że podczas zasilania przez UPS odbiorników o charakterze nieliniowym (symetrycznych oraz niesymetrycznych) miało miejsce kilkakrotne zmniejszenie zarówno współczynników zawartości harmonicznych (odkształceń sygnału), jak również odpowiadających sobie poszczególnych harmonicznych prądów po stronie zasilania w stosunku do wyjścia zasilacza (strony odbiorczej). W przypadku odbiorników liniowych oddziaływanie UPS nie jest tak korzystne, ponieważ odbiorniki te nie zniekształcają prądu, natomiast układ wejściowy zasilacza generuje harmoniczne na pewnym akceptowalnym poziomie. Na podstawie wykonanych pomiarów stwierdzić można ponadto, że UPS wyeliminował także oddziaływanie zaburzeń napięcia sieciowego na zasilane odbiorniki.

8 Zrealizowane badania wykazały, że system zasilania gwarantowanego UPS VFI, poza bezprzerwowym zasilaniem odbiorników, stanowi skuteczną metodę ograniczania przenoszenia się harmonicznych z układów zawierających elementy nieliniowe do sieci elektroenergetycznej, a jednocześnie umożliwia zasilenie odbiorników napięciem o ściśle kontrolowanych parametrach, niezależnie od nieprawidłowości występujących w napięciu sieciowym. Uzyskuje się w ten sposób poprawę jakości przetwarzanej energii, co jednocześnie wpływa na znaczące ograniczenie powstawania zagrożeń pożarowych zarówno w układzie zasilania, jak również w obwodach odbiorczych. Zastosowanie dużego prądu zwarcia w zasilaczach UPS EVER umożliwia uzyskanie wysokiej selektywności zabezpieczeń, dzięki czemu możliwa jest po wystąpieniu zwarcia w jednej z zasilanych linii kontynuacja zasilania pozostałych linii, po odcięciu linii ze zwarciem przez zabezpieczenia liniowe. Nowatorskim rozwiązaniem UPS firmy EVER jest wprowadzenie jako dodatkowej opcji pracy zasilacza funkcji kompensacji mocy biernej. LITERATURA [1] Bednarek K., Kasprzyk L., Poprawa warunków pracy odbiorników o znaczeniu strategicznym oraz sieci zasilającej, XXII Sympozjum PTZE Zastosowania Elektromagnetyzmu w Nowoczesnych Technikach i Informatyce, Sandomierz, wrzesień 2012, s [2] Bednarek K., Electromagnetic compatibility the standard and legal problems, in Computer applications in electrical engineering, edited by R. Nawrowski, ALWERS, Poznań 2006, pp [3] Barlik R., Nowak M., Jakość energii elektrycznej stan obecny i perspektywy, Przegląd Elektrotechniczny, nr 07/08, 2005, s [4] Bielecki S., Jakość energii elektrycznej na rynku energii, Przegląd Elektrotechniczny, nr 07/08, 2007, s [5] Pasko M., Lange A., Kompensacja mocy biernej i filtracja wyższych harmonicznych za pomocą filtrów biernych LC, Przegląd Elektrotechniczny, nr 4, 2010, s [6] Bednarek K., Electromagnetic action of heavy-current equipment operating with power frequency, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics (JOSE), Vol. 16, No 3, 2010, p [7] Charoy A.: Compatibilite electromagnetique. Parasites et perturbations des electroniques. 1-4, Dunod, Paris, [8] [9] Hanzelka Z., Warecki J., Piątek K., Chmielowiec K., Zła jakość energii elektrycznej a zagrożenie pożarowe analiza przypadku, praca zbiorowa: Ochrona przeciwpożarowa w instalacjach elektrycznych, DW MEDIUM, Warszawa [10] Dz.U. nr 93/2007, poz. 623 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 4 maja 2007 w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. [11] PN-EN 50160: 2010 Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych. [12] Normy serii PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Streszczenie W pracy uwagę skupiono na poprawie bezpieczeństwa i ograniczaniu zagrożeń pożarowych w systemach elektrycznych. Badano jakość energii elektrycznej w układach o charakterze nieliniowym. Dokonano porównania zawartości harmonicznych napięcia i prądu na wejściu oraz wyjściu zasilacza awaryjnego UPS, przedstawiono rozkłady widmowe sygnału odkształconego. Dokonano ilościowych i jakościowych analiz wpływu zastosowanego systemu zasilania gwarantowanego UPS EVER SUPERLINE na ograniczenie wprowadzania zaburzeń w postaci wyższych harmonicznych przez odbiorniki o charakterze nieliniowym do sieci zasilającej oraz eliminację przenoszenia się zaburzeń sieci zasilającej w postaci przepięć, zapadów, zaników lub odkształceń napięcia na zasilany (poprzez UPS) odbiornik energii. Rozważano również korzyści płynące z zastosowania dużego prądu zwarcia w UPS EVER na przykładzie pracy POWERLINE GREEN 33. Publikacja: Elektro.info nr 12, 2012