KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (EMC) CZEŚĆ 3-2: POZIOMY DOPUSZCZALNE POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH PRĄDU DLA ODBIORNIKÓW O ZNAMIONOWYM PRĄDZIE FAZOWYM > 16 A I 70 A PRZYŁĄCZONYCH DO PUBLICZNEJ SIECI ZASILAJĄCEJ NISKIEGO NAPIĘCIA dr inż. KRZYSZTOF CHMIELOWIEC KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII AGH KRAKÓW
ZASTOSOWANIE
WPROWADZENIE Niniejsza część IEC 61000 dotyczy ograniczania prądów harmonicznych wprowadzanych do publicznego systemu zasilania. Ustala ona poziomy dopuszczalne składowych harmonicznych prądu zasilającego, które w określonych warunkach może wytwarzać urządzenie badane. Niniejsza część IEC 61000 dotyczy urządzeń elektrycznych i elektronicznych z fazowym prądem zasilającym z przedziału do 16 A do 70 A włącznie, przeznaczonych do przyłączania do publicznych systemów dystrybucji niskiego napięcia. Norma nie dotyczy urządzeń przyłączanych do niepublicznych systemów niskiego napięcia połączonych z siecią publiczną na poziomie średniego lub niskiego napięcia.
ZAKRES NORMY 1. Klasyfikacja odbiorników energii elektrycznej 2. Określenie poziomów dopuszczalnych harmonicznych prądu dla odbiorników 3. Określenie procedury testowej sprawdzania odbiorników 4. Opis warunków badań typu dla wybranych odbiorników
ZAKRES NORMY 1. Jakie warunki emisji harmonicznych prądu powinien spełnić wprowadzany instalowany w sieci nn odbiornik energii elektrycznej? 2. Jak sprawdzić czy emisja harmonicznych prądu odbiornika jest zgodna z wymaganiami? 3. Jaki zakres badań typu jest konieczny do uzyskania potwierdzenia spełnienia wymagań emisji harmonicznej przez odbiornik energii elektrycznej?
DEFINICJE MIAR LICZBOWYCH 1. Moc zwarciowa (short-circuit power) U - znamionowe napięcie międzyfazowe systemu Z - impedancja systemu dla składowej podstawowej
DEFINICJE MIAR LICZBOWYCH 2. Znamionowa moc pozorna (rated apparent power) - urządzenia jednofazowe - urządzenia zasilane napięciem międzyfazowym - urządzenia 3-fazowe symetryczne - urządzenia 3-fazowe niesymetryczne U p - wartość skuteczna napięcia fazowego U i - wartość skuteczna napięcia międzyfazowego I equ - wartość skuteczna prądu fazowego urządzenia I equ max - maksymalna wartość skuteczna prądu fazowego (spośród wszystkich trzech faz)
DEFINICJE MIAR LICZBOWYCH Współczynnik mocy zwarciowej (short-circuit ratio) - urządzenia jednofazowe - urządzenia zasilane napięciem międzyfazowym - urządzenia 3-fazowe symetryczne
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH - urządzenia 1- i 3-jednofazowe niesymetryczne - urządzenia zasilane napięciem międzyfazowym - deklarowany skuteczny prąd znamionowy
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH - urządzenia 3-fazowe symetryczne - deklarowany skuteczny prąd znamionowy
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH - urządzenia 3-fazowe symetryczne, przy spełnieniu warunków: 5h i 7h mniejsze niż 5% Iref podczas całego testu, kąt fazowy 5h prądu nie jest stały w czasie i może przyjąć każdą wartość z zakresu (0-360 ) kąt fazowy 5h prądu odniesiony do składowej podstawowej napięcia jest w zakresie (90-150 ) podczas całego testu
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH - urządzenia 3-fazowe symetryczne, przy spełnieniu warunków: 5h i 7h mniejsze niż 3% Iref podczas okresu obserwacji, kąt fazowy 5h prądu nie jest stały w czasie i może przyjąć każdą wartość z zakresu (0-360 ) kąt fazowy 5h prądu odniesiony do składowej podstawowej napięcia jest w zakresie (150-210 ) podczas okresu obserwacji
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH
POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH Poziomy dopuszczalne emisji harmonicznych zdefiniowane są wyłącznie dla sieci: 230/400 V, 50Hz. W kolejnych edycjach przewiduje się rozszerzenie zapisów normy o inne poziomy napięć. W części krajów nieeuropejskich zaproponowana metodyka nie może zostać wykorzystana z uwagi na braki w informacjach o mocy zwarciowych. Poziomy dopuszczalne harmonicznych dotyczą wyłącznie prądów fazowych i nie obejmują prądu w przewodzie neutralnym. Urządzenie spełniające wymagania emisji harmonicznych odpowiadające wskaźnikowi Rsce = 33 jest dopuszczone do przyłączenia w każdym punkcie systemu i może zostać oznaczone jako: Equipment complying with IEC 61000-3-12 W przypadku urządzenia nie spełniającego wymagań emisji harmonicznych odpowiadających wskaźnikowi Rsce = 33 dopuszczalne są wyższe poziomy emisji przy założeniu zwiększenia wartości deklarowanego wskaźnika Rsce. W takim przypadku urządzenie oznacza się jako: "This equipment complies with IEC 61000-3-12 provided that the short-circuit power Ssc is greater than or equal to xx at the interface point between the user's supply and the public system. It is the responsibility of the installer or user of the equipment to ensure, by consultation with the distribution network operator if necessary, that the equipment is connected only to a supply with a short-circuit power Ssc greater than or equal to xx. It is expected that this will apply to the majority of equipment with input current above 16 A per phase.
ALGORYTM WERYFIKACJI ZGODNOŚCI
WARUNKI TESTU I SYMULACJI Dopuszcza się sprawdzenie zgodności urządzenia z wymaganiami normy metodą pomiarową lub symulacyjną. Metoda pomiarowa: Weryfikacji zgodności z normą dokonuje się poprzez pomiar emisji harmonicznych w ściśle określonych warunkach laboratoryjnych: Napięcie badania (U ) powinno być równe napięciu znamionowemu urządzenia ±2,0 %, częstotliwość zaś w przedziale ±0,5 % względem wartości nominalnej. W przypadku zasilania trójfazowego asymetria napięcia powinna być mniejsza od 50% poziomu dopuszczalnego asymetrii napięcia określonego w normie IEC 61000-2-2. Zawartość harmonicznych w napięciu badania (U ) nie powinna przekraczać następujących wartości przy założeniu, że badane urządzenie (EUT) jest połączone tak jak podczas normalnej pracy: h3 = 1,25 %, h5 = 1,5 %, h7 = 1,25 %, h9= 0,6 %, h13= 0,6 %, harmoniczne parzyste h2-h10 = 0,4 % oraz h12-h40 = 0,3 %. Właściwie dobrana (zawarte w normie) impedancja źródła zasilania. Metoda symulacyjna: Weryfikację zgodności z normą dokonuje się poprzez realizację trzech etapów: 1. Pomiar emisji harmonicznych w określonych warunkach laboratoryjnych, lecz bez zachowania wymaganej w metodzie pomiarowej impedancji źródła zasilania 2. Symulację pracy urządzenia z wykorzystaniem oprogramowania oraz procedur wytwórcy (spektrum napięcia z pkt. 1 oraz wartości impedancji systemu stanowią dane wejściowe do symulacji) 3. Symulację pracy urządzenia z wykorzystaniem oprogramowania oraz procedur wytwórcy: (dane wejściowe do symulacji stanowi nieodkszałcone, symetryczne napięcie sinusoidalne oraz impedancja indukcyjna)
ANEKS C (INFORMACYJNY) Niespełnienie przez urządzenia wymagań oraz poziomów dopuszczalnych zawartych w normie nie wyklucza możliwości jego przyłączenia lokalnie w sieci elektroenergetycznej. Warunkiem jest jednak uzyskanie porozumienia pomiędzy z wytwórcą/instalatorem oraz operatorem systemu dystrybucyjnego. Zakres specjalnych warunków na jakich może odbywać się takie przyłączenie nie jest przedmiotem niniejszej normy.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ