Energia pod kontrolą - trendy na rynku analizatorów parametrów sieci

© Fotolia

Udostępnij:

 

Rosnący udział wydatków na energię elektryczną w kosztach procesów produkcyjnych oraz wzrost liczby wykorzystywanych nieliniowych odbiorników energoelektrycznych sprawiają, że jakość energii pobieranej z sieci nabiera kluczowego znaczenia dla efektywnej ekonomicznie organizacji procesów technologicznych. Tym samym rośnie również rola analizatorów parametrów i jakości energii jako podstawowych narzędzi kontroli zasilania zakładów przemysłowych.

Jakość energii elektrycznej (napięcia zasilającego) wywiera istotny wpływ na niezawodność systemu produkcyjnego podczas pracy z dużymi obciążeniami. Zakłócenia owej pracy mogą być generowane przez trzy niezależne źródła: instalacje użytkowników (nieodpowiednie zwymiarowanie, złą jakość elementów), odbiorniki energii elektrycznej (pobierające prąd odkształcony) i/lub sieć elektryczną (zwarcia, przerwy w dostawie prądu). Innymi słowy: odpowiedzialność za ich wystąpienie może ponosić zarówno użytkownik, jak i dostawca energii. Z tego względu jakość energii elektrycznej jest różnie definiowana przez obie strony: z punktu widzenia dostawcy energii jej wyznacznikiem będzie zachowanie ciągłości zasilania; z kolei dla odbiorcy liczyć się będą zarówno brak przerw w dostawach prądu, jak i parametry napięcia gwarantujące stabilną pracę podłączonych do sieci urządzeń. Przyjmuje się, że dopiero uwzględnienie tych dwóch aspektów pozwala w pełni określić jakość dostarczanej energii. Ta zaś – choć ze względu na powszechne wykorzystanie urządzeń elektrycznych w procesach produkcyjnych od dawna odgrywa istotną rolę w kontroli i redukcji kosztów produkcji – wraz ze zmianami technologicznymi ostatnich lat nabiera szczególnego znaczenia w bilansie zysków i strat przedsiębiorstw.



Nowe źródła zagrożeń
Głównym zagrożeniem stwarzanym przez niewłaściwe parametry zasilania jest wstrzymanie pracy urządzeń podłączonych do sieci elektrycznej na skutek przekroczenia limitów ich parametrów roboczych.

– Niewłaściwe parametry zasilania mogą powodować zaburzenia pracy napędów elektrycznych, a tym samym i przebiegu procesów technologicznych. Sprzyjają degradacji maszyn i urządzeń, zwiększając pobór energii elektrycznej i obniżając jakość wyrobów, a w dłuższej perspektywie także uszkodzeniom maszyn i urządzeń produkcyjnych – wyjaśnia Arkadiusz Wołoszyn, menedżer kategorii Technika pomiarowa, Technika zasilania, Energia i środowisko w firmie Conrad Electronic Sp. z o.o.

Koszty związane z naprawą zepsutego sprzętu stanowią przy tym jedynie ułamek strat ponoszonych przez przedsiębiorstwo: największe związane są z utratą potencjalnych zysków na skutek wstrzymania produkcji, uszkodzeniami samych produktów, zmarnowaniem surowca, a także karami nałożonymi przez dostawców energii na skutek przekroczenia limitu poborów szczytowych lub niedotrzymania umownej wartości minimalnej współczynnika mocy.

Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w sytuacji dynamicznych zmian technologicznych stawiających nowe wyzwania przed instalacjami i sieciami elektrycznymi. Najważniejszym z nich jest praktyka przyłączania do sieci rozproszonych źródeł energii odnawialnej cechujących się zmiennością wytwarzania energii.

– Turbiny wiatrowe oraz fotowoltaika będące najbardziej popularnymi odnawialnymi źródłami energii w Polsce są jednocześnie źródłem najmniej przewidywalnym. Nie możemy z wyprzedzeniem przewidzieć realnych wartości produkcji z poszczególnej instalacji, co niewątpliwie ma negatywny wpływ na stabilność sieci elektroenergetycznej – mówi Rafał Krakowski, specjalista ds. odnawialnych źródeł energii w firmie ABB.

Innym poważnym zagrożeniem jest spadek odporności odbiorników na napięciowe zaburzenia elektromagnetyczne, a także upowszechnienie nieliniowych, w tym niesymetrycznych odbiorników energoelektrycznych.

– Zastosowanie nieliniowych odbiorników może powodować występowanie zakłóceń w przebiegach prądu i napięcia zasilającego sieci elektrycznej np. w postaci wyższych harmonicznych. Zjawisko to wpływa negatywnie na pracę pozostałych urządzeń w sieci oraz pogarsza współczynnik mocy całej instalacji, zmniejszając jej efektywność tłumaczy Witold Kolaj z firmy Siemens. – Zagadnienie to jest szczególnie problematyczne w przypadku zakładów przemysłowych, w których czas przestoju produkcji spowodowany uszkodzeniem lub niepoprawną pracą urządzeń przekłada się na znaczne koszty.

Falowniki w silnikach elektrycznych, świetlówki, piece łukowe, spawarki inwertorowe, UPS-y i serwerownie – to tylko nieliczne przykłady sprzętu wywierającego negatywny wpływ na parametry jakościowe sieci. A należy się spodziewać, że wraz z dalszą popularyzacją energooszczędnych technologii udział tego typu rozwiązań w całości parku maszynowego zakładów przemysłowych jeszcze wzrośnie.



Pomiar parametrów a analiza jakości
W tej sytuacji regularny pomiar oraz kontrola parametrów i jakości energii elektrycznej nabierają kluczowego znaczenia dla zapewnienia bezawaryjnej pracy urządzeń pracujących w sieci. Podstawowe wartości owych parametrów określa norma PN-EN 50160:2002 „Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach rozdzielczych”, która wraz z wprowadzeniem w 2010 r. obowiązku jej powszechnego przestrzegania zyskała status głównego wyznacznika jakości sieci na skalę kraju. Jej uzupełnienie stanowi norma PN-EN 61000:2015-05 E „Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Część 4-30: Metody badań i pomiarów. Metody pomiaru jakości energii”, która odnosi się stricte do sposobów przeprowadzania analizy sieci w celu określenia jej głównych parametrów. Razem stanowią one swego rodzaju fundament ułatwiający wybór odpowiedniego analizatora – parametrów sieci w przypadku określania kosztów dostawy i podstawowych wielkości elektrycznych lub jakości energii, gdy przedmiotem badania mają być zaburzenia przebiegów czasowych napięć i prądów w sieci elektroenergetycznej.

Analizatory parametrów sieci pełnią ważną rolę we wszystkich przedsiębiorstwach, w których wydatki na energię elektryczną stanowią istotny składnik ogółu kosztów procesów produkcyjnych. Choć co do zasady dostarczają jedynie podstawowych danych ilościowych, obecnie coraz bardziej upodabniają się pod względem funkcjonalności do analizatorów jako ści energii, oferując możliwość uzyskania szeregu informacji o cechach napięcia zasilającego.

Według normy PN-EN 61000:2015-05 E typowy analizator jakości energii powinien umożliwiać pomiar częstotliwości sieci zasilającej, wartości napięcia, wolnych i szybkich zmian napięcia (odchyleń i wahań), współczynnika migotania światła, asymetrii napięcia, harmonicznych i interharmonicznych, napięć przejściowych, przerw w zasilaniu, a także zapadów i wzrostów napięcia.

Od analizy do raportowania
Poza zakresem pomiaru poszczególne analizatory różnią się między sobą również dokładnością, przeznaczeniem (sieć 1- lub 3-fazowa) oraz konstrukcją (przenośne lub tablicowe). Najnowsze modele są też wyposażane w dodatkowe funkcjonalności ułatwiające ich obsługę, w tym m.in. wyświetlacz LCD, możliwość bezprzewodowej komunikacji przez sieć GSM i Wi-Fi, a także funkcję programowania czasu wykonania pomiaru i zapisu danych na wymiennym nośniku pamięci.

Opcje te pozwalają na rozszerzenie zakresu realizowanych przez analizator zadań o archiwizowanie, przetwarzanie i wizualizację danych.

Oczywiście, podstawowym warunkiem zainicjowania tych operacji jest odpowiednie oprogramowanie umożliwiające opracowywanie wyników pomiarów, zestawianie ich w formie tabel i wykresów, a także automatyczne tworzenie raportów stanowiących syntezę pracy danego odbiornika. Tego typu przyrządowy system monitoringu może zostać również uzupełniony o system rozproszony pozwalający na tworzenie zestawień pracy wszystkich urządzeń funkcjonujących w danym zakładzie. Jego zaletą jest z jednej strony możliwość stałego nadzoru nad mocą pobieraną oraz kontrola energochłonności poszczególnych działów produkcji, a z drugiej – redukcja kosztów dzięki optymalizacji zamówień mocy, przyspieszeniu lokalizacji awarii i sprawnemu bilansowaniu mocy i energii.

Taki sposób wykorzystania możliwości analizatorów przynosi jednak korzyści tylko wówczas, gdy stanowi pierwszy krok na drodze do wprowadzania usprawnień. Raport powinien bowiem nie tylko dostarczać wiedzę na temat parametrów i jakości sieci elektrycznej, ale też stać się punktem wyjścia do stworzenia propozycji rozwiązań służących optymalizacji wykorzystania owej sieci na poziomie zakładu. 

Udostępnij:

Drukuj



Agata Świderska




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również