2

ELEKTROMAGNETNA KOMPATIBILNOST U VISOKONAPONSKIM POSTROJENJIMA 1. UVOD

Radi boljeg razumijevanja i praćenja problematike elektromagnetne kompatibilnosti, prije svega je potrebno dati ispravne definicije osnovnih pojmova iz područja elektromagnetne kompatibilnosti. Te definicije su sljedeće:

Elektromagnetna kompatibilnost (electromagnetic compatibility-EMC) je udešenost ureñaja, opreme ili sistema da zadovoljavajuće funkcionira u svom elektromagnetnom okruženju bez unošenja nedopustivih smetnji na bilo koji element u okruženju.

Elektromagnetna smetnja (disturbance) je svaka elektromagnetna pojava koja može degradirati rad ureñaja, opreme ili sistema. Elektromagnetna smetnja se može pojaviti u obliku elektromagnetnog šuma, neželjenog signala ili u degradaciji materijala.

Elektromagnetna interferencija (interference-EMI) je degradacija tj. neželjeno odstupanje od predviñenog načina rada ureñaja, opreme ili sistema, uzrokovana elektromagnetnom smetnjom. Elektromagnetnom interferencijom zovemo pojavu neželjenih napona i/ili struja koji uzrokuju poremećaj u radu opreme. Ti naponi i struje prenose se do opreme voñenjem kroz vodiče ili elektromagnetnim poljem (načini sprezanja).

Elektromagnetno okruženje (environment) je sveukupnost elektromagnetnih pojava koje su prisutne u promatranom području, i ono uključuje sve izvore smetnji kao i puteve i načine sprezanja s njima. Slično, preko istih puteva sprezanja, elektromagnetne veličine u opremi djeluju na njeno okruženje. (Slika 1)

Elektrostatičkapražnjenja

Telekom sistem

Radio emitiranjeServisne radio veze

KompjuteriziraniprocesiRačunarski sistemi

Terapeutski sistemiMjerenjeOn/off upravljanjePovratna sprega

Sprega (interferencija)

Prekidači

Elektroenergetskisistem

Izvor

Prijem

Okruženje

Elektroenergetskaoprema

Rasklopne stanice

Injektiranje(ubacivanje, uvoñenje)

Elektrolučne peći

Cikličnopulsirajuće upravljanje

Pretvarači

Signalno (VF)upravljanje

Elektroenergetskiprekidač

Grom

Emisija

Slika 1. Multilaterarni model interferencije

3

Suština elektromagnetne kompatibilnosti u elektroenergetnom postrojenju je nivo usklañenosti smetnji koje stvara primarna oprema, koja je obično izvor elektromagnetnih smetnji, i odgovarajuće sekundarne opreme koja je sposobna raditi u odreñenom elektromagnetnom okruženju. Stoga je potrebno definirati smetnje koje izaziva primarna elektroenergetska oprema.

Posljedice svih smetnji treba detaljno ispitati da bi se mogli razumjeti mehanizmi njihovog nastanka i definirati odgovarajuća rješenja.

Geometrijski i elektrotehnički parametri primarnog postrojenja i sekundarnog sistema (nadzor, upravljanje, zaštita i mjerenje) su poznati iz glavnog projekta postrojenja. Sekundarni sistem je u pravilu izložen elektromagnetnim smetnjama i u stacionarnim, a posebno u prijelaznim stanjima primarnog postrojenja. S druge strane i elementi sekundarnog sistema mogu biti izvori takvih smetnji. Da bi se osiguralo ispravno i pouzdano djelovanje sekundarnog sistema, potrebno je identificirati i kvantificirati, u mjeri u kojoj je to moguće, potencijalne izvore i puteve prijenosa smetnji, te utvrditi mjere kojima će se njihov utjecaj na funkcioniranje i sigurnost elemenata sekundarnog sistema svesti na prihvatljiv nivo.

Pažnja mora biti usmjerena na osiguranje elektromagnetne kompatibilnosti u svakoj fazi projekta postrojenja, od definiranja uspostave elektromagnetnog okruženja, definiranja i provjere mjera koje će biti provedene, do potrebnih koraka kada (ako) doñe do preureñenja ili proširenja. Te procedure navedene su u tabeli 1.1.

Tabela 1.1. Procedure za postizanje EMC u elektroenergetskim postrojenjima

EMC analiza prepoznavanje (identifikacija) izvora interferencije

odreñivanje veličina interferencije

proračun/procjena/mjerenje sprezanja

odreñivanje interferentne otpornosti interferencijom obuhvaćenih sekundarnih sistema

Mjere za postizanja EMC mjere na izvorima interferencije

mjere na putevima sprezanja

mjere na prijemniku interferencije

Potvrda (dokaz) EMC izazivanje veličina intreferencije sa sklopnim operacijama (na objektu – u stvarnosti)

simuliranje veličina interferencije u laboratoriji

1.1. Klasifikacija elektromagnetnih smetnji u elektroenergetskom postrojenju

Elektromagnetne smetnje u elektroenergetskom postrojenju mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

o Niskofrekventne smetnje u napojnim energetskim dijelovima ureñaja i pripadajućim strujnim krugovima,

o Visokofrekventne konduktivne smetnje na napojnim energetskim i sekundarnim strujnim krugovima, koje su prije svega posljedica indukcije,

o Smetnje uzrokovane djelovanjem elektromagnetnog polja što se odražava na sve ureñaje i opremu u elektroenergetskom postrojenju.

4

Smetnje u napojnim energetskim dijelovima ureñaja, na temelju parametara kvalitete nazivnog sinusnog vala napona sistema (frekvencija, amplituda, valni oblik i simetrija) klasificiraju se u četiri grupe:

a) Promjene frekvencije su rijetke u sistemima priključenim na elektroenergetsku mrežu, ali u sistemima agregat-generator mogu se pojaviti promjene frekvencije usljed promjena tereta i neispravnosti opreme.

b) Promjene amplitude mogu se pojaviti u rasponu od ekstremno kratkotrajnih do kvazistatičnih.

c) Promjene u valnom obliku javljaju se u slučaju nelinearnih tereta. Pod ovim se podrazumijeva trajna promjena valnog oblika koja traje najmanje nekoliko perioda. Ova vrsta smetnji može se opisati kao harmonijske smetnje, budući da ih je lahko analizirati kao superpoziciju harmonika na nazivnu frekvenciju sistema.

d) Nesimetrija se pojavljuje kad su nejednaki jednofazni tereti priključeni na trofazni sistem. Ta vrsta smetnji najviše utječe na rotacione mašine i trofazne ispravljače.

Neispravnosti u elektroenergetskom sistemu koje su uzrokovane neispravnošću opreme ili vanjskim uzrocima generiraju interferencije u obliku od trenutnog smanjenja napona do poremećaja s prekidom opskrbe električnom energijom, koji mogu trajati minutama, satima ili danima. Takvi uvjeti primarno štete opremi koja ne može raditi tokom perioda smanjenog napona. Takoñer, neki automatizirani procesi mogu se poremetiti u tim periodima i tada procesna oprema ili krajnji rezultat mogu biti uništeni. Npr. prestanak rada sistema za obradu podataka ili mrežne komunikacije može uništiti informaciju.

Neke prenaponske smetnje pojavljuju se slučajno i nisu ponovljive ili predvidljive za odreñeno mjesto, iako može postojati statistička informacija o odreñenoj pojavi. Prenaponske smetnje koje su posljedica rada opreme mogu se predvidjeti, one su ponovljive i mogu se analizirati tokom rada te opreme.

Prenaponi na energetskim vodovima, bilo da su uzrokovani udarom groma, sklopnim operacijama ili nekim drugim dogañajem predstavljaju najveću prijetnju opremi. Istraživanja nakon takvih dogañaja i eksperimentalni podaci pokazuju širok raspon kvarova uzrokovanih prenaponima. Oni uključuju proboj izolacije, preskok, lom, termičke i trenutne preopterećenosti vršnom snagom i prelazak granica du/dt i di/dt.

Tipični kvarovi uzrokovani prenaponima su:

o električni proboj izolacije ili preskok,

o kvar na ureñaju za zaštitu od prenapona,

o kvar na poluvodičkim ureñajima,

o neispravni rad opreme za obradu podataka, ...

5

S druge strane, s obzirom na širenje, elektromagnetne smetnje moguće je podijeliti u dvije grupe:

a) Konduktivne smetnje, koje se šire voñenjem; vezane su za elektromagnetnu interferenciju uzrokovanu promjenom struje ili napona, uključuju harmonike, istosmjerne komponente, posljedice prijelaznih pojava, prekida struje ili napona, njihanje, posljedice sklapanja, te elektrostatička i atmosferska pražnjenja.

b) Radijacione smetnje, koje su posljedica elektromagnetnog rasprostiranja – zračenja, tj. elektromagnetnih polja energetskih i šipkastih vodova, antena predajnika (radio, televizijskih, radarskih, amaterskih, vojnih, ...), ureñaja (poluvodički pretvarači, računarski sistemi, sklopni ureñaji) i atmosferskog pražnjenja (posljedice udara groma).

Interferencija se širi kao zračenje (radijacija) s trase vodiča sljedećim načinima:

o galvanski, putem prividnih otpora vodiča,

o induktivnim sprezanjem,

o kapacitivnim sprezanjem,

o kao obični (uobičajeni) val s dvovodičkih sistema,

o kao slobodni prostorni val.

Pri zaštiti osjetljive opreme posebnu pažnju potrebno je posvetiti brzini promjene naponskih i strujnih smetnji, budući da ona može uzrokavati interferenciju u bliskim krugovima preko kapacitvnih i induktivnih veza

Intenzitet elektromagnetne smetnje u prostoru od interesa, tj. elektromagnetnom okruženju ne može se odrediti prema apsolutnim vrijednostima. Naime, pojava smetnji i njihov intenzitet ovisni su o mnogim parametrima jer je njihova narav slučajna. Smetnje stoga mogu biti opisane vjerojatnošću, odnosno najvjerojatnijim intenzitetom u nekom elektromagnetnom okruženju. Može se govoriti samo o vjerojatnosti nastanka i vjerojatnosti intenziteta smetnje i interferencije.

Za lakšu predodžbu ovih pojmova i njihove meñusobne povezanosti u elektromagnetnoj kompatibilnosti prikladno je prikazati grafički vezu elektromagnetnih smetnji, pojedine veličine elektromagnetne interferencije i otpornosti ureñaja.

6

Sklopne operacijeu primarnom

krugu

Odziv izolacije

Valovi nastaliu vodičima

Prijenos prekomjernih

transformatora

Udar groma uvisokonaponski

vod

Odziv odvodnikaprenapona

Krugovi mjerenjai zaštite

Signalni i krugoviupravljanja

Valovi zračenja(radijacije)

Struje krozomotače kabla

Udar groma uuzemljenedijelove

Struje premauzemljivaču

Struja krozograde

Zemljospoj

Magnetna poljaVisokofrekventna

polja

RTV prijenosiSklopne operacije

u sekundarnim krugovima

Sekundarna oprema i sekundarni sistemi

Izvor

Veličina

Put sprezanja

Prijem

Slika 1.2.Nastanak i širenje veličina interferencije u elektroenergetskom postrojenju

7

2. IZVORI ELEKTROMAGNETNIH SMETNJI

U uvodnom poglavlju napomenuto je da za razumijevanje pojma elektromagnetne kompatibilnosti, tj. da bi se osiguralo ispravno i pouzdano djelovanje sekundarnog sistema, potrebno je identificirati i kvantificirati, u mjeri u kojoj je to moguće, potencijalne izvore i puteve prijenosa smetnji, te utvrditi mjere kojima će se njihov utjecaj na funkcioniranje i sigurnost elemenata sekundarnog sistema svesti na prihvatljiv nivo. U ovom poglavlju obrañuju se izvori elektromagnetnih smetnji.

2.1. Klasifikacija izvora elektromagnetnih smetnji

Oprema i ureñaji u elektroenergetskom postrojenju izloženi su elektromagnetnoj interferenciji koja može potjecati od sljedećih izvora:

o prirodni izvori (atmosferska pražnjenja, posredne posljedice udara groma u vod, geomagnetna oluja, sunčeve pjege, ...),

o vanjski sistemi (visokofrekventni predajnici i izvori struje – elektroagregati, električni kolektorski ureñaji, ureñaji za ometanje komunikacija u vojne svrhe),

o elektroenergetski sistem (sam prema sebi) te energetsko napajanje ureñaja (prijenosni i distributivni vodovi – korona, parcijalna pražnjenja, ... -, sabirnice, transformatori, prigušnice bez magnetne jezgre, sklopni aparati i kabeli, petlje vodova – prekidači, uzemljivačka mreža, kondenzatori, ispravljači, računari).

Atmosferska pražnjenja

Prvi direktni negativni udar groma prema dolje, odnosno oblak – zemlja glavni je činilac rizika za komponente elektroenergetskog sistema. Pored direktne ugroženosti komponenti sistema (naponska naprezanja – vezana su s mogućom destrukcijom izolacije; elektrodinamska naprezanja vezana su s mogućom mehaničkom destrukcijom aparata i opreme; strujna naprezanja vezana za moguću termičku destrukciju), atmosferska pražnjenja putem elektromagnetne interferencije izazivaju i posredne negativne efekte na osjetljivu sekundarnu opremu elektroenergetskog sistema kao i na ostalu elektronsku opremu izvan sistema.

Ovdje će se pažnja usmjeriti samo na atmosferska pražnjenja kao izvor elektromagnetne interferencije. U tom smislu važno je prepoznati karakteristike udarnog vala.

Nakon istraživanja i mjerenja pojave atmosferskih pražnjenja, od 1947. do sada, ustanovljeni su osnovni parametri vala groma; prema statističkoj procjeni – srednji najvjerojatniji intenzitet struje je 31 kA, oblik vala je strmo konkavno čelo - front trajanja do 1.4 µs, što daje brzi porast do maksimuma, a potom opada na pola maksimalne vrijednosti za vrijeme 50 µs. Prema konsultiranim istraživanjima, s vjerojatnosti manjom od 5% moguća je pojava intenziteta struje groma od 100 kA i vremenom porasta čela do maksimuma 2.7 µs.

Prema navedenom, vjerojatne karakteristike atmosferskog pražnjenja mogu biti opisane kao: 31 kA (izuzetno 100 kA), 1.2/50 µs (za prostija računanja 2 µs). To nadalje znači da ovaj izvor interferencije djeluje u frekventnom području reda desetaka MHz.

8

Korona

Djelovanje korone na sistem i okolinu, prema naponskom nivou, može biti podijeljeno u tri područja:

o ispod 300kV - kritični su gubici korone,

o od 300 do 800kV - kritična je elektromagnetna interferencija (EMI),

o iznad 800kV - glavni problem su zvučne (audio) smetnje.

Elektromagnetna interferencija (EMI) izazvana koronom, vezana je s parcijalnim pražnjenjima koja injektiraju strujne impulse u vodič. Impuls ima strmo čelo gotovo kao kod step funkcije, pulzacija kratko traje i ima visokoharmonijski karakter, pa dostiže područje desetaka MHz.

Širenje struje smetnji u vodiču efektivno generira elektromagnetno interferentno polje oko tog vodiča, koje je spremno spregnuti se s nekom TV ili radio emisijom i tako negativno utjecati na prijemnike u blizini visokonaponskih vodova. Praksa upućuje na analizu interferentnog polja u graničnim vrijednostima njegove električne komponente E, izražene u decibelima (dB) iznad referentnog nivoa od 1 µV/m. Procjena elektromagnetne interferencije obično se provodi preko proračunavanja interferencije magnetnog polja H u promatranoj tački.

Frekventni spektar koronarnih pražnjenja ima uzak frekventni opseg u području nekoliko desetaka MHz. Kao rezultat toga, interferentni nivoi TV frekvencija veoma su smanjeni. Ustvari, parcijalna pražnjenja, koja generiraju oštre strujne impulse s nanosekundnim porastom čela, glavna su pražnjenja koja se interferiraju sa TV prijemom. Ta pražnjenja uzrokovana su i gubitkom kontakta – što je čest slučaj na distributivnim vodovima a ponekad i na visokonaponskim prijenosnim vodovima. Drugi izvor interferencije vezan je s refleksijom TV signala na stupovima visokonaponskih vodova, što proizvodi privid zrcaljenja. Znači, problem nije obavezno vezan samo za koronu na vodičima voda.

Takoñer, visoka temperatura u kanalu parcijalnog pražnjenja stvara odgovarajuće povećanje pritiska u uskoj zoni. Kao posljedica toga generiraju se valovi pulzirajućeg zvuka od strane pražnjenja koji se šire preko bliskog zračnog prostora, a zvuk ili tačnije prasak potpuno je jasan u blizini visokonaponskih vodova. Pojas zvučnih smetnji zauzima frekvencije do cca 20 kHz, to ujedno predstavlja granicu frekvencije odziva mikrofona i prateće opreme ozvučenja.

Geomagnetne smetnje

Gotovo svi sistemi zasnovani na modernim tehnologijama (elektroenergetski sistem, telekomunikacije, sateliti, navigacioni sistemi, ...) osjetljiviji su na geomagnetne smetnje nego na pojave uzrokovane sunčevim ciklusom (sunčevim pjegama). To je, dakako, obrazac koji mora biti uvažavan i u elektroindustriji.

Geomagnetne smetnje mogu inducirati struje (Geomagnetically Induced Currents, GIC) po frekvenciji bliske istosmjernim (f<0.01 Hz) koje teku kroz elektroenergetski sistem ulazeći i izlazeći na mnogim uzemljenim tačkama prijenosne mreže. Ovo predstavlja najveću brigu za prostore sjevera, npr. Sjeverna Amerika, Kanada, i Sjeverna Evropa, a u južnijim prostorima to se osjeća tek tokom jakih magnetnih oluja.

9

Geomagnetne struje nastaju kada jutarnji sunčev elektromlaz, (jake struje reda veličine nekoliko miliona ampera u provodnom dijelu ionosfere, na približnoj udaljenosti od oko 100 km od površine Zemlje), nehomogene dijelove zemljine provodne površine izloži vremenski ovisnim promjenama u normalnom mirnom planetnom magnetnom polju. Te promjene magnetnog polja uzrokuju električna polja u zemlji što povećava potencijalne razlike meñu pojedinim tačkama na površini zemlje. Rezultirajuće električno polje može se protegnuti preko više regiona i u biti ponašati se kao idealni naponski izvor priključen izmeñu neutralnih uzemljivačkih priključaka transformatora u elektroenergetskom sistemu. Ta naponska potencijalna razlika uzrokuje da geomagnetna struja teče kroz transformatore, vodove i neutralne uzemljene tačke. U tim kritičnim područjima, u neutralnim vodičima transformatora izmjerene su struje čak preko 100 A, a poznato je da je samo nekoliko ampera dovoljno za prekid rada transformatora. Naprimjer, Sunčev ciklus evidentiran kao ciklus 22, (ciklus sunčevih pjega 1986. – 1997.), bio je posebno važan jer je imao nepredvidive utjecaje na elektroenergetski sistem.

Kada je u pitanju elektromagnetna interferencija, a posebno praktična mjerenja na objektima elektroenergetskih sistema, neophodno je voditi računa i o mogućoj interferenciji i smetnjama izazvanim geomagnetnom olujom, odnosno ciklusima sunčevih pjega.

EMI unutar EES – viši harmonici

Glavni izvori elektromagnetne interferencije unutar rasprostranjenog elektroenergetskog sistema – iz skupa napojnih ureñaja su:

o ac/dc konvertori. Pojava viših harmonika (u napojnom mostnom krugu – primarnom krugu) uzrokovana je napojnim ispravljačkim mostom, frekventni opseg je 100 Hz - 2.5 kHz;

o dc/ac invertor. Harmonici su uzrokovani prekidanjima u invertorskom mostnom krugu, frekventni opseg je 3 kHz – 20 MHz. Invertorski most koristi brze prekidačke ureñaje za dobivanje izlaznog naponskog impulsa široke modulacije. Invertor je izvor širokog spektra frekvencija, tipično proširenih sa osnovne prekidačke frekvencije (nekoliko kHz) do područja visokih radiofrekvencija reda 20 MHz. Struja radiofrekvencije širi se i u napojni (primarni) i u izlazni (sekundarni) krug. Za ograničavanje širenja visokofrekventnih harmonika u napojni krug obično se koriste EMC filtri.

o Upravljačka elektronika. Krugovi upravljanja koriste mikroprocesore s ritam-satom frekvencije od nekoliko MHz, tipično 20 MHz. Ritam-sat proizvodi frekvencije mnogo više od 20 MHz, čak do 300 MHz.

Kao zaključak, može se kazati da krugovi energetske elektronike projektirani za potrebe automatizacije moraju zadovoljiti kriterije elektromagnetne kompatibilnosti, tj. emisije putem voñenja i radijacije, generirane u krugu (elektronike) ne smiju interferirati sa ostalom opremom u kućištu ureñaja, kao i da krug mora pokazati otpornost na radijacione i vodičke (konduktivne) smetnje.

10

Radi postizanja elektromagnetne kompatibilnosti, standardizirani su dopušteni nivoi prisutnosti viših (neparnih) harmonika, što se postiže različitim mjerama primjenjenim na same izvore elektromagnetne interferencije, za frekventni opseg 100 Hz – 1 GHz, (izbjegavanje lutajućih struja, ac i/ili dc veza prigušnice na ispravljač, ispravljači s višim brojem impulsa (12, 18 ili 24), manja impedansa izvora, harmonijski filtri, filtri općenito, filtri uz aparat, ekraniranje kabela, ekraniranje općenito, interni filtri), kao i na štićene ureñaje (balansiranje signalnih krugova, izbjegavanje uzemljivačkih petlji na signalnim putevima, filtriranje, ekraniranje).

Pored ovoga, važno je znati da je prisustvo viših harmonika jedan od parametara ocjene kvalitete električne energije.

Nesimetrični kvarovi u elektroenergetskom sistemu

Ovdje će se kratko navesti značaj kvarova u elektroenergetskom sistemu kao izvora elektromagnetnih smetnji i interferencije. Normalno, izvori elektromagnetne interferencije su nesimetrični kvarovi u elektroenergetskom sistemu: - jednofazni (zemljospojevi), dvofazni, dvofazni sa zemljom - kratki spojevi; najčešće, kritični kvar je zemljospoj.

Takoñer, i nesimetričan normalan pogon može biti izvorom smetnji i elektromagnetne interferencije, npr. jednofazni sistem električne vuče 25 kV, 50 Hz (interferencija posebno izražena pri teškom pogonu na pruzi s velikim nagibom).

Ovi izvori smetnji pokrivaju cijeli frekventni spektar, od industrijske (50 Hz) do nekoliko desetina MHz. Pri modeliranju ovih prijelaznih pojava, svakako se mora uzeti u obzir frekventna ovisnost parametara promatranih sistema.

Intenzitet interferentne veličine izvora (u ovom slučaju nulta komponenta struje kratkog spoja I0 ili tačnije struja zemljospoja Iz=3I0) moguće je, s visokim stupnjem tačnosti, dobiti od nadležne Elektroprivrede kao proračunat ili prognoziran podatak za odreñenu geografsku odnosno električnu tačku elektroenergetskog sistema.

2.2. Karakteristike izvora elektromagnetnih smetnji

Važno je napomenuti da se veličine elektromagnetne interferencije u promatranom okruženju ne mogu odrediti po apsolutnim vrijednostima, niti je njihovo pojavljivanje moguće jednoznačno - funkcionalno iskazati. S obzirom da je i jedno i drugo ovisno o mnoštvu raznorodnih parametara, može se pouzdano kazati da je njihova pojava slučajne naravi. Dakle, pojava elektromagnetne interferencije može biti predmetom procjene vjerojatnosti njene prisutnosti, a veličine koje karakteriziraju tu pojavu, predmetom procjene vjerojatnosti njihove vrijednosti. Shodno tome, nije moguće govoriti o sigurnoj pojavi smetnji i elektromagnetne interferencije u nekom sistemu, pa tako i o sigurnoj zaštiti nekog ureñaja od njih, nego o vjerojatnoj pojavi smetnji i elektromagnetne interferencije i vjerojatnoj djelotvornosti zaštite. U tom smislu matematika vjerojatnosti i inženjerska praksa te dvije slučajne varijable ocjenjuje s 95, 98 ili 99% kao vjerojatnost prisustva pojave ili vjerojatnost nivoa zaštićenosti opreme u promatranom sistemu.

U tabeli 2.2. date su pregledno osnovne karakteristike parametara interferentnih veličina pri sklopnim operacijama na primarnoj strani visokonaponskih postrojenja, kao jednom od važnih izvora elektromagnetne interferencije i smetnji u elektroenergetskim postrojenjima.

11

Tabela 2.2. Karakteristike interferentnih veličina pri sklopnim operacijama

na primarnoj strani visokonaponskih postrojenja

INTERFERENTNA VELIČINA / KARAKTERISTIKE

VRIJEME USPONA ČELA

VALA

FREKVENCIJA AMPLITUDA (NAPON)

PRIGUŠENJE

GIS*

NAPON U OKLOPU 4 – 7 ns kHz – 10 MHz ovisi od EES slabo

NAPON IZVAN OKLOPA 15 – 50 ns MHz ovisi od EES jako

E – POLJE IZVAN OKLOPA 20 MHz 11) – 502) kV/m jako

H – POLJE IZVAN OKLOPA 20 MHz 2.51) – 1252) A/m jako

KLASIČNA (AIS**))

NAPON NA SF6 PREKIDAČU

50 – 100 ns kHz - MHz ovisi od EES jako

NAPON NA RASTAVLJAČU 200 ns KHz - MHz ovisi od EES jako

E – POLJE U PROSTORU 180 – 700 ns 53) – 504) kV/m jako

H – POLJE U PROSTORU 60 – 100 ns 13) – 24) A/m jako

U nastavku, tabela 2.3., sabrane su karakteristike interferentnih veličina osnovnih izvora smetnji i elektromagnetne interferencije.

Ponašanje neke interferentne veličine u vremenu varira u ovisnosti od toka njenog širenja suglasno sprezanju izmeñu izvora i prijemnika interferencije:

o pojedinačni dogañaji mogu biti povezani;

o jedan složen dogañaj može biti podijeljen na pojedinačne dogañaje.

Tabela 2.3. Karakteristike parametara interferentnih veličina

izvora interferencije i smetnji

IZVOR / VELIČINA VRIJEME USPONA ČELA

VALA

FREKVENCIJA AMPLITUDA (NAPON)

AMPLITUDA (STRUJA)

ATM. PRAŽNJENJE 1.2 – 2.7 µs 1.0 – 10 MHz > 1 MV 31 (100) kA

EMI KORONA

ZVUČNE SMETNJE

50 ns

50 µs

oko 20 MHz

oko 20 kHz

300 – 800 kV

> 800 kV

ovisi od EES

VIŠI HARMONICI 2.5 ms – 1 ns 100 Hz – 1 GHz napon pretvarača struja pretvarača

NESIMETRIČNI KVAR U EES – TRANZIJENTI

1 ns – 250 µs oko 1 MHz 1.0 – 400 kV Najnepovoljnija struja nesimetričnog

kvara obično 3I0

GEOMAGNETIZAM oko 25 s 0.01 Hz oko 100 A

*) Plinom izolirano postrojenje (Gas Insulated Substation) **) Klasično vanjsko postrojenje – zrakom izolirano postrojenje (Air Insulated Substation) 1) GIS u zgradi 2) GIS van zgrade 3) 345 kV prekidači 4) 500 kV prekidači

12

3. VRSTE ELEKTROMAGNETNOG SPREZANJA

Kao što je rečeno u uvodnom poglavlju elektromagnetna interferencija se širi kao zračenje (radijacija) s trase vodiča sljedećim načinima:

o galvanski, putem prividnih otpora vodiča,

o induktivnim sprezanjem,

o kapacitivnim sprezanjem,

o kao obični (uobičajeni) val s dvovodičkih sistema,

o kao slobodni prostorni val.

U ovom poglavlju obrañuju se vrste elektromagnetnog sprezanja, kao i interferentne veličine .

3.1. Galvansko (vodljivo) sprezanje

Do galvanskog sprezanja, koje predstavlja efekt vodljivog polja usljed struja u zemlji, dolazi kada inducirani vod prolazi u blizini uzemljivačke mreže nekog električnog sistema: transformatorske stanice, dalekovodnog stupa i sl. Inducirani vod, koji je u dodiru sa zemljom i nije vezan za spomenuto uzemljenje, ima potencijal udaljene referentne zemlje. U slučaju zemljospoja u električnom sistemu (dalekovodu), kroz uzemljivač će proteći vrlo velike struje, koje ovise o karakteristikama električnog sistema. Zbog toga, potencijal zemlje, kao i potencijal induciranog voda naglo raste, što znači da su unutar naponskog lijevka inducirani vodovi (Slika 3.1.) izloženi visokom naponu. Povećani potencijal zemlje je samo u neposrednoj blizini uzemljivača (stupa, transformatorske stanice) i ograničen je na relativno malu površinu, tako da će i dio induciranog voda pod ovim utjecajem biti malen.

kabel

∆U

kabel

∆U

ro

a) uzemljenje dalekovodnog stupa b) uzemljenje transformatorske stanice

Slika 3.1. Galvansko sprezanje uzemljenja i induciranog voda

Vodljivo sprezanje je uzrokovano činjenicom da struja iz inducirajućeg voda protječe kroz impedansu koja je zajednička i za inducirajući i za inducirani vod, tj. zajednički otpor uzemljenja. Vodljivo sprezanje obično je zanemarivo osim u blizini uzemljivačkih tačaka inducirajućeg sistema i kada su uvjeti takvi da uzemljivač ili dijelovi uzemljivača inducirajućeg sistema mogu utjecati na inducirane vodove. Karakteristična interferentna veličina ovog načina sprezanja je potencijal.

13

3.1.1. Porast potencijala u blizini stupa.

Uzemljivač stupa u zemlji može se, s obzirom na uzemljivačka svojstva, nadomjestiti uzemljivačkom poluloptom u zemlji. Polulopta može predstavljati uzemljenje dalekovoda, pri čemu je polumjer polulopte r0 jednak polumjeru opisanog kruga oko osovine stupa (Slika

3.2.).

ro

ro

Slika 3.2. Uzemljenje dalekovoda predstavljeno kao ukopana polulopta u zemlju

Otpor uzemljenja stupa u homogenoj zemlji je:

02 rRuz

π

ρ= (3.1.)

Ako je struja pražnjenja kroz stup u zemlju jednaka I, razlika potencijala izmeñu stupa i udaljene zemlje, koja se naziva naponom stupa će biti:

02 r

IIRU uzs

π

ρ ⋅=⋅= (3.2.)

Napon tačke udaljene za x od ose stupa je:

x

rU

x

IU sx

0

2=

⋅=

π

ρ (3.3.)

Navedene relacije vrijede kod homogene zemlje. Kod nehomogene zemlje (višeslojne) drugačija je raspodjela napona. Na primjer, ako je specifični otpor zemlje do dubine 1m veći od specifičnog otpora zemlje na dubini većoj od 1m, sloj zemlje manjeg specifičnog otpora (sloj na dubini većoj od 1m, ρ1 > ρ2), “privlači” prema sebi struju koja teče više vertikalno, tako da potencijal strmije pada i veće su potencijalne razlike. Ako nasuprot tome, stup stoji na sloju ispod kojeg se nalazi sloj zemlje veće otpornosti, ρ2 >ρ1, opadanje potencijala će biti sporije nego li u slučaju stupa na homogenoj zemlji.

Ako inducirajući vod nema zaštitnog užeta, struja kvara kroz stup biće jednaka struji kvara. Ako inducirajući vod ima zaštitno uže, struja kvara kroz stup će biti manja, jer se dio struje odvodi putem zaštitnog užeta i zbog meñuinduktivne sprege fazni vodič – zaštitno uže, što takoñer smanjuje struju kroz stup.

14

3.2. Magnetno (induktivno) sprezanje

Magnetno (induktivno) sprezanje predstavlja efekt magnetnog polja od struje u inducirajućem vodu, koja spreže inducirane vodove i inducira napon duž tih vodiča (Slika

3.3.).

inducirana struja

inducirajući vod

inducirani vod

impedansa

inducirajuća struja

H

Slika 3.3. Shema magnetnog (induktivnog) sprezanja

Kod induktivnog sprezanja treba razlikovati utjecaj induciranog napona za vrijeme normalnog rada elektroenergetskog sistema (koji se ne može potpuno otkloniti) i nenormalnog (koji se u nekim slučajevima može potpuno otkloniti):

Induktivno sprezanje za vrijeme normalnog rada. Iako je vektorski zbir struja u vodu jednak nuli, inducirani vod ne leži simetrično (geometrijski) s obzirom na fazne vodiče, tako da se u njemu uvijek inducira neki napon usljed djelovanja magnetnog polja struja na vodu. Intenzitet induciranog napona ovisi o sljedećim faktorima:

o udaljenosti inducirajućeg i induciranog voda,

o duljine paralelnog polaganja inducirajućeg i induciranog voda,

o frekvencije,

o opterećenja inducirajućeg voda,

o geometrijskog oblika glava stupova inducirajućeg voda: jednostruki, dvostruki, jednofazni, trofazni, sa i bez zaštitnog užeta,

o intenziteta struje nultog redosljeda,

o geometrijskih veličina induciranog voda,

o specifičnog otpora zemlje oko induciranog voda,

o otpornosti i reaktanse induciranog voda.

Induktivno sprezanje za vrijeme kvara na inducirajućem vodu. Pod kvarom na inducirajućem vodu se podrazumijeva zemljospoj vodiča inducirajućeg voda u sistemu sa uzemljenom neutralnom tačkom sistema. Tada, kroz zemlju prolazi struja kvara, čiji intenzitet ovisi o karakteristikama inducirajućeg sistema (nekoliko kA do 50kA). Tokom kvara, inducirani napon na vodu može biti mnogo puta veći od onog za vrijeme normalnog rada.

Stvarna struja koja će protjecati induciranim krugovima ovisna je od induciranog napona i impedanse induciranog kruga. S obzirom da je sprezanje izmeñu dva kruga podložno mnogim gubicima, odziv na primarni krug (inducirajući vod) od te struje je zanemariv.

15

Intenzitet induciranog napona ovisi o mnogo geometrijskih i električnih parametara, kao što su: udaljenost faznih vodiča, udaljenost krugova, visina vodiča, postojanje ili nepostojanje transponiranja (preplitanja inducirajućih vodiča trofaznog voda), pobuda, vrsta kvara (uklopno stanje: stacionarno ili prijelazno), geoelektrična svojstva zemlje.

Problem se komplicira za slučajeve ukrštanja inducirajućih i induciranih vodova. Dosadašnji klasični pristupi, zahtijevali su rad sa mnogo novouvedenih koeficijenata i funkcija, čiji je zadatak da se što tačnije uzme u obzir promjenljiva geometrija promatranih sistema.

3.2.1. Elektromagnetna indukcija izmeñu inducirajućih i induciranih vodova

Za proračun elektromagnetne indukcije izmeñu krugova, koji se pretpostavljaju kao beskonačno dugi ravni vodovi nad zemljom ili u zemlji, sačinjeni od žica i vodljivih slojeva kao što su sama zemlja ili kabelski oklop, a zemlja se pretpostavlja da je konačne električne vodljivosti, glavni zadatak je definirati i proračunati vlastitu i meñusobnu impedansu takvih krugova.

Svako elektromagnetno polje, uključujući i kvazistatično može se općenito prikazati

parom vektora električnog E i magnetnog H polja, ili parom elektromagnetnih potencijala ϕ

i A , izmeñu kojih postoje relacije u fazorskom obliku:

AjE ωϕ −∇−= (3.4.)

AxB ∇= (3.5.)

pri čemu je ϕ skalarni električni potencijal uzrokovan električnim nabojima smještenim

na površinama vodiča, dok je A vektorski magnetni potencijal uzrokovan strujama u izvorom napajanom krugu i u drugim vodičima sistema.

Ako je sa E označeno ukupno električno polje, pogodno je za svrhu analize rastaviti ga na dva dijela, od kojih jedan čini polje uzrokovano elektromagnetnom indukcijom i koje se označava kao:

AjE ω=' (3.6.)

pa se jednadžba skalar električnog potencijala piše kao:

'EE −=∇− ϕ (3.7.)

O’

O

A

C

BF

Q

PI

Slika 3.4. Spregnuti krugovi

Na osnovi slike 3.4. definiraju se pojmovi kao što su vlastita i meñusobna impedansa.

16

Vlastita impedansa kruga C je:

−=

−−= ∫ ∫

0

'0

0

'0

'00 '

1dlEdlE

II

UUZ c (3.8.)

Meñusobna impedansa kruga C i izoliranog vodiča F je:

,'1

,

−=

−−= ∫

B

A

AB

FC dlEII

UUZ (3.9.)

Pošto je u izoliranom vodiču A–B , E = 0.

Ako je A vodljivo spojeno sa tačkom P kruga C, onda je meñusobna impedansa izmeñu krugova OO’, tj. C i kruga BQ data sa:

+−−=

−−= ∫ ∫ ∫+

Q

P

Q

P

B

A

QB

CFC dlEdlEdlEII

UUZ ''

1,

(3.10.)

Jednadžba (3.10.) se pojednostavljuje u dva slučaja:

o ako je put P-Q ekvipotencijalan onda ostaje samo zadnji integral,

o ako je vodič F izoliran i priljubljen uz vodič C onda ostaje samo prvi integral.

Na površini ravne okrugle žice protjecane strujom I magnetne osobine (permeabilnost) svih činilaca krugova su neovisne o struji. Tada je problem linearan i impedansa neovisna o struji.

Vrijedi izraz:

.8

0

π

µωjR

I

E+= (3.11.)

Za sistem sastavljen od inducirajućeg i induciranog voda sa po jednim vodičem iznad zemlje (Slika 3.5.) i zemlje kao povratnog vodiča sračunat će se elektromagnetna indukcija inducirajućeg na inducirani vod.

Aproksimativni izraz za inducirano električno polje za slučaj inducirajućeg voda u zraku (gdje nema provodnih struja) je:

+++−+−= )()1(

3

22

21

2ln2

40 cbjj

dgIjE i

Aa απ

απ

ωµ (3.12.)

koji vrijedi za bliski inducirajući vod i dok je αd’ ≤ 0.5.

17

b

I

P

I’

ca

χ

µο

d

d’

fπω 2=

ωµχα =

( )22 cbad −+=

( )22' cbad ++=

a⋅= αχ

Slika 3.5. Sprezanje dva voda sa po jednim vodičem

U slučaju da je 5.0≥aα i α(b+c)<0.1, vrijednost i

AaE će biti približna vrijednosti koja

bi se dobila kada bi izolirani inducirajući vod bio postavljen na površinu zemlje:

−

−−=

20

)(

14

ker''4

4 aj

a

ajakeiIjE

i

Aaαα

αα

π

ωµ (3.13.)

U slučajevima gdje se može primijeniti jedan od približnih izraza (3.12.) i (3.13.), u praksi se može primijeniti vrijednost koja je približna ovim izrazima

−+−−

−−=

2

20 1ln2

)(

14

ker''4

4 a

cb

aj

a

ajakeiIjE i

Aaαα

αα

π

ωµ (3.14.)

Vrijednosti za αa i αd, potrebne za izračunavanje polja date su u Tabeli 3.1.

Tabela 3.1. Ovisnost za αa i αd o udaljenosti a, frekvenciji f i vodljivosti zemlje K

αd f

(Hz)

K

S/m

α

10-4/m 10 m 20 m 50 m 100 m 200 m 500 m 1000m

50

10-1

10-2

10-3

10-4

63

20

6,3

2,0

0,063

0,02

0,0063

0,002

0,125

0,04

0,0125

0,004

0,315

0,1

0,0315

0,01

0,63

0,2

0,063

0,02

1,25

0,4

0,125

0,04

3,15

1,0

0,315

0,1

6,3

2,0

0,63

0,2

800

10-1

10-2

10-3

10-4

250

80

25

8,0

0,25

0,08

0,025

0,008

0,5

0,16

0,05

0,016

1,25

0,4

0,125

0,04

2,5

0,8

0,25

0,08

5,0

1,6

0,5

0,16

1,25

4,0

1,25

0,4

8

2,5

0,8

18

Vlastita impedansa po jedinici duljine Z, kruga sastavljenog od jedne nadzemne ili podzemne žice, izolirane od zemlje duž cijelog puta, ali spojene sa zemljom na njezinim krajevima je:

+++

−+=

−= b

dgjbR

I

EEZ α

απ

ωµα

π

π

ωµ

3

24

2

32ln2

43

24

24

'

11

00 (3.15.)

u kojoj je član sa b općenito zanemariv u slučaju industrijskih i telekomunikacionih frekvencija i jednak nula u slučaju podzemnih vodova.

Meñusobna impedansa po jedinici duljine Zi izmeñu kruga koji je sastavljen od paralelnih vodova i zemlje kao povratnog puta je:

I

EMjZ

ii −== ω , (3.16.)

gdje M predstavlja meñusobni induktivitet po jedinici duljine tih dvaju paralelnih vodova i može se pisati u obliku

),,(4

0 cbamM αααπ

µ= (3.17.)

gdje m predstavlja izraze u zagradama jednadžbi (3.12. – 3.14.) za slučaj nadzemnih vodova. Podzemni vod može često biti uzet jednakim vodu na površini zemlje, za koji su, ovisno o slučaju, b ili c jednaki nula.

Na slici 3.6. prikazan je model ukupnog električnog polja proizvedenog strujom I (za sistem paralelno izoliranih vodova konačne duljine položenih na površini zemlje), koja protječe kroz ravni izolirani vod konačne duljine položen na površinu ravne zemlje, pri čemu su krajevi direktno uzemljeni zbog povratnog puta struje kroz zemlju.

0

A a

z

dz

a

s

rB

dEz

dEa

B

z

I

( ) 22dzsy +−=

jαγ =

χωµα 0=

Slika 3.6. Ravni ograničeni vod položen na zemlju

Ukupno električno polje proizvedeno elementom struje Idz voda A–B i povratnim strujama kroz zemlju, u tački na površini zemlje, može se rastaviti u dvije komponente dEz i dEa . Ukupno polje voda A–B dobiva se integriranjem na duljini A–B.

Ako se B protegne u beskonačnost, jačina izmjenične komponente polja Efz u tački P(s,a) je:

),(4

0 asmIjEtz ααπ

µω−= (3.18.)

Ovaj izraz daje meñusobnu impedansu dva paralelna voda konačne duljine. Funkcija m(αs,αa) može se izraziti kao:

2

)(),(0

),(),(0

),()(),(0

0

0

amasms

asmasms

asmamasms

c

c

ααα

αααα

ααααα

==

+=⟨

−=⟩

(3.19.)

Vrijednosti funkcija m0 i mc obično su date u tabelama pa se mogu naći u Direktivama u funkciji promjenljivih αs i αa.

Funkcija )(4

)( 00

0 amaM απ

µα =

(3.20.)

predstavlja meñusobnu indukciju po jedinici duljine dva izolirana paralelna ravna beskonačna voda položena na zemlju i razmaknuta za a, s krajevima spojenim sa zemljom.

Ukupna vlastita impedansa Z kruga sačinjenog od žice duljine l i polumjera d11, položene na zemlju i izolirane, čiji su krajevi spojeni sa zemljom preko otpora R0 i '

0R je:

[ ]l

RRlddlFdFl

jdg

jljRZπκ

αα

π

απ

µω

π

µω

1),(),0(

2

21

2ln2

48'001111

11

00 −++

−−−++

+=

(3.21.)

Ako su vodovi koso položeni ili se sijeku (Slika 3.7.) uvodi se pomoću funkcije:

∫=D

C

S

S

CD dsamm )(cos 0 αϕ (3.22.)

srednja vrijednost meñusobne indukcije po jedinici duljine induciranog voda kao:

D

C

DC

a

a

CD mlaa

adam

lm

D

C )(

)()(

0

0

=−

⋅

=

∫αα

ααα

α (3.23.)

C

DP

ds

dz BAinducirajući vod

inducirani vod

σc

σD

ϕ

Slika 3.7. Sprezanje vodova koji se sijeku

3.3. Električno (kapacitivno) sprezanje

Električno (kapacitivno) sprezanje predstavlja utjecaj uzrokovan električnim poljem, koje je posljedica naboja (napona) na elektroenergetskom vodu i unutar čijeg utjecaja se nalazi inducirani vod. Ekvivalentna shema koja opisuje te odnose data je na slici 3.8.

inducirajući vod

inducirani vod

inducirajući vod Cez Cet

Ctz

inducirani vod

impedansa

E

Slika 3.8. Shema električnog (kapacitivnog) sprezanja

Krug je ekvivalentan kapacitetu izmeñu inducirajućeg voda i zemlje Cez , kapacitetu izmeñu inducirajućeg i induciranog voda Cet i kapacitetu izmeñu induciranog voda i zemlje Ctz. Budući da je kapacitet izmeñu inducirajućeg voda i zemlje relativno beznačajan za slučaj razmatranja sprezanja, i ako se pretpostavi da su admitanse prema zemlji induciranog voda zanemarive, cijeli sistem može se promatrati kao kapacitivni djelitelj napona. Intenzitet napona induciranog na vodu ovisi o relativnom odnosu kapaciteta Cet i Ctz , a ne o njihovom apsolutnom iznosu. Drugim riječima, stvarna vrijednost induciranog napona ovisna je samo o konfiguraciji paralelno položenih vodova i napona na inducirajućem vodu, a ne o duljini paralelnog polaganja ili frekvencije napona inducirajućeg voda. U stvarnosti, inducirani vod je obično, pored toga što je izložen utjecaju, spojen i sa opremom koja ima admitanse prema zemlji, koje se dodaju na gore navedene kapacitete. Te admitanse imaju veće vrijednosti u usporedbi sa admitansama utjecaja i u tom slučaju inducirani napon na vodu odreñen je strujom, koja se javlja na induciranom vodu i ukupnom admitansom tog voda prema zemlji. Ta struja je aproksimativno proporcionalna kapacitetu izmeñu inducirajućeg i induciranog voda, ali i vrijednosti napona i frekvencije inducirajućeg voda. Kapacitet je proporcionalan duljini paralelnog voñenja, tako da je ukupni utjecaj električnog sprezanja proporcionalan duljini paralelnog polaganja vodova i frekvenciji.

3.3.1. Elektrostatička indukcija izmeñu inducirajućih i induciranih vodova

Pretpostavlja se sistem prikazan na slici 3.9., koji se sastoji od vodiča i zemlje kao povratnog voda.

(a)

(1’)

(1)d11

U1+λ1

ε0

-λ1’

d1a

d11’

U=0

Ua

d1’a

Slika 3.9. Prikaz modela vodiča nad zemljom

Za vodič (1) pretpostavlja se da je:

o neograničen, tj. da su mu oba kraja beskonačno udaljena od poprečne ravni promatranja,

o ravan i kružnog poprečnog presjeka, polumjera d11 (m),

o horizontalno položen nad zemljom na visini 2

'11d

(m),

o okružen zrakom dielektrične konstante ε0,

o izoliran od zemlje i da po jedinici duljine nosi linijski naboj (+λ) (As/m), koji je jednolik i statičan, i koji je uzrokom,

o vodič na jednom te istom statičkom potencijalu prema zemlji U1(V), po cijeloj svojoj neograničenoj duljini,

o polumjer vodiča mnogo manji od visine nad zemljom, tj. d11<<2

'11d

, pa se sa

dovoljnom tačnošću uzima da je težište linijskog naboja u osi vodiča.

Za zemlju se pretpostavlja da je električno idealno vodljiva, neograničena i ravna (tj. da je od zraka odijeljena neograničenom ravninom i da zauzima idealno vodljiv poluprostor) i da je na referentnom potencijalu jednakom nula, tj. U = 0.

Za opisani sistem, na površini zemlje se inducira naboj suprotnog predznaka onom na vodiču (1) i istog intenziteta po jedinici duljine (-λ1), što ima za posljedicu da je Σλ = 0. Iz teorije rubnih problema i graničnih slojeva, slijedi da se vodič (1) može odslikati u vodič (1’) i na taj način dobiti ekvivalentni sistem od dva vodiča (1) i (1’) u zraku ( ε ≈ ε0 ) razmaknuta za '

11d .

Rješenjem Laplace-ove potencijalne jednadžbe:

0=∆U (3.24.)

u cilindričnom, osno – simetričnom koordinatnom sistemu, prvo za jedan vodič, pa primjenom principa superpozicije za dva vodiča, dobiva se izraz za potencijal prema zemlji u bilo kojoj tački (a) u polju dva linijska naboja (+λ1) i (-λ1):

a

a

a

a nKd

dU 110

1

'1

0

1 ln2

λπε

λ== (3.25.)

dok je napon vodiča (1) :

111011

'11

0

11 ln

2nK

d

dU λ

πε

λ== (3.26.)

gdje su bezdimenzione veličine n11 i n1a koeficijenti potencijala i odražavaju prostornu geometrijsku raspodjelu.

1

1’

i

i’

j

j’

p2

p’2’

d =dijji

dii’

dii

djj

dij’

di’j

d =di’j ij’

djj’

Slika 3.10. Vod sačinjen od p vodiča iznad zemlje

Primjenom principa superpozicije može se pomoću izraza (3.26.) odrediti napon i-tog vodiča u sistemu od 1….p vodiča izoliranih od zemlje prema slici 3.10.

)......( 212111101 pipjijiiii nnnnnKU λλλλλ ++++++= (3.27.)

ili za cijeli sistem od p vodiča, naponi vodiča se mogu izraziti matricama, gdje izraz (3.27.) predstavlja i-ti red matrice:

⋅

=

ppppp

p

p nnn

nnn

K

U

U

λ

λ

.

.

.

...

....

....

....

...

.

.

.1

21

11211

0

1

(3.28.)

gdje su [Ui]p i [λi]p matrice kolone od po p članova, koje predstavljaju napone prema zemlji svih p vodiča. [nij]pp čini simetričnu kvadratnu matricu koeficijenata potencijala, koja

sadrži dijagonalne ii

ii

iid

dn

'

ln= i vandijagonalne ij

ij

ijd

dn

'

ln= koeficijente potencijala.

Koeficijenti potencijala zadovoljavaju uvjet:

0≥≥ ijii nn (3.29.)

Indeksi i i j su pridruženi sistemu vodiča 1…p, pa koeficijenti nij označavaju utjecaj i-tog vodiča na j-ti vodič u promatranom sistemu.

Simetrična matrica [nij] nije singularna (determinanta joj je različita od nule, det[n]=∆≠0) i može se invertirati, tako da se jednadžba (3.28.) može pisati kao:

[ ] [ ] [ ]pppijp nKU λ⋅= 0

(3.30.)

i riješiti po nabojima na vodičima sistema:

[ ] [ ] [ ]pppijp UnK ⋅=−− 11

0λ (3.31.)

Neka se uvede matrica koeficijenata [cij]pp tako da bude:

[ ] [ ] 1

0

1 −=

ppijppij nK

c (3.32.)

i da se pojedini članovi računaju kao:

∆

∆=

ij

ijK

c0

1 (3.33.)

gdje je ∆=det[nij], a ∆ij=(-1)i+j⋅Mij, gdje je Mij minor – determinanta od elemenata nij

determinante ∆.

Konačno se jednadžba (3.31.) kojom se povezuju naboji na vodičima u p-sistemu s naponima na njima, može pisati u obliku:

[ ] [ ] [ ]pppijp Uc ⋅=λ (3.34.)

Koeficijenti cij čine simetričnu kvadratnu matricu reda p x p. Oni su geometrijske veličine ovisne o dimenzijama i obliku te razmještaju svakog vodiča. Fizikalno, cij, koji je uvijek negativan, izražava naboj induciran na i-tom vodiču, ako je j-ti vodič na jediničnom potencijalu, dok su svi ostali vodiči na potencijalu jednakom nula. Iz tog razloga se nazivaju koeficijentima indukcije. Dijagonalni elementi matrice cii se nazivaju koeficijentima kapaciteta i uvijek su pozitivni.

fj

(a...m)sistem m

U=0

(1...p)sistem p

s

s’

i

i’

Slika 3.11. Sprezanje dva voda sa p i m vodiča iznad zemlje

Za slučaj sprezanja dva voda, koja se sastoje od ‘p’ i ‘m’ vodiča iznad zemlje, slika

3.11., uvode se pretpostavke u cilju pojednostavljenja analize:

o p - vod je pod djelovanjem vlastitog aktivnog napona [U]p, za koji će se uvijek pretpostaviti da je mnogo višeg reda od napona koji se uopće mogu pojaviti u m - vodu (aktivan vod),

o razmak izmeñu vodova nije premalen, tj. udaljenost izmeñu najbližih vodiča različitih vodova još uvijek je dovoljno veća od razmaka izmeñu najudaljenijih vodiča u jednom te istom vodu,

o m – vod je bez vlastitih aktivnih izvora napona, tj. kada ne bi bilo elektrostatičkog utjecaja p – voda, ukupni naponi i naboji u m – vodu bili bi jednaki nuli (pasivan vod),

o vodiči m – voda su meñusobno i prema zemlji potpuno galvanski izolirani,

o dimenzije vodiča m – voda su dovoljno malene da oni ne formiraju elektrostatičko polje p– voda,

o pretpostavlja se da m – vod ne djeluje na p – vod elektrostatičkom indukcijom, tj. da je njegova reakcija tako malena, da se može zanemariti.

Sprezanje, to jest utjecaj p–voda na m–vod, najjednostavnije je izraziti elektrostatičkim induciranim naponom [V]m u vodičima m–voda (prema zemlji). Uz uvažavanje gornjih pretpostavki, ti inducirani naponi u m – vodu, od naboja u p – vodu, mogu se korištenjem gornjih izraza pisati kao:

[ ] [ ] [ ]ppmism nKV λ⋅= 0 (3.35.)

Elektrostatički inducirani naponi [V]m su oni naponi koji bi vladali na mjestima (u središtima) vodiča m – voda i u slučaju kada ovi ne bi bili tamo. Ukupni naboj po jedinici duljine na svakom vodiču m – voda ostao je i dalje jednak nuli.

Utjecaj konačne duljine i meñusobnog kosog položaja ‘p’ i ‘m’ voda

Ako je vod konačne duljine, tada izrazi (3.25.), (3.26.) i drugi, vrijede sa velikom tačnošću ako se tačke promatranja nalaze u središnjoj sekciji prema slici 3.12., dok se dovoljna tačnost postiže i u polju krajnje sekcije voda, što ovisi o udaljenosti tačke promatranja od kraja i o radijalnoj udaljenosti od voda.

Z

L

Slika 3.12. Krajnja i srednja sekcija voda

Ako se duž dva voda dogañaju promjene, tada je pogodno podijeliti trasu vodova na više-manje jednolike sekcije konačne duljine.

B

p -vod

σΒ

σΑ

A

Slika 3.13. Kosi položaj dva voda

Pri kosom položaju p i m voda (Slika 3.13.) skoro sve veličine koje se odnose na m-vod, [λ]m, [V]m, [nis]pm funkcije su položaja s. Za te veličine se uvode srednje vrijednosti preko sekcija A-B, koje se onda računaju prema:

( ) [ ] dsnnns

KV

B

A

ppsss

AB

B

As ∫ ⋅+++= λλλ ...22110 (3.36.)

( ) ∫B

A

s

AB

B

As dss

λλ1

(3.37.)

( ) ∫=B

A

is

AB

B

Ais dsns

n1

(3.38.)

4. ZAHTJEVI ZA OPREMU U VN POSTROJENJU

Osnovni uvjet koji se postavlja za opremu i ureñaje u elektroenergetskom postrojenju, s obzirom na elektromagnetnu interferenciju, je da njena funkcija ne smije biti ugrožena, tj.: ne smije prestati funkcionirati niti krivo funkcionirati usljed tih elektromagnetnih smetnji. To znači da intenzitet elektromagnetne interferencije, a time i intenzitet smetnji ne smije prekoračiti nivo otpornosti ureñaja na smetnju.

Za lakšu predodžbu ovih pojmova i njihove meñusobne povezanosti u elektromagnetnoj kompatibilnosti, navešće se odreñene definicije i grafički ih prikazati. (slika 4.1.)

Granica emisije (Emmision Level) odreñuje se na temelju mjerenja i/ili proračuna smetnji i njihovih posljedica na okruženje. Analizom se može odrediti u kojoj mjeri zaista mogu nastale smetnje prekoračiti predviñenu granicu emisije. Uobičajeno se to vrednuje u iznosima od 5, 2 ili 1 %.

Nivo kompatibilnosti (Compatibility Level) je maksimalni intenzitet elektromagnetne smetnje za koja se očekuje da će utjecati na odreñeni ureñaj, opremu ili sistem koji radi u svojim zadanim uvjetima. Odnosno, nivo kompatibilnosti jednak je intenzitetu elektromagnetne smetnje koja nastaje u tom okruženju s nekom manjom vjerojatnošću, ili pak uopće ne nastaje, i pri kojoj ureñaj mora ispravno raditi. Nivo kompatibilnosti mora biti viši od granice emisije.

Nivo otpornosti (Immunity Level) je najveći intenzitet dane elektromagnetne smetnje koja djeluje na neki ureñaj, opremu ili sistem pri kojem oni zadržavaju sposobnost djelovanja na željenom stupnju radnog režima. Nivo otpornosti ureñaja na elektromagnetne smetnje mora biti viši od intenziteta elektromagnetne smetnje koja je prisutna u promatranom području. Smetnja s kojom se testira ureñaj, oprema ili sistem tj. nivo otpornosti, je naravno, radi pouzdanosti većeg intenziteta od nivoa kompatibilnosti. Ureñaj, oprema ili sistem, naime, ispituje se s onim intenzitetom smetnje koja se u predviñenom okruženju iznimno rijetko, odnosno s manjom vjerojatnošću pojavljuje, dakle iznad je nivoa kompatibilnosti.

Smetnje, na koje je ureñaj osjetljiv poprimaju različite vrijednosti ali ipak moraju biti sa zahtjevanom vjerojatnošću iznad nivoa otpornosti opreme. Intenzitet smetnji pri kojima ureñaj prestaje djelovati, za koje se često zahtjeva da nisu prisutne u promatranom okruženju, naziva se nivo osjetljivosti (Susceptibility Level of the Equipment). To je nesposobnost ureñaja, opreme ili sistema da vrši funkciju bez degradacije u prisustvu elektromagnetne smetnje

U svrhu sigurnosti, elektronski sistemi moraju biti dobro uzemljeni, tj. direktno spojeni sa zemljom i uzemljenjem opreme

Metalni dijelovi kućišta i postolja opreme, zaštitne cijevi i zemljovodi koji mogu biti protjecani električnim strujama (usljed kratkog spoja, elektrostatičkog naboja ili udara groma) trebaju biti uzemljeni iz razloga sigurnosti ljudi, smanjenja rizika od požara, zaštite opreme i funkcioniranja opreme. Uzemljenje metalnih dijelova potpomaže djelovanju prekostrujne zaštite za vrijeme kratkog spoja, i dopušta povratnim strujama iz elektromagnetnih filtera i prenaponskih zaštitnih ureñaja, koji su spojeni od faze prema zemlji ili od faze na kućište, da teku na funkcionalan način. Svi metalni dijelovi trebaju biti povezani na uzemljivač napojne mreže na ulazu u zgradu i na svakom posebno izvedenom sistemu napajanja u pojedinoj prostoriji. Ti metalni dijelovi su glavni i unutrašnji sistem vodovoda, metalna konstrukcija objekta te svi ostali metalni dijelovi u prostorijama. (detaljnije o uzemljivačima u petom poglavlju)

a) b)

Slika 4.1. Pojedini nivoi (a) i statistička raspodjela elektromagnetnih smetnji te osjetljivosti ureñaja (b)

Granica emisije

Nivo kompatibilnosti

Nivo otpornosti

Nivo osjetljivostiOsjetljivost ureñaja

Nivo kompatibilnosti

Nivo otpornosti

Statistička raspodjela

Raspodjela smetnji u okruženju

Niv

o sm

etnj

e

Niv

o sm

etnj

e

28

4.1. Podaci potrebni za proračun elektromagnetne kompatibilnosti

Prije nego se navedu potrebni podaci za proračun elektromagnetne kompatibilnosti, potrebno je shvatiti proces njenog postizanja.

4.1.1. Načini postizanja elektromagnetne kompatibilnosti

Elektromagnetna kompatibilnost mora biti razmatrana i analizirana i u kvantitativnim, mjerljivim pokazateljima. To podrazumijeva da se za odreñene zone (EMC zone) mora definirati meñuovisnost postavljenih zahtjeva (emisija, otpornost). Tako se stiže do stupnja kompatibilnosti putem različitih mjera rasprezanja. U ovom slučaju posebno je važan sistem povezivanja (izjednačenja potencijala).

Za postizanje elektromagnetne kompatibilnosti preporučljiva je procedura analize, odnosno ispitivanja elemenata po hijerarhiji (od većeg ka manjem) u sistemu tj.:

___kompletno postrojenje

__________oprema u zgradi

____________________montaža ćelije

______________________________montaža stalaka

________________________________________razvodni ormari

__________________________________________________dio kruga

____________________________________________________________komponenta

Naravno, neophodno je poštivanje višestrane (multilateralne) kompatibilnosti svakog od hijerarhijskih nivoa u njihovim pojedinačnim elektromagnetnim okruženjima, (slika 4.2.)

Okruženje elektromagnetnog sistema

Podsistem

Kablovska trasa A-B

Prijenos

Ćelija

Oprema u sobi A

Podsistem

Oprema u sobi B

OBUHVAT SISTEMA

Slika 4.2. Zone i njihovo okruženje

29

Svrha mjera za postizanje elektromagnetne kompatibilnosti je smanjenje intenziteta interferentnih veličina na dopuštene vrijednosti na mjestu njihova uzroka (izvora interferencije) i mjestu njihova djelovanja na funkcionalni pogon (tabela 4.1.).

Tabela 4.1. Primjena mjera za postizanje EMC u rasklopnim postrojenjima

Mjesto Izvor Put sprezanja Prijemnik

Cilj Smanjenje emisije smetnji Smanjenje sprezanja Povećanje zaštite od smetnji

Tehničke mjere

Nizak induktivitet uzemljenja

Sklapanje relejnih svitaka

Izoliranje

Povezivanje

Ekraniziranje

Uravnoteženje

Simetričan pogon

Neelektrična transmisija

Filtriranje

Ograničavanje

Optička veza

Organizacione mjere

Izdvajanje koordiniranim operativnim procedurama

Greška – tolerantnost (fault-tolerant) programi i protokoli

(programi i protokoli s podnošljivom greškom)

Djelotvornost bilo koje mjere mora uzeti u obzir frekvenciju, (tabela 4.2.) Gornja granica frekvencije za djelotvornost neke mjere odreñena je obuhvatom prostora na koji se ta mjera primjenjuje (λ/10 – pravilo).

Ovo iskušavanje mora uključiti i duljine uzemljivačkih vodiča, ekraniziranje kabela i njihovih završetaka, bočne dosege i prodore zaštitnih (ekranskih) omota, kao i veličinu okca sistema povezivanja.

Tabela 4.2. Granične frekvencije djelotvornosti poduzetih mjera u EMC

Mjesto Gornja granična frekvencija Maksimalna duljina

Vanjska postrojenja 100 kHz 300 m

Zgrade 1 MHz 30 m

Upravljačka (komandna) soba 10 MHz 3 m

Ćelija 15 MHz 2 m

Oprema 100-1000 MHz 30-3 cm

30

Za proračun elektromagnetne kompatibilnosti potrebno je prije svega detaljno poznavati sve geometrijske i električne podatke o postrojenju. To podrazumijeva da su poznati svi geometrijski podaci:

o dimenzije i raspored opreme i svih elemenata u postrojenju,

o raspored i dimenzije portala, te dimenzije svih dalekovodnih stupova koji ulaze u postrojenje,

o raspored svih visokonaponskih, srednjenaponskih i niskonaponskih vodova, te vodova sekundarnog sistema,

o svi podaci o uzemljivačkom sistemu itd.

Potrebni električni podaci su:

o naponski i strujni pogonski nivoi,

o svi podaci instalirane opreme u postrojenju,

o izokeraunički podaci o udarima groma,

o povezanost postrojenja u elektroenergetski sistem,

o scenariji predviñenih sklopnih operacija, itd.

Za svako konkretno postrojenje treba pažljivo analizirati moguće izvore elektromagnetnih smetnji i odrediti podatke potrebne za proračun utjecaja tih smetnji.

31

5. UTJECAJ IZVEDBE UZEMLJIVAČA NA NIVO SMETNJI

Uzemljivački sistem elektroenergetskog postrojenja čiji je glavni dio osnovna uzemljivačka mreža, treba dimenzionirati u skladu sa sljedećim zahtjevima:

o zaštita ljudi od električnog udara,

o zaštita od udara groma,

o smanjenje djelovanja elektromagnetnih smetnji.

Prvi zahtjev je sadržan u tehničkim propisima odnosno standardima za postrojenja nazivnog napona iznad 1000 V koji postavljaju uvjete za zaštitu čovjeka od električnog udara. Svi tehnički propisi definiraju uvjete pri kojima se smatra da je čovjek ugrožen električnim udarom. Tim zahtjevima treba dodati zahtjeve koji su postavljeni prema kriteriju smanjenja elektromagnetnih smetnji i utjecaja. Sadašnji stupanj tehničke regulative u svijetu je takav da ona ne zadire direktno u područje odreñivanja zahtjeva za smanjenje elektromagnetnih smetnji i utjecaja, već samo posredno. To znači, da elektroenergetske kompanije same odreñuju uvjete za smanjenje elektromagnetnih smetnji i utjecaja svojim internim, stručnim ili drugim preporukama ili aktima. Tako npr. njemačko zakonodavstvo postavlja samo zahtjeve na kabele za sekundarne strujne krugove i način uzemljenja mjerne opreme u cilju smanjenja utjecaja smetnji.

Zahtjevi za dimenzioniranje osnovnog uzemljenja elektroenergetskog postrojenja sa stajališta zaštite čovjeka odreñeni su prije svega kriterijima za dopušteni napon dodira. U cilju postizanja napona dodira ispod dopuštenih vrijednosti, potrebna gustoća uzemljivačke mreže može se odrediti različitim postupcima: primjenom analitičkih postupaka, dijagrama i tablica iz priručnika i standarda, te primjenom numeričkih postupaka za proračun, projektiranje i analizu složenih uzemljivačkih sistema. U svim postupcima, potrebno je poznavati otpornost zemlje te dio struje zemljospoja koji pri kvaru u postrojenju teče kroz uzemljivački sistem. Otpornost zemlje odreñuje se na temelju mjerenja u sušnom periodu, dok se dio struje zemljospoja koji teče kroz uzemljivač odreñuje iz analize struja kratkog spoja, vodeći računa o planiranom razvoju elektroenergetskog sistema za vrijeme predviñene životne dobi postrojenja. Uobičajeni rezultat takvih proračunskih postupaka je jednolika uzemljivačka mreža. Obično su to mreže s okcima koja nisu manja od 10 m.

Pri nastanku kvara u elektroenergetskom postrojenju teku struje kvara koje predstavljaju ekstreman slučaj prijelaznih struja i time naponskih smetnji. Ovisno o impedansi sistema napajanja mogu biti nekoliko redova veličine veće od normalne struje nazivnog opterećenja. Pri nastanku kvara prisutno je smanjenje napona na susjednoj opremi, sve dok se kvar ne otkloni. Motori koji su u pogonu za vrijeme nastanka kvara, mogu djelovati kao generatori električne energije i davati dodatnu struju na mjesto kvara, u najgorem slučaju u trajanju do nekoliko perioda.

Pri nekim uvjetima kvara, ne pojavljuju se visoke struje pa ne proradi prekostrujna zaštita (npr. zemljospoj s lukom uz odreñene uvjete). Takve struje kvara često uzrokuju značajne visokofrekventne prijelazne napone velike amplitude. Dobro uzemljen izvor napajanja minimizira negativna djelovanja struja kvara i omogućava njihovo brzo otklanjanje.

Struje kvara koje teku kroz zemljovode mogu uzrokovati tranzijentne napone na priključenoj elektronskoj opremi čiji su dijelovi meñusobno povezani pomoću niskonaponskih, logičkih ili signalnih kabela, te kabela za prijenos podataka. Tranzijentni naponi mogu nastati budući da uzemljivački sistem opreme često sam predstavlja izvor visokih naponskih tranzijenata za vrijeme zemljospoja zbog elektromagnetne indukcije.

32

Tranzijenti razvijeni na induktivitetima zemljovoda mogu onda uništiti elektronske spojeve na krajevima spojnih kabela, telekomunikacionih kabela i ponekad logičke komponente izmjenično-istosmjernog izvora napajanja.

Odgovarajuće uzemljenje je ključno za siguran i zadovoljavajući rad elektroenergetskog sistema. Osnovni zahtjevi koje mora dobro uzemljenje zadovoljiti su:

a) osiguranje male impedanse za zatvaranje kruga struje kvara tako da prekostrujne zaštitne naprave mogu brzo reagirati,

b) održavanje male potencijalne razlike izmeñu izloženih metalnih dijelova,

c) ograničenje prenapona.

Utjecaj uzemljenja na funkcioniranje elektronske opreme u znatno manjoj mjeri je obrañen nego zaštitna funkcija uzemljenja. Posebna pažnja treba se posvetiti elektronskoj opremi i sistemima koji su različito osjetljivi na šum i prijelazne pojave. Pri tom treba posebno voditi računa o instalacijama u eksploziono ugroženim prostorima, radi mogućeg nastanka uzroka eksplozije i/ili požara. Neke konfiguracije elektronskog procesnog sistema je veoma teško uzemljiti na odgovarajući način u tipičnim instalacijama u tvornici ili uredima u zgradi. U tabeli 5.1. navedeni su tipični slučajevi i problemi koje je potrebno riješiti pri uzemljivanju.

Tabela 5.1.

Tipični slučajevi Neželjeni električni uvjeti

Tipični simptomi na elektronskoj opremi

Šta i gdje mjeriti

Odvojeno locirane i napajane komponente istog sistema

Različiti nivoi referentnih signala ili induciranih struja u kabelima za prijenos podataka

Povremene ili hronične greške u podacima, blokade, spori transferi ili/i I/O gubitak

Naponski nivo 50 Hz izmeñu kućišta komponenti

Višestruke vanjske veze na priključke jednog ureñaja ili sistema

Prijelazni naponi i struje na ulaznim priključcima za podatke i signale

Intermitirajuće blokade, uništeni signali, kvar na izloženim I/O krugovima i komunikacionim priključcima

Monitoring prijelaznih napona na priključcima opreme

Ureñaj ili sistem koji dijeli priključak na uzemljenje s drugom opremom

Lutajuće struje i šum zajedničkog moda u zemljovodu i kabelima za prijenos podataka

Slučajne greške na podacima ili spor transfer posebno u analogno baziranim sistemima

Provjeriti postoji li lutajuća struja iznad 1-2 A u uzemljivačkom vodiču

Slučaj 1. - Odvojeno locirane i napajane komponente istog sistema

U ovom slučaju problemi mogu nastati zbog toga što su različite komponente sistema (npr. računar, printer, računarska mreža, upravljanje industrijskim procesom, sigurnosni sistem voñen pomoću računara) meñusobno povezane kabelima za prijenos podataka a napajane iz različitih tačaka napojne mreže. Ovakva konfiguracija je često osjetljiva na razlike uzemljivačkog referentnog napona izmeñu pojedinih komponenti ili inducirane struje u vodovima za prijenos podataka, koje nastaju povezivanjem uzemljenja kabela za prijenos podataka. Npr. dugački printerski kabel za RS-232 spoj ili ekran koaksijalnog kabela računarske mreže spojeni izmeñu dva različita procesna sistema izloženi su razlici uzemljivačkih referentnih napona.

33

Pri tom su moguće dvije kritične situacije:

o Prva, kad je jedna komponenta (npr. printer) uzemljena na drugu komponentu sistema (npr. računar) preko voda za prijenos podataka.

o Druga je posljedica toga što su elektronske komponente napajane iz dvije različite tačke odnosno grane napojne mreže, kao što je prikazano na slici 5.1. Pri tome kabel za prijenos podataka može imati jedan ili oba kraja uzemljena na kućišta opreme. Ako su oba kraja uzemljena prijelazne ili trajne struje mogu teći duž tog voda. Ako je samo jedan kraj spojen, prijelazni ili trajni napon se pojavljuje na otvorenom priključku.

pr crt prt

PRT

Računarskamreža

Telefonskamreža

Tastatura

EMI/TVSS

L1 N L2

∆VG

∆VG

∆VG

PC

NID

CRT

mod net

Slika 5.1. Centralna procesorska jedinica i periferni spojevi

s različitim granama napajanja i referentnim uzemljenjem

Ovakve situacije ponekad uzrokuju probleme u prijenosu podataka za vrijeme prijelaznih stanja kao što su prenaponske struje i naponi u zemljovodima. Tipični simptomi na elektronskoj opremi su povremene ili hronične greške u podacima, blokade, spori transferi ili/i gubitak ulaznih, odnosno izlaznih podataka.

U elektronskim procesnim sistemima problemi s referentnim uzemljenjem tipično nastaju u sljedećim slučajevima:

o dugački kabeli za prijenos podataka (RS-232 dulji od 8 m i koaksijalni kabel ili kabel s prepletenom paricom dulji od 30 m),

o velike udaljenosti od zajedničkog napajanja, tj. kad su komponente napajane s različitih grana izvora, različitih napojnih panela ili različitih izvora napajanja,

o izloženost prijelaznim strujama u bliskim vodičima (koje induciraju prijelazne struje kad je ekran kabela spojen na oba kraja i prijelazne napone kad je ekran kabela spojen samo na jednom kraju).

34

Slučaj 2. - Jedna elektronska komponenta ima višestruke vanjske veze

U ovom slučaju problemi nastaju kad je jedna elektronska komponenta (npr. modem ili računar) povezana na više vanjskih sistema te je zbog toga izložena prijelaznim strujama i naponima izmeñu tih sistema. Tipične veze prema vanjskim sistemima su napojna mreža, telefonski i TV kabel i lokalna računarska mreža. Ovakve odvojene sisteme teško je održavati na istom naponskom nivou, posebno ako su oni uzemljeni na različitim mjestima i ulaze u objekt ili prostorije s opremom s različitih strana. U ovakvim uvjetima moguća je izloženost štetnim prenaponima. Tipični simptomi na elektronskoj opremi su spori transfer podataka, blokade i čak kvarovi na ulazno/izlaznoj opremi. Ključne veličine koje odreñuju vjerojatnost problema s prenaponima su:

o na kojem razmaku različiti sistemi ulaze u objekt ili dio objekta u kojem je smješten procesni sistem,

o koliko djelotvorno su povezana referentna uzemljenja različitih sistema.

Na slici 5.2. prikazan je tipičan primjer izloženosti prijelaznim naponima za telefaks spojen na telefonski sistem.

∆VG

Telefaks

Oštećenje

Struja

Telefonska linija

Udar groma

Ulaznapojnemreže

Slika 5.2. Utjecaj prijelaznog prenapona u telefonskom sistemu na telefaks

Ako prenapon u napojnoj mreži trenutno podigne referentni nivo na telefaksu, onda se cijeli prenapon može pojaviti izmeñu telefonskog ulaza i napajanja telefaksa. Pri tom se može dogoditi utjecaj na prijenos signala ili oštećenje ureñaja. U ovom slučaju ne pomaže ni izoliranje strujnog kruga telefaksa, jer ne utječe na izjednačavanje napona izmeñu različitih spojeva u opremi.

Prijelazni poremećaji ili štete mogu se takoñer očekivati kod spoja modema na lokalni telefonski i napojni sistem. Ulazni priključak modema postaje mjesto gdje se sastaju dva sistema. Ovaj spoj može biti izložen velikim naponskim razlikama izmeñu dva sistema koje su posljedica prenaponske struje u jednom od sistema. Takve prijelazne potencijalne razlike mogu se ukloniti povezivanjem svih vanjskih vodiča na istu sabirnicu za uzemljenje.

35

Slučaj 3. - Elektronski sistem kojem su napojni ili upravljački kabeli, te kabeli za

prijenos podataka izloženi lutajućim strujama

U ovom slučaju problemi nastaju kada je nekoliko različitih komponenti procesnog sistema (npr. računar, printer, računarska mreža, server itd.) fizički razdvojeno, ali povezano različitim kabelima za prijenos podataka, a komponente mogu biti napajane iz različitih tačaka ili grana iste napojne mreže. Ovakva konfiguracija može biti osjetljiva na lutajuće struje u napojnim vodovima ili vodovima za prijenos podataka koji ulaze na spojevima uzemljenja napojne mreže ili na spojevima uzemljenja kabela za prijenos podataka i kabelskih ekrana.

Lutajuće struje i električni šum zajedničkog moda izmeñu komponenti sistema uzrokuju ili naponske razlike ili elektromagnetni utjecaj na komunikacije. Lutajuće struje mogu se pogotovo očekivati kad napojna mreža napaja različitu elektronsku i drugu opremu. Simptomi na elektronskoj opremi su slučajne greške na podacima ili spor transfer podataka.

5.1. Uzemljivački podsistemi elektronske opreme

U svrhu sigurnosti, elektronski sistemi moraju biti dobro uzemljeni, tj. direktno spojeni sa zemljom i uzemljenjem opreme. Uzemljivački sistem tipične elektronske opreme može se predstaviti s 4 odvojena, dobro (tj. galvanski) povezana funkcionalna podsistema. To su:

a) Podsistem za zaštitu od struja kvara i zaštitu ljudi koji se sastoji od sljedećih dijelova:

o zemljovoda za uzemljenje izmjeničnog ili istosmjernog sistema napajanja,

o sistema zemljovoda za uzemljenje opreme,

o uzemljivača.

b) Referentna struktura signala; to je vanjska instalirana mreža vodiča koji se koriste za meñusobno povezivanje metalnih okvira, kućišta i referentne stezaljke napojne mreže logičkih ili signalnih nivoa električne ili elektronske opreme.

c) Podsistem za zaštitu od groma; sastoji se od prstena oko zgrade i uzemljivačkih sondi i povezan je na gromobranske hvataljke na zgradi.

d) Uzemljivački podsistem za zaštitu od prenapona u telekomunikacionim i signalnim krugovima te krugovima za prijenos podataka.

U svrhu ostvarivanja zaštite od strujnog udara svi ovi funkcionalni podsistemi uzemljenja trebaju se kvalitetno povezati na zajednički uzemljivač. Oni čine jedinstven, povezani uzemljivački sistem. Ovakvo spajanje ne može se ostvariti kad se, ili preko opreme ili osoblja, može namjerno ili slučajno spojiti dva izolirana uzemljivačka sistema koji se nalaze na nekom potencijalu. Takav potencijal uzemljivača tipično nastaje zbog zemljospoja u izmjeničnom ili istosmjernom sistemu napajanja, udara groma ili drugih struja koje mogu proizvesti padove napona kada teku zajedničkim uzemljivačkim medijem, tj. zemljom.

Navedeni problem postoji čak i kad uzemljivački sistem ima vrlo mali otpor rasprostiranja, npr. reda 1 Ω. Npr. udar groma u blizini jednog uzemljivača s vrlo malom strujom od 20 do 40 kA proizvešće povišenje potencijala zemlje od 20 kV do 40 kV izmeñu dva uzemljivačka sistema s otporom od samo 1 Ω izmeñu njih. To je previsok potencijal kojeg bi izdržala bilo kakva razumno konstruirana izolacija na nivou signalnih krugova.

36

5.1.1. Osnovni koncepti uzemljenja i spajanja

U svrhu uzemljenja, djelotvorno spajanje izvodi se pomoću skupa zemljovoda i spojeva koji zajedno tvore, na svim frekvencijama od interesa, niskoimpedansni put strujama koje njima teku. Ako su izvedeni propisno, mogu uspješno ograničiti razvoj neželjenih potencijala na krajevima spojnih mjesta. Cilj je da svaki spoj bude takav da su električna svojstva cijelog puta struje kvara funkcija svih povezanih elemenata, a ne samo meñusobnih veza. Drugim riječima, loši spojevi su često osnovni uzrok opasnih situacija ili stvaranja šuma, tj. neprihvatljivih padova napona, zagrijavanja, prekida u radu, električnog šuma i visokog otpora rasprostiranja uzemljivača. Veliki presjek vodiča uzemljivača ne vrijedi ako su meñu njima loši spojevi.

Treba naglasiti da su karakteristike većine uzemljivača i odgovarajućih spojnih priključaka potpuno različite za niske i visoke frekvencije. Njihove visokofrekventne karakteristike su od posebne važnosti za većinu elektronske opreme gdje su za tipične propagacione struje kroz spojne vodiče karakteristični kratko trajanje, impulsi brzih promjena te veliki raspon u nivoima struja.

5.1.2. Uzemljivački sistem

Uzemljivački sistem osigurava referentno uzemljenje postrojenja samo zbog razloga sigurnosti (tj. za udare groma, nastajanje požara, zaštitu od strujnog udara). Procesi prenošenja signala i interni signalni procesi nisu podržani ovim sistemom niti spajanjem na njega, osim sa stajališta sigurnosti. Meñutim, nepravilno spajanje dijelova elektronske opreme na uzemljivački sistem može proizvesti probleme u funkcioniranju i sigurnosti opreme, te dovesti do njenog oštećenja prilikom nastanka sklopnih prenapona u sistemu napajanja, zemljospoja ili udara groma.

Uzemljivački sistem u pravilu ima svojstvo povećanja impedanse s frekvencijom. Ovo ograničava djelotvornost uzemljivačkog sistema u smanjenju visokofrekventnih šumova. Prema valnoj teoriji, zemlja i spoj na nju predstavljaju diskontinutet serijske impedanse za većinu impulsnih struja brzog porasta i kratkog trajanja. Stoga, taj spoj generira refleksije struje i napona kad se takvi valni oblici narinu na uzemljenje. Takve refleksije se onda šire natrag u zemljovode i prenesu na sve dijelove opreme koja je na njih povezana kroz sistem napajanja ili preko mreže zemljovoda.

Osim toga, tok struje kroz zemljovode stvara, zbog neravnoteže struja, velika bliska i udaljena elektromagnetna polja i time oni postaju izvori elektromagnetnih smetnji. Npr. elektromagnetne smetnje nastale zbog toka struje kroz zemljovode stvaraju elektromagnetnu spregu sa susjednim vodičima, odnosno mogu zračiti udaljeno elektromagnetno polje u okruženje kao radiofrekventni val u kojem ugroženi vodiči i strujni krugovi djeluju kao antene. Ako su uzemljivački sistem ili pripadajući zemljovodi galvanski spojeni na signalne krugove, onda će na njih izravno djelovati vodljiva elektromagnetna strujna smetnja.

Ispravno uzemljenje je neophodno za sigurnost, rad i funkcioniranje opreme. Integritet uzemljenja, a time i integritet ispravnog rada opreme ovise o ispravnom spajanju elektroda uzemljivačkog sistema, ispravnom uzemljenju pomoćne opreme i posebno izvedenih izvora, i ispravnom uzemljenju elektronske opreme za mrežne i visoke frekvencije. Preporučena praksa je da se koristi dobro uzemljeni izmjenični sistem napajanja i instalira izolirane (ne gole) vodiče za uzemljenje u krugovima koji napajaju elektronsku opremu. Svi metalni dijelovi opreme kao kućišta, postolja, zaštitne cijevi, zemljovodi i svi uzemljivači trebaju biti spojeni zajedno u neprekinuti električni vodljivi sistem

37

5.2. Uzemljivač elektroenergetskog postrojenja

Ako se analizira osnovna uzemljivačka mreža s aspekta smanjenja elektromagnetnih smetnji i utjecaja, onda ona služi za izvedbu dodatnih veza sa zemljom, kojima se:

o povezuju elementi rasklopišta barem dvostrano,

o povezuju armature kabelskih kanala,

o povezuju prsteni oko zgrada i njihovi temeljni uzemljivači,

o spajaju vodiči za kompenzaciju elektromagnetnih interferencija,

o uzemljuju sabirnice za izjednačenje potencijala.

Pri tom je važno da su veze izmeñu čvorova uzemljivačke mreže i veze izmeñu uzemljivačke mreže i elemenata postrojenja koji se uzemljuju niske impedanse, ne samo pri mrežnoj frekvenciji nego i za struje visoke frekvencije. Time se sprječava nastanak prijelaznih potencijalnih razlika na uzemljivačkoj mreži (Transient Ground Potential Rise) i uzemljenim konstrukcijama.

Zbog navedenog, uzemljivačka mreža izvodi se gušća i oblikuje na odgovarajući način u blizini koncentriranih kapaciteta, budući da oni daju najveći udio u elektromagnetnim smetnjama (energetski transformator, naponski i strujni mjerni transformatori, rastavljači). Uzemljivačka mreža, takoñer se oblikuje s obzirom na raspored dalekovodnih polja, transformatorskih polja, položaj energetskog transformatora i pomoćnih postrojenja u rasklopištu. Uzemljivačka mreža oblikovana po kriteriju elektromagnetne kompatibilnosti je u odnosu na uzemljivačku mrežu koja se oblikuje samo po kriteriju zaštite od električnog udara znatno gušća, dakle ispunjava sve kriterije za zaštitu od električnog udara.

5.2.1. Izbor materijala za osnovnu uzemljivačku mrežu

Pri izboru odgovarajućeg materijala za osnovnu uzemljivačku mrežu nema zahtjeva sa stajališta elektromagnetnih smetnji i utjecaja koje nameću tehnički standardi. Izbor materijala odreñuje se prvenstveno prema mehaničkim i korozionim zahtjevima.

U tabeli 5.2. dati su materijali za uzemljivače i njihove najmanje dimenzije s obzirom na koroziju i mehaničku čvrstoću prema standardu Evropske unije HD 637 S1: 1999, AnnexA.

38

Tabela 5.2.

Najmanje dimenzije

J e z g r a Nanošenje sloja/plašt

M a t e r i j a l Oblik uzemljivača

Promjer (mm)

Presjek (mm2)

Debljina (mm)

Pojedinačna vrijedn. (µm)

Srednja vrijedn. (µm)

Traka 3) 100 3 63 70

Profilni 100 3 63 70

Cijev 25 2 47 55

Okrugli štap za dubinski uzemljivač

20 63 70

Toplo

pocinčan 1)

Okrugla žica za površin. uzemljivač

10 50 5)

Sa olovnim plaštem 2)

Okrugla žica za površin. uzemljivač

8 1000

Sa bakrenim plaštem

Okrugla šipka za dubinski uzemljivač

15 2000

Č

E

L

I

K

Elektrolitski pobakaren

Okrugla šipka za dubinski uzemljivač

14,2 90 100

Traka 50 2

Okrugla žica za površin. uzemljivač

25*

Uže 1,8 po jednoj žici

25

Goli

Cijev 20 2

Pocinčano Uže 1,8 po jednoj žici

25 1 5

Pocinčana Traka 4) 50 2 20 40

Uže 1,8 po jednoj žici

25 1000

B

A

K

A

R

Sa olovnim plaštem 2)

Okrugla žica 25 1000

1) može se ubetonirati,

2) ne može se direktno ubetonirati,

3) traka u valjanom obliku ili odrezana sa zaobljenim bridovima,

4) traka sa zaobljenim bridovima,

5) kod pocinčavanja na tekućoj vrpci tehnički se ne može izvoditi 50 (µm).

39

U ekstremnim uvjetima, gdje ima opasnosti od korozije i mehaničkih oštećenja, koristi se veći presjek od 16 mm2.

Ne preporučuju se korištenje nepocinčane cijevi, lima ili profila. Ubetonirane željezne armature i čelični stupovi u betonu mogu se koristiti kao uzemljivači.

Ako se za odreñeno područje očekuje jača korozija uzimaju se za oko 50% veće vrijednosti od datih u tabeli 5.2.

Uzemljivači u obliku pletene mreže, koji služe samo za oblikovanje potencijala, moraju imati najmanji presjek žice od pocinčanog čelika 16 mm2 odnosno 10 mm2 ako su od bakra.

Sa stajališta zahtjeva elektromagnetne kompatibilnosti, odnosno smanjenja elektromagnetnih smetnji i utjecaja, povoljnija je bakrena uzemljivačka mreža od mreže načinjene od pocinčanog željeza. Prije svega zbog boljih korozionih osobina, pa time i sporijeg starenja.

5.2.2. Izbor materijala s obzirom na frekvencije elektromagnetnih smetnji

Pri voñenju visokofrekventnih struja vodiči od bakra i pocinčanog željeza ponašaju se bitno drugačije nego kod voñenja struja frekvencije 50 Hz. U frekventnom području od 100 kHz do reda veličine MHz u kojem se u postrojenjima na otvorenom najčešće kompenziraju smetnje od prijelaznih prenapona, treba imati u vidu da se zbog skin efekta struje vode samo površinski. Posljedica toga je da kompenzacioni vodič mora imati veliki presjek.

Sa stajališta smanjenja elektromagnetnih smetnji i utjecaja za osnovnu uzemljivačku mrežu, zbog svojih osobina, preporučljiv je bakar. Polaže se u zemlju u obliku užeta ili pletenice s presjekom od barem 70 mm2. Za postrojenja koja imaju postojeću osnovnu uzemljivačku mrežu načinjenu od pocinčane željezne trake a koju je potrebno proširiti, pri izboru materijala za dodatnu uzemljivačku mrežu treba razmotriti sljedeće:

o korozionu ugroženost postojećeg i dodatnog uzemljivača,

o mogućnost zaštite meñusobnih galvanskih spojeva i njihov nadzor,

o djelotvornost obje uzemljivačke mreže s obzirom na smanjenje elektromagnetnih smetnji i utjecaja.

40

5.2.3. Utjecaj uzemljivačke mreže na elektromagnetne smetnje

Uzemljivački sistem postrojenja koji je takoñer namjenjen smanjenju elektromagnetnih smetnji i utjecaja je u pravilu izveden u obliku mreže. Uzemljivačka mreža postrojenja treba ispuniti sljedeće zahtjeve:

o pri uzemljivanju elemenata u postrojenju, prije svega onih koji predstavljaju najveći koncentrirani kapacitet, uzemljivačka mreža treba imati nisku impedansu za raspodjelu prijelaznih struja koje teku preko dozemnih kapaciteta u zemlju, odnosno u uzemljivačku mrežu,

o uzemljenje mora takoñer pružiti dovoljno malu impedansu kompenzacionim strujama koje reduciraju, odnosno kompenziraju inducirane napone u sekundarnim strujnim krugovima,

o uzemljivačka mreža sa svojim okcima treba biti oblikovana tako da spriječi nastanak prijelaznih potencijalnih razlika (one nastaju zbog frekventno ovisnih impedansi uzemljenja, uzemljivačkih veza i metalnih konstrukcija) na dijelovima osnovne uzemljivačke mreže i uzemljenim konstrukcijama,

o učinkovito izveden sistem uzemljenja s niskim udarnim otporom rasprostiranja u bitnim tačkama postrojenja (uzemljenje odvodnika prenapona, neutralnih tačaka transformatora, završetaka oklopa SF6 postrojenja, ...) što se postiže lokalno izvedenom gušćom mrežom uzemljivača, primjenom vertikalnih uzemljivačkih sondi, nasipanjem bolje vodljivog materijala oko vodiča i slično,

o ravni i što kraći zemljovodi,

o oklope i metalne konstrukcije, te čelične armature u betonskim konstrukcijama treba uzemljiti u više tačaka, kako bi se postiglo grananje struja pri prijelaznim pojavama,

o gromobransku instalaciju treba spajati u čvornim tačkama uzemljivačke mreže,

o izvedba vrlo kvalitetnog uzemljenja nekoliko prvih dalekovodnih stupova koji ulaze u postrojenje,

o izjednačenje potencijala galvanskim povezivanjem svih metalnih dijelova i konstrukcija, te njihovim djelotvornim uzemljenjem, čime se postiže grananje struje kvara, smanjenje potencijala i padova napona i time ublažavanje elektromagnetnih smetnji u njihovom okruženju.

41

6. POSTUPCI I METODE PRORAČUNA ELEKTROMAGNETNE KOMPATIBILNOSTI

Postupak matematskog modeliranja u području elektromagnetne kompatibilnosti podrazumijeva ustanovljavanje veze izmeñu uzrokâ (to su izvori smetnji) i njihovih učinaka na ugroženu opremu (odziv kruga, koji može biti i dio sistema). Ova veza može se ustanoviti na nekoliko različitih načina, ovisno o tipu problema koji se rješava, njegovoj složenosti i dopuštenom odstupanju od egzaktne formulacije problema. Moguće metode matematskog modeliranja koje su primjenjive za ovakve probleme su:

o Primjena teorije krugova za opis vodljivih smetnji kao što su prenaponi, naponski propadi, prekidi napona, harmonici i sprega preko zajedničkog uzemljenja.

o Primjena ekvivalentnih krugova s koncentriranim ili raspodijeljenim parametrima za opis niskofrekventnih elektromagnetnih sprega iskazanih preko meñusobnih induktivititeta i parazitnih kapaciteta, te za opis utjecaja elektromagnetnog polja na vodove primjenom modeliranja energetskog prijenosnog voda i kabelskog preslušavanja.

o Opis problema preko Maxwell-ovih jednadžbi s odgovarajućim početnim i rubnim uvjetima, koje se rješavaju analitičkim ili numeričkim postupcima.

Primjena teorije krugova na rješavanje elektromagnetnih problema daje sistem linearnih algebarskih jednadžbi kojima se predstavlja matematska formulacija modela. Meñutim, primjena je ograničena na vrlo mali broj realnih, fizikalnih problema koji mogu biti opisani na tako jednostavan način. Numeričke metode za proračun polja pak omogućavaju modeliranje složenih problema uz uzimanje u obzir svih relevantnih faktora, tako da su modeli za numeričke proračune elektromagnetnih polja i njihovih utjecaja znatno precizniji i time znatno složeniji.

Osnovna fizikalna stanja koja predstavljaju sponu izmeñu izvora elektromagnetne smetnje i ugroženog električnog kruga ili opreme mogu se modelirati na različite načine ovisno o željenoj tačnosti modela, a time i rezultata proračuna. U današnje vrijeme glavno ograničenje u modeliranju elektromagnetne kompatibilnosti proizilazi iz složenosti stvarnih krugova, instalacija i ureñaja. Na primjer, moguće je prilično tačno modelirati spregu elektromagnetnog polja i nekoliko energetskih prijenosnih vodova ili induktivnu spregu visokonaponskog voda i nekoliko paralelnih signalnih vodova. Meñutim, ako se kabeli sastoje od neoklopljenih vodiča, koaksijalnih vodova ili usnopljenih vodiča, od kojih je svaki sastavljen od nekoliko desetina vodiča, a instalirani su u nekom automatiziranom pogonu ili vozilu sa složenom putanjom, praktično je nemoguće sprovesti proračune iz sljedećih razloga:

o presloženo je odrediti električne karakteristike (induktivitete i kapacitete),

o broj neovisnih parametara koji opisuju model postaje prevelik tako da veličina programskog koda i potrebno vrijeme proračuna onemogućavaju takve proračune.

Sljedeća poteškoća u modeliranju elektromagnetne kompatibilnosti proizilazi iz činjenice da je odreñeni krug ili ureñaj često ugrožen od više izvora koji djeluju različitim putevima, odnosno vrstama sprega. Ako su izvori i putevi sprege meñusobno neovisni, onda se mogu razamatrati zasebno, ali to nije uvijek slučaj.

42

Metode analitičkog i numeričkog modeliranja elektromagnetne kompatibilnosti primjenjuju se u projektiranju, konstruiranju, testiranju i razvoju u:

o elektroenergetskim sistemima,

o komunikacionim sistemima i sistemima za prijenos podataka,

o elektronici široke potrošnje

o elektronskim sistemima namjenjenim za vojnu primjenu.

Te metode se primjenjuju u svrhu:

o predviñanja odziva sistema na vanjske i unutarnje elektromagnetne smetnje i izbor zaštite,

o analize efikasnosti primjenjenih mjera za elektromagnetnu zaštitu,

o obrade mjernih podataka prilikom testiranja.

Mora se imati u vidu da nije moguće sve modelirati, meñutim čak i za većinu složenih sistema obično je moguće procijeniti red veličine mogućih nivoa utjecaja i time dati preporuke za poboljšanje projektnih rješenja, što projektantu može biti od velike pomoći.

Princip modeliranja elektromagnetne sprege prikazan je na slici 6.1.

Prije svega potrebno je razdvojiti vanjski izvor od unutarnjeg odziva sistema. Na slici

6.1. vanjski izvor elektromagnetne smetnje (npr. udar groma) može proizvesti naboj i struju na ugroženom ureñaju, bilo direktno vodljivim putem (ako je udar groma direktno u ureñaj) ili spregom preko elektromagnetnog polja ako se radi o udaljenom udaru. Ovisno o frekvenciji elektromagnetne smetnje, mogu se primijeniti različiti modeli za modeliranje sprege elektromagnetnim poljem, od niskofrekventne kapacitivne i induktivne sprege do visokofrekventne sprege elektromagnetnim zračenjem.

Nakon što su funkcije smetnji odreñene, potrebno je sprovesti dodatne proračune prodiranja elektromagnetne energije u područje od interesa. Kao i u rješavanju problema sprege potrebno je načiniti pojednostavljenja kako bi se razdvojilo unutarnje od vanjskog područja. Energija elektromagnetne smetnje od tačke električnog ulaza rasporeñuje se u unutrašnjost elektromagnetnim širenjem. Izraz elektromagnetno širenje može se koristiti i kod niskih frekvencija, premda rasporeñivanje energije nije opisano širenjem elektromagnetnog vala, pošto su polja po naravi kvazistatična. Kod viših frekvencija rasporeñivanje energije uključuje stvarno prostiranje signala prijenosnim vodovima ili direktnim zračenjem elektromagnetnog polja.

43

VoñenjePolja

Izvorelektromagnetnesmetnje

Električno imagnetno poljena ureñaju

Niskofrekvencijski modeli Visokofrekvencijski modeliNisko i visokofrekvencijski modeli

Induciranestruje i nabojina ureñaju

Kapacitivnasprega

Induktivnasprega

Elektromagnetnozračenje

Vodljivasprega

Slika 6.1. Modeliranje elektromagnetne sprege

6.1. Niskofrekventni modeli krugova s koncentriranim parametrima

Niskofrekventna teorija krugova primjenjiva je za razvoj modela elektromagnetne kompatibilnosti kad su fizičke dimenzije sistema znatno manje u odnosu na valnu duljinu elektromagnetne smetnje. Ovakvi modeli mogu biti primjenjeni u slučajevima kada su izvori utjecaja direktno spojeni na ugroženi strujni krug ili kad je ugroženi krug blizu izvora i pobuñen njegovim elektromagnetnim poljem.

Tipični primjeri ovakvih utjecaja su:

o vodljivi utjecaji koji dolaze direktno na ureñaje priključene na mrežu,

o vodljivi utjecaji ili utjecaji inducirani poljem voñeni izmeñu dva elektronska ili električna kruga istog sistema,

o utjecaji inducirani elektromagnetnim poljem, povezani spregom izmeñu energetskih prijenosnih vodova i obližnjih komunikacionih vodova,

o utjecaji inducirani elektromagnetnim poljem izmeñu energetskih prijenosnih vodova i vodova za prijenos podataka u elektroenergetskom postrojenju,

o utjecaji inducirani elektromagnetnim poljem izmeñu napojne elektroenergetske mreže i bliske osjetljive elektronske opreme.

44

6.1.1. Vodljive smetnje

Na slici 6.2. prikazan je primjer zajedničkog spoja izvora smetnje i ugrožene opreme. Električni krug koji ima jedan ili više izvora elektromagnetnih smetnji spojen je na drugi krug preko vodiča čime je omogućeno direktno unošenje elektromagnetne smetnje u ugroženi strujni krug. Npr. električni motor kao potencijalni izvor šuma (usljed iskrenja na kontaktima četkica) proizvodi električni šum koji se prenosi voñenjem kroz napojnu mrežu na radio (ugrožena oprema). Analiza ovakvih utjecaja može se sprovesti tako da se izvor smetnji nadomjesti na svojim stezaljkama ekvivalentnim Thevenin-ovim ili Norton-ovim krugom. Pri predstavljanju izvora smetnji na ovaj način treba imati na umu da se gube sve informacije o izvoru unutar stezaljki s kojih se radi nadomještanje. Stoga je ovakav model primjenjiv u granicama u kojima se unutarnji krug izvora elektromagnetne smetnje može smatrati linearnim. Nadalje, za analizu utjecaja elektromagnetne smetnje na ugroženu opremu mora biti poznata impedansa strujnog kruga ugrožene opreme.

Izvorelektromagnetnesmetnje

Ugroženielektričnikrug

Vodiči zanapajanje

Elektromagnetna smetnja

Motor Radio

Slika 6.2. Ugroženi krug direktno spojen na izvor elektromagnetne smetnje

Preko napojne mreže ostvarene su vodljive veze izmeñu velikog broja potrošača i ona je jedan od najvažnijih puteva kojima se niskofrekventne smetnje mogu prostirati od izvora smetnji do ugrožene opreme. Najčešći izvori elektromagnetnih smetnji koje se prenose voñenjem preko napojne mreže su:

o više harmonijske strujne i naponske komponente u napajanju,

o fluktuacije napona napojne mreže,

o padovi napona zbog kratkotrajnih prekida,

o prenaponi usljed sklopnih operacija ili udara groma.

6.1.2. Smetnje inducirane elektromagnetnim poljima

Elektromagnetne smetnje putem sprege elektromagnetnim poljem djeluju na ugroženi ureñaj preko polja koje dolazi iz izvora smetnji. Za niskofrekventna elektromagnetna polja može se razdvojiti zasebno utjecaj električnog ili magnetnog polja ovisno o naravi izvora smetnji i strukture ugrožene opreme.

U primjeru sprege u kojoj je dominantno magnetno polje, danom na slici 6.3. izvor elektromagnetnih smetnji i ugrožena oprema prikazani su dvopolima. Dijelovi krugova izvora i opreme na koje djeluje elektromagnetna sprega prikazani su sa po jednom petljom. Pretpostavljeno je da su ekvivalentni krugovi izvora i opreme unutar svojih kućišta dobro oklopljeni tako da izmeñu unutarnjih komponenti nema elektromagnetne sprege. Valna duljina signala smetnje je puno veća od dimenzija d cjelokupnog sistema.

45

d

B

EI2I1

Ugroženielektričnikrug

Dvopol 2Dvopol 1

Izvorelektromagnetnesmetnje

V1 V2

+ -

Slika 6.3. Niskofrekventna sprega magnetnim poljem

Izvor smetnji stvara struju smetnji I1 u vanjskom dijelu kruga koja proizvodi magnetno polje indukcije B koje ulančuje izloženu petlju ugrožene opreme. Ako je to polje vremenski promjenjivo, onda će se u izloženoj petlji ugrožene opreme, prema Faraday-evom zakonu elektromagnetne indukcije inducirati napon V2. To je induktivna sprega. Istovremeno, izvor smetnji stvara napon V1 na stezaljkama izloženog dijela kruga izvora smetnji. Posljedica toga je raspodjela naboja u tom dijelu kruga. Taj naboj stvara električno polje E koje se prostire u okolni prostor. Dio tog polja može završiti na nabojima induciranim na izloženoj petlji ugroženog kruga. Kako je i električno polje promjenjivo u vremenu, vremenska promjena induciranih naboja stvara struju u ugroženom krugu. To je kapacitvna sprega.

Induktivna i kapacitivna sprega egzistiraju zajedno i u općem visokofrekventnom problemu, moraju obje biti uključene u proračun odziva ugroženog strujnog kruga. Meñutim, za pretpostavljeni raspored strujnih petlji spregnutih elemenata prema slici 6.3. magnetna sprega je primarna kod niskih frekvencija. Ova sprega se može predstaviti kao četveropol za izložene petlje oba kruga prema slici 6.4.

Dvopol 1 Dvopol 2

M

C0

C1

L1

C2

L2

Slika 6.4. Prikaz magnetne sprege preko četveropola

Izložena petlja dvopola 1 (izvor elektromagnetne smetnje) ima vlastiti induktivitet L1 i parazitni kapacitet C1, a izložena petlja dvopola 2 (ugrožena oprema) ima slične parametre L2 i C2. Ulančeni magnetni tok dvije petlje prikazan je meñuinduktivitetom M a kapacitivna sprega izmeñu dva kruga kapacitetom C0. Svi ovi parametri su ovisni o geometriji i sredini koja okružuje ove krugove, a odreñuju se ili proračunima ili mjerenjima. Za niske frekvencije, utjecaj parazitnih kapaciteta C1 i C2 obično je zanemariv.

46

Error! Not a valid link.

Slika 6.5. Niskofrekventna sprega električnim poljem

Na slici 6.5. prikazan je primjer gdje je primarna sprega ostvarena preko električnog polja. Izvor smetnji napona V1 može inducirati znatne intenzitete gustoće naboja na spregnutim elementima. Kako nema zatvorenog vodljivog puta, struja I1 i njeno magnetno polje B bit će zanemarivi. Meñutim, kao i u prethodnom slučaju, postoje i električno i magnetno polje i oba doprinose sprezi.

Ekvivalentni model za ovu spregu prikazan je na slici 6.6. C1 i C2 predstavljaju vlastite kapacitete vodiča dvopola 1 i 2 koji su u sprezi, a C0 predstavlja njihov meñusobni kapacitet. L1 i L2 su rasipni induktiviteti vodiča, a M je meñuinduktivitet. U većini slučajeva, efekt ovih induktiviteta je zanemariv u odnosu na kapacitivne efekte.

Dvopol 1 Dvopol 2C0

C1

L1 M

C2L2

Slika 6.6. Prikaz kapacitivne sprege preko četveropola

6.1.3. Smetnje uzrokovane zajedničkim uzemljenjem

Izvor elektromagnetne smetnje može djelovati na ugroženi krug takoñer preko zajedničkog uzemljenja, odnosno zajedničkog puta kroz zemlju. Uzemljenje se izvodi s ciljem zaštite osoblja od električnog udara i eliminiranja elektromagnetnih utjecaja. Ako je uzemljenje izvedeno pravilno, obje svrhe uzemljenja su ispunjene. Meñutim, ako je izvedeno nepravilno, može čak pogoršati probleme s elektromagnetnim smetnjama.

47

Pretpostavimo da se istosmjerna struja I0 dovodi u poluvodljivi prostor (zrak – zemlja vodljivosti σ) preko elektrode A na površini zemlje i odvodi preko elektrode B prema slici

6.7. Strujno polje stvoreno elektrodama A i B uzrokuje raspodjelu električnih potencijala na površini zemlje. Ako je drugi, ugroženi krug spojen preko elektroda A' i B' na zemlju, dobit će preko njih razliku potencijala VA'B' koja utječe na taj strujni krug. Time je ostvarena otporna sprega izmeñu ovih krugova.

Ekvivalentni T-krug kojim možemo predstaviti ovu spregu prikazan je na slici 6.8. Izvor smetnji prikazan je na stezaljkama A-B preko svog Thevenin-ovog ekvivalenta (napona Vs i otpora Rs), dok je ugroženi strujni krug opterećen otporom Rb. RAB je otpor izmeñu elektroda A i B, a RA'B' je otpor izmeñu elektroda A' i B'. Meñusobni otpor Rt definiran je kao omjer:

0

''

I

VR BA

t = (6.1)

Error! Not a valid link.

Slika 6.7. Strujno polje dviju elektroda na površini zemlje

Rs

Izvor Krug sprege Ugroženi krug

B B’

RtVs

+

A A’

R -RAB t RbR -RA’B’ t

Slika 6.8. Ekvivalentni krug za spregu preko zajedničkog uzemljenja

6.2. Proširenje modela krugova na visoke frekvencije

Kad frekvencija elektromagnetne smetnje poraste i valna duljina počinje bivati usporedna s dimenzijama kruga, opisani niskofrekventni modeli postaju netačni. Utjecaj rasipnih induktiviteta i parazitnih kapaciteta može postati značajan. Kod niskih frekvencija osnovne vrijednosti otpora, induktiviteta i kapaciteta mogu se vrlo tačno odrediti na temelju poznavanja geometrije elemenata kruga. Meñutim na visokim frekvencijama rasipni induktiviteti i parazitni kapaciteti dolaze do izražaja i vrlo ih je teško odrediti. Osim poteškoća u odreñivanju ovih elemenata, kod visokih frekvencija nastaje problem izračunavanja elektromagnetne sprege, budući su dimenzije kruga usporedive s valnom duljinom, pa elektromagnetne veličine, koje se prostorno mijenjaju, mogu čak i mijenjati svoj predznak unutar prostora kojeg popunjava ugroženi ureñaj.

48

6.2.1. Model prijenosnog voda

Vodljivi utjecaji kod visokih frekvencija ne mogu se opisati jednostavnim modelima krugova, budući da postaju izraženi efekti prostiranja elektromagnetnih valova. U slučajevima dugih vodiča može se primijeniti model prijenosnog voda koji je pogodan za proračunavanje različitih problema elektromagnetnih utjecaja.

Kod visokih frekvencija prostiranje elektromagnetnog vala duž prijenosnog voda, s obzirom na njegovu duljinu, mora se uzeti u obzir. To se postiže modeliranjem voda s raspodijeljenim parametrima. Na slici 6.9. prikazan je diferencijalni dio dx trofaznog voda. Ako je vod duž svoje duljine s istim svojstvima, električni parametri se mogu smatrati jednoliko raspodijeljenim i označavaju se vrijednostima po jedinici duljine: R' – otpor, L' i M' – induktivitet i meñuinduktivit, C' – kapacitet i G'- odvodnost.

1

x x+ x∆

2

G’dx

G’dxG’dx C’dx

C’dx C’dx M ’dx23

M ’dx12

M ’dx13

R’dx L’dx

L’dx

L’dx

R’dx

R’dx

3

Slika 6.9. Raspodijeljeni parametri voda diferencijalne duljine dx

Pri tome moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

o vodiči koji čine vod moraju biti paralelni i paralelni referentnom vodiču (površini zemlje),

o dielektrična svojstva materije koja okružuje vod moraju duž voda biti aksijalno simetrična, tj. nepromjenjiva.

Analiza vodova zasniva se na jednostavnom dvožičnom modelu voda koji se onda poopćava na višežični model. Za takav dvožični model voda koji čine vodiči s gubicima, napon v(x,t) i struja i(x,t) u trenutku t, na udaljenosti x od početka voda koji je pobuñen koncentriranim izvorom, opisani su telegrafskim jednadžbama:

0),(

'),('),(

=∂

∂++

∂

∂

t

txiLtxiR

x

txv (6.2.a)

0),(

'),('),(

=∂

∂++

∂

∂

t

txvCtxvG

x

txi (6.2.b)

Model diferencijalne duljine voda opisan preko raspodijeljenih parametara prikazan je T-četveropolom kao na slici 6.10.

49

x x+ x∆

G’dx C’dx

L’dxR’dx

Slika 6.10. Raspodijeljeni parametri dvožičnog voda

Ako se analiziraju harmonijski promjenjive veličine, telegrafske jednadžbe (6.2.) prelaze u:

0)(')(

=+ xIZdx

xVd o

o

(6.3.a)

0)(')(

=+ xVYdx

xId o

o

(6.3.b)

gdje su )x(Vo

i )x(Io

fazori napona i struja na udaljenosti x, a Z ' i Y ' su impedansa i admitansa voda po jedinici duljine:

''' LjRZ ω+= (6.4.a)

''' CjGY ω+= (6.4.b)

Za sistem od n vodiča (plus jedan referentni vodič – npr. zemlja) telegrafske jednadžbe (6.3.) mogu se napisati u matričnom obliku:

[ ] 0)(')(

=

+

xIZdx

xVdo

o

(6.5.a)

[ ] 0)(')(

=

+

xVYdx

xIdo

o

(6.5.b)

gdje su

)(xVo

i

)(xIo

vektori fazora od n napona odnosno struja na vodovima a [Z '] i

[ ]'Y su n x n matrice linijskih impedansi i admitansi. Zbog meñusobnih induktivnih i kapacitvnih sprega ove dvije matrice su pune matrice.

Široko usvojeni numerički postupak rješavanja jednadžbi (6.5.) je primjena programske podrške temeljene na Bergeron-ovoj metodi, poznate pod nazivom Electromagnetic Transient

Program.

50

6.3. Numerički postupci za proračun elektromagnetnih polja

Za rješavanje elektromagnetnih utjecaja složene geometrije u niskofrekventnom području, kao i rješavanje elektromagnetnih utjecaja u visokofrekventnom području, nužno je primijeniti sistem Maxwell-ovih jednadžbi koje u potpunosti opisuju elektromagnetno polje. Maxwell-ove jednadžbe mogu se analitički riješiti samo za usku klasu jednodimenzionalnih problema statičnih i kvazistatičnih polja. Već svaki dvodimenzionalni geometrijski raspored nužno zahtijeva primjenu neke od numeričkih metoda za rješavanje polja. Tri su numeričke metode prikladne za rješavanje problema elektromagnetne kompatibilnosti, pa će ovdje biti navedene njihove osnovne karakteristike.

6.3.1. Metoda konačnih diferencija u vremenskom području (Finite-Difference Time-Domain Method - FDTD)

Metoda konačnih diferencija je metoda u kojoj se na cijeli prostor matematskog modela primjenjuju Maxwell-ove jednadžbe. U ovoj metodi diferencijalne Maxwell-ove jednadžbe pretvaraju se u sistem jednadžbi diferencija koje se rješavaju direktno u vremenskom području. Cijeli prostor koji okružuje modelirano područje treba biti prekriven mrežom (obično kvadratnom ili pravokutnom), malih dimenzija u odnosu na valnu duljinu koja formira ćelije. Svaka ćelija mreže ispunjena je samo jednim materijalom. Električno i magnetno polje rješavaju se za sve čvorove u mreži za zadani trenutak vremena, na temelju njihovih vrijednosti iz prethodnog trenutka, pomaknutog za zadani interval. Kako je ukupni broj ćelija mreže ograničen duljinom trajanja proračuna i raspoloživom računarskom memorijom, treba problem modelirati s najvećom mogućom veličinom ćelija, vodeći pri tom računa da se bitni detalji unutar područja proračuna modeliraju s gušćom mrežom, kako bi se dobili rezultati zadovoljavajuće tačnosti. Takoñer, simulacija u ovoj metodi mora trajati dovoljno dugo da se omogući završetak svih interakcija u modelu.

Osnovna prednost metode konačnih diferencija u vremenskom području u odnosu na metodu konačnih elemenata i metodu momenata je što je to metoda koja daje izravno rješenje u vremenskom području. Rješenje u vremenu prikazano kao valni oblik može se onda rastaviti u spektralne komponente primjenom Fourier-ove transformacije. Zbog toga je ova metoda posebno pogodna za probleme elektromagnetnih utjecaja u kojima je sadržan široki frekventni spektar. Nadalje, za razliku od druge dvije numeričke metode, ova metoda ne zahtijeva rješavanje matrica. Umjesto toga, veličine polja se podešavaju u prostoru tako da zadovolje Maxwell-ove jednadžbe, a u vremenu se primjenjuje metoda vremenskih skokova. Time je omogućeno direktno rješavanje polja u vremenu. Drugim riječima, kako vrijeme teče, rješenje polja se odreñuje za svaki trenutak vremena i rezultati se pohranjuju u memoriju računara za kasniju interpretaciju.

Metoda konačnih diferencija je najjednostavnija i najrazumljivija numerička metoda proračuna polja. Meñutim, za njenu ispravnu primjenu mora se voditi računa o tačnom numeričkom modeliranju primarnog izvora energije, o tačnom generiranju mreže kako bi se spriječilo prisustvo nepostojećih valova u rješenju, te o tačnoj i pouzdanoj formulaciji proširenja polja izvan područja proračuna kako bi se omogućio proračun polja u otvorenim problemima.

Metoda konačnih diferencija ima prednosti u rješavanju visokofrekventnih, odnosno problema u kojima veličine polja nisu harmonijskog oblika. Njezin nedostatak je da ima značajne zahtjeve na računarske resurse (memorija i vrijeme trajanja proračuna), te da nije pogodna za probleme sa dugim vodičima ili drugim tankim dugim geometrijskim oblicima.

51

6.3.2. Metoda konačnih elemenata

(Finite Element Method)

Metoda konačnih elemenata je numerička metoda kojom se parcijalne diferencijalne Maxwell-ove jednadžbe transformiraju u sistem linearnih algebarskih jednadžbi. To je metoda koja se temelji na rješenju u frekventnom području, tj. rješava se jedan problem za zadanu frekvenciju.

Osnovna prednost metode konačnih elemenata je da se pomoću nje mogu vrlo precizno opisati geometrija ili sredine unutar područja proračuna s velikom fleksibilnošću. To je moguće budući da se diskretizacija područja proračuna sprovodi primjenom nejednolikih dijelova ili elemenata (za razliku od metode konačnih diferencija) različitih oblika, čime se lahko opisuju složene geometrije. Pri tom je cijelo područje proračuna potrebno prekriti mrežom konačnih elemenata. Savremena programska podrška za rješavanje polja metodom konačnih elemenata sadrži adaptivne generatore mreže konačnih elemenata koji automatski korigiraju početno rješenje podjele na konačne elemente u cilju postizanja zadovoljavajuće tačnosti proračuna. Rezultirajuće matrice u metodi konačnih elemenata su rijetko popunjene što omogućava njihovo jednostavno rješavanje. Metoda konačnih elemenata ima sličnosti s metodom momenata jer obje metode pretvaraju diferencijalne odnosno integralne jednadžbe u sistem linearnih algebarskih jednadžbi. Meñutim, bitna razlika metode konačnih elemenata u odnosu na metodu momenata je u tome što je ona temeljena na fizikalnom principu minimizacije energije sistema.

Nedostatak metode konačnih elemenata u odnosu na metodu momenata je pak u tome da je za otvorene probleme potrebno na odgovarajući način zatvoriti područje proračuna i na tim granicama formirati rubne i početne uvjete. Kao i metoda konačnih diferencija nije pogodna za probleme s dugim vodičima ili drugim tankim dugim geometrijskim oblicima.

6.3.3. Metoda momenata (Method of Moments)

Metoda momenata je numerička metoda kojom se Maxwell-ove jednadžbe u integralnom obliku transformiraju u sistem linearnih algebarskih jednadžbi. Metoda momenata je primjenjiva za rješavanje različitih problema, a posebno je efikasna u rješavanju problema s metalnim strukturama koje se sastoje od ploha ili žica. Za razliku od prethodne dvije metode koje pri proračunu obuhvaćaju cijeli prostor od interesa (kojeg je u otvorenim problemima čak potrebno proširiti da se postave odgovarajući rubni i početni uvjeti), u metodi momenata diskretizira se samo fizikalna struktura objekta koji se analizira. Ako je sredina linearna, homogena i izotropna potrebno je modelirati samo područja koja pokrivaju izvori (naboji i struje). Zbog toga je metoda momenata vrlo efikasna u problemima s dobrim vodičima u linearnim sredinama. Kako se metoda momenata primjenjuje u frekventnom području, pogodna je za rješavanje problema u kojima su izvori zadane frekvencije ili unutar uskog frekventnog pojasa.

52

Metoda momenata sprovodi se u četiri koraka:

o podjela prostora, ploha ili vodiča u niz prostornih elemenata, plošnih rubnih elemenata ili jednodimenzionalnih žičnih segmenata dimenzija znatno manjih od valne duljine,

o aproksimacija izvora (naboja i struja) odgovarajućim funkcijama,

o izračunavanje članova matrice i rješenje nepoznatih gustoća izvora (naboja i struja),

o izračunavanje veličina polja u prostoru od interesa na temelju rješenja za izvore dobivenih u prethodnom koraku.

U metodi momenata, plošni izvori mogu se modelirati mrežom tankožičnih elemenata. Ona je posebno pogodna, za razliku od druge dvije metode, za modeliranje dugih, tankih vodiča, budući da nije potrebno modelirati prostor oko njih. Takoñer, uvjeti na granicama sredstava različitih karakteristika mogu se vrlo efikasno uključiti primjenom metode odslikavanja.

6.4. Proračuni elektromagnetne kompatibilnosti u elektroenergetskom postrojenju

Pri analizi elektromagnetne kompatibilnosti u elektroenergetskom postrojenju potrebno je načiniti sljedeće proračune elektromagnetnih smetnji te njihovih utjecaja na sekundarnu opremu i osoblje unutar kruga postrojenja:

a) proračun struja kratkog spoja,

b) proračun prijelaznih stanja pri udaru groma,

c) proračun prijelaznih stanja pri sklopnim operacijama,

d) proračun elektromagnetnog polja tokom kratkotrajnih kvarova,

e) utjecaj kompenzacionih vodiča za eliminiranje elektromagnetnih smetnji,

f) proračun elektromagnetnog polja u normalnom pogonu.

Navedeni proračuni omogućavaju daljnje proračune induciranih elektromagnetnih polja i napona u signalnim i mjernim kabelima sekundarnog sistema. Na temelju tih proračuna može se onda načiniti izbor tipova signalnih i mjernih kabela, te način uzemljenja opreme, kako bi se osigurala elektromagnetna kompatibilnost u postrojenju.

Proračuni pod a), b) i c) mogu se sprovesti Electromagnetic Transient Program, koji je standardni alat za proračune takve vrste. Proračuni pod d) mogu se sprovesti nekim od programskih paketa temeljenim na metodi konačnih elemenata. Proračuni pod e) mogu se sprovesti ili primjenom EMTP programa ili nekog programa s konačnim elementima. Sveukupno elektromagnetno polje u normalnom pogonu, bitno za ocjenu izloženosti osoblja pogodno je, zbog tipične trodimenzionalnosti problema, sprovesti primjenom metode momenata.

53

7. METODE MJERENJA ELEKTROMAGNETNE KOMPATIBILNOSTI

U poglavljima 1, 2 i 3 ove studije detaljno su obrañene vrste elektromagnetnih smetnji koje se mogu pojaviti u elektroenergetskom postrojenju, kao i njihovi izvori te putevi sprezanja. Mjerenje tih smetnji i utjecaja na sekundarnu opremu u elektroenergetskom postrojenju predstavlja vrlo složen problem, tako da još uvijek ne postoji kod nas, niti u svijetu razrañena metodologija i postupci mjerenja.

S obzirom da pitanje elektromagnetne kompatibilnosti obuhvata sve prethodno navedeno, moguće je podijeliti metode i postupke mjerenja elektromagnetne kompatibilnosti na:

o mjerenja nivoa smetnji koje stvaraju izvori,

o mjerenja nivoa smetnji koje dolaze na sekundarnu opremu,

o mjerenje utjecaja smetnji na sekundarnu opremu.

Od sva tri navedena mjerenja, IEC standardi i Evropske norme EN precizno definiraju samo metode i postupke mjerenja otpornosti ureñaja na elektromagnetne smetnje. Ogromna ekspanzija u upotrebi elektronskih komponenti i opreme povećavaju važnost i opasnost pogrešnog funkcioniranja ili oštećenja opreme, koji mogu nastati zbog elektromagnetnih smetnji. Da bi se izbjegao ili smanjio utjecaj ovog problema, IEC komiteti za proizvode, korisnici i proizvoñači električne i elektronske opreme utvrdili su nivoe otpornosti koje njihova oprema mora da ima, te razvili metode ispitivanja otpornosti opreme. Tim standardima definirani su nivoi smetnji i uvjeti testiranja pri kojima treba testirati osjetljivu sekundarnu opremu. Proizvoñači opreme u pravilu deklariraju uvjete u kojima će njihova oprema ispravno raditi.

Ova ispitivanja se primjenjuju za širok dijapazon opreme i sistema, pa se često mogu razlikovati ovisno o karakteristikama izvora smetnji i zahtjevanim kriterijima za opremu. Isto tako, izbor odgovarajućih ispitivanja i vrijednosti nivoa za odreñene proizvode općenito ovisi o uvjetima okoline i instaliranju opreme. Za odreñenu opremu mogu se zahtijevati i dodatna ispitivanja kao na primjer za medicinsku, vojnu, pomorsku opremu i sl. Na osnovi dosadašnjih iskustava sljedeća ispitivanja otpornosti opreme na smetnje smatraju se adekvatnim i pokrivaju čitavu oblast smetnji:

o niskofrekventne smetnje; svrha ovih ispitivanja je da se pokaže imunost opreme na vodljive smetnje u mrežama napajanja koje potječu od harmonika, meñuharmonika, naponskih fluktuacija, padova napona i kratkih prekida, promjena frekvencije, mrežnih sistema signalizacije itd.

o vodljivi tranzijenti i visokofrekventne smetnje; svrha ovih ispitivanja je da se pokaže imunost opreme na smetnje koje potječu od prenapona, brzih tranzijentnih naponskih impulsa, prigušenih oscilatornih valova, VF induciranih napona, vodljivih radio frekventnih smetnji itd.

o elektrostatička pražnjenja; odnosi se na ispitivanje imunosti opreme na elektrostatičke smetnje nastale usljed pražnjenja, koje imaju direktan ili indirektan (induktivni ili radijacioni) utjecaj na opremu.

o magnetne smetnje; odnosi se na ispitivanje imunosti opreme prema magnetnim poljima koja potječu od struja frekvencije napajanja, od udara groma (impulsna elektromagnetna polja) i od sklopnih operacija (prigušeno oscilatorno magnetno polje).

54

o elektromagnetne smetnje; svrha ispitivanja je da se pokaže imunost opreme i sistema prema elektromagnetnim poljima koje emituju radio predajnici ili bilo koji ureñaji koji kontinuirano emituju valove elektromagnetne energije.

o ostale smetnje; odnosi se na smetnje izazvane istosmjernim naponom na signalnim i upravljačkim vodovima itd.

Da bi se obezbijedila željena pouzdanost, oprema bi trebala biti podrvgnuta svim ovim ispitivanjima, ali iz razumljivih razloga broj ispitivanja se mora ograničiti na prihvatljiv minimum. Izbor ispitivanja koje treba primijeniti na pojedinačnu opremu ovisi o nizu faktora od kojih su najvažniji vrsta smetnji koja utječe na opremu, uvjeti okoline, zahtjevana pouzdanost u radu i ekonomska ograničenja. S obzirom na raznolikost opreme i uvjeta okoline teško je navesti pravila u pogledu izbora ispitivanja, već u svim slučajevima treba razmotriti tehno-ekonomski optimum ispitivanja.

Metode ispitivanja, ispitna oprema, procedure za ispitivanje i interpretacija rezultata mjerenja dosta su dobro obrañeni u meñunarodnim i domaćim standardima. Bosanskohercegovački standard BAS EN 61000–4–1(decembar 2000.) – Elektromagnetna kompatibilnost; Dio 4: Ispitne i mjerne tehnike; Odjeljak 1: Pregled ispitivanja imunosti, kao osnovna EMC publikacija daje pregled potrebnih ispitivanja, preporuke u pogledu izbora odgovarajućih ispitivanja, način primjene ispitivanja i kratak opis ispitivanja (ispitne metode, ispitna oprema, vrijednosti ispitnih nivoa).

Meñutim, da bi oprema ispravno radila u nekom elektroenergetskom postrojenju, potrebno je odrediti nivoe smetnji koje uzrokuje primarno postrojenje, te nivoe smetnji koje dolaze na sekundarnu opremu. Ova ispitivanja u većini slučajeva nisu standardizirana i većina zemalja nema standarde koji obuhvataju kompletnu problematiku ispitivanja smetnji koje uzrokuju elektroenergetska postrojenja.

Za svako konkretno postrojenje, budući da su geometrijski i elektrotehnički parametri karakteristični i različiti za pojedino postrojenje, potrebno je napraviti elaborat o elektro-magnetnoj kompatibilnosti. U elaboratu treba napraviti detaljnu analizu postrojenja i proračune utjecaja koji bi ukazali na teorijski najnepovoljnija mjesta i najugroženije dijelove sistema. Dakle za pravilno izvoñenje mjerenja potrebno je teorijsko proučavanje i poznavanje izvora elektromagnetnih smetnji i puteva sprezanja. Kako bi se olakšalo rješavanje ove problematike razvijeno je i nekoliko računarskih programa za proračun elektromagnetnih polja. Na osnovi analize teorijskog proračuna potrebno je napraviti detaljan operativni program mjerenja koji obuhvata sva mjerenja koja je potrebno obaviti u stacionarnim i dinamičkim uvjetima sa lokacijama mjerenja. Analizom rezultata mjerenja i njihovim poreñenjem sa propisanim vrijednostima treba se ukazati na eventualno ugrožena mjesta i u elaboratu dati prijedlog mjera za otklanjanje elektromagnetnih smetnji ili njihovo smanjenje na prihvatljiv nivo.

Mjerenja u stacionarnim uvjetima izvode se da bi se utvrdili stalni nivoi elektromagnetnih smetnji u okolini gdje je ugrañena elektronska oprema. Ova mjerenja daju informaciju o mogućim mjestima sa stalno prisutnim visokim nivoom smetnji (npr. smještaj opreme u okolini jakih magnetnih polja). Program mjerenja u stacionarnim stanjima trebao bi da obuhvati sljedeće:

o Mjerenje smetnji elektromagnetnih polja. Ova mjerenja bi trebala uključiti mjerenje magnetnih polja frekvencije napajanja i mjerenje elektromagnetnih polja u odreñenom frekventnom području (npr. 10 kHz – 1000 MHz).

55

Za mjerenje magnetnih polja frekvencije napajanja može se koristiti gausmetar odgovarajućeg mjernog opsega i hall-ova sonda. Prema standardu EN 61000–4–8 granična vrijednost magnetnog polja do koje elektronska oprema mora ispravno funkcionirati u postrojenjima iznosi 30 A/m kontinuirano, odnosno 300 A/m u trajanju do 3 s.

Mjerenje smetnji elektromagnetnih polja u odreñenom frekventnom opsegu zahtijeva upotrebu odgovarajućeg ureñaja za mjerenje polja. Ovi ureñaji su u osnovi radio prijemnici. Za navedeno mjerenje potreban je i komplet mjernih antena za dato frekventno područje. Mjerači polja imaju normiranu antenu koja im omogućava da jačinu elektromagnetnog polja različitih frekvencija pretvaraju u odgovarajuće napone direktno proporcionalne jačini polja. Prema standardu EN 61000–4–3 granična vrijednost intenziteta zračenja elektromagnetnog polja u postrojenjima, do koje elektronska oprema mora funkcionirati iznosi 10 V/m .

o Mjerenje vodljivih smetnji, prenapona i distorzije napona. Ova mjerenja bi trebala obuhvatiti mjerenje kolebanja napona, mjerenje impulsnih prenapona u normalnim režimima rada, mjerenje visokofrekventnih vodljivih napona smetnji i spektralnu analizu mrežnog napona.

Za spektralnu analizu mrežnog napona, vodljive smetnje i kolebanje napona na raspolaganju je širok spektar mjernih instrumenata. Jedan od takvih instrumenata je i instrument za monitoring kvalitete napona u skladu sa standardom EN 50160 Memobox 800 (LEM NORMA), koji je primjenljiv kod niskonaponskih i srednjenaponskih sistema.

Uz Memobox 800 isporučuje se program Codam 808. Uz pomoć ovog programa mogu se programirati mjerni zadaci. Takoñer se pohranjene vrijednosti mogu prenijeti sa Memobox-a na računar. Izmjerene vrijednosti, u skladu sa standardom EN 50160 mogu se vrlo pregledno prikazati u tabelarnoj formi ili u vremenskim dijagramima.

Prikazivanjem rezultata pomoću programa Codam 808 može se odgovoriti na sljedeća pitanja:

o Kolike su naponske promjene, kolike su ekstremne vrijednosti i kada su se desile?

o Kolike su 10ms ekstremne vrijednosti tokom jednog mjernog intervala?

o Kada su izmjereni najdublji propadi i koliko su trajali?

o Da li postoji meñusobna veza izmeñu pikova struje i propada napona?

o Da li postoji meñusobna veza izmeñu špiceva struje i visokih vrijednosti flikera?

o Kolike su 95% vrijednosti flikera?

o Koliko je prekida izmjereno i koliko dugo su trajali?

o Da li je gornja granica viših harmonika još uvijek u propisanim granicama?

o Kolika je vrijednost nesimetrije napona?

o Da li signalni naponi utječu na kvalitet napona mreže?

o Koliko je stabilna mrežna frekvencija i kolike su ekstremne vrijednosti?

o Kolika je srednja vrijednost struje, a kolike su ekstremne vrijednosti?

o Kolika je struja neutralnog vodiča?

o Koliki je faktor amplitude faznih struja ili struje u neutralnom vodiču?

56

Mjerenje pomoću Memobox-a 800 se odvija u četiri koraka:

1. programiranje mjernog zadatka,

2. instaliranje instrumenta na mjerno mjesto,

3. sprovoñenje mjerenja i

4. čitanje i evaluacija mjernih rezultata

Mjerni zadatak se kreira u programu Codam 808 i mora sadržavati sljedeće podatke:

o mjerni period, opisan početkom i krajem intervala mjerenja,

o početak mjerenja (definiran vremenski ili prekidačem),

o ulazni opseg,

o nazivni napon, odnosno primarni i sekundarni napon kod mjerenja pomoću naponskog transformatora,

o mjerenje faza-neutralni vodič ili faza-faza

o memorijski model,

o duljina intervala,

o mjerni segment,

o meñuharmonici i signalni naponi,

o granične vrijednosti dogañaja,

o memorijski model za dogañaje,

o mjerenje struja faza (da/ne?),

o mjerenje struje neutralnih vodiča (da/ne?) i

o prijenosni odnos strujnih i naponskih transformatora

Prije mjerenja Memobox 800 se mora instalirati na mjerno mjesto. Instaliranje ovisi o napajanju instrumenta (direktno sa mreže ili preko mjernih kabela).

Memobox 800 može se priključiti za mjerenje preko naponskog transformatora. Slobodnim izborom prijenosnog odnosa mogu se koristiti različiti naponski transformatori.

Pomoću Memoboxa 800 mogu se vršiti mjerenja u 3-faznom 4-žilnom sistemu ili 3-faznom 3-žilnom sistemu (slika 7.1.)

57

L1 L2 L3 MEMOBOX 808

U L1

U L2

U L3

U N

I L1

I L2

I L3

I N

230V mrežni napon

Slika 7.1: Mjerenje linijskog napona u 3-faznom 3-žilnom sistemu

Mjerenje pomoću Memobox-a 800 u 3-faznom 3-žilnom sistemu preko dva naponska i dva strujna transformatora (Aronov spoj) prikazano je na slici 7.2.

L1 L2 L3 MEMOBOX 808

U L1

U L2

U L3

U N

I L1

I L2

I L3

I N

230V mrežni napon

Slika 7.2. Mjerenje tri linijska napona u 3-žilnom sistemu

58

Memobox 800 digitalizira ulazne signale (3 napona i 4 struje) poslije ulaznog filtriranja pomoću 12-Bit A/D-pretvarača. Frekvencija uzorkovanja iznosi 10,24 kHz. Iz ovih podataka računaju se svi ostali parametri.

Mjerenje naponskih promjena

Efektivna vrijednost se računa preko uzetog uzorka. Duljina intervala se može birati software-ski preko Codam 808.

t

UN

Period mjerenja

1 interval

Slika 7.3: Mjerenje naponskih promjena

Mjerenje ekstremnih vrijednosti

Ekstremne vrijednosti, tj. maksimalna i minimalna vrijednost napona kao i maksimalna vrijednost struje tokom jednog intervala obuhvaćaju se minimalnom rezolucijom od 10ms. Duljina intervala se može birati preko CODAMa 808 izmeñu polovine perioda (10ms) i 5 sekundi.

U max vr.

min vr.

t

period mjerenja

Slika 7.4: Mjerenje minimalne i maksimalne vrijednosti na jednom mjernom intervalu

59

Mjerenja prekida napona

Sve izmjerene vrijednosti napona koje su 1% manje od nazivnog napona interpretiraju se kao prekidi. Registrira se vrijeme početka i trajanje prekida napona. Da bi jedan prekid bio registriran mora trajati minimalno 20ms.

t

90% Un

1%

trajanje

100% Un 110% Un

Slika 7.5: Vremenski tok prekida napona

Mjerenje naponskih propada i prenapona

Ukoliko se prekorači gornja (npr. UN +10%) odnosno donja (npr. UN -10%) granična vrijednost, ovaj se slučaj registrira kao naponski propad odnosno prenapon.

Pohranjuje se početna tačka i trajanje dogañaja. Takoñer se pohranjuje ekstremna vrijednost naponskog propada ili prenapona.

t

90% Un

trajanje

propad

prenapon

trajanje

100% Un 110% Un

Slika 7.6: Primjer vremenskog toka jednog propada napona

60

Mjerenje viših harmonika

Svaki viši harmonik se registrira posebno. Mogu se registrirati svi viši harmonici do 40-tog. Izmjerene vrijednosti se računaju preko uzoraka u odreñenim intervalima. Duljina intervala može se birati pomoću software-a Codam 808.

t

U5 ef dužina intervala

period mjerenja

Slika 7.7: Mjerenje efektivne vrijednosti 5-tog harmonika

Mjerenje signalnih napona i meñuharmonika

Može se programirati mjerenje pet meñuharmonika. Mjerenje frekvencije se odvija u koracima od 5 Hz. Mjeri se 3- sekundna efektivna vrijednost svake programirane frekvencije za statističko prikazivanje prema standardu EN 50160.

Istovremeno se snima dijagram u dužem vremenskom periodu za programirane meñuharmonike.

Može se birati izmeñu sljedećih mjernih postupaka

o 200ms maksimalna vrijednost (preporučuje se kod mjerenja nivoa upravljačkog signala)

o 200ms minimalna vrijednost

o 3s maksimalna vrijednost

o srednja vrijednost preko duljine intervala

U Codam-u 808 se može zadati frekvencija sa rezolucijom od 0.5Hz. Po frekventnom opsegu npr.185Hz +/- 2.5Hz treba birati jedan mjerni kanal. U ovom opsegu se meñuharmonici korigiraju na mjernu frekvenciju 185Hz.

61

Mjerenje flikera

Brze naponske promjene uzrokuju promjene intenziteta svjetlosti u žaruljama. One mogu izazvati optički vidljivu pojavu koja se označava kao fliker.

Mjerenje se sprovodi prema IEC 61000-4-15 (bivša IEC 868). Kratkotrajni fliker Pst (mjerenje tokom 10 min, st označava short time) služi kao osnova za računanje dugotrajnog flikera Plt (lt označava long time ). Usrednjavanjem 12 vrijednosti za kratkotrajni fliker Pst izračunava se dugotrajni fliker Plt.

Formula za usrednjavanje je:

3

12

1

3

12∑

=

=i

st

lt

PP (7.1.)

t

fliker [%]

dužina inter. => 1 Pst 12 x dužina inter.=> 1 veličina flikera Plt

Slika 7.8: Mjerenje vrijednosti flikera

Ukoliko se za duljinu intervala uzme neka druga vrijednost osim 10 minuta, ova vrijednost će se uzeti za izračunavanje Pst. Normirana vrijednost se uvijek bazira na 10-minutnim intervalima.

Mjerenje nesimetrije

Nesimetrija definira stanje u trofaznoj mreži, gdje fazni kut izmeñu susjednih faza ili efektivne vrijednosti napona vodiča prema zemlji nisu jednaki.

Razlikuje se nesimetrija po amplitudi, po faznom kutu i nesimetrija i po amplitudi i po faznom kutu.

Stupanj nesimetrije se odreñuje iz odnosa inverzne Ui i nulte U0 komponente napona i direktne komponente Ud napona osnovnog vala. Ovo mjerenje uzima u obzir kako kut izmeñu pojedinačnih napona tako i njihove amplitude.

Mjerenje struje

Efektivna vrijednost struje (L1, L2, L3 i N) se usrednjava na intervalu. Dodatno se mjeri maksimalna vrijednost struje, kako je objašnjeno kod mjerenja ekstremnih vrijednosti. Odgovarajuće vrijeme za maksimalnu vrijednost može se birati neovisno o odgovarajućem vremenu za napon.

62

Mjerenje faktora amplitude

Faktor amplitude struje (L1, L2, L3 i N) se usrednjava na intervalu. Duljina intervala može se birati po volji preko Codam-a 808.

ef

aI

IK max= (7.2)

Za sinusni signal faktor amplitude iznosi 1.41

Mjerenja u stacionarnom stanju mogu pomoći i kod odreñivanja mjesta mjerenja za dinamičke uvjete ispitivanja.

Program mjerenja elektromagnetnih smetnji u dinamičkim uvjetima definira se na osnovi uvjeta generiranja najvišeg nivoa tranzijentnih prenapona koji se mogu pojaviti u uvjetima sklapanja rastavljača i prekidača, u normalnim uvjetima i u uvjetima kratkog spoja. Ukoliko nije moguće definirati najnepovoljniju konfiguraciju sklapanja potrebno je izvršiti mjerenja u svim krugovima i aparatima elektroenergetskog postrojenja za koje se pretpostavlja da je potencijalni izvor elektromagnetnih smetnji, kao što su sklapanje rastavljača u dalekovodnom, transformatorskom i mjernom polju, isklapanje neopterećenog dalekovoda, prekidanje struje jednopolnog kratkog spoja itd.

Kod ovog mjerenja trebalo bi simultano mjeriti tranzijentne prenapone na primarnoj visokonaponskoj strani, na sekundarima mjernih transformatora i na mjestima ulaza signala u elektronsku opremu. Cilj provoñenja simultanih mjerenja na tri mjesta u lancu je da se utvrdi način širenja smetnji od izvora do osjetljive elektronske opreme.

Za navedena mjerenja na sekundarnoj strani na raspolaganju je nekoliko mrežnih analizatora koji omogućavaju monitoring valnih oblika napona i struje u realnom vremenu. Svi instrumenti imaju jednostavnu obradu podataka putem software-a i znatnu memoriju za pohranjivanje podataka. Za mjerenja na visokonaponskoj strani potrebno je koristiti mjerne sonde, odgovarajućeg prijenosnog odnosa.

Isto tako moguće je realizirati i mjerenja drugih kritičnih veličina koje uključuju mjerenja magnetnih i elektromagnetnih polja pri sklopnim operacijama i kratkih spojevima, kao i mjerenje napona i struja izmeñu odspojenih plašteva signalnih i mjernih kabela i uzemljivačkih traka. Za vrijednosti struje kroz plašteve te napone odzemljenih plašteva kabela prema uzemljenjima ne postoje čak ni standardi koji propisuju dozvoljene vrijednosti.

Meñunarodni standard koji donekle definira ovu problematiku je IEC 816 – Vodič za metode mjerenja kratkih tranzijenata u niskonaponskim i signalnim linijama.

Na osnovi izvedenih mjerenja potrebno je napraviti analizu izmjerenih vrijednosti koja mora ukazivati na najveće izvore elektromagnetnih smetnji, opseg smetnji, odnosno njihovu amplitudu i frekvenciju i puteve zatvaranja smetnji. Isto tako na osnovi ove analize može se ukazati i na najpovoljniju lokaciju za smještaj osjetljive opreme. Postupak mjerenja postavljen na ovim principima, uz prethodno provedene analitičke obrade, omogućava korektnu analizu elektromagnetne kompatibilnosti.

Kako u elektroenergetskom postrojenju postoji veliki broj izvora smetnji, jer je broj električnih aparata i opreme veliki, potrebno je izvršiti opsežna mjerenja kako bi se izradio elaborat o elektromagnetnoj kompatibilnosti. Mjerenja nije potrebno provoditi na svim sekundarnim krugovima, već se izaberu samo najvažniji i najugroženiji krugovi.

63

Elektromagnetne smetnje prenose se na sekundarnu opremu na dva osnovna načina voñenjem i preko elektromagnetnog polja, a prema brzini promjene mogu biti niskofrekventne i visokofrekventne, što dodatno otežava mjerne postupke.

Vodljive smetnje koje dolaze direktno iz napojne mreže (viši harmonijski članovi strujne i naponske komponente, fluktuacije napona napajanja, padovi napona zbog kratkotrajnih prekida, prenaponi usljed sklopnih operacija ili udara groma), mogu se trajno pojavljivati u radu (kao npr. harmonici u mreži) ili nastajati stohastički (kao npr. udar groma). Mjerenje ovakvih smetnji moguće je sprovesti on-line monitoringom s pomoću savremenih digitalnih mjernih ureñaja koji su trajno priključeni na mrežu kao što je QWave Power, ili pomoću prijenosnih ureñaja (npr: Topas 1000-LEM norma). Takvi ureñaji mogu pouzdano registrirati sve opisane smetnje, koje se mogu naknadno analizirati, utvrditi njihov uzrok i nastajanje, te odrediti odgovarajuće mjere za njihovo sprječavanje ili ublažavanje njihovih učinaka.

QWave Power omogućava automatsko permanentno nadgledanje napojne mreže

Glavne karakteristike instrumenta su:

o snimanje naponskih “propada” (dips), pikova (swells) i prekida,

o monitoring kvalitete napona prema EN 50160, IEC 61000-3-6/7 sa podesivim graničnim vrijednostima,

o automatska izrada izvještaja o mjerenju,

o statističke analize za duže periode mjerenja,

o analiza tokova snaga,

o apsolutno tačna vremenska sinhronizacija pomoću optimalne GPS karte,

o moguće automatsko upravljanje većim brojem jedinica

Pomoću Qwave Power-a mogu se izvoditi sljedeća mjerenja:

o mjerenje efektivne vrijednosti napona,

o mjerenje efektivne vrijednosti struje,

o mjerenje snage: aktivna, reaktivna i prividna, te snaga smetnje

o mjerenje faktora snage,

o mjerenje naponskih padova (propadi, dips), pikova (swells) i prekida,

o mjerenje naponskih i strujnih harmonika i interharmonika do 50.

o mjerenje flikera (kratkotrajni, dugotrajni),

o mjerenje varijacija napona,

o mjerenje nesimetrije, simetričnih komponenti,

o mjerenje frekvencije,

o mjerenje nivoa radio-signala.

64

Mjerenja se mogu koristiti simultano za:

o crtanje sa podešavanjem rezolucije (na vremenskoj osi) od 200 ms do 24 sata,

o analizu kvalitete napona prema: EN 50160, IEC 1000-3-6/7 ili prema lokalnim standardima ili podešenju korisnika,

o inkrementalno (po odsječcima) crtanje padova, pikova i prekida napona sa rezolucijom 2,5 ms.

Instrument je u izvedbi IP31, tj. nije namjenjen za vanjsku montažu. Ugrañuje se u zatvorene elektro-ormare. Na naponski nivo 230/400 V ugrañuje se direktno, a na SN i VN mreže preko naponskih i strujnih mjernih transformatora.

Na slici 7.9. prikazana je moguća shema spoja.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Qwave

L1CT1

Z1L2

CT2

Z2L3CT3 Z3

N

Napojna mreža

Prekidač

Prekidači

Terminal

Strujni kabeli

Naponski kabeli

Napojni kabeli

Osigurač

Osigurači

Slika 7.9.

65

Pomoću instrumenta Topas 1000 mogu se izvršiti sljedeća mjerenja: o detekcija smetnje na izvoru, o analiza napona, struja i snaga, o mjerenje opterećenja i energije, o analiza tranzijenata, o analiza signalnih napona, o analiza kvalitete električne energije prema EN 50160.

Na raspolaganju su sljedeći mjerni postupci i obrade podataka:

o Mjerenje kvalitete električne energije prema EN 50160: harmonici, meñuharmonici, fliker, naponske promjene, nesimetrije i frekvencija-

o Mjerenje sa vremenski podesivom rezolucijom od 20 ms do 24 h: efektivne vrijednosti napona, efektivne vrijednosti struje, aktivna snaga, reaktivna snaga, prividna snaga, faktor snage i energija-

o Trenutne vrijednosti: napon i struja-

o Spektar frekvencije: napon, struja, aktivna snaga, prividna snaga, simetrične komponente-

o Detekcija izvora smetnje: procjena izvora flikera, uzroci naponskih propada (dips), uzroci distorzije, analiza rezonanci-

o Analiza signalnih napona: mjerenje signalnih napona u tri naponska kanala, mjerenje signalne frekvencije, mjerenje nivoa signala daljinske kontrole.

o Tranzijenti: snimanje u 4 naponska kanala, frekvencija uzorkovanja po kanalu 100 kHz do 10 MHz, trajanje snimanja 20 ms do 2 s, trigerovanje visokofrekventnih komponenti signala na naponskom nivou, opseg ulaznog napona 6 kV.

o Hardware: 8 identičnih beznaponskih kanala, sinhrono uzorkovanje, plastično kućište, kućište u zaštiti IP 65 (zaštićeno od prašine i prskajuće vode), veća memorija za dugotraja mjerenja i baterija za 5 minuta

o Komunikacija i prijenos podataka: ethernet, serijski interface, modem

Topas 1000 može raditi kao data loger, sakupljajući podatke u dužem vremenskom periodu. Prijenos podataka je moguć bez prekida rada instrumenta. Takoñer, moguć je online prikaz podataka.

Mjeri 4 struje, 4 napona, alternativno se može mjeriti 8 napona.

Podaci se mogu dati grafički ili numerički (tabelarno).

Instrument se napaja iz mreže u širokom opsegu napona od 100-240 V, 45-65 Hz ili pri istosmjernom naponu 100-375 V. Pri ispadu napajanja, ugrañeni akumulator će preuzeti napajanje na 5 minuta. Poslije ovog trenutka instrument se isključuje i prestaje snimati, a ponovnim uspostavljanjem napona nastavlja sa snimanjem prema prethodnom podešenju.

Instrument je opremljen LED diodama koje daju informacije o stanju instrumenta. Uz instrument se može koristiti dosta dodatne opreme i senzora.

66

Elektromagnetne smetnje koje se prenose na sekundarnu opremu zračenjem putem elektromagnetnog polja znatno je teže mjeriti. Naime, ispravno i pouzdano mjerenje elektromagnetnog polja nije lahko sprovedivo. U elektroenergetskom postrojenju pojavljuju se kao smetnje i niskofrekventna (u normalnom radu) i visokofrekventna elektromagnetna polja (pri kvarovima, udaru groma, sklopnim operacijama). Mjerna oprema za mjerenje elektromagnetnih polja u pravilu je konstruirana za odreñeni frekventni opseg. S druge strane, samo unošenje mjerne sonde u elektromagnetno polje remeti jačinu polja i zapravo se mjeri elektromagnetno polje zajedno sa sondom koja se u njemu nalazi.

Nešto je jednostavnije mjeriti učinke elektromagnetnih smetnji na opremu, koje su prenešene elektromagnetnim poljem izravnim djelovanjem na opremu ili putem signalnih i mjernih kabela kojima je ta oprema povezana (inducirani naponi i struje, pogreške u signalima itd.). Praksa pokazuje da nije svejedno ni kako se ni kojom metodom provode mjerenja. S toga je potrebno detaljno prikazati principe mjerenja i načine mjerenja koji su primjenjivi u konkretnom slučaju za odreñeno postrojenje. Mjerenje induciranih napona u sekundarnoj opremi mogu se provesti samo na osnovi:

a) poznatih struja jednopolnog kratkog spoja dobivenih proračunom struja kratkog spoja u visokonaponskoj mreži, te raspodjele struja jednopolnog kratkog spoja.

b) Proračuna utjecaja (induciranih napona opasnosti) struja jednopolnog kratkog spoja na sekundarnu opremu, koja se nalazi u zoni utjecaja, a koji ukazuje na teorijski najnepovoljnija mjesta kratkog spoja i najugroženije dijelove sekundarne opreme

Nakon izvedenih teoretskih proračuna treba prvo provesti niskonaponska mjerenja, kako bi se dobili stvarni približni podaci o očekivanim induciranim naponima. Ovo je potrebno uraditi zbog što ispravnijeg podešenja mjernih područja tranzijentnog rekordera i osciloskopa kojima se vrši mjerenje.

Metoda je zapravo modifikacija poznate U – I metode za ispitivanje prostranih uzemljivača. Princip U – I metode sastoji se u tome da se narinućem izmjeničnog napona mrežne frekvencije izmeñu ispitivanog i pomoćnog uzemljivača uvede u ispitivani sistem uzemljenja ispitna struja, koja će prouzrokovati mjerljivo podizanje potencijala. Ova se metoda u angloameričkoj literaturi često zove current – injection method).

U praksi je dokazano da je pogrešno smatrati da su niskonaponska mjerenja dovoljna.

Mjerenja treba provesti i kod realnih uvjeta stvarnog kratkog spoja na dalekovodu na najnepovoljnijem mjestu. Kratki spoj se izvodi na kontroliran i pouzdan način. Za svako postrojenje mjesto kratkog spoja treba odrediti u operativnom programu mjerenja.

Mjerenje struje i induciranih napona potrebno je provesti sa modernom mjernom opremom (osciloskopima i tranzijentnim rekorderima) koja omogućava veliku tačnost mjerenja. Kod visokonaponskih mjerenja inducirani naponi se mjere preko posebnih djeljitelja (sondi), potrebnog prijenosnog odnosa. Prema prijenosnom odnosu strujnih mjernih transformatora, u sekundarnom krugu (spojenog tako da se mjeri upravo 3⋅Io) transformatora, treba spojiti u seriju sa ostalim potrošačima neinduktivni shunt sa kojeg se pomoću tranzijentnog rekordera mjere željene električne veličine.

Mjerenje inducirane EMS se vrši na svim mjernim tačkama koje su unaprijed odreñene u operativnom programu mjerenja.

67

Sva mjerenja provode se upotrebom tranzijentnog rekordera odgovarajućih karakteristika (mjerni opseg, broj kanala, memorija, vrijeme uzorkovanja, tačnost itd.) Tranzijentni rekorder je obično preko interface-a povezan sa računarom u kojem za obradu mjernih signala stoji na raspolaganju odgovarajući software-ski paket. Pomoću njega obrañuju se snimljeni naponi u promatranom sekundarnom krugu.

Da bi se izvelo mjerenje induciranih napona u sekundarnoj opremi potrebno je obezbijediti izuzetno rigorozne uvjete u pogledu sigurnosti osoblja, mjerne opreme i same opreme u postrojenju.

Dakle, moguće je kontinuiranim monitoringom, primjenjujući savremene digitalne mjerne ureñaje, detektirati i analizirati posljedice elektromagnetnih smetnji u radu opreme i ureñaja sekundarnog sistema. Sama mjerenja izvora smetnji u primarnom postrojenju teško je izvoditi iz sljedećih razloga:

o Simulacija nastanka smetnji u elektroenergetskom postrojenju zahtijeva pokuse "u živo", što je povezano s prekidom rada postrojenja i mogućim kvarovima pri pokusima. Za mjerenja pri kratkom spoju u postrojenju potrebno je vrlo temeljito i pažljivo organizirati sprovedbu mjerenja, uz rigorozno sprovoñenje svih zaštitnih mjera. Osim toga, neke simulacije nije niti moguće sprovesti, kao npr. udar groma. Nešto je jednostavnije izvoñenje mjerenja pri sklopnim operacijama u normalnom režimu rada.

o Pri simuliranju nastanka smetnji potrebno je na svim dijelovima sekundarnog sistema (signalni i mjerni kabeli, oprema ...) gdje se očekuju elektromagnetni utjecaji postaviti brze digitalne mjerne ureñaje za registraciju utjecaja. Takvih ugroženih dijelova sekundarnog sistema može u elektroenergetskom postrojenju biti veliki broj, a za njihovo odreñivanje prethodno je svakako potrebno sprovesti makar pojednostavljene proračune.

o Sprovedba takvih pokusa je rizična budući da se pri samom pokusu može dogoditi da sekundarna oprema, usljed djelovanja elektromagnetnih smetnji, ne funkcionira ispravno te u kritičnim trenucima (simulirani kvarovi, sklopne operacije i slično) izostane ispravan rad zaštitne opreme, čime se može ugroziti cijelo postrojenje, što se može prenijeti i na elektroenergetski sistem na kojeg je postrojenje povezano.

68

8. PREGLED MJERA ZAŠTITE OD PREVISOKIH NIVOA SMETNJI

Svrha mjera za postizanje elektromagnetne kompatibilnosti je smanjenje intenziteta interferentnih veličina na dopuštene vrijednosti na mjestu njihova uzroka (izvora interferencije) i mjestu njihova djelovanja na funkcionalni pogon (ugrožena oprema). U ovisnosti na koju “kariku” u lancu elektromagnetne kompatibilnosti djelujemo, možemo ih podijeliti kako je opisano u tabeli 8.1.

Tabela 8.1 Primjena mjera za postizanje EMC u rasklopnim postrojenjima

Mjesto djelovanja Izvor smetnji Put sprezanja smetnji Prijemnik smetnji

Cilj Smanjenje emisije smetnji

Smanjenje sprezanja Povećanje zaštite od smetnji

Tehničke mjere Nizak induktivitet uzemljenja

Sklapanje relejnih svitaka

Izoliranje

Povezivanje

Ekraniziranje

Uravnoteženje

Simetričan pogon

Neelektrična transmisija

Filtriranje

Ograničavanje

Optička veza

Organizacione mjere

Izdvajanje koordiniranim operativnim procedurama

Greška – tolerantnost (fault-tolerant) programi i protokoli

(programi i protokoli s podnošljivom greškom)

Djelotvornost bilo koje mjere mora uzeti u obzir frekvenciju koja varira od 100kHz za vanjska postrojenja, preko 10MHz za sobe u zgradi, pa sve do 1GHz za opremu.

Kao mjere za postizanje elektromagnetne kompatibilnosti primjenjene na energetskoj strani (na izvoru smetnji) možemo koristiti sljedeće:

o Zaštitnu užad nadzemnih energetskih vodova sa poboljšanim zaštitnim faktorom,

o Kabele sa boljim zaštitnim faktorom,

o Kompenzacioni vodič u blizini elektroenergetskog voda,

o Ograničenje inducirajuće struje u trofaznom izmjeničnom sistemu,

o Ograničenje harmonika,

o Sigurnosna instalacija elektroenergetskih vodova,

o Preplitanje (transpozicija) faznih vodiča nadzemnih elektroenergetskih vodova,

o Ukrštanje kabelskih omotača i transpozicija jednožilnih elektroenergetskih kabela.

U nastavku će biti objašnjene neke od mjera zaštite.

69

Zaštita pomoću kompenzacione užadi u blizini EE voda.

Zaštitni efekt kompenzacionog vodiča 3, u slučaju induktivne sprege izmeñu vodiča 2 i vodiča 1, može se odrediti promatrajući pojednostavljeni raspored vodiča prikazan na slici

8.1.

1 – inducirajući vodič

2 – inducirani vodič

3 – kompenzacioni vodič

Slika 8.1.

Ako se pretpostavi da je vodič 3 uzemljen najmanje na krajevima izloženosti i da je otpor uzemljenja mali u poreñenju sa impedansom kruga vodiča 3 sa povratnim putem kroz zemlju i takoñer da položaj vodiča nema utjecaja (na primjer oni su u jednoj ravni), zaštitni faktor sa dodatnim kompenzacionim vodičem može se izračunati u kompleksnom obliku kao:

3312

31231ZZ

ZZk

⋅

⋅−= (8.1.)

gdje su:

12Z – impedansa izmeñu vodiča 1 i 2

13Z – impedansa izmeñu vodiča 1 i 3

23Z – impedansa izmeñu vodiča 2 i 3

33Z – impedansa vodiča 3 prema zemlji

Uvodeći funkciju:

12

1323

Z

ZZljxlrlz qqq

⋅=+= (8.2.)

gdje je l duljina paralelne izloženosti, može se pokazati da je za datu frekvenciju f i specifični otpor zemlje ρ, lzq samo u funkciji od:

12

13

a

aq = (8.3.)

sa a12 kao parametrom.

Kako je lzZ 3333 = dobiva se da je zaštitni faktor jednak:

333333

11z

xj

z

r

z

zk

qqq−−=−= (8.4.)

1 2

a13

a12

3

70

U prethodnim jednadžbama rq definirano je kao:

80µω ⋅

⋅= crq (8.5.)

Za frekvenciju 50 Hz je:

( )kmcrq /1049 3 Ω⋅⋅= − (8.6.)

Za manje vrijednosti odnosa q može se uzeti da je c = 1.

Impedansa 33z po jedinici duljine ekranirajućeg vodiča za frekvenciju 50 Hz i različite

specifične otpore zemlje data je u tabeli 8.2.

Tabela 8.2.

Ekranirajući vodič Impedansa z33 (f = 50 Hz)

50 Ωm 5000 Ωm

Zaštitno uže čelik 50 mm2

ACSR sa (Al mm2 / Če mm2)

44/33

120/70

185/32

2,69 + j1,53

0,72 + j0,73

0,29 + j0,70

0,26 + j0,70

2,69 + j1,68

0,72 + j0,25

0,29 + j0,85

0,26 + j 0,85

Vodič zemlja – elektroda

od višežilnog bakra

50 mm2

70 mm2

95 mm2

od čelične trake

40 mm x 4 mm

0,43 + j0,75

0,34 + j0,74

0,25 + j0,74

0,86 + j0,79

0,43 + j0,91

0,34 + j0,90

0,25 + j0,89

0,86 + j0,93

71

Ograničenje harmonika

Harmonici u napojnim elektroenergetskim mrežama nastaju najčešće usljed djelovanja opreme potrošača sa nelinearnim karakteristikama.

Ograničenja harmonika u elektroenergetskim mrežama može se postići nacionalnim ili meñunarodnim standardima koji se odnose na konekciju nelinearnih električnih aparata potrošača.

U srednjenaponskim i visokonaponskim mrežama harmonike najčešće uzrokuju velike ispravljačke stanice. U općem slučaju, ne očekuju se problemi sve dok je snaga ispravljača manja od 1% vrijednosti ukupnog opterećenja mreže na mjestu gdje je ispravljač priključen na mrežu.

Za smanjenje harmonika mogu se preduzeti sljedeće mjere:

o povećanje broja impulsa ispravljačkih stanica,

o kombinacija u paralelu nekoliko ispravljača sa manjim brojem impulsa,

o korištenje filtera.

Sigurnosna instalacija elektroenergetskih vodova podrazumijeva mjere za izbjegavanje direktnog kontakta visokonaponskih faznih vodiča sa telekomunikacionim vodičima. Trebaju se uzeti u obzir dva aspekta:

o minimalno rastojanje izmeñu elektroenergetskih i telekomunikacionih instalacija,

o ojačanja konstrukcije elektroenergetskih vodova na mjestima ukrštavanja, da se smanji rizik prekida.

Obično su uvjeti koje treba zadovoljiti pri instalaciji regulirani na nacionalnom nivou. Ove odredbe obično variraju od zemlje do zemlje, kao i njihova efektivnost.

Preplitanje (transpozicija) faznih vodiča nadzemnih elektroenergetskih vodova

Preplitanjem (transpozicijom) faznih vodiča mogu se izbalansirati kapacitivnosti i induktivnosti nadzemnih vodova. Rezultat magnetne indukcije za vrijeme normalnog rada sistema može biti smanjen gdje je izvršena transpozicija duž izloženog dijela.

Transpozicija faznih vodiča može efikasno utjecati i na smanjenje indukcije i u slučaju kada je izloženi dio dovoljno dug. Ovo je veoma čest slučaj u praksi kod srednjenaponskih sistema.

Praktični slučajevi koji se koriste u električnim sistemima su različiti. U nekim slučajevima fazni vodiči se generalno transponiraju, dok se kod drugih, transpozicija vodiča izvodi kada duljina vodiča dostigne odreñenu graničnu vrijednost npr. 100 km. U slučaju kratkih vodova, subsekventni vodovi mogu imati drugačiji raspored faza, tj. kao da je izvršena neka transpozicija postrojenja. Što se tiče harmonika, duljina ciklusa transponiranja treba biti dosta kraća od četvrtine valne duljine harmonika. Ovo teško može biti realizirano za više harmonike.

72

Ukrštanje kabelskih omotača i transpozicija jednožilnih elektroenergetskih kabela

U slučajevima kada je telekomunikacioni kabel položen u istoj trasi kao i jednožilni elektroenergetski kabel, rastojanje izmeñu njih treba imati isti red veličine kao i rastojanje izmeñu jednožilnih elektroenergetskih kabela. U ovom slučaju, meñusobno rastojanje izmeñu svake faze i telekomunikacionog kabela je različito za svaku fazu. Kao posljedica toga induktivno sprezanje izmeñu svake faze i telekomunikacionog kabela je različito, pa prema tome ukupna indukcija od tri faze rezultira podužnom elektromotornom silom u telekomunikacionom kabelu, čak i ako su izbalansirane struje u jednožilnom elektroenergetskom kabelu.

Na isti način se inducira i podužna elektromotorna sila duž omotača jednožilnih elektroenergetskih kabela što ima za posljedicu značajne podužne struje u omotačima kad su unakrsno spojeni najmanje na oba kraja. U slučaju rasporeda faza u snopu, struje u omotačima su izbalansirane što dovodi do smanjenja indukcije faznih struja na telekomunikacione vodove, tj. ponašaju se kao zaštitne struje.

Ako raspored faza nije u snopu, onda struje omotača imaju nulte komponente, koje mogu biti intenziteta reda 10 A i koje teku kroz zemlju, uzrokujući drugu vrstu indukcije.

Ako je podužna otpornost omotača jednožilnih kabela mala (manja od 0,2 Ω/km), da bi se izbjegli gubici u omotaču, oni se obično odvajaju na odreñene intervale pomoću izolacionih spojnica i onda unakrsno spajaju. Rastojanje izmeñu tačaka unakrsnog spajanja je nekoliko stotina metara. Nakon tri manje sekcije iste duljine, ukupan podužni napon omotača jednak je nuli za faze rasporeñene u snopu, pa omotači mogu biti unakrsno spojeni i uzemljeni bez ikakvog rizika da će struja proteći kroz omotače ili u zemlju.

Od ostalih mjera za postizanje elektromagnetne kompatibilnosti, koje se odnose na smanjenje smetnji na ugroženoj opremi, najznačajnije su oblikovanje uzemljivačke mreže, uzemljenje opreme te uzemljenje sekundarnih kabela (jednostrano i dvostrano), što je detaljno objašnjeno u poglavlju 5.

73

9. PREGLED PROPISA IZ OBLASTI ELEKTROMAGNETNE KOMPATIBILNOSTI

Elektromagnetna interferencija (EMI) i elektromagnetna kompatibilnost (EMC) prvi put su izazvale zanimanje 1940. i 1950. godine, uglavnom kao smetnje koje su uzrokovali elektro-motori na energetskoj mreži te drugim neenergetskim mrežama u osjetljivoj opremi. U tom vremenu i tokom šezdesetih, EMI/EMC prvenstveno je bila interesantna za vojsku s ciljem osiguranja EMC-a. U nekoliko zabilježenih slučajeva, radarska emitiranja uzrokovala su nepotrebno i haotično djelovanje oružja, ili je EMI uzrokovala greške u navigacionim sistemima, pa je tako pažnja vojske u oblasti EMI/EMC bila usmjerena prije svega na elektromagnetnu kompatibilnost, posebno na oružni sistem, naprimjer aviona ili broda.

S masovnim razvojem računara tokom sedamdesetih i osamdesetih godina prošlog stoljeća, interferencija računarske opreme postala je značajan problem za televizijski i radio prijem. Države su se odlučile regulirati količinu elektromagnetne emisije od tih proizvoda. Zato se ukazala potreba za tehničkim i pravnim normiranjem ove oblasti. Komisija FCC vlade USA kreirala je skup pravila za ograničavanje emisije s bilo kog tipa računarske opreme, te načine mjerenja te emisije. Slično, evropske i druge vlade provode kontrolu emisije elektronske i računarske opreme. Meñutim, u tom vremenu, EMI/EMC kontrola je bila ograničena na računare, perifernu opremu i komunikacione proizvode.

Tokom 90-tih godina prošlog stoljeća, zanimanje za EMC/EMI je dramatično prošireno; ustvari, mnoge zemlje imale su ustanovljene uvozne kontrole koje su zahtjevale da EMI/EMC propisi budu zadovoljeni prije nego proizvod može biti uvezen u tu zemlju. Ukupna kompatibilnost svih ureñaja i opreme mora istovremeno biti harmonizirana sa cjelokupnim elektromagnetnim okruženjem. Kontrolirani su emisija, osjetljivost na emisiju od druge opreme, osjetljivost na elektrostatička pražnjenja i to radijacionim i provodničkim posredstvom. Ova kontrola nije više samo ograničena na računare, nego mora biti pažljivo testiran svaki ureñaj koji potencijalno može zračiti EMI, ili može biti osjetljiv na emisije od drugih ureñaja.

Dok komercijalni proizvodi polahko izlaze ispod jake kontrole, vojska ne popušta u svojim zahtjevima za EMI/EMC. Ustvari, usljed visokog stupnja automatizacije i većih brzina procesiranja, vojna kontrola EMI/EMC postaje važan dio svih vojnih programa. Smanjenje komercijalnih standarda jeste rezultat stalne "borbe" dizajnera izmeñu emisije i osjetljivosti uz smanjivanje cijena. Ustupci unutar EMI/EMC projektiranih osobina su jasni, ali jedna ili druga pojedinačno zahtjevana komponenta EMI/EMC veoma je nejasna.

Vojska, svemirski program i ostali vladini programi moraju kontrolirati emisiju od elektronike, radi sigurnosti, funkcionalnosti oružnih sistema ili komunikacija, najčešće za nivo daleko od donjeg komercijalnog nivoa emisija/osjetljivost. Ova pojačana kontrola zahtjeva dodatne EMI/EMC projektirane osobine, i značajno poskupljenje, upravo kada su te aplikacije prisiljene na snižavanje cijena. Većina standardnih i/ili standardizirajućih normi ureñuje filtriranje kao osnovnu mjeru za postizanje EMC.

Oni su postavljeni na sljedećim temeljnim principima:

o Najbolje je filtriranje kod izvora interferencije,

o Suzbiti sve lažne signale,

o Oblikovati interferentno neosjetljive krugove,

o Osigurati da se elementi filtera spoje (povežu) pravilno sa ostalim EMC dijelovima, tj. potrebna je pravilna montaža filtera u zaštićeni oklop.

74

Ubrzani tempo razvoja dovodi do znatnih promjena elektromagnetnog okruženja u kojem živimo. Ne samo da je elektromagnetni spektar postao zasićen, već je i oprema postala povećano osjetljiva za utjecaje od strane vanjskih i unutarnjih izvora zračenja, naročito usljed sve veće primjene digitalne tehnologije. Ako se želi da električni sistemi budu pouzdani i sigurni za upotrebu neophodna je kontrola elektromagnetnog okruženja. Ovi razlozi upućuju na potrebu za ocjenu elektromagnetne kompatibilnosti, odnosno na svoñenje elektromagnetne interferencije na prihvatljive nivoe. U tu svrhu u praksu se uvodi sve više novih standarda od strane odgovornih i nadležnih nacionalnih i meñunarodnih organizacija za standardizaciju.

Standardizacijom u oblasti elektromagnetne kompatibilnosti u IEC–u (International

Electrotechnical Commission) bavi se Tehnički komitet IEC/TC 77. Komitet IEC/TC 77 odgovoran je za razvoj osnovnih standarda za otpornost i emisiju u frekventnom opsegu do 9 kHz. Ovaj komitet ima tri svoja podkomiteta (SC) i to:

o SC – A – niskofrekventni fenomeni; harmonici i fluktuacije napona

o SC – B – visokofrekventni fenomeni; elektrostatičko pražnjenje, radio frekventna polja, tranzijenti i valovi

o SC – C – elektromagnetni impulsni fenomeni

Pri IEC–u postoji i poseban komitet za radio–frekventne smetnje IEC/CISPR (Comite International Special des Perturbations Radioelectriques) koji je nadležan za razvoj i primjenu standarda u frekventnom području iznad 9 kHz, to jest za osnovne standarde za neželjene radio–frekventne smetnje, standarde za proizvode zaštite od neželjene emisije u oblasti telekomunikacija i standarde za otpornost za prijemne radio–difuzne instalacije. Ovaj komitet takoñer ima svoje podkomitete i to:

o SC – A – mjerenje radio frekventnih smetnji i statističke metode,

o SC – B – smetnje od industrijskih, znanstvenih i medicinskih radio-frekventnih ureñaja,

o SC – C – smetnje od nadzemnih energetskih vodova, visokonaponske opreme i sistema električne vuče,

o SC – D – smetnje od motornih vozila i motora sa unutarnjim sagorijevanjem,

o SC – E – smetnje od radio prijemnika,

o SC – F – smetnje od aparata u domaćinstvu, pribora za osvjetljenje i dr.,

o SC – G – smetnje od opreme za informatičku tehnologiju.

Oblašću elektromagnetne kompatibilnosti pri IEC–u bave se i pojedini komiteti za proizvode koji pripremaju standarde za specifične proizvode u saradnji s Tehničkim komitetima IEC/TC 77 i IEC/CISPR. Za koordinaciju rada navedenih komiteta zadužen je savjetodavni Komitet za elektromagnetnu kompatibilnost IEC–a. Ovaj Komitet dodjeljuje zadatke pojedinim komitetima čime se izbjegava preklapanje i dupliranje poslova. Isto tako on je zadužen za koordinaciju rada sa drugim organizacijama (ISO, UNIPEDE, CIGRE, OIML itd.).

75

U zemljama evropske zajednice (EU) i zajednice evropskog slobodnog tržišta (EFTA) standardizacijom u oblasti elektromagnetne kompatibilnosti bavi se evropski komitet za standardizaciju u oblasti elektrotehnike CENELEC (European committee for electrotechnical standardization) preko svog Tehničkog komiteta TC 210. Tehnički komitet CENELEC/TC 210 ima isti naziv kao tehnički komitet IEC/TC 77. Ovaj komitet ima i jedan podkomitet TC 210A čiji je naziv EMC – Proizvodi. U evropskoj zajednici postoji i Institut za standardizaciju u telekomunikacijama ETSI (European telecommunications standards institute) koji se bavi standardizacijom u oblasti telekomunikacija.

Poljem elektromagnetne kompatibilnosti u našoj zemlji bavi se Tehnički komitet BAS/TC 15 koji je korespodentan komitetima IEC/TC 77, IEC/CISPR i CENELEC/TC 210. Ovaj komitet radi na preuzimanju meñunarodnih i evropskih standarda u sistem BH standardizacije (BAS) metodom proglašavanja i metodom nostrifikacije standarda. Na jedan od navedenih načina preuzeta je većina standarda u Bosni i Hercegovini tako što je osnovnom meñunarodnom standardu dodat naš prefiks BAS.

Standardi izdati od strane IEC rezultat su rada navedenih tehničkih komiteta. U nastavku će biti dat pregled publiciranih standarda IEC serije 61000 za elektromagnetnu kompatibilnost sa kratkim obrazloženjem sadržaja pojedinih standarda.

Serija standarda za elektromagnetnu kompatibilnost IEC 61000 ima nekoliko dijelova i to:

• Dio 1, odnosi se na opće uvjete i osnovne principe elektromagnetne kompatibilnosti, kao i definicije i terminologiju,

• Dio 2, daje opise i klasifikaciju okoline uključujući i kompatibilne nivoe za pojedine veličine,

• Dio 3, daje dozvoljene granične nivoe za emisiju i otpornost opreme sve dok ove granice ne potpadaju pod odgovornost komiteta za proizvode,

• Dio 4, definira mjerne tehnike za ispitivanje i testiranje opreme od elektromagnetnih smetnji,

• Dio 5, opisuje instalacije i vodiče za pravljenje instalacionih sitema sa aspekta elektromagentne kompatibilnosti,

• Dio 6, sadrži srodne standarde,

• Dio 9, izvještava o ostalom.

76

IEC/TR3 61000–1–1 (1992. 05.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 1: Opće – Sekcija 1: Primjena i interpretacija

osnovnih definicija i termina.

Ovaj tehnički izvještaj (TR–technical report) opisuje i objašnjava osnovne termine za praktičnu primjenu u projektiranju i ocjeni elektromagnetne kompatibilnosti sistema.

IEC/TS 61000–1–2 (2001. 06.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 1: Opće – Sekcija 2: Metodologija postizanja

funkcionalne sigurnosti električne i elektronske opreme u odnosu na elektromagnetne pojave.

Ova norma opisuje metodologiju postizanja funkcionalne sigurnosti u odnosu na elektromagnetne pojave električne i elektronske opreme: aparata, sistema i instalacija koji se koriste u radnim uvjetima. Specificira procedure za:

o odreñivanje zahtjeva,

o zahtjeve,

o aspekte projektiranja uključujući i instalaciju opreme,

o analitičke metode procjene smetnji,

o preporuke za testiranje,

o dokumentaciju.

IEC/TR 61000–1–3 (2002.06.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 1: Opće – Sekcija 3: Efekti vrlo visokih

elektromagnetnih impulsa (EMP) i nuklearnih elektromagnetnih impulsa na osobe, opremu i

sisteme.

Svrha ovog tehničkog izvještaja je da opiše efekte koji se javljaju za vrijeme stvarnog i simuliranog EMP. Ovi efekti uključuju i efekte koji se javljaju za vrijeme testiranja vrlo jakim nuklearnim elektromagnetnim impulsima. U dodatku, pored direktnih efekata, ovaj tehnički izvještaj sadrži i informacije o elektromagnetnim impulsima spegnutim sa dugim vodovima, kao i važnost odreñivanja nivoa induciranih struja i napona na tim linijama od strane tih impulsa. Faktori kao što su geometrija elektromagnetnog impulsa i elektromagnetno oklapanje opreme varijable su koje mogu uzrokovati različite rezultate. Opis ovih efekata dat je s namjerom da se ilustruje ozbiljnost mogućih efekata elektromagnetnog impulsa na moderne elektronske sisteme.

IEC/TR3 61000–2–1 (1990.05.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 1: Opis okoline –

elektromagnetna okolina za niskofrekventne vodljive smetnje i signale u javnim distributivnim

sistemima.

Ova norma ima status tehničkog izvještaja i daje informacije o različitim vrstama smetnji koje se mogu očekivati u javnim distributivnim sistemima. Ovaj tehnički izvještaj razmatra fenomene kao što su: harmonici, meñuharmonici, fluktuacije napona, padovi napona, kratki prekidi napajanja, naponska neravnoteža, varijacija frekvencije, DC komponente itd.

77

IEC 61000–2–2 (2002.03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 2: Kompatibilni nivoi za

niskofrekventne vodljive smetnje i signale u javnim distributivnim sistemima.

Ovaj standard razmatra vodljive smetnje u frekventnom opsegu 0 – 9 kHz sa dodatkom 148,5 kHz specijalno za glavne sisteme signalizacije. U standardu su dati nivoi kompatibilnosti za javne distributivne sisteme nazivnih napona do 420 V monofazno, ili 690 V trofazno, za nazivnu frekvenciju 50 – 60 Hz. Kompatibilni nivoi su specificirani za vrste elektromagnetnih smetnji koje se mogu očekivati u ovim distributivnim sistemima i to:

o odreñivanje nivoa za emisiju smetnji u distributivnim sistemima,

o odreñivanje nivoa smetnji od strane Komiteta za proizvode za opremu izloženu vodljivim smetnjama koje su prisutne u distributivnim sistemima.

IEC/TR3 61000–2–3 (1992.10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 3: Opis okoline –

radijacione i nemrežne frekvencije koje se odnose na vodljive pojave.

Ovaj izvještaj opisuje elektromagnetnu okolinu. Osnovna namjena je postizanje EMC u sistemima i projektiranju opreme, koristeći standarde za testiranje i metode koje djeluju zadovoljavajuće na smanjenje nepoželjnih efekata. Ovaj tehnički izvještaj primarno se bavi karakteristikama i dozvoljenim nivoima elektromagnetnih polja i nemrežnih frekvencija koje se odnose na vodljive emisije iz slučajnih izvora smetnji.

IEC 61000–2–4 (2006.06.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 4: Nivoi kompatibilnosti u

industrijskim postrojenjima za niskofrekventne vodljive smetnje.

Ovaj dio serije IEC 61000 bavi se vodljivim smetnjama u frekventnom opsegu 0 – 9 kHz. Daje numeričke nivoe kompatibilnosti za industrijske i nejavne distributivne sisteme nazivnih napona do 35 kV, frekvencije 50 (60) Hz. Nivoi kompatibilnosti specificirani su za sve vrste elektromagnetnih smetnji koje se mogu očekivati unutar postrojenja prilikom sprezanja industrijskih postrojenja ili drugih nejavnih mreža da se postave granice za emisione smetnje u industrijskim distributivnim sistemima te da se definira nivo otpornosti za opremu unutar ovih sistema.

IEC/TR2 61000–2–5 (1995.09.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 5: Klasifikacija

elektromagnetne okoline. Osnovna EMC publikacija.

Ova publikacije tehnički je izvještaj namjenjen kao uputa za one koji su nadležni za izradu standarda za otpornost opreme i sistema. Njegova svrha je klasificirati elektromagnetne okoline i pomoći u specificiranju zahtjeva za otpornost opreme koja sadrži električne ili elektronske dijelove i prema tome postizanje EMC. Ova norma takoñer daje osnovne upute za izbor nivoa otpornosti. Podaci su primjenjivi na bilo koju opremu, podsistem ili sistem koji koristi električnu energiju i radi u specifičnim lokacijama kao što je i naznačeno u ovom dijelu.

78

IEC/TR3 61000–2–6 (1995.09.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 6: Utvrñivanje nivoa

emisije u industrijskim postrojenjima u odnosu na niskofrekventne vodljive smetnje.

Ova publikacija ima status Tehničkog izvještaja – Tip 3

IEC/TR3 61000–2–7 (1998.01.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 7: Niskofrekventna

magnetna polja u različitim uvjetima okoline.

Interes o magnetnim poljima dugi je niz godina stimuliran radi razmatranja fizioloških efekata ovih polja na ljude i životinje, kao i štetne efekte ovih polja na performanse električne opreme. Mnogobrojna istraživanja dala su rezultate koji su prikazani u ovom tehničkom izvještaju kao referentni.

IEC/TR 61000–2–8 (2002.11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 8: Padovi napona i kratki

prekidi u javnim distributivnim sistemima sa statistički izmjerenim rezultatima.

Ovaj tehnički izvještaj opisuje elektromagnetne smetnje uzrokovane padovima napona i kratkim prekidima napajanja u odnosu na izvore smetnji, njihova mjerenja, metode mjerenja i rezultate mjerenja. Primarno se promatraju pojave u javnim distributivnim mrežama koje imaju efekt na električnu opremu koja je priključena na te sisteme.

IEC 61000–2–9 (1996.02.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 9: Opis HEMP okoline –

radijacione smetnje. Osnovna EMC publikacija.

Ovaj dio definira okolinu vrlo jakog elektromagnetnog impulsa (HEMP – high altitude electromagnetic pulse) koji je posljedica jake nuklearne eksplozije. Oni koji se bave ovim problemom razmatraju dva slučaja i to jaku nuklearnu eksploziju i slabu nuklearnu eksploziju. Za civilne sisteme najvažniji slučaj je jaka nuklearna eksplozija.

IEC 61000–2–10 (1998.11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 10: Opis HEMP okoline –

vodljive smetnje.

Ova norma definira vrlo jaki elektromagnetni impuls vodljive okoline koji je posljedica jake nuklearne eksplozije. Utvrñuje zajedničku referencu za ovu okolinu s ciljem izbora odgovarajućih performansi opreme i predstavlja vodljivu HEMP okolinu induciranu na metalnim vodovima kao što su kabeli ili energetski vodovi, vanjske i unutarnje instalacije i vanjske antene.

IEC 61000–2–11 (1999. 10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 11: Klasifikacija HEMP

okoline.

Svrha ove publikacije je da pomogne pri specifikaciji zahtjeva za otpornost dijelova koji sadrže električne ili elektronske dijelove koji će osigurati rad za vrijeme i/ili nakon izlaganja jakom HEMP-u. Ona daje osnovne upute za odabir nivoa testiranja otpornosti za bilo koju komponentu, ureñaj, podsistem ili sistem.

79

IEC 61000–3–2 (2001.10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 2: Granice za emisiju

harmonijske struje (za opremu s ulaznom strujom 16 A po fazi).

Ova norma daje granice emisije harmonijske struje koje se primjenjuju na električnu i elektronsku opremu čija je ulazna struja manja ili jednaka od 16 A po fazi, a koja se napaja iz javne niskonaponske mreže. Testovi koji se odnose na ovaj standard su tipski. Uvjeti testiranja za pojedinu opremu dati su u Aneksu C. Za sisteme nazivnog napona do 220 V granice još nisu odreñene. Ova publikacija ima Amandman 1. od 2000.08.

IEC 61000–3–3 – (2002.03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 3: Granice promjena

napona, fluktuacija napona i flikeri u javnim niskonaponskim mrežama za opremu sa strujom

16 A po fazi, a koja nije predmet uvjetne konekcije.

Ova sekcija bavi se ograničavanjem fluktuacije napona i flikera javne niskonaponske mreže i daje granice naponskih promjena koje su uzrokovane od strane opreme, testirane pod specifičnim uvjetima i upute za metode utvrñivanja smetnji. Ova sekcija primjenjuje se na električnu i elektronsku opremu koja ima ulaznu struju manju ili jednaku 16 A po fazi i koja se povezuje s javnim niskonaponskim mrežama faznog napona 220 – 250 V, 50 Hz. Ovaj dio detaljnije obrañuje IEC 60555 – 3.

IEC/TS 61000–3–4 (1998.-10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 4: Granice za emisiju

harmonijskih struja u niskonaponskim mrežama za opremu sa strujom većom od 16 A.

Odredbe ove publikacije primjenjive su na električnu i elektronsku opremu s ulaznom strujom iznad 16 A po fazi koja se napaja iz javne niskonaponske mreže sljedećih vrsta:

o nazivni napon do 240 V monofazno, s dva ili tri vodiča,

o nazivni napon do 600 V trofazno, s tri ili četiri vodiča,

o nazivna frekvencija 50 – 60 Hz.

Ova Preporuka daje potrebne informacije da se omogući utvrñivanje kriterija snabdjevanja opreme koja se odnosi na harmonijske smetnje i da se odluči da li je oprema prihvatljiva ili ne s obzirom na aspekt harmonijskih smetnji. Ovaj dokument ne treba promatrati kao meñunarodni standard.

IEC/TR2 61000–3–5 (1994.-12.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 5: Granice fluktuacije

napona i flikera u niskonaponskim distribitivnim mrežama za opremu sa strujom većom od

16A.

Preporuke ovog tehničkog izvještaja primjenjive su na električnu i elektronsku opremu koja se napaja iz javne niskonaponske mreže i gdje oprema ima struje veće od 16 A po fazi, ili ima manje struje od navedenih ali zahtijeva specijalni tretman snabdjevanja. Ova publikacija ima status tehničkog izvještaja – Tip 2.

80

IEC 61000–3–6 (1996.-10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 6: Utvrñivanje emisionih

granica distorzionih opterećenja u srednjenaponskim i visokonaponskim energetskim

sistemima. Osnovna EMC publikacija.

Ovaj tehnički izvještaj izdvaja osnovne principe koji se koriste za odreñivanje zahtjeva za spajanje većeg distorzionog opterećenja (koji proizvodi harmonike ili meñuharmonike) sa javnom elektroenergetskom mrežom. Primarni zadatak je davanje uputa za inženjersku praksu koja će osigurati odgovarajući kvalitet usluga za sve korisnike. Kako je navedeno u uputi sve je osnovano na odreñenim pojednostavljenim pretpostavkama. Nema garancije da ovaj pristup uvijek daje optimalno rješenje za sve probleme. Preporučeni pristup bi se trebao koristiti fleksibilno prilikom primjenjivanja utvrñenih procedura u potpunosti ili djelimično.

IEC 61000–3–7 (1996.-11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 7: Utvrñivanje emisionih

granica za prekidno opterećenje u srednjenaponskim i visokonaponskim energetskim

sistemima. Osnovna EMC publikacija.

Ovaj tehnički izvještaj daje osnovne principe za odreñivanje uvjeta koji se trebaju ispuniti za konekciju velikih intermitiranih opterećenja (proizvodnja flikera) sa javnom energetskom mrežom. Primarni zadatak je osiguranje uputa za inženjersku praksu koja će dati odgovarajući kvalitet za sve korisnike. Ovaj izvještaj se primarno odnosi na kontrolu ili ograničenje flikera, ali obrañuje i promjene napona i efekte tih promjena.

IEC 61000–3–8 (1997.-09.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 8: Signalizacija u nisko-

naponskim električnim instalacijama – emisioni nivoi, frekventni opsezi i nivoi

elektromagentnih smetnji.

Ova sekcija primjenjuje se na električnu opremu koja se koristi za signalizaciju u frekventnom opsegu 3 – 525 kHz za prijenos informacija u električnim instalacijama, ili u javnom distributivnom sistemu, ili unutar prostorija potrošača. Odreñuje frekvencije za različite primjene, granice za izlazni napon u radnom opsegu i granice za provodne i radijacione smetnje. Ovdje su takoñer date i metode mjerenja, kao i specifikacije granica smetnji u frekventnom opsegu od 3 kHz do 400 GHz.

IEC 61000–3–11 (2000.-08.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 11: Granice promjena

napona, fluktuacije napona i flikera u javnim niskonaponskim distributivnim sistemima –

oprema sa strujom od 75 A koj je predmet uvjetne konekcije.

Ovaj dio bavi se emisijom usljed naponskih promjena, naponske fluktuacije i flikera koje nastaju od opreme priključene na javnu niskonaponsku mrežu. Norma daje granice naponskih promjena proizvedenih od strane opreme testirane u posebnim uvjetima. Testiranje opreme obavlja se u skladu s dijelom IEC 61000 kao tipska ispitivanja.

81

IEC 61000–4–1 (2000.-04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 1:

Pregled IEC 61000–4 serije.

Ova publikacija daje osnovne upute korisnicima i proizvoñačima električne i elektronske opreme vezano za seriju standarda IEC 61000–4: Testiranje i mjerne tehnike. Daju se opće preporuke za izbor relevantnih testova.

IEC 61000–4–2 (2001.-04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 2: Test

otpornosti za elektrostatičko pražnjenje.

Ova publikacija osnovana je na standardu IEC 60801 (drugo izdanje 1991.). Ovdje se dovode u vezu zahtjevi za otpornost električne i elektronske opreme i metode testiranja u odnosu na elektrostatička pražnjenja, za smetnje od samog rada opreme ili utjecaja susjednih objekata. U standardu su uspostavljene procedure ispitivanja za različite okoline. Predmet ovog standarda je i uspostavljanje zajedničkih osnova za izbor performansi električne i elektronske opreme.

IEC 61000–4–3 (2002.-09.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 3:

Zračenje, radio-frekvencije, test otpornosti na elektromagnetna polja.

Ova norma odnosi se na otpornost električne i elektronske opreme od elektromagnetne energije zračenja. Ovdje su uspostavljeni nivoi testiranja i zahtjevane test procedure. Predmet ovog standarda su i opće preporuke za izbor performansi električne i elektronske opreme koje se odnose na radio-frekventna elektromagnetna polja.

IEC 61000–4–4 (1995.-01.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 4:

Električni brzi tranzijentni / udarni test otpornosti. Osnovna EMC publikacija.

Ova publikacija odnosi se na zahtjeve za otpornost i metode testiranja električne i elektronske opremu u odnosu na ponovljive brze električne tranzijente. Ovdje su definirani zahtjevani nivoi testiranja i test procedure. Test ima za cilj da pokaže otpornost električne i elektronske opreme koja je podvrgnuta tipskim tranzijentnim smetnjama kao što su tranzijenti kod prekidanja induktivnog opterećenja itd. Standard definira valni oblik i intenzitet napona testiranja, opremu za testiranje, izvoñenje testiranja i test procedure. Ovaj standard ima i nekoliko amandmana. Tako na primjer Amandman 2 (2001.07.) definira procedure za kalibraciju generatora za ispitivanje. Namjera ovog ispitivanja je omogućiti ponovljivost testiranja.

82

IEC 61000–4–5 (2001.-04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 5: Valni

test otpornosti.

Odnosi se na zahtjeve za otpornost, metode testiranja, i nivoe preporučenih testiranja za opremu indirektno utjecanu valnim procesima od prenapona nastalih usljed atmosferskih pražnjenja i sklopnih operacija u krugovima. Definirano je nekoliko nivoa testiranja koji se odnose na različite uvjete okoline i instalacija. Navedeni su i opći uvjeti za izbor performansi opreme vezano za jake energetske smetnje mreže.

IEC 61000–4–6 (2001.-04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 6:

Otpornost na vodljive smetnje inducirane radio-frekventnim poljima.

Ovaj standard odnosi se na zahtjeve za otpornost električne i elektronske opreme na vodljive smetnje uzrokovane radio-frekventnim prijenosnicima u frekventnom opsegu 9 kHz – 80 MHz. Oprema nema nikakav provodni kabel (npr. glavni napojni kabel, signalni kabel ili zemljovod) koji može biti spregnut s opremom na koju djeluje radio-frekventno polje. Ovaj standard ne specificira testove koji će se primijeniti na dijelove aparata ili sistema. Namjera je da se daju osnove za zainteresirane komitete za proizvode IEC-a . Komiteti za proizvode ostaju odgovorni za prikladan izbor testa i njegovu jačinu koji će se primijeniti za njihovu opremu.

IEC 61000–4–7 (2002.-08.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 7: Opće

upute za mjerenje harmonika i meñuharmonika i instrumentacija, za sisteme napajanja i

priključenu opremu.

Odnosi se na instrumentaciju namjenjenu za mjerenje harmonijskog spektra u frekventnom opsegu do 9 kHz koji su superponirani sa osnovnim harmonikom sistema napajanja 50 Hz i 60 Hz. Za praktične uvjete ovaj standard pravi razliku izmeñu harmonika, meñuharmonika i drugih harmonijskih komponenti. On definira mjernu opremu namjenjenu za testiranje pojedinačne opreme u saglasnosti s ograničenjima u nekoliko standarda (npr. ograničenja harmonika struje koji su dati u IEC 61000–3–2) kao i mjerenja harmonika struje i napona u sistemu napajanja.

IEC 61000–4–8 (2001.-03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 8: Test

otpornosti na magnetna polja industrijske frekvencije.

Odnosi se na zahtjevanu otpornost od magnetnih smetnji industrijske frekvencije opreme u radnim uvjetima za domaćinstva, industrijska postrojenja, srednjenaponska i visokonaponska postrojenja.

83

IEC 61000–4–9 (2001.-03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 9: Test

otpornosti na impulsna magnetna polja.

Odnosi se na zahtjevanu otpornost od magnetnih smetnji opreme u radnim uvjetima, uzrokovanu impulsnim magnetnim poljem, uglavnom u industrijskim srednjenaponskim i visokonaponskim postrojenjima.

IEC 61000–4–10 (2001.-03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 10: Test

otpornosti na prigušena oscilatorna magnetna polja.

Odnosi se na zahtjevanu otpornost na magnetne smetnje za opremu u radnim uvjetima, uzrokovanu prigušenim oscilatornim magnetnim poljem u srednjenaponskim i visokonaponskim postrojenjima.

IEC 61000–4–11 (2001.-03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 11: Test

otpornosti na padove napona, kratke prekide i varijacije napona.

Ovaj standard definira metode za ispitivanje otpornosti i nivoe potrebnih testiranja za električnu i elektronsku opremu priključenu na niskonaponsku mrežu u odnosu na padove napona, kratke prekide i varijacije napona. On se primjenjuje za opremu čija nazivna ulazna struja ne prelazi 16 A po fazi. Ne primjenjuje se na električnu i elektronsku opremu napajanu istosmjernom strujom ili izmjeničnom strujom frekvencije 400 Hz.

IEC 61000–4–12 (2001.-04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 12: Test

otpornosti na oscilatorne valove.

Ovaj standard definira zahtjeve za otpornost i zajedničke osnove za laboratorijski izbor performansi električne i elektronske opreme koja se koristi u domaćinstvima, industriji, kao i opreme za električna postrojenja. Svrha ovog standarda je definiranje oblika naponskog i strujnog vala, obim testiranja, opreme za testiranje, testiranje i procedure za testiranje.

IEC 61000–4–13 (2002.-03.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 13: Test

otpornosti za harmonike i meñuharmonike uključujući i glavnu signalizaciju na izmjeničnom

kanalu niske frekvencije.

Standard definira metode za testiranje otpornosti i nivoe potrebnih testiranja za električnu i elektronsku opremu s nazivnom strujom iznad 16 A po fazi. Odnosi se na harmonike i meñuharmonike u niskonaponskoj mreži čija je frekvencija manja ili jednaka 2 kHz za mrežu frekvencije 50 Hz. (odnosno 2,4 kHz za mrežu frekvencije 60 Hz).

84

IEC 61000–4–14 (2002.-07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 14: Test

otpornosti na fluktuacije napona.

Ova norma primjenjuje se na električnu i/ili elektronsku opremu koja ima nazivnu struju iznad 16 A po fazi. Uspostavlja osnove za procjenu otpornosti opreme na koju utječu pozitive i negative amplitude fluktuacije napona. Ovdje se razmatraju samo vodljive pojave i metode testiranja opreme povezane na javnu i industrijsku distributivnu mrežu. Norma ima status osnovne EMC publikacije. Ovaj standard ima i Amandman 1 (2001.07.) koji se odnosi na klimatske uvjete, evaluaciju rezultata testiranja i izradu izvještaja o testiranju.

IEC 61000–4–15 (1997.11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 15:

Flikermetar – funkcionalne i dizajn specifikacije.

Standard daje uvjete za funkcioniranje i dizajn instrumenta za mjerenje flikera (treperenja napona) i odnosi se na korektnu indikaciju nivoa flikera za praktične fluktuacije napona. Date su i osnovne informacije za konstrukciju instrumenta i metoda za evaluaciju intenziteta flikera na izlazu flikermetra u odnosu na ovaj standard.

IEC 61000–4–16 (2002.07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 16: Test

otpornosti za vodljivo vezane smetnje zajedničkog potencijala za frekvencije do 150 kHz.

On daje zajedničke osnove za testiranje električne i elektronske opreme sa primjenom na smetnje od zajedničkog potencijala (common mode disturbances) za sisteme napajanja, kontrole, signalizacije i komunikacije. Ovaj standard definira oblike naponskog i strujnog vala, opseg testiranja, opremu za testiranje, testiranje i procedure za testiranje, Test daje procjenu otpornosti opreme koja je vezana za vodljive smetnje zajedničkog potencijala a koje su prouzrokovane od struja napojnih vodova i njihovog odvoñenja u uzemljivačke sisteme. Ovaj standard ima i Amandman 1 (2001.07.) koji se odnosi na klimatske uvjete, evaluaciju rezultata testiranja i izradu izvještaja o testiranju.

IEC 61000–4–17 (2002.-07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 17: Test

otpornosti na valovitost istosmjernog ulaznog napona.

Publikacija definira test metode za otpornost na valovitost (ripple) istosmjernog napona na ulazu električne i elektronske opreme. Primjenjuje se na niskonaponsku opremu napajanu ispravljačkim sistemima ili akumulatorskim baterijama. Ovaj standard definira oblik naponskih valova za testiranje, nivo potrebnih testiranja, test generator, testiranje i procedure za testiranje. Ovaj standard ima i Amandman 1 (2001.07.) koji se odnosi na klimatske uvjete, evaluaciju rezultata testiranja i izradu izvještaja o testiranju.

85

IEC 61000–4–23 (2000.10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 23:

Metode testiranja zaštitnih ureñaja koji se koriste za zaštitu od vrlo visokih elektromagnetnih

polja i drugih radijacionih smetnji.

Standard daje osnovne prosudbe poslije nastanka vrlo visokih elektromagnetnih polja, testiranja i kratke opise najvažnijih pojmova za ekranizaciju elemenata koji se ispituju. Za svaki test date su osnovne informacije kao što su teorijska osnova testiranja, testiranje, zahtjevani uvjeti, procedure za testiranje i obrada podataka.

IEC 61000–4–24 (1997.02.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 24:

Metode testiranja za zaštitne ureñaje koji se koriste za zaštitu od vodljivih smetnji vrlo visokih

elektromagnetnih polja.

Publikacija se odnosi na testiranje zaštitnih ureñaja za vodljive smetnje nastale od vrlo visokih elektromagnetnih polja. Primarno pokriva testiranje proboja napona i probojne granice napona, ali takoñer daje i metode mjerenja preostalog napona za slučaj vremenski vrlo brzih promjena napona i struja.

IEC 61000–4–25 (2001.11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 25:

Metode za testiranje otpornosti opreme i sistema od utjecaja vrlo visokih elektromagnetnih

polja.

Opisuje nivoe testiranja za otpornost električne i elektronske opreme i sistema izloženih elektromagnetnim poljima visoke maplitude. Specifikacija opreme za testiranje, testiranje i procedure za testiranje, kriteriji da li je oprema zadovoljila ispitivanja ili ne i potrebna dokumentacija su takoñer navedeni u standardu. Ovaj test odnosi se na radijacione i vodljive elektromagnetne smetnje nastale od elektromagnetnih polja visoke amplitude na sistem napajanja, ulazno/izlazne signale, antene i linije za kontrolu.

IEC 61000–4–27 (2000.08.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 27: Test

otpornosti za neizbalansiranost.

Publikacija se odnosi na testove otpornosti za električnu i elektronsku opremu (aparate i sisteme) u njihovom elektromagnetnom okruženju. Ona razmatra samo vodljivo vezane smetnje, uključujući i opremu vezanu na javne i industrijske distributivne mreže. Standard uspostavlja osnovne reference za procjenu otpornosti opreme koja nastaje usljed naponske neizbalansiranosti sistema napajanja. Primjenjuje se za trofazne sisteme frekvencije 50 Hz / 60 Hz za opremu s nazivnom strujom većom od 16 A po fazi.

86

IEC 61000–4–28 (2002.07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 28: Test

otpornosti za varijacije frekvencije u sistemu napajanja.

Standard daje osnovne upute za procjenu otpornosti električne i elektronske opreme u ovisnosti o promjeni frekvencije sistema. On razmatra samo vodljivo vezane smetnje za opremu priključenu na javne i industrijske distributivne mreže. Ovaj standard ima i Amandman 1 (2001.07.) koji se odnosi na klimatske uvjete, evaluaciju rezultata testiranja i izradu izvještaja o testiranju.

IEC 61000–4–29 (2000.08.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 29: Test

otpornosti za padove napona, kratke prekide i varijacije napona u istosmjernom sistemu

napajanja.

Standard daje osnove za testiranje otpornosti električne i elektronske opreme vezano za nagle padove napona, kratke prekide i varijacije napona u istosmjernom sistemu napajanja. Ovaj standard definira potrebne nivoe testiranja, generatore za testiranje, testiranje i procedure za testiranje.

IEC 61000–4–32 (2002.10.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 32:

Kratak pregled simulatora visokonaponskih impulsa.

Publikacija daje informacije o postojećim načinima rada simulatora visokonaponskih impulsa i njihovu primjenu na testiranje ureñaja i validnost alata koje zahtjeva test otpornosti. Ovaj izvještaj daje detaljnu listu simulatora koji se koriste u svijetu. Glavni dio izvještaja upravo su tehnički podaci za 42 simulatora visokonaponskih impulsa i njihov način rada.

IEC 61000–5–1 (1996.12.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 1:

Osnovna razmatranja – Osnovna EMC publikacija.

Ovaj tehnički izvještaj daje opće uvjete i upute za smanjenje smetnji kako bi se osigurala elektromagnetna kompatibilnost električne i elektronske opreme i sistema koji se koriste u industriji, domaćinstvu i sl. Ovaj izvještaj namjenjen je za instaliranje, korištenje, i donekle na proizvodnju osjetljivih električnih i elektronskih instalacija, sistema i opreme sa visokom emisijom koja degradira elektromagnetno okruženje. Primjenjuje se primarno na nove instalacije, ali gdje je ekonomski opravdano može se primijeniti i na modifikaciju postojećih.

IEC 61000–5–2 (1997.11.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 2:

Uzemljenje i kabliranje.

Ovaj tehnički izvještaj – Tip 3 – obuhvata vodiče za uzemljenje i kabliranje električnih i elektronskih sistema i instalacija da bi se osigurala elektromagnetna kompatibilnost meñu električnim aparatima i sistemima. Detaljnije, odnosi se na praktične upute za uzemljenje i za kabele koji se koriste u industriji i domaćinstvu.

87

IEC 61000–5–3 (1999.07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 3:

Koncept zaštite od vrlo visokih elektromagnetnih polja.

Ovaj tehnički izvještaj daje elemente za projektiranje odgovarajuće zaštite za civilne ureñaje od utjecaja elektromagnetnih impulsa visoke amplitude, procjenu postojećih zaštita u odnosu na naprezanje uzrokovano elektromagnetnim poljima visoke amplitude i usporedbu zahtjeva zaštite od ovih utjecaja i zaštite od atmosferskih pražnjenja. Naglašava se razlika izmeñu uvjeta za zaštitu od elektromagnetnih polja visoke amplitude i atmosferskih pražnjenja da bi se omogućila procjena utjecaja elektromagnetnih polja visoke amplitude u slučaju da nema dodatnih zaštitnih mjera, osim postojeće zaštite od atmosferskih pražnjenja.

IEC 61000–5–4 (1996.08.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 4:

Otpornost na vrlo jaka elektromagnetna polja – Specifikacije za zaštitnu opremu od

radijacionih smetnji. Osnovna EMC publikacija.

Standard definira zaštitne ureñaje za zaštitu od elektromagnetnih polja visoke amplitude. Zahtjevane performanse će biti date u budućim IEC standardima. Ovaj tehnički izvještaj koristi se za harmonizaciju postojećih ili budućih specifikacija izdatih od proizvoñača zaštitnih ureñaja, proizvoñača elektronske opreme, administrativnih tijela i kupaca. Obuhvata zaštitne ureñaje protiv radijacionih smetnji elektromagnetnih polja visoke amplitude.

IEC 61000–5–5 (1996.02.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 5:

Otpornost na vrlo jaka elektromagnetna polja – Specifikacije za zaštitnu opremu od vodljivo

vezanih smetnji. Osnovna EMC publikacija.

Ova sekcija obuhvata zaštitne ureñaje koji se koriste za zaštitu od induciranih elektromagnetnih polja visoke amplitude na signalnim i napojnim sistemima (nazivnog napona iznad 1 kV). Ona daje osnovne informacije koje se mogu primijeniti na visokonaponske vodove.

IEC 61000–5–6 (2002.06.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 6:

Slabljenje vanjskih elektromagnetnih utjecaja.

Ovaj izvještaj daje osnovne upute za smanjenje elektromagnetnih utjecaja koji nastaju od vanjskih izvora.

IEC 61000–5–7 (2001.01.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 5: Instaliranje i smanjenje smetnji – Sekcija 7:

Stupanj zaštite od elektromagnetnih smetnji oklapanjem (EM kod).

Publikacija opisuje zaštitne mjere smanjenja utjecaja elektromagnetnog polja i sprezanja izmeñu električnih krugova oklapanjem. Navodi se stupanj zaštite ovisno o načinu oklapanja.

88

Dio 6 odnosi se na srodne standarde i sastoji se od sljedećih sekcija:

IEC 61000–6–1 (1997.07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 6: Srodni standardi – Sekcija 1: Otpornost za

opremu u domaćinstvu komercijalnu i lahku industriju.

IEC 61000–6–2 (1999.01.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 6: Srodni standardi – Sekcija 2: Otpornost za

opremu u industriji.

IEC 61000–6–4 (1997.01.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 6: Srodni standardi – Sekcija 4: Emisioni

standardi za industrijsko okruženje.

IEC 61000–6–5 (2001.07.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 6: Srodni standardi – Sekcija 5: Otpornost za

okruženje elektrana i elektroenergetskih podstanica.

IEC 61000–6–6 (2003.04.)

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 6: Srodni standardi – Sekcija 6: Otpornost od

elektromagnetnih polja visoke amplitude za opremu u zatvorenom prostoru.

Trenutno je u pripremi veći broj stnandarda serije IEC 61000 kao na primjer:

IEC 61000–1–4

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 1: Opće – Sekcija 4: Mjere za ograničenja

emisije struje harmonika i meñuharmonika u frekventnom opsegu iznad 9 kHz.

IEC 61000–1–5

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 1: Opće – Sekcija 5: Utjecaji elektromagnetnih

polja velike snage (HPEM) na civilne sisteme.

IEC 61000–2–13

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 2: Okolina – Sekcija 13: Okolina

elektromagnetnih polja velike snage – radijacija i vodljivo sprezanje.

IEC 61000–3–1

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 1: Pregled standarda za

emisione smetnje.

IEC 61000–3–9

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 9: Granice za strujnu

emisiju meñuharmonika (za opremu sa ulaznom strujom do 16 A po fazi koja je sklona da

proizvodi meñuharmonike).

89

IEC 61000–3–10

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 10: Emisione granice u

frekventnom opsegu 2 – 9 kHz.

IEC 61000–3–12

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 3: Granice – Sekcija 12: Granice za harmonike

struje koje proizvodi oprema vezana na javnu distributivnu mrežu sa ulaznom strujom

manjom ili jednakom 75 A po fazi i razlozi za ograničenje povezivanja opreme.

IEC 61000–4–34

Elektromagnetna kompatibilnost – Dio 4: Testiranje i mjerne tehnike – Sekcija 34:

Testovi otpornosti na padove napona, kratke prekide i varijacije napona za opremu s ulaznom

strujom iznad 16 A po fazi.

U zemljama evropske zajednice (EU) i zajednice evropskog slobodnog tržišta (EFTA) na snazi je Direktiva za elektromagnetnu kompatibilnost EMC 89/336/EEC. Glavni dijelovi EMC direktive garantiraju slobodan promet električne opreme i stvaranje prihvatljive elektromagnetne okoline na teritoriji evropske zajednice. Direktiva je primjenljiva na svu električnu i elektronsku opremu i ima dva esencijalna zahtjeva koja su data u Članu 4. Direktive koji glasi:

Aparati … trabaju biti konstruirani tako da:

o elektromagnetne smetnje koje oni generiraju ne smiju prelaziti dozvoljene nivoe kako bi se omogućilo da drugi aparati u njihovom okruženju normalno funkcioniraju,

o moraju imati adekvatnu zaštitu od elektromagnetnih smetnji drugih izvora da bi mogli nesmetano funkcionirati.

Ova EMC direktiva potpuno je harmonizirana, to jest njene odredbe zamijenile su nacionalne propise kada je ona stupila na snagu. Njene odredbe primjenjuju se od 1.1.1992. god. sa periodom tranzicije do kraja 1995. god. do kada su zemlje članice morale uskladiti svoje nacionalne propise. Dakle, sva električna i elektronska oprema koja se želi plasirati na tržište evropske zajednice mora biti tako konstruirana da zadovoljava propise koji su jedinstveni u evropskoj zajednici. Proizvodi koji zadovoljavaju ove uvjete nose znak CE i mogu se pojaviti na evropskom tržištu.

Da bi se EMC direktiva podržala sa relevantnim tehničkim standardima CENELEC je zadužen da osigura da svi proizvodi i sistemi koji su u domeni direktive budu adekvatno pokriveni odgovarajućim standardima. CENELEC je, oslanjanjem na meñunarodne izdate standarde (npr. CISPR za emisiju standarda IEC za otpornost) donio čitav niz standarda vezanih za elektromagnetnu kompatibilnost. Ovi standardi su u većini slučajeva usaglašeni (harmonizirani) i izdati kao evropske norme (EN). Zadnjih godina bila je prisutna znatna saradnja izmeñu CENELEC i IEC-a koja se odrazila u paralelnim procedurama. Tako su na primjer standardi IEC 61000– 3–2 i IEC 61000– 3–3 koji se odnose na harmonike i fluktuacije napona. usvojeni kao usklañeni standardi od EU i izdati kao EN 61000-3-2 i EN 61000-3-3.

90

Navedena direktiva dopušta tri načina usaglašavanja opreme i sistema. Osnovni način usaglašavanja je EC tipsko ispitivanje koje zahtijeva potpuno testiranje u skladu sa standardima. Ovaj način obavezan je samo za telekomunikacionu opremu. Za ostalu opremu postoje i drugi načini usaglašavanja. Direktiva dopušta da pojedini proizvoñači koji su certificirani od strane EZ sami kompariraju performanse svoje opreme sa odgovarajućim standardima i da daju deklaraciju o usaglašenosti. Neka ispitivanja se mogu zahtijevati, ali nisu obavezna. Treći način je najinteresantniji za našu zemlju i odnosi se na izdavanje Tehničkog konstrukcionog dokumenta za opremu od strane proizvoñača. Ovaj dokument mora sadržavati sve relevantne podatke i tehničke nacrte o izradi opreme i zaključak da je oprema proizvedena u skladu sa EMC direktivama. Potvrdu ove usaglašenosti mora dati kompetentno tijelo za certifikaciju evropske zajednice.

Za kvalitet energije osnovni standard u Evropi je CENELEC standard EN 50160 koji se koristi da se definira kvalitet energije, u uvjetima naponskih karakteristika koje se mogu očekivati u normalnim uvjetima snabdjevanja. Ovaj standard definira maksimalno prihvatljivi nivo za srednje (< 35 kV) i niske (< 1kV) naponske sisteme. Kompatibilni nivoi navedeni u IEC 61000-2-2 uporedivi su sa EN 50160. Neki pokazatelji kvaliteta energije nešto su strožiji u Evropskom standardu. U praksi stvarni nivoi smetnji su uglavnom jednaki ili manji od nivoa definiranih u standardima IEC 61000–6–1 i IEC 61000–6–2.

UNIPEDE kvalitet energije uporeñuje pod uvjetima dostupnosti snabdjevanja i definirao je tri pokazatelja s ciljem karakteriziranja dugih prekida (npr duljih od 3 min.), frekvencija prekida (prekidi po god.), nemogućnost snabdjevanja (min/god) i trajanje prekida (min/prekid). Za kraće prekide u snabdjevanju i druge pokazatelje kvaliteta energije UNIPEDE pravi reference prema standardu EN 50160.

Pored navedenih u svijetu postoji niz regionalnih i nacionalnih institucija za standardizaciju, kao i raznih strukovnih udruženja koja su izdali niz praktičnih preporuka u oblasti elektromagnetne kompatibilnosti. Jedna od navedenih je i američko udruženje inženjera elektrotehnike i elektronike IEEE ( Institute of electrical and electronics engineers). IEEE je napravio brojne standarde za različite pojave kvaliteta električne energije. Jedan od najvažnijih standarda za napajanje električnom energijom je i standard IEEE 519 1992.god. Ovaj standard je praktična preporuka koja se odnosi na ograničenja harmonika u mreži. Vrijednosti koje su navedene u njemu nisu apsolutne granice već su u stvari vrijednosti koje se preporučuju. Kontrola harmonika preko navedenog standarda bazirana je na krajnjim korisnicima električne energije. Kako je mogućnost da izvori harmonika proizvode distorzije napona direktno ovisna o intenzitetu (impedansi) sistema dopušta se većim potrošačima da proizvode nešto veće količine harmonika. Razmatra se veličina potrošača i impedansa sistema u interesantnim tačkama (tzv. tačke zajedničkog sprezanja PCC – point of common coupling) u kojima bi trebalo procijeniti granice harmonika. To su obično tačke spajanja potrošača na distributivnu mrežu ili krajnje tačke sistema pretpostavljenog potrošača. U navedenim tačkama mjeri se impedansa sistema i odreñuje maksimalno moguća (trofazna) struja kratkog spoja. Isto tako u tim tačkama odreñuje se i maksimalna zahtjevana struja potrošača u normalnom pogonu. Intenzitet harmonika u sistemu dat je u ovisnosti od odnosa ove dvije struje i intenziteta nazivnog napona mreže kako je navedeno u tabeli 9.1.

91

Tabela 9.1.

Maksimalne distorzije struje harmonika u procentima od IMAX

za distributivne sisteme napona 120 V – 69 kV

Pojedinačni harmonici reda h (neparni)

IKS/IMAX < 11 11< h <17 17< h <23 23< h <35 h >= 35

Ukupna distorzija

TDD

< 20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0

20 < 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0

50 < 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0

100 < 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0

>= 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0

Parni harmonici su ograničeni na 25 % vrijednosti sljedećeg neparnog harmonika

U ovom kontekstu granice za harmonike odnose se na kompletne objekte i ne moraju se razmatrati za pojedinačne dijelove opreme i objekta.

U zemljama evropske unije i SAD–u postoje i Direktive meñunarodne telekomunikacione unije ITU (International telecommunication union) koje se odnose na zaštitu telekomunikacionih linija od utjecaja elektroenergetskih postrojenja i vodova elektrovuče. Ove direktive izdate su od strane Sektora za standardizaciju meñunarodne telekomunikacione unije. Direktive ITU usaglašene su sa Meñunarodnom konferencijom za velike visokonaponske električne sisteme (CIGRE), Meñunarodnom unijom željeznica (UIC) i Meñunarodnim telegraf, telefonskim komitetom (CCITT), u svim segmentima. Ove meñunarodne direktive imaju ukupno devet oblasti i to kako slijedi:

1. Projektiranje, instaliranje i funkcionalni principi telekomunikacionih, elektroenergetskih i elektrovučnih interakcija,

2. Proračuni induciranih napona i struja u praktičnim slučajevima,

3. Kapacitivna, induktivna i otporna sprega: fizikalna teorija i numeričke metode,

4. Induciranje struje i napona od elektrovuče,

5. Induciranje struje i napona od elektroenergetskih prijenosnih i distributivnih sistema,

6. Opasnosti i smetnje,

7. Zaštita prostora i sigurnost,

8. Zaštitna sredstva,

9. Mjerne metode i mjerni instrumenti (opis metoda i instrumenata koji se koriste za odreñivanje parametara potrebnih za proračun sprege).

92

10. ZAKLJUČAK

Elektroenergetska postrojenja simetrične trofazne mreže visokog napona, sa uzemljenim zvjezdištem, za vrijeme redovnog pogona, a naročito prilikom pojave jednopolnih kratkih spojeva, izazivaju na električnoj opremi susjednih objekata različite električne utjecaje. Udešenost električne opreme da zadovoljavajuće funkcionira u elektromagnetnom okruženju predmet je mnogih istraživanja.

U uvodnom dijelu date su definicije osnovnih pojmova iz područja elektromagnetne kompatibilnosti kao i osnovne kvalifikacije elektromagnetnih smetnji u elektroenergetskim postrojenjima.

Velika raznolikost problema koji se javljaju u elektromagentnoj kompatibilnosti posljedica je mnogih mogućih izvora elektromagnetnih smetnji. Drugo poglavlje opisuje upravo izvore elektromagnetnih smetnji. Izvori elektromagnetnih smetnji mogu se u osnovi klasifiicirati u dvije osnovne grupe: prirodni izvori i pogonski izvori. Mehanizam koji generira smetnju odreñuje da li će njegova pojava biti slučajna ili stalna, te nepredvidiva ili jednostavna za definiranje. U radu su opisana atmosferska pražnjenja, korona, geomagnetne smetnje, nesimetrični kvarovi u elektroenergetskom sistemu i dr. Takoñer su date i karakteristike izvora elektromagnetnih smetnji.

Treće poglavlje posvećeno je vrstama elektromagnetnog sprezanja i interferentnim veličinama tako da su obrañeni galvansko – vodljivo sprezanje, magnetno – induktivno sprezanje i električno – kapacitivno sprezanje.

Osnovni uvjet koji se postavlja za opremu i ureñaje u elektroenergetskom postrojenju s obzirom na elektromagnetnu kompatibilnost, je da njena funkcija ne smije biti ugrožena, to jest ne smije prestati funkcionirati niti pogrešno funkcionirati usljed elektromagnetnih smetnji. U četvrtom poglavlju definirani su osnovni zahtjevi za opremu koja je namjenjena za instaliranje u visokonaponskim postrojenjima. Da bi se utvrdilo da nivo smetnji ne prekoračuje nivo otpornosti ureñaja na smetnju date su odreñene definicije i njihovi grafički prikazi (granica emisije, nivo kompatibilnosti i nivo otpornosti). U drugom dijelu četvrtog poglavlja dati su podaci koji su potrebni za proračun elektromagnetne kompatibilnosti.

Uzemljivački sistem predstavlja izvor visokih naponskih tranzijenata za vrijeme zemljospoja, jer u osnovi zemljospoj predstavlja ekstreman slučaj prijelaznih struja i time naponskih smetnji. Struje kvara koje teku kroz zemljovode i uzemljivače u slučaju kvara u postrojenju mogu uzrokovati znatne tranzijentne napone na priključenoj elektronskoj opremi čiji su dijelovi meñusobno povezani pomoću niskonaponskih ili signalnih kabela. Stoga je nužno uzemljivački sistem, pored osnovnih zahtjeva za sigurnost ljudi i opreme od električnog udara, projektirati tako da se smanji djelovanje elektromagnetnih smetnji. Peto poglavlje odnosi se na utjecaj izvedbe uzemljivača na nivo smetnji i to kod različitih slučajeva (odvojeno locirane i napajane komponente istog sistema; jedna elektronska komponenta ima višestruke vanjske veze; i slučaj elektronskog sistema kojem su napojni ili upravljački kabeli te kabeli za prijenos podataka izloženi lutajućim strujama). Posebni dio posvećen je uzemljivačkim podsistemima elektronske opreme te uzemljivačima elektroenergetskih postrojenja.

93

Postupci i metode proračuna elektromagnetne kompatibilnosti obrañeni su u šestom poglavlju. U analizi elektromagnetne kompatibilnosti računski postupci imaju veliki značaj pomoću kojih se mogu, još u fazi projektiranja, odrediti nivoi smetnji i utjecaja koje stvara primarno postrojenje. Proračuni obuhvaćaju proračun struja i napona u prijelaznim stanjima, kao i analizu elektromagnetnih polja tokom kratkotrajnih kvarova kako bi se mogla osigurati elektromagnetna kompatibilnost osjetljive sekundarne mjerno upravljačke opreme i primarne energetske opreme. Prvi korak u provoñenju ovih analiza jest formiranje detaljnog matematskog modela postrojenja na kojem će se proračunati veličine pri havarijskom režimu i sklopnim operacijama. Pri analizi EMC u elektroenergetskom postrojenju potrebno je učiniti više proračuna elektromagnetnih smetnji te njihovih utjecaja na sekundarnu opremu i osoblje unutar kruga postrojenja

Primjena mjernih postupaka u rješavanju elektromagnetne kompatibilnosti vrlo je složena. Poglavlje sedam posvećeno je metodama mjerenja elektromagnetne kompatibilnosti. IEC standardi i EN norme precizno definiraju metode i postupke mjerenja otpornosti ureñaja na elektromagnetne smetnje. Meñutim, mjerenje izvora smetnji u primarnom postrojenju uglavnom nije standardizirano i većina zemalja nema standarde koji obuhvataju kompletnu problematiku ispitivanja smetnji koje uzrokuju elektroenergetska postrojenja. Za svako konkretno postrojenje, obzirom na geometriju i elektrotehničke parametre, treba napraviti Elaborat o elektromagnetnoj kompatibilnosti. Dakle, za pravilno izvoñenje mjerenja potrebno je teorijsko proučavanje i poznavanje izvora elektromagnetnih smetnji i puteva sprezanja. Na temelju analize teorijskog proračuna konkretnog objekta može se napraviti detaljan operativni program mjerenja koji obuhvata svo mjerenje koje je potrebno obaviti u stacionarnim i dinamičkim uvjetima sa lokacijama mjerenja. U Prilogu Studije data je spektralna analiza mrežnog napona, vodljive smetnje i kolebanje napona sa instrumentom Memobox 800. Pomoću instrumenta TOPAS 1000 izvršena su odgovarajuća mjerenja u dinamičkim uvjetima, što je takoñer dato u Prilogu.

Na osnovi računske analize i mjerenja na konkretnom postrojenju moguće je predvidjeti odgovarajuće mjere zaštite od previsokih nivoa smetnji. Smanjenje nivoa smetnji može se postići djelovanjem na izvor smetnji, puteve sprezanja ili na prijemnik smetnji. Izbor mjera je dosta veliki i raznovrstan pa su u poglavlju osam navedene samo osnovne mjere zaštite od previsokih nivoa smetnji.

Usklañenost električne opreme da zadovoljavajuće funkcionira u elektromagnetnom okruženju predmet je mnogih standarda. U devetom poglavlju navedene su najvažnije organizacije koje se bave ovom problematikom, i dato detaljno obrazloženje osnovnih svjetskih propisa iz ove oblasti. U našoj zemlji potrebno je normativno reguliranje ove djelatnosti kroz izradu odgovarajućih standarda i propisa iz ove oblasti.

Kako je ovo prva Studija o elektromagnetnoj kompatibilnosti urañena u Bosni i Hercegovini, potrebno je nastaviti dalji rad na ovoj problematici i to praktičnom primjenom kroz konkretne proračune i mjerenja za svaki pojedinačno specifičan slučaj sa posebnim osvrtom na specifikaciju mjernih postupaka, mjerne opreme i metoda mjerenja.

Pravilan put kojim se osigurava elektromagnetna kompatibilnost u novim elektroenergetskim postrojenjima je proračun elektromagnetne kompatibilnosti još u fazi projektiranja postrojenja. Neke zemlje, čak i zakonski uvjetuju izdavanje grañevinske dozvole prethodnim proračunima elektromagnetne kompatibilnosti.

Kako bi JP Elektroprivreda BiH mogla odgovoriti izazovima u ovoj oblasti potrebno je dodatno osvježavanje znanja i obuka kadrova. Isto tako potrebno je formirati ispitnu mjernu grupu za elektromagnetnu kompatibilnost.