The rich contents site of the Society of Electrical and Electronics Engineers in Israel 2002

אמת מידה לאיכות חשמל

זוהר וינבוים, זוהר וינבוים-הנדסת חשמל

רקע

במהלך יולי 2010 פורסם EN 50160 תקן איכות חשמל של האיחוד האירופי המתאר,מאפיין ומגדיר את איכות המתח המסופק ברשת ציבורית והמהווה עדכון לתקן זה מ-3/2007 . ה-EN 50160 מתייחס למתח אספקה עד 150 ק"ו בחלוקה למתח נמוך ,בינוני וגבוה בהתאם להגדרת תחומי המתחים באירופה ,השונות מהמוגדר בחוק החשמל 1954 על תקנותיו ועדכוניו .יודגש כי הערכים בתקן הם סטטיסטיים על כל הנגזר מכך .

תקן אירופאי זה נבחן ע"י ועדת מומחים 26501 ,אושר ע"י הועדה הטכנית 265 ואומץ ע"י מכון התקנים הישראלי במספר שינויים והתאמות אליהן נתייחס בהרצאה .

לאחר גיורו הוא נקרא ת"י 50160 והוא בתוקף כתקן וולונטרי החל מינואר 2011 ,במתכונתו הנוכחית התקן הישראלי מתייחס למתח גבוה ומעלה ,קרי מ-1 ק"ו ומעלה בהתאם למתחים הנקובים בישראל .

יודגש כי ת"י 50160 מתייחס אך ורק למאפייני מתח האספקה ואינו מתייחס לאופי העומס כמדד להפרעות המרביות שהצרכן רשאי לגרום מבלי לפגוע בשכניו או ברשת האספקה . במהלך ההרצאה נדון כיצד ניתן למקד זאת למאפייני הצריכה בישראל .

בתחילת 2013 הוצע למליאת הרשות לשרותים ציבוריים חשמל לקבוע אמת מידה לאיכות חשמל במתח גבוה ועליון בהתבסס על ת"י 50160 ונייר העמדה של ההתאגדות בנושא .

ההבדלים בין שני עדכוני EN 50160

יש לשים לב כי התקן האירופאי במתכונתו העכשווית נבדל מקודמו ב :

  1. מגדיר עמידה בגבולות המתח במשך 99% מהזמן בשבוע של מדידה במקום 95% במתח  גבוה ועל .
  2. הגדיר טבלאות של אירועי הפרעות מתח ומשכם בהתאם לרגישות הציוד המסווג לפי CLASS 1,2,3 שמוגדר ב-IEC 61000-2-4 ובהתאם למאפייני הרשת הספציפית בו בזמן שבמתכונתו הקודמת הוא הגדיר מספרית את כמות ההפרעות המותר בהתאם לעוצמתן ומשכן .

להלן מאפייני המתח בהתאם ל- EN 50160 (המספרים בסוגריים מציינים את מספר הסעיף בתקן ):

  1. תדר (4.2.1) התקן דורש כי 99.5% מהשנה תדר רשת יהיה בתחום של 1%-/+50Hz, קרי 49.5-50.5 הרץ וביתרת הזמן 4%+/6% , - כלומר 47-52 הרץ .
  2. שינויי מתח האספקה(4.2.2) 95% משבוע המדידה המתח בערכי rms לא יחרוג מהמתח הנקוב ביותר מ- +/-10% במקבצי דגימה של כל 10 דקות. במתח גבוה ועליון הדרישה היא כי ב-99% משבוע המדידה ,המתח בערכי rms לא יחרוג מהמתח הנקוב במקטע של 10 דקות מ- 15% +/- .
  3. שינויי מתח מהירים (4.2.3) נגרמים בד"כ בגין שינויי עומס מהירים ,מיתוגים ברשת ואו כשל (קצר חד או דו פאזי) . באם המתח בעת האירוע עובר לתחום הערכים של שקיעות/עליות מתח ,האירועים מסווגים בהתאם ומתוארים בנספח B שבתקן .
  4. רמת הבהוב(4.2.3.2) התקן דורש כי ב- 95% מהשבוע רמת הבהוב בטווח הארוך עד 1 Plt≤ ,רמת ההבהוב מציינת את השינוי במעטפת גל המתח אשר יש לו השפעה על העין האנושית .
  5. אי איזון במתח האספקה(4.2.4) התקן דורש כי ב- 95% מהשבוע במקבצי דגימה של 10 דקות ערכי המחזורים השליליים לא יהיו יותר 0-2% מהמחזור הבסיסי . התקן מתייחס רק למחזורים השליליים מאחר והם הדומיננטיים בהפרעות מולכות .
  6. מתח הרמוני (4.2.5) רמת עיוות הרמוני במתח מבטאת את היחס בין גל המתח שנדגם לגל סינוסואידלי בתדר הרשת והתקן דורש כי ב- 95% מהשבוע במקבצי דגימה של 10 דקות הערך של העיוות ההרמוני הכולל במתח לא יחרוג מ- 8% מחושב עד ההרמוניה ה-40 . ערך של כל הרמוניה יהיה נמוך מהנתון בטבלה שהינה עד ההרמוניה ה-25,הרמוניה הינה גל סינוס באמפליטודה מסוימת ותדר שהינו כפולה שלמה של תדר הרשת .
  7. מתח אינטר הרמוני(הרמוניות ביניים) (4.2.6) אין נתון מחייב אם כי ברור שהוא משפיע על עליה ברמת ההבהוב,מתח אינטר הרמוני הינו מתח המורכב מגלים סינוסואידלי באמפליטודת שונות ובתדרים שאינם כפולות שלמות של תדר הרשת .
  8. הפרעות במתח האספקה(4.3.1) אינן מפורטות כמותית ונספח B נותן הערכה לאירועים בהתאם לעוצמתם ,משכם וסיווג הציוד לפי IEC 61000-2-4 :
    ציוד רגיש להפרעות (מעבדה ומחשוב עד 5%) Class 1 .
    ציוד המתאים לאווירה תעשייתית בנקודת PCC (8%). Class 2
    ציוד להתקנה באווירה תעשייתית רועשת IPC(10%) Class 3 .
  9. שקיעות/עליות מתח (4.3.2) תופעות הנגרמות בד"כ במערכת האספקה ,שתיהן בלתי צפויות וסיווגן הינו בהתאם לרגישות הציוד ומיקום התקנתו .

סיווג שקיעות המתח ועליות מתח :

משך ההפרעה [msec]

מתח [%]
5000 - 1 min 1000-5000 500-1000 200-500 10-200 90-80
A5 A4 A3 A2 A 80-70
B5 B4 B3 B2 B1 70-40
C5 C4 C3 C2 C1 40-5
D5 D4 D3 D2 D1 >5
X5 X4 X3 X2 X1  

A1,A2,B1,B2  אפשריים ל-CLASS 2  .

A1,A2,A3,A4,B1,B2,C1 אפשריים ל- CLASS 3 .

משך ההפרעה [msec]

מתח [%]
5000 - 1 min 500-5000 10-5000  
S3 S2 S1 >120
T3 T2 T1 11-120

בד"כ תקלה באספקת המתח הנמוך או ברשת הלקוח גורמת לעליית מתח שנעלמת עם סילוק התקלה ,סיווג עליות המתח הינו בהתאם ל- IEC 60364-4-44  .

  1. תופעות מעבר (4.3.3)  נגרמות בד"כ כתוצאה מהופעת ברק או  מיתוג מהיר של עומס כבד . בכדי לעמוד בתופעות מתחי היתר התקן מומלץ להתקין אמצעי הגנה בהתאם  לתקן IEC 60364-4-44 .

 באמת המידה ניתן מענה להשפעת העומס על איכות החשמל :

  1. הגדרת רמת העיוות ההרמוני המרבית הכוללת  במתח בהתאם לאופי הצרכן דוגמת

טבלה  10.2 בתקן IEEE STD 519-1992  
11.1. מתקנים רגישים כמו בתי חולים ,שדות תעופה  עד 3% .
11.2. צרכנים כללים עד 5% .
11.3. צרכנים תעשייתיים עד 8% .

  1. הגדרת רמת העיוות ההרמוני המרבי בזרם בהתאם לקשיחות מקור ההספקה בנקודת החיבור (PCC) דוגמת   טבלה  10.3 בתקן IEEE STD 519-1992  כאשר המדד  לקשיחות המקור הינו יחס זרם הקצר לזרם העומס ורמת העיוות המותרת באחוזים הינה להרמוניות האי זוגיות :

TDD

מעל 35

עד 35

עד 23

עד 17

עד 11

יחס זרמים

5

0.3

0.6

1.5

2

4

פחות מ-20

8

0.5

1

2.5

3.5

7

קטן מ-50

12

0.7

1.5

4

4.5

10

קטן מ-100

15

1

2

5

5.5

12

קטן מ-1000

20

1.4

2.5

6

7

15

גדול מ-1000

סיכום

מאחר ולאיכות חשמל תורמים ספק החשמל ,במדינת ישראל נכון להיום חברת החשמל מחד ומאידך הצרכן ,הרי שיש תלות הדדית בניהם ויתכן מצב שבו המתח המסופק ע"י חברת החשמל הינו תקין אך לצרכן יש עומסים הגורמים לזרמים הרמוניים שמטבעם משפיעים על צורת גל המתח ואף מעוותים אותה .

לאור זאת חייבת להישמר הדדיות בין ספק החשמל שיספק מתח בגבולות המאופיינים בת"י 50160 לבין המשתמש הסופי (הלקוח) שיוודא כי הציוד המותקן בחצרו אינו חורג מהמותר בהתאם לאופי המתקן וקשיחות מקור ההזנה .

 

Copyright 2012-2015 The Society of Electrical and Electronics Engineers in Israel 2002 3 Hayetzira St.,
Ramat-Gan 52521, Israel Secretariat: orit@seeei.org.il Tel:+972-3-6134116 Fax:+972-3-6134117 
 Webmaster 
Last modified: 20/04/15