Elektrikvaliteet

Allikas: Energiatalgud

Elektrimajandus.png

Antud artikkel käsitleb elektrivarustuse kvaliteedi erinevaid aspekte. Elektrivarustuse kvaliteedi aspekte saab liigitada kahte ossa, milleks on tehnilised aspektid ning korralduslikud aspektid. Tehnilised aspektid saab omakorda jagada toitepinge kvaliteeti hõlmavateks ning toitepinge pidevust kirjeldavateks. Antud artikkel käisitleb neist aspektidest tähtsamaid.


Peaartikkel: Elektrimajandus
Seotud artikkel: Elektrivõrk; Elektrisüsteem; Elektri tootmine; Elektritootmise ja -võrkude ENMAK stsenaariumid


Üldist

Esmaoluliseks on toitepinge kättesaadavus, ehk elektrienergia kättesaadavus tarbijale. Planeerimata (avariilise iseloomuga) toitekatkestused põhjustavad suuri rahalisi kahjusid, eriti haavatavad on teatud tööstusvaldkonnad, kus elektrikatkestus võib tähendada suure koguse toodangu kasutuskõlbamtuks muutumist.

Samuti on oluline, et toitepinge vastaks võimalikult täpselt süsteemis kasutusel olevale ideaalsele toitepingele. Elektri kvaliteedistandardeid käsitleb Eesti Standardikeskuse Standard EVS-EN 50160:2010[1]. Kvaliteedinõuetele mittevastav toitepinge võib kahjustada tarbijate seadmeid ning põhjustada liigseid kadusid. Kõrvalekaldeid elektrivõrgu normaalparameetritest võib esineda erinevaid, näiteks sageduse muutus, pinge väärtuse langemine või toitepinge katkemine. Samuti on erinevatel kõrvalekalletel erinevad põhjused, mis muuhulgas võivad olla seotud elektrivõrku lülitatud pooljuhtseadmetega, mis moonutavad toitepinge siinuselist kuju või elektrijaamade avariiliste väljalülitamistega, mis võivad mõjutada sageduse väärtust või pinget.

Korralduslikud aspektid hõlmavad elektriteenustega seonduvat teeninduse kvaliteeti, elektriohutust, tarbija informeeritust ning muid sarnaseid tegureid.

Ideaalne toitepinge

Seonduv artikkel: Ideaalne toitepinge


Ideaalne toitepinge on pinge, mis oma omadustelt on ideaalilähedane. Toitepinge ideaalsed parameetrid on sätestatud standardiga. Toitepinge kvaliteedinäitajatega on võimalik anda hinnang reaalse toitepinge erinevusele ideaalsest.

Toitepinge kvaliteedinäitajad

Elektri kvaliteeti saab hinnata võrreldes reaalse pinge parameetreid ideaalse pingega. Pinge moonutusi reaalsest on võimalik kategoriseerida vastavalt olemusele ning tekkepäritolule. Erinevate pingemoonutuste piirväärtusi käsitleb Eesti Vabariigi standard EVS-EN 50160.

Toitepinge sagedus

Seonduv artikkel: Toitepinge sagedus


Eesti kuulub ühte sageduse sünkroonalasse koos Loode-Venemaa elektrisüsteemiga ning Läti, Leedu ja Valgevene elektrisüsteemidega. Nimetatud süsteem on väga suur ning Eestis toimuvad elektri tarbimise ning tootmise hälbed süsteemi sageudst märkimisväärselt ei mõjuta. Sageduse reguleerimine toimub peamisel Loode-Venemaa elektrisüsteemis asuvate elektrijaamade abil.

Kuna Eesti asub sünkroontöös suure elektrisüsteemiga, on siin võrgusageduse hälbed väga väikesed ning võrgusagedus väga lähedal 50 Hz tasemele. Joonisel 1 võib vaadelda võrgusageduse mõõtmisi ühes tarbija liitumispunktis ühe nädala jooksul.

Toitepinge tase ja aeglased pingemuutused

Seonduv artikkel: Toitepinge tase


Toitepinge tase ning selle vastavus normile oleneb tarbija liitumispunktist ning elektrivõrgu iseloomust selles piirkonnas. Vastavalt teostatud mõõtmistele erinevates madalpinge (230 V nimipinge)liitumispunktides on Eestis pinge tasemel kvaliteet küllalt varieeruv. Antud mõõtmiste jooksul oli mõõtepunktide pingetaseme miinimumväärtused vahemikus 201..238 V ja maksimaalväärtused vahemikus 220..260 V. Sellest lähtub, et pingenivoo tase võib sõltuvalt piirkonnast olla väga erinev[2].

Mõõtmistulemusi pingenivoo kohta ühes liitumispunktis ühe nädala jooksul võib jälgida joonisel 2.

Pinge asümmeetria

Pinge asümeetria on mitmefaasilise võrgu seisund, mille puhul faasipingete efektiivväärtused või faasidevahelised nihkenurgad pole võrdsed. Pinge asümmeetria võib tuleneda koormuse ebaühtlasest jaotumisest faaside vahel või riketest. Pinge assümmeetria tekitab häiringuid eelkõõige kolmefaasiliste elektritarvitite töös, näiteks suure võimsusega elektrimootorid.

Kiired pingemuutused

Seonduv artikkel: Kiired pingemuutused


Kiire pingemuutus ehk teisisõnu ka pingetõus kirjeldab pinge efektiivväärtuse kiiret üksikmuutust kahe määratud, kuid normimata katkematu kestusega järjestikuse taseme vahel. Pingemuutuste suurus normaaltingimustel ei ületa 5%, kuid mis teatud tingimustel võib mõnel korral päevas olla ka lühiajaliselt kuni 10%. [3],[4]

Kiired pingemuutused on järjestikkuste pingemuutuste kogum[5]. Pinge kõikumist hinnatakse pinge muutumise ulatusega. Madalpingel jäävad pinge muutused enamasti 5 % piiresse nimipinge väärtusest. Kui toitepinge on väiksem kui 90 % nimipinge väärtusest, loetakse sündmust pingelohuks. Pingelohu kestvus võib olla alates 10 millisekundist kuni minutini. Kui pinge väätus langeb alla 1 % pinge nimiväärtusest, loetakse olukorda toitekatkestuseks. [4]

Pingelohkude põhjus võib olla seotud elektrisüsteemi rikkega, kuid võib olla põhjustatud ka tarbimisest. Suurelt jaolt on pingelohud tingitud suure võimsusega asünkroonmootorite käivitamisest või lühistest. Värelus võib olla põhjustatud suure võimsusega elektritarbijate töötamisest, levinud väreluse põhjustajateks on näiteks elektrikaarahjud. [4]

Kiirete pingemuutustega seonduv elektrikvaliteedi probleem on värelus. [4]

Liigpinged

Liigpinged jagunevad oma olemuselt kaheks: pikaajalised, ehk võrgusageduslikud liigpinged ning lühiajalised ehk transientliigpinged.

Võrgusageduslikud liigpinged võivad esineda näiteks ühefaasilise maalühise puhul tervetes faasides, trafo astmelüliti rikkel või reaktiivvõimsuse ülekompenseerimisel.

Transientliigpinged on liigpinged, mis on väga kiiresti sumbuvad. Transientliikpinged võivad oma maksimaalse väärtuse saavutada mõne mikrosekundi jooksul ning sumbuda 100 mikrosekundi jooksul ning nende amplituudväärtus võib olla ka üle kahe korra suurem kui võrgu nimipinge. Levinud transientliigpinge tekitajaks elektrivõrgus on äike. Pikema kestusega transientliigpingeid võivad tekitada ka kondensaatorpatareide ning kaablite lülitamisest põhjustatud siirdeprotsessid.

Harmoonikud

Seonduv artikkel: Harmoonikud


Ettekujutus harmoonikutest kui sellistest põhineb Fourier' teisendusel, mille kohaselt igasugust perioodilist funktsiooni on võimalik kujutada reana, mis koosneb erineva sagedusega siinuseliselt muutuvatest komponentidest, milledel on iseloomulik amplituud, sagedus ja faasinurk. Põhikomponendi sagedus elektrivarustuses on 50 Hz. Elektrilist suuruste käsitlemisel nimetatakse vaadelvadavid komponente põhi- ja kõrgemateks harmoonikuteks. Kasutusel on mõisted paaritud, paaris- ja vaheharmoonikud (siinuslaine sagedused on vastavalt paaritu ja paarisarv täiskordsed põhiharmooniku sagedusega ning siinuslaine, mille sagedus ei ole põhiharmooniku täisarv kordne). [4]

Kõrgemate harmoonikute pingeid hinnatakse [4]:

  • üksikult, amplituudi Uh ja põhiharmooniku U1 suhtega;
  • Ühiselt, harmoonmoonutusteguriga THD (Total Harmonc Distortion factor).

Harmoonikute taseme hindamiseks kasutatakse ühe nädalase mõõtevahemiku 10-minutilisi pinge efektiivväärtuse keskväärtusi. [4]

Varustuskindlus

Varustuskindluse all mõistetakse tarbija võimet tarbida igal ajahetkel elektrienergiat. Elektrienergia tarbimine võib olla piiratud erinevatel põhjustel, nagu elektriliinide tööst välja langemine, ebapiisav elektrienergia tootmine tarbimise katmiseks või muud ootamatud olukorrad. Varustuskindluse hindamiseks kasutatakse arvulisi kriteeriume, näiteks SAIDI, CAIDI ja SAIFI.

Eestis ei esine enamasti kogu elektrivõrku hõlmavaid rikkeid ning enamus katkestusi on tulenevad rasketest ilmastikutingimustest tingitud elektriliinide välja langemisest. Seetõttu on SAIDI näitaja erinev vastavalt elektrivõrgu iseloomule. Suuremates linnades, kus jaotusvõrk on enamuses kaabellliinides, mis on töökindlamad, kui õhuliinid, on SAIDI näitaja märkimisväärselt väiksem kui maapiirkondades, kus jaotusvõrk koosneb peamiselt õhuliinidest.

Eesti keskmisi varustuskindluse näitajaid jaotusvõrgus võib jälgida joonisel 5.

Korralduslikud aspektid

Seotud artikkel: Energiamajanduse keskkonnamõju


Elektrivarustuse kvaliteedi korralduslike aspektidena peetakse silmas eelkõige märksõnu teeninduskvaliteet ning elektriohutust ja keskkonnamõjusid. Teeninduskvaliteeti iseloomustavad järgnevalt toodud märksõnad:[6]

  • reguleerivad seadused;
  • standardid ja juhendid;
  • lepingud ja tariifid;
  • klienditeenindus;
  • tarbija informeeritus.


Elektrivarustuse teeninduskvaliteet hõlmab eelkõige suhteid elektrienergia müüja ja ostja vahel ning tarbija informeeritust. Informeeritus on tänu veebikeskkonna kujunemisele tunduvalt paranenud, kuid ka siin leidub arenguruumi. Tarbijal on kasulik teada, millised investeeringud puudutavad tema võrgupiirkonda, missugune on toitepinge kvaliteet tema liitumispunktis jne. Tänase seisuga on tarbijal võimalik tellida tagasiulatuvalt aktiiv- ja reaktiivvõimsuse tunnipõhised koormusgraafikud, toitepinge kvaliteedi osas selline võimalus praegu puudub. Elektriarvestite ja veebikeskkonna tarkvara arenedes tekib ilmselt lähitulevikus võimalus tarbijal jooksvalt andmeid saada nii tarbitava võimsuse kui ka pingekvaliteedi parameetrite kohta. Selleks sobivad elektriarvestid (multifunktsionaalsed kaugloetavad arvestid) on juba praegu olemas. [6]

Elektrikvaliteedi mõjud

Elektri kvaliteedi või varustuskindluse madal tase võib tekitada majanduslikult ulatuslikke kahjusid. Teatud tööstusettevõtted kannavad väga suuri kahjusid toodangu kahjustumise tõttu juba lühiajaliste katkestuste korral. Ka kodutarbijaid mõjutavad katkestused, kuid nende puhul pole majanduslikud mõjud nii suured.

Väga oluline on võrgusageduse hoidmine nominaaltaseme lähedal. Võrgusageduse langemisel teatud tasemele on vajalik tarbijate eraldamine elektrivõrgust, et piirata elektritarbimist.

Samas on madalad kvaliteedinäitajad kahjulikud kõigile tarbijatele. Tugevate harmooniliste moonutustega toitepinge tekitab elektrit tarvitavates seadmetes ülekoormuseid ning liigseid kadusid. Faaside ebasümmeetria tekitab häiringuid kolmefaasiliste elektritarvitite, nagu elektrimootorid, töös.

Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2013 Uuring Elektrivõrgu tänane olukord. Võimalikud arengustsenaariumid.
2013 Uuring Elektrilevi OÜ kesk-ja madalpingevõrgu varustuskindluse näitajad ja muutuste mõjurid erinevates varustuskindluse piirkondades üleminekul kaablivõrgule.pdf‎ .
2012 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2012
2013 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2013
2014 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2014
2015 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2015
2011 Aruanne Tootmispiisavuse aruanne 2011
2012 Aruanne Tootmispiisavuse aruanne 2012
2013 Aruanne Tootmispiisavuse aruanne 2013
2012 Aruanne Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2012
2013 Aruanne Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2013
2013 Aruanne Elektertransport ja selle mõju elektrisüsteemi talitlusele
- Arengukava Energiamajanduse arengukava aastani 2020
- Arengukava Eesti elektrimajanduse arengukava aastani 2018
2010 Tegevuskava Eesti taastuvenergia tegevuskava aastani 2020
- Kokkuvõte Elektrisüsteemi kuukokkuvõtted
2014 Uuring Tarbimise juhtimine. Suurtarbijate koormusgraafikute salvestamine ning analüüs tarbimise juhtimise rakendamise võimaluste tuvastamiseks
2014 Raport Subsidies and costs of EU energy. An interim report
2014 Raport Subsidies and costs of EU energy. Lisa 1-3
2014 Raport Subsidies and costs of EU Energy. Lisa 4-5
2014 Ettekanne Euroopa energiapoliitika valikud. Kas Euroopal on üldse valikut
2014 Ettekanne Eesti uus energiapoliitika. Konkurentsivõimeline taastuvenergia Eestis
2014 Ettekanne Eesti energiapoliitika mõju riigi konkurentsivõimele
2014 Ettekanne Eesti põlevkivienergeetika tulevik
2014 Ettekanne Eesti energiamajanduse arengukava aastani 2030
2014 Aruanne Elektrilevi OÜ investeeringute vajalikkuse ja efektiivsuse hindamine
2014 Aruanne Konkurentsiameti poolt väljatöötatud kaalutud keskmise kapitali hinna (WACC) arvutamise metoodika analüüs
2014 Aruanne Tootmispiisavuse aruanne 2014
2015 Uuring Tarbimise juhtimine elektrisüsteemi paindlikkuse tagajana
RSS uudisvoog

Joonis 1. Toitepinge sagedus Eesti elektrisüsteemis ühe nädala vältel[2]
Vorgusagedus.png
Joonis 2. Toitepinge 10 minuti intervalli keskmised väärtused ning miinimum- ja maksimumpinged.[2]
Toitepinge tase.png
Joonis 3. 0,4 kV liitumispunktis mõõdetud pingelohkude sügavus ja kestus ning võrdlus ITIC soovitatava taluvusjoonega.[2]
Pingelohud.png
Joonis 4. 0,4 kV liitumispunktis mõõdetud pingemuhkude väärtus ja kestus[2]
Pingemuhud.png

Viited

  1. Eesti Standardikeskus. Standard EVS-EN 50160:2010. (03.10.2014).
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Vinnal, Toomas. Toitepinge kvaliteet Eesti 0,4 kV madalpingevõrkudes ja tarbijapaigaldiste liitumispunktides.
  3. Eesti Elektroenergeetika Selts. Estlinki katsetused ja kiired pingemuutused. (10.03.2015).
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Elering AS. Elektrienergia kvaliteet Elering AS 110 kV võrgus. (10.03.2015).
  5. Meldorf, Mati; Tammoja, Heiki; Treufeldt, Ülo; Kilter, Jako. Jaotusvõrgud. TTÜ Kirjastus. 2007
  6. 6,0 6,1 Vinnal, T. Toitepinge kvaliteet Eesti 0,4 kV madalpingevõrkudes ja tarbijapaigaldiste liitumispunktides. (11.03.2015).
  7. Konkurentsiamet. Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2011.
  8. Konkurentsiamet. Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2012.
  9. Konkurentsiamet. Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2013.


Kontaktvõrgustik

Kontaktvõrgustik on koostamisel. Kui soovite artikli kontaktvõrgustikuga liituda, võtke ühendust artikli teemahalduriga.

On Teil ettepanekuid, kuidas "ELEKTRIKVALITEET" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "ELEKTRIKVALITEET" teemahalduriga HARDI KODUVERE e-aadressil Hardi.Koduvere@ttu.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad