Harmonické

Kapitola sama pro sebe.

Co, proč a jak harmonické vznikají je názorně popsáno v přednáškách p. Drápely. Potkáte však projektanty, kteří s Vámi budou zasvěceně diskutovat o tom, že se žádné harmonické v síti nevyskytují, protože je přeci každé zařízení vybaveno filtrem! Že zařízení, která produkují vyšší harmonické prý nemají v síti co dělat, a že se tedy žádné harmonické v síti tudíž ani nevyskytují!

Pak je tedy patrně na čase zavřít VŠB-TU v Ostravě (dlouhodobá měření harmonických od roku 1997 až 59 DTS na severní moravě), stejně jako VUT v Brně (např. dlouhodobá měření vlivů světelných zdrojů z hlediska produkce harmonických). A taky zrušit všemožné „zbytečné“ odborné konference … ne?

PNE 33 0000-6 ed. 2:

4.2 Zvýšenou úroveň harmonických lze předpokládat v případech, kdy výkon zdroje harmonických je větší než 20 % instalovaného výkonu zákazníka.

ČSN 33 2000-4-444:

444.4.1 Zdroje EMI

Elektrická zařízení citlivá na elektromagnetické účinky nemají být umístěna v blízkosti potenciálních zdrojů elektromagnetických emisí, jako jsou
– spínací přístroje pro induktivní zátěže;
– elektromotory;
– zářivkové osvětlení (pozn.: Zdrojem EMI jsou též svítidla s LED diodami);
– svařovací stroje;
– usměrňovače;
– střídače;
– frekvenční měniče (např. střídače) a regulátory;
– zařízení na zlepšování (kompenzaci) účiníku;
atd.

ČSN 33 2000-5-52 ed. 2:

524.2.1 … ve třífázových obvodech, u kterých je pravděpodobné, že povedou třetí a liché násobky třetí harmonické proudů a celkové harmonické zkreslení je mezi 15 % a 33 %.

POZNÁMKA S takovou úrovní harmonických je třeba počítat např. v obvodech napájejících svítidla včetně výbojek, jako je zářivkové osvětlení.

ČSN 33 2000-5-52 ed. 2:

524.2.2 Pokud podíl třetí a liché násobky třetí harmonické proudů je vyšší než 33 %, může být třeba průřez nulového vodiče zvětšit (viz 523.6.3 a příloha E).

POZNÁMKA 1 Takové úrovně se objevují např. v obvodech určených pro IT (informační technologie).

ČSN 33 2130 ed. 3:

C.2 … ve třífázových obvodech, u kterých je pravděpodobné, že povedou třetí a liché násobky třetí harmonické proudů, jejichž podíl na celkovém proudu je mezi 15 % a 33 %.

POZNÁMKA S takovou úrovní harmonických je třeba počítat např. v obvodech napájejících svítidla včetně výbojek, jako je zářivkové osvětlení a velký počet elektronicky ovládaných dalších spotřebičů.

ČSN 33 2000-8-1:

10.2.3.6 Harmonické
Nelineární elektrická zařízení, jako jsou silové elektronické systémy včetně soustav motorových pohonů (PDS), měniče, zdroje nepřetržitého napájení (UPS), další výkonové měniče, obloukové pece, transformátory a výbojky generují zkreslené nebo harmonické napětí.

Jelikož dnes takřka nenajdeme spotřebiče, které by nebyly založeny na výkonové elektronice (počínaje všemi elektronickými napájecími zdroji, ať už v počítačích, v jakékoli domácí elektronice, v předřadnících svítidel, atd.), těžko lze předpokládat, že žádné harmonické nejsou. Jsou a bude jich čím dál více. Protože žádné takové zařízení nemá sinusový odběr proudu ze sítě a tudíž produkuje vyšší harmonické. Ano, musí splňovat nějaké výrobkové normy, ale ty jsou vždy o nějakém kompromisu mezi výrobními náklady a množstvím harmonických, které zařízení vyprodukuje. Každé jednotlivé zařízení sice může mít nízký limit THD, ale při obrovském množství těchto zařízení v síti (drobná elektronika tvoří mimochodem cca 60-70 % všech odběrů v síti) se rušení samozřejmě nasčítá …

Pojďme k protokolu o určení vnějších vlivů.

Jestli máte nějaký po ruce, zase si jej otevřete … je tam vliv „AM1“ jako vyšitý?
No jo. Teď přijde možná šok, ale ono nic jako vnější vliv „AM“ neexisuje.
Za druhé jeho hodnota „1“ nemusí nutně jako u jiných vlivů znamenat „normální“. Což bude pro mnohé nejspíš asi velkým překvapením, ale stačí otevřít ČSN 33 2000-5-51 ed. 3, podle které se vnější vlivy určují. Tam se pak dočteme, že neexistuje žádný vliv „AM“?!
Ale že existují vnější vlivy „AM-1“ až „AM-41“:

AM-1: Harmonické, meziharmonické
AM-2: Signální napětí
AM-3: Změny amplitudy napětí
AM-4: Neustálené napětí
AM-5: Změny kmitočtu
AM-6: Indukované napětí nízkého kmitočtu
AM-7: Stejnosměrný proud v obvodech střídavého proudu
AM-8: Vyzařovaná magnetická pole
AM-9: Elektrická pole
AM-22: Indukované oscilující napětí nebo proudy, šířené vedením, jednosměrně vedené v časovém měřítku nanosekund
AM-23: Indukované oscilující napětí nebo proudy, šířené vedením jednosměrně vedené v časovém měřítku milisekund nebo mikrosekund
AM-24: Oscilační přechodové jevy šířené vedením
AM-25: Jevy vyzařované s vysokým kmitočtem
AM-31: Elektrostatické výboje
AM-41: Ionizace

Pravděpodobně dle zavedené zvyklosti, že „1“ značí „normální“, se bez rozmyslu práská „1“ i k vnějšímu vlivu „AM“. Jenže chyba lávky, vnější vliv AM-1-1 neznamená normální úroveň harmonických. Otevřeme si ČSN 33 2000-5-51 ed. 3 na straně 32 a přečtěme si, co tedy vnější vliv AM-1-1 znamená:

Kontrolovaná úroveň
Musí se zabezpečit, aby se kontrolovaná úroveň nezhoršila.
Nižší než je uvedeno v tabulce 1 EN 61000-2-2:2002

Nuže. Vnější vliv AM-1-1 znamená kontrolovanou úroveň harmonických. Aby mohla být někde klasifikována kontrolovaná úroveň (navíc s požadavkem na zabezpečení, aby se tato kontrolovaná úroveň nezvýšila), tak tam musím mít samozřejmě i nějaké technické zařízení, které toto bude zajišťovat, že ano? Vezměme si bytový dům, kde projektant práskne vliv AM-1(-1). By mě zajímalo, jak tam chce zabezpečovat kontrolovanou úroveň harmonických (navíc v limitech nižší, než uvádí ČSN EN 61000-2-2!) bez jakéhokoli technického zařízení? Samozřejmě nijak, nejde to, je to nesmysl …

U vnějšího vlivu AM-1 norma ČSN 33 2000-5-51 ed. 3 odkazuje na Tabulku 1 ČSN EN 61000-2-2. Tabulka 1 pak udává tzv. kompatibilní úrovně harmonických, neboli z hlediska normy uvádí „normální úrovně harmonických“ V daném článku okolo odkazované tabulky je pak uvedeno:

Při určování kompatibilních úrovní pro harmonické se musí brát v úvahu dvě skutečnosti. Jednak je to nárůst počtu zdrojů harmonických. Dále je to pokles podílu čistě rezistivních zátěží (zátěže pro ohřev), které mají funkci tlumících prvků ve vztahu k celkové zátěži. Proto se očekává, že úrovně harmonických budou v rozvodných sítích narůstat dokud zdroje emisí harmonických se účinně neomezí. … pro jednotlivé harmonické složky napětí uvedeny v tabulce 1. Odpovídající kompatibilní úroveň pro celkové harmonické zkreslení je THDu = 8 %.

Normální úroveň harmonických je vnější vliv AM-1-2.
Pokud budu mít někde velké množství zdrojů harmonických (typicky velké množství elektroniky a IT, např. administrativní objekty či nemocnice), pak je na snadně zvýšená úroveň harmonických, tedy AM-1-3.
Přitom co napsat do protokolu je poměrně jednoduché:

AM-1-2: předpokládá se normální úroveň harmonických dle tabulky 1 ČSN EN 61000-2-2
AM-1-3: předpokládá se úroveň harmonických vyšší než dle tabulky 1 ČSN EN 61000-2-2

Případně k tomu připsat i nějaké jednoduché zdůvodnění proč (rozsáhlý výskyt IT, řízené pohony, atd.). U obou vnějších vlivů si pak mimochodem všimněme společného požadavku na „filtry“. Jinými slovy, v instalacích dnes nemají co dělat nechráněné kompenzace.

Navíc, pokud se mi v nějaké instalaci objeví vliv AM-1-2 nebo AM-1-3, pak je logicky už z principu jejich šíření tento vliv v celé instalaci. Ne jak jedni experti, co mi do protokolu napsali v jedné místnosti AM-1-3 a na chodbě za stěnou AM-1-1 (kontrolovaná úroveň? jak? čím?). Nesmysly na n-tou.

Stále stejné nesmysly v protokolech, stále dokola …

Kontrolní otázka č. 1 – neustále se mluví o lichých harmonických – kdy se objevují sudé harmonické?

Kontrolní otázka č. 2 – proč se v distribuční síti příliš nevyskytuje 3. harmonická (převládá 5.)?

EDIT 14. 1. 2017:

Áha! Tak už asi vím, proč všichni do všech protokolů perou vliv „AM1 = normální“!
Protože stařičká prehistorická ČSN 33 2000-3:1995 uváděla AM1 = normální
Protože stařičká prehistorická ČSN 33 2000-5-51:1996 uváděla AM1 = normální
Jenže jak se tak neustále dokola jen kopíruje, tak už nikdo nezaregistroval, že a) tyto normy byly zrušeny v letech 2011 (před 5! lety) a 2000 (před 16! lety); b) že od roku 2006 (před 10! lety) zavedla ČSN 33 2000-5-51:2006 právě současné členění, kdy normální je vnější vliv AM-1-2.
Takže všichni roky pořád dokola kopírují nesmysly, aniž by kohokoli napadlo nějakou normu otevřít.
Jak typické.

2 komentáře: “Protokol o určení vnějších vlivů: nesmysly, díl II.”

1. Jiří Dobrovolný napsal:

   6. 8. 2021 (20:14)

   Jako „normální“ je vliv „AM 1, AM4“ uveden také v TNI 33 2000-5-51 k  ČSN 33 2000-5-51 ed .3 v tabulce 6, což je už trochu nevhodné od samotného normotvůrce.

   (No jo, je to už pár let, od poslední editace..)

   Odpovědět
   • Jan Hlavatý napsal:

     9. 8. 2021 (14:56)

     Pokud je mi známo, tak závazná je ČSN 33 2000-5-51 ed. 3 (stačí si ji najít ve sponzorovaném přístupu k ČSN, kde jsou zveřejněny závazné normy ve smyslu § 6c zákona č. 22/1997 Sb.).

     Naproti tomu TNI závazné není, takže nás nemusí ani moc zajímat.

     Ostatně, kromě „jedna bába povídala“ na školení, jsem nikdy nikde neviděl, z čeho by měla vyplývat nějaká závaznost TNI. TNI má podle mě úplně stejnou (= nulovou) závaznost, jako jakýkoli obyčejný článek či publikace. Nikde není napsáno, že by TNI měla být součástí normy, žádné závazné předpisy o nějakých TNI nikde nic neuvádějí. TNI není nic víc, než povídání od autorů norem, kteří si to své povídání namísto normální publikace umí vydat jako TNI.

     Odpovědět