Zapady napięcia i przerwy w zasilaniu (NEN-EN 50160) — klasyfikacja i różnica względem migotania

Przewodnik o migotaniu/wahaniach napięcia omawia długoterminową dokuczliwość migotania Plt (NEN-EN 50160), a przewodnik o harmonicznych i THD omawia granicę THD z Netcode Elektriciteit. Ten artykuł dotyczy trzeciego, odrębnie klasyfikowanego zjawiska napięciowego z tej samej normy: krótkiego zapadu napięcia i przerwy w zasilaniu — dwóch pojęć często używanych zamiennie w praktyce, ale w NEN-EN 50160 precyzyjnie i odrębnie zdefiniowanych.

Definicja zapadu napięcia

NEN-EN 50160 definiuje zapad napięcia jako nagły spadek wartości skutecznej (RMS) napięcia do wartości między 90% a 1% napięcia znamionowego (Un), po którym następuje powrót napięcia po krótkim czasie. Norma stosuje tu dwie granice:

• zapad rozpoczyna się, gdy napięcie RMS spadnie poniżej progu 90% Un;
• zapad trwa od 10 ms do 1 minuty włącznie.

Gdy napięcie resztkowe podczas zdarzenia spadnie poniżej 1% Un, zdarzenie nie jest już klasyfikowane jako zapad, lecz jako przerwa — granica 1% oddziela sytuację, w której "napięcie mocno się obniżyło" od sytuacji, w której "napięcie faktycznie zniknęło".

Przerwa krótka a przerwa długa

Przerwę (napięcie <1% Un) dzieli się dalej według czasu trwania:

• przerwa krótka: do 3 minut włącznie;
• przerwa długa: dłużej niż 3 minuty.

Ta granica 3 minut ma znaczenie, ponieważ przerwa krótka jest zwykle skutkiem automatycznej próby ponownego załączenia zabezpieczenia w sieci (np. po przejściowym zwarciu, które samo ustępuje), natomiast przerwa długa zazwyczaj wymaga ręcznej interwencji operatora sieci.

Dlaczego nie ma tu stałej granicy zgodności, w odróżnieniu od THD i migotania

Granica THD z Netcode Elektriciteit oraz granica Plt równa 1 z przewodnika o migotaniu są wyrażone jako wartość, której nie wolno przekroczyć przez 95% tygodnia pomiarowego — statystycznie powtarzalna granica dla zjawiska ciągłego, stacjonarnego. Zapady napięcia i przerwy są jednak zdarzeniami losowymi, zależnymi od lokalizacji (wyładowanie atmosferyczne, gałąź drzewa na linii napowietrznej, czynność łączeniowa gdzie indziej w sieci): dlatego NEN-EN 50160 nie podaje stałej maksymalnej granicy dla zapadów i przerw, którą operator sieci musiałby gwarantować, a jedynie informacyjne, typowe wartości roczne — norma uznaje, że liczba i dotkliwość zapadów znacznie różni się w zależności od lokalizacji (np. sieć wiejska z liniami napowietrznymi w porównaniu z zurbanizowaną siecią podziemną) i nie da się jej wymusić centralnie tak jak THD.

Krzywa ITIC/CBEMA: wrażliwość urządzeń, nie norma sieciowa

Aby ocenić, czy zapad napięcia o danej głębokości i czasie trwania stwarza problem dla wrażliwych urządzeń (sterowanie procesem, serwery, sterowniki PLC), w praktyce często wykorzystuje się krzywą ITIC (dawniej krzywą CBEMA) — wykres amerykańskiego Information Technology Industry Council, przedstawiający obszar, w którym urządzenia informatyczne powinny tolerować odchylenie napięcia (w % Un, w funkcji czasu trwania) bez awarii. Nie jest to europejska norma sieciowa ani część samej NEN-EN 50160, lecz wytyczna branżowa służąca ocenie, czy zapady faktycznie dostarczane przez sieć mieszczą się w odporności podłączonych urządzeń — dwie różne rzeczy, które są często mylone.

Praktyczne znaczenie

Przy reklamacji dotyczącej awarii urządzenia z powodu "niewielkiego zapadu napięcia", gdy operator sieci zgłasza, że NEN-EN 50160 nie została naruszona, nie jest to sprzeczność: norma w ogóle nie ustala stałej maksymalnej granicy dla zapadów. Kolejnym pytaniem jest wtedy, czy samo urządzenie ma wystarczającą odporność na zapady (np. sprawdzoną względem krzywej ITIC lub specyfikacji producenta) oraz czy potrzebne są dodatkowe środki (UPS, dynamiczny regulator napięcia) — zob. też przewodnik o typach baterii UPS w zakresie pomostowania dłuższych przerw.

Częste błędy

1. Traktowanie zapadu i przerwy jako tego samego zjawiska — rozgraniczenie leży przy napięciu resztkowym 1% Un: powyżej tej wartości to zapad, poniżej — przerwa.
2. Oczekiwanie, że NEN-EN 50160 ustali twardą maksymalną granicę liczby lub głębokości zapadów, tak jak przy THD czy migotaniu — dla zapadów i przerw norma podaje wyłącznie informacyjne, typowe wartości roczne.
3. Mylenie krzywej ITIC/CBEMA z europejską normą sieciową — jest to amerykańska wytyczna branżowa dotycząca wrażliwości urządzeń, nie część NEN-EN 50160.
4. Mylenie przerwy krótkiej (≤3 min, często automatyczna próba ponownego załączenia) z przerwą długą, która zwykle kończy się dopiero po ręcznej interwencji operatora sieci.

Powiązane

• Migotanie (wahania napięcia) — NEN-EN 50160
• Harmoniczne i granice THD dla dużych odbiorców
• Niesymetria napięć w instalacjach trójfazowych
• Typy baterii UPS — VRLA a lit