Beregningsverktøy spenningskvalitet
Det har i de siste årene blitt stadig mer fokus på at enkelte elektriske apparater kan skape utfordringer for spenningskvaliteten. Disse “utfordrende elektriske apparatene” skaper en del hodebry for nettselskapene, men det kan være vanskelig å vite nøyaktig når ulike apparater blir problematiske. PQA har nå utviklet beregningsverktøy spenningskvalitet som kan være et nyttig verktøy i arbeidet med disse apparatene.
Hvorfor blir noen apparater utfordrende?
I hvor stor grad apparatene blir utfordrende avhenger av enkelte faktorer ved apparatet (størrelsen og hurtigheten på variasjonen i strømtrekket, samt apparatets forvrengning av ren sinus) samt nettstyrken stedet apparatet er tilkoblet. Forskjellige apparater fører til ulik påvirkning på spenningen; de viktigste typene påvirkning på spenningskvaliteten fra utfordrende elektriske apparater er:
- Apparater som forårsaker stor usymmetri (store enfaselaster)
- Apparater som forårsaker store spenningsendringer (f.eks. direktestartende asynkronmotorer)
- Appraater som forårsaker høye flimmerverdier (apparater med sterkt variabelt effekttrekk, som noen typer gjennomstrømningsvannvarmere)
- Apparater som forårsaker høy forvrengning av spenningens kurveform (ulineære laster, som sveiseapparater, noen typer kraftelektronikk, osv).
I hvor stor grad f.eks. en motor fører til spenningssprang avhenger av flere faktorer, hovedsakelig størrelsen på motoren, motorens oppbygning, og nettstyrken. Dette er det mulig å beregne, om alle faktorene er kjent. Tilsvarende gjelder for de andre apparattypene.
Se mer om temaet i Energi Norges Veileder for Utfordrende Elektriske Apparater
Når er det viktig å vite spenningskvalitetspåvirkningen fra et enkelt apparat?
Nettselskap kan ved ulike tilfeller få spørsmål om tilknytning av ulike typer laster, f.eks. om en plusskunde ønsker å tilknytte et nytt solcelleanlegg. I så fall er det greit å kunne kontrollere omtrentlig påvirkning på spenning, og eventuelt usymmetri. Om en større motor skal tilknyttes, kan det være greit å kontrollere at denne ikke forsårsaker for store spenningssprang ved oppstart. I dag gjøres dette ofte ikke, og lastene tilknyttes uten å gjøre noen tiltak for å redusere påvirkningen fra motorstarten, eller å fordele solcelleanlegget over flere faser. Dette betyr at i noen tilfeller oppstår problemer som må løses i etterkant, noe som ofte er vanskeligere og dyrere enn å forhindre problemene før de oppstår.
Beregningsverktøy spenningskvalitet sin rolle i forebyggende arbeid
På oppdrag fra Energi Norge har PQA utviklet et beregningsverktøy for ulike typer laster sin påvirkning på spenningskvalitet. Dette inkluderer:
- Store laster sin innvirkning på stasjonær spenning
- Motorer sin påvirkning på spenningssprang
- Enfaselaster sin innvirkning på spenningsusymmetri
- Variable laster sin innvirkning på flimmerverdier
- Solcelleanlegg (og andre produksjonkilder) sin økning av spenningen hos kunden
Beregningsverktøyet, implementert i Excel, fungerer ved at nettstyrke og enkel informasjon om apparatet legges inn i regnearket, og så beregnes påvirkningen på ulike parametere. Dette vil vise om f.eks. en motor bør installeres med mykstarter for å unngå spenningssprang, eller om en plusskunde bør installere et trefase, heller enn et enfaseanlegg.
For å få hjelp til å vurdere innvirkningen blir nettstyrken, og påvirkningen på spenningskvaliteten fargekodet. Verdier som er svake, men akseptable, merkes med gult, mens påvirkning som er uakseptabel merkes med rødt. Hva som defineres som svakt og uakseptabelt kan defineres i innstillingene til regnearket.
To eksempler på bruk av beregningsverktøyet: T.V. En plusskunde med et enfase 6 kW anlegg og nettstyrke på Ik2min = 500 A forårsaker spenningsstigning på 8,8 V, og økning i usymmetri på 1,9 %. T.h. En enfase 4,3 kW motor skaper nesten et spenningssprang (4,3 % spenningsendring) om det tilknyttes et nett med Ik2min lik 750 A.
Utslippsgrenser for støy fra industrikunder
I et tidligere arbeid PQA gjorde på vegne av tre nettselskap, ble det undersøkt hvordan en kan definere utslippsgrenser for støy fra industrikunder tilknyttet i lavspentnettet. Årsaken til at dette bør gjøres, er at flere industrikunder sammen kan forårsake brudd på grenseverdiene i Forskrift om Leveringskvalitet, uten at en enkelt av dem blir utbedringspliktig. Dette kan være selv om kundene forårsaker mye støy i forhold til sin egen størrelse. Utbedringsplikten går i så fall nettselskapet.
Beregningsverktøyet har inkludert en egen fane for å beregne utslippsgrenser, basert på rapporten fra dette arbeidet. Et eksempel på dette er vist under, hvor en industribedrift med avtalt effekt på 100 kW blir tilknyttet under en transformator med merkeytelse på 400 kVA.
Beregning av utslippsgrenser for en 100 kW industrikunde tilknyttet en 400 kVA trafo. I dette tilfellet får kunden støye opp til 0,51 for Pst og 0,43 for Plt, forårsake usymmetri opp til 1 %, 10 spenningssprang, og THD opp til 2,5 %. (Merk, dette er ikke hele regnearket.)
Hvor kan jeg få tak i dette utmerkede beregningsverktøyet?
PQA har utviklet verktøyet på vegne av Energi Norge, som planlegger å distribuere dette gjennom sin “Håndbok spenningskvalitet” abonnementsløsning. Denne blir lansert om ikke så lenge, så frem til da er det bare å vente tålmodig.