Hvorfor er strømkvalitet vigtig?

Hos Eluminate er en af vores kerneopgaver at sikre, at vores kunders elektriske systemer ikke bare er i drift, men også optimeret til maksimal ydeevne. Som eksperter inden for vores felt er vi dedikerede til at opnå operationel ekspertise og levere produkter af høj kvalitet til vores kunder. Vi vil gerne henlede opmærksomheden på et kritisk aspekt, som ofte er usynligt, men som har stor indflydelse på vores produktionsprocesser: Strømkvalitet.

Strømkvalitet refererer til stabiliteten og pålideligheden af den elektriske forsyning, der driver vores produktionsudstyr. Da vi stræber efter effektivitet og produktkonsistens, er det vigtigt at tage hånd om strømkvaliteten af følgende grunde:

Udstyrets pålidelighed: Følsomme maskiner, der er en integreret del af vores produktionsprocesser, er afhængige af en stabil strømforsyning. En inkonsekvent strømforsyning kan føre til øget nedetid på grund af udstyrsfejl.

Produktkvalitet: Udsving i strøm og spænding kan påvirke præcisionen i vores produktionsprocesser og potentielt påvirke vores produkters kvalitet og ensartethed.

Driftsforstyrrelser: Uplanlagt nedetid og fejl på udstyr forstyrrer vores produktionsplaner og påvirker den samlede effektivitet og leveringstider.

Ved at løse problemer med strømkvaliteten kan vi

Vi minimere nedetid og reducere risikoen for uventede udstyrsfejl.

Sikre produkternes ensartede kvalitet ved at stabilisere produktionsprocesserne.

Forbedre den samlede driftseffektivitet og opfyld produktionsmålene på en pålidelig måde.

Øge energieffektiviteten – hvilket resulterer i økonomiske forbedringer og reduktion af dit CO2-fodaftryk.

Hvilke strømkvalitetsfænomener oplever vi?

I en perfekt verden ville den elektriske forsyning være en perfekt, sinusformet spændingsbølge med konstant størrelse og frekvens. Men på grund af belastningerne i moderne el-systemer er virkeligheden ofte anderledes.

I IEEE-standarden 1159-2019 – Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality – klassificeres elkvalitetsfænomener i følgende:

Klik på de forskellige typer af el-kvalitetsfænomener for at få mere at vide.

Transienter

Transienter er de uventede gæster i dit elektriske system. Det er korte, pludselige udbrud af elektrisk energi, som kan opstå af forskellige årsager, f.eks. lynnedslag eller når man tænder eller slukker for udstyr. Disse overraskende udbrud kan forstyrre den normale strøm af elektricitet og potentielt forårsage skade på følsomme enheder.

RMS-variation af kort varighed

Kortvarige RMS-variationer (Root Mean Square) henviser til kortvarige (<1 min.) reduktioner eller stigninger i spændingsstørrelsen. Varigheden af spændingsfald bestemmes af dynamikken i roterende belastninger, systemimpedans og fejlretningstid.

Årsagerne omfatter: start af store motorer, til- eller frakobling af store belastninger på én gang, elektriske kortslutninger, aktivering af transformatorer med højere kapacitet og til- eller frakobling af store reaktive effektkilder.

RMS-variationer med lang varighed

Langvarige RMS-variationer involverer vedvarende ændringer i spændingsstørrelsen, der strækker sig ud over korte intervaller og typisk varer længere end et minut. Varigheden af disse variationer kan påvirkes af dynamikken i roterende belastninger, systemets impedansegenskaber og den tid, det tager at udbedre fejl i det elektriske system.

Sådanne variationer kan tilskrives forskellige faktorer, herunder: en overbelastning i kredsløbet, højere spændingsfald end forventet på grund af underdimensionerede kabler/ledere, kontinuerlig til- eller frakobling af belastninger med højere kapacitet, til- eller frakobling af en stor reaktiv strømkilde, forkert valg af tap på transformere, ubalanceret belastning i trefasede, firetrådede distributionssystemer.

Ubalance

Ubalance i dit elektriske system opstår, når strømfordelingen mellem faserne er ujævn. Komponenterne er designet til at fungere optimalt under balancerede forhold. Hvis systemet er under fuld belastning, og en fase er mere belastet end forventet, kan dette medføre flere problemer, såsom øget varme i motorviklinger og generelt nedsat ydeevne for motorer og transformere.

Forvrængning af bølgeform

I en ideel elektrisk verden er strømmen af elektricitet jævn og sinusformet, som blide bølger. Bølgeformsforvrængning er en afvigelse fra det jævne flow, og denne forvrængning kan påvirke, hvordan dine komponenter bruger elektrisk strøm, hvilket potentielt kan forårsage afbrydelser og tab.

I de fleste tilfælde er spændings- og strømbølgeformerne forvrængede på grund af tilstedeværelsen af ikke-lineære belastninger som motorer og transformatorer eller effektelektroniske koblingsenheder. Bølgeformsforvrængning opfattes oftest som harmonisk forvrængning.

I virkeligheden vil forsyningskurverne i et elektrisk system ikke være en enkelt sinuskurve ved grundfrekvensen, 50 Hz (i Europa), men en overlejring af sinuskurver ved multipla af denne frekvens – hvilket ofte resulterer i en forvrænget kurveform, hvis komponenter med højere frekvens ikke dæmpes.

Harmoniske (heltallige multipler) og interharmoniske (ikke heltallige multipler) vil blandt andet medføre øgede tab i systemet, motorvibrationer, fejlfortolkning af logiske værdier og fejl i afbrydere og sikringer. Desuden kan impedansen af forskellige materialer i elektriske komponenter forårsage resonans med de højfrekvente komponenter, hvilket forstærker effekten af disse problemer.

Spændingsændring

Spændingsændringer er kendetegnet ved kontinuerlige ændringer i den øjeblikkelige spænding, som skyldes periodiske ændringer i belastningsmodstanden.

Den største årsag til spændingsudsving er lysbueovne i industrianlæg.

Spændingsændringer har indflydelse på lampernes belysningsintensitet. Det vil sige, at kontinuerlig variation i spændingen har en indvirkning på belysningstætheden, hvilket resulterer i en mærkbar ændring i belysningen for det menneskelige øje. Dette fænomen kaldes flimmer eller spændingsflimmer.

Strømfrekvens

Inden for elektricitet fungerer frekvensen som en grundlæggende parameter i lighed med tempoet i en musikalsk komposition. Variationer i strømfrekvensen svarer til ændringer i dette grundlæggende tempo, på samme måde som en dirigent justerer rytmen i et orkester.

Svingninger i effektfrekvensen kan have en betydelig indvirkning på synkroniseringen og driftsstabiliteten af elektriske belastninger og generatorer. At sikre en konsistent og forudsigelig elektrisk frekvens kan sammenlignes med at opretholde en sammensat og harmonisk orkesterpræstation.

Det skal bemærkes, at IEEE-standarden foretrækkes her på grund af dens organisation og omfattende forklaring af fænomenerne. Men hvis overensstemmelsen vurderes i Danmark, vil de mest almindeligt anvendte standarder være IEC61000-2-4 for industrielle netværk og EN50160 for offentlige distributionsnetværk.

Hvornår skal man konsultere en professionel inden for strømkvalitet?

🡆 Operationelle problemer: Hvis du oplever uforklarlige forstyrrelser eller fejl i udstyret.
🡆 Hyppige fejl: Hvis du har været vidne til flere nedbrud eller for tidlig forringelse af udstyr.
🡆 Problemer med belysningen: Hvis du har bemærket flimrende lys eller uregelmæssigheder i belysningen.
🡆 Integration af vedvarende energi: Hvis du står over for udfordringer med net-stabiliteten, når du indfører vedvarende energi.

🡆 Ineffektivitet på energiområdet: Hvis du oplever stigende energiomkostninger eller uventet ineffektivitet.
🡆 Planlægning af faciliteter: Hvis du er i gang med at planlægge nye faciliteter, opgraderinger af din net-forbindelse eller planlægger at installere en uafbrudt strømforsyning (UPS).
🡆 Overholdelse af certificering: Hvis du søger certificeringstjenester til industristandarder og -overholdelse.
🡆 Optimering af ydeevne: Hvis du stræber efter maksimal effektivitet og lang levetid i dit systems ydeevne.

Vigtigheden af strømkvalitet<span data-metadata="">

I nutidens elektriske infrastruktur er de tidligere nævnte ikke-lineære belastninger og elektroniske enheder til stede overalt – store motorer og lysbueovne drives af frekvensomformere, der bruger effektelektronik, opladning af elbiler kræver AC-DC-konvertering, og havvindmølleparker er begyndt at bruge højspændings DC-teknologi, der også kræver effektelektronik. Dette er blot nogle få eksempler, der viser, at det bliver stadig vigtigere at sikre en tilfredsstillende strømkvalitet, da der ellers ikke kun opstår tekniske problemer, men også økonomiske (se reference 2).

Forbedring af et anlægs strømkvalitet fører til indirekte økonomiske forbedringer gennem øget energieffektivitet, hvilket afspejler sig i økonomiske forbedringer, samtidig med at energiintensiteten reduceres og dermed CO2-fodaftrykket. Desuden ses der også direkte økonomiske forbedringer ved at minimere produktionshindrende hændelser som strømforsynings- og udstyrssvigt, overophedning af udstyr og deraf følgende reduktion af levetiden, skader på følsomt udstyr og ekstra OPEX i forbindelse med disse problemer.

Hvad kan vi gøre for dig?

Hos Eluminate har vi måleudstyr, der passer til lav-, mellem- og højspændingsnetværk. Afhængigt af dit problem foretager vi målinger forskellige steder i systemet og analyserer dem med hensyn til de fænomener, der er beskrevet ovenfor.

Når el-kvalitetsmålingerne er foretaget og analyseret, kan vi identificere problemerne i dit system og gennemføre foranstaltninger for at rette op på dem. Eksempler er implementering af dynamiske spændingsregulatorer og dynamiske kompensationssystemer til spændingsniveaurelaterede problemer og passive og aktive filtre til at mindske bølgeformsforvrængning.