Grænseværdier for harmoniske kommer fra flere regelsæt. EN 50160 fastsætter, at THD for spændingen i det offentlige lav- og mellemspændingsnet højst må være 8 %. Produktstandarderne IEC 61000-3-2 og IEC 61000-3-12 begrænser de harmoniske strømme fra det enkelte apparat. Derudover kan netselskabet stille krav til din installation, og mange projekter bruger IEEE 519 som specifikation.
"Hvad er grænseværdien for harmoniske?" lyder som et simpelt spørgsmål. Svaret er desværre ikke ét tal. Det afhænger af, om du taler om spænding eller strøm, om det gælder et enkelt apparat eller hele installationen, og hvem der stiller kravet.
Det er vigtigt at have styr på, fordi grænseværdierne afgør, hvornår du har et problem, og hvor meget et filter skal kunne. I denne artikel får du overblik over de vigtigste regelsæt, hvad de dækker, og hvordan du bruger dem i praksis. Er du ny i emnet, så start med vores guide til harmoniske strømme.
Overblik: hvilke regelsæt gælder?
Der er fire typer krav, du typisk møder: krav til spændingen i nettet, krav til det enkelte apparat, krav fra netselskabet til din installation og krav i projektspecifikationer. De supplerer hinanden og gælder forskellige steder i nettet.
| Regelsæt | Hvad det begrænser | Hvem det gælder | Hvor det måles |
|---|---|---|---|
| EN 50160 | Harmoniske spændinger (THDu og enkelte ordener) | Netselskabet (det, der leveres) | Tilslutningspunktet |
| IEC 61000-3-2 | Harmoniske strømme fra apparater op til 16 A pr. fase | Producenten af apparatet | Ved apparatet |
| IEC 61000-3-12 | Harmoniske strømme fra apparater fra 16 til 75 A pr. fase | Producenten af apparatet | Ved apparatet |
| Netselskabets tilslutningskrav | Harmoniske strømme fra hele installationen | Dig som kunde | Tilslutningspunktet |
| IEEE 519 | Spændings- og strømforvrængning | Bruges i projekter og specifikationer | Tilslutningspunktet |
EN 50160: grænseværdien for THD i nettet
EN 50160 er den europæiske standard for spændingskvaliteten i offentlige elnet. Den fastsætter, at THDu i lav- og mellemspændingsnettet højst må være 8 %. Der er også grænser for de enkelte harmoniske, fx 6 % for 5. harmoniske.
Ifølge CEER's gennemgang af standarden vurderes harmoniske sådan:
- THDu: Alle 10-minutters værdier over en uge skal være højst 8 %.
- Enkelte harmoniske: 95 % af 10-minutters middelværdierne over en uge skal være under grænsen for den pågældende orden.
Det er vigtigt at forstå, hvad EN 50160 er, og hvad den ikke er:
- Den beskriver, hvad netselskabet leverer, ikke hvad din installation må sende ud.
- Den gælder i tilslutningspunktet, ikke inde i din installation. Forvrængningen ved dine tavler og maskiner kan være langt højere.
- Den gælder spændingen. Der er ingen grænse for THDi i EN 50160.
Bliver THDu i tilslutningspunktet høj, kan det skyldes både din egen installation og andre kunder på samme net. En måling over tid kan vise, hvor forvrængningen kommer fra.
Produktstandarder: IEC 61000-3-2 og 61000-3-12
Produktstandarderne begrænser de harmoniske strømme, som det enkelte apparat må trække fra nettet. Producenten skal overholde dem, før apparatet kan CE-mærkes.
- IEC 61000-3-2 gælder apparater med en mærkestrøm op til 16 A pr. fase. Apparaterne er delt i klasser med hver deres grænser, fx for belysning og for pc'er og skærme.
- IEC 61000-3-12 gælder apparater fra 16 til 75 A pr. fase, som tilsluttes det offentlige lavspændingsnet.
Selv om hvert apparat overholder sin produktstandard, kan mange apparater tilsammen give for mange harmoniske. Produktstandarderne sikrer altså ikke, at din installation som helhed er i orden.
Netselskabets krav ved tilslutning
Netselskabet kan stille krav til, hvor mange harmoniske strømme din installation må sende ud i nettet. Det sker især ved tilslutning af større anlæg som produktionsvirksomheder, ladeparker, solcelleanlæg og batterianlæg. Kravene skal sikre, at din installation ikke forringer spændingskvaliteten for andre kunder.
Kravene fastsættes typisk ud fra:
- Hvor stærkt nettet er i tilslutningspunktet (kortslutningseffekten)
- Hvor stor en del af nettets kapacitet din installation bruger
- Hvor meget forvrængning der allerede er i nettet
- Hvor mange andre kunder der skal have plads til deres harmoniske
Til mellem- og højspænding bruges ofte metoden i IEC TR 61000-3-6 til at fordele den tilladte forvrængning mellem kunderne. Kravene kan derfor være forskellige fra sted til sted. Spørg dit netselskab tidligt i projektet, så du ved, hvad installationen skal overholde.
Læs mere om elkvalitet ved nettilslutning.
IEEE 519: den amerikanske standard, der bruges i mange projekter
IEEE 519 er en amerikansk standard for begrænsning af harmoniske, som ofte bruges i internationale projekter og i specifikationer for datacentre, industri og infrastruktur. Den nyeste udgave er fra 2022. Standarden stiller krav både til spændingen og til de harmoniske strømme i tilslutningspunktet.
Grænser for spændingsforvrængning
| Spænding i tilslutningspunktet | Enkelte harmoniske | THD |
|---|---|---|
| Op til 1 kV | 5,0 % | 8,0 % |
| Over 1 kV og op til 69 kV | 3,0 % | 5,0 % |
| Over 69 kV og op til 161 kV | 1,5 % | 2,5 % |
| Over 161 kV | 1,0 % | 1,5 % |
Grænser for strømforvrængning
For strømmen bruger IEEE 519 ikke THDi, men TDD (total demand distortion). TDD regner de harmoniske i forhold til den maksimale belastningsstrøm, ikke den aktuelle strøm. Det undgår, at en høj procent ved lav belastning ser alarmerende ud.
Grænsen afhænger af forholdet mellem nettets kortslutningsstrøm (Isc) og din maksimale belastningsstrøm (IL). Jo stærkere nettet er i forhold til din belastning, desto flere harmoniske må du sende ud.
| Isc/IL | TDD |
|---|---|
| Under 20 | 5,0 % |
| 20 til 50 | 8,0 % |
| 50 til 100 | 12,0 % |
| 100 til 1000 | 15,0 % |
| Over 1000 | 20,0 % |
Standarden har også grænser for de enkelte harmoniske ordener, som er strengest for de høje ordener. IEEE 519 er ikke et krav i Danmark, men den bruges ofte, når en kunde, rådgiver eller international koncern skriver den ind i en specifikation.
Hvad er en acceptabel THD i praksis?
En acceptabel THD afhænger af, hvad der skal overholdes, og hvad din installation kan tåle. Som tommelfingerregel skal THDu i tilslutningspunktet holde sig under 8 % efter EN 50160. For THDi findes der ikke én fælles dansk grænse. Den afhænger af netselskabets krav og projektets specifikation.
Brug grænseværdierne sådan:
- Find ud af, hvilke krav der gælder. Spørg netselskabet, og tjek projektets specifikation.
- Mål der, hvor kravet gælder, typisk i tilslutningspunktet, og over mindst en uge.
- Sammenlign de rigtige værdier. THDu med THDu-grænser, TDD med TDD-grænser, 95 %-værdier med 95 %-grænser.
- Se også på din egen installation. Varme transformere, overbelastede nulledere og defekte kondensatorbatterier er et problem, selv om grænseværdierne i tilslutningspunktet er overholdt.
Læs mere om måling af harmoniske og om 3. harmoniske og nullederen.
En elkvalitetsanalyse sammenholder dine måledata med de relevante standarder og viser, om du overholder kravene.
Når grænseværdierne ikke er overholdt
Overholder installationen ikke kravene, er der tre veje: reducere de harmoniske ved kilden, filtrere dem eller ændre installationen. I eksisterende anlæg er et harmonisk filter som regel den hurtigste og mest effektive løsning.
- Aktivt filter til skiftende belastninger og mange forskellige ordener.
- Passivt filter til faste belastninger som store frekvensomformere.
- Hybridfilter til store anlæg, hvor et fuldt aktivt filter bliver dyrt.
Læs mere om valget mellem aktivt og passivt filter.
Filteret skal dimensioneres, så kravene overholdes ved den højeste belastning, og effekten bør dokumenteres med en ny måling.
Hos Eluminate hjælper vi med at afklare kravene, måle installationen og dimensionere det filter, der sikrer, at du overholder dem. Vi leverer aktive, passive og hybride filtre og dokumenterer effekten med en måling bagefter.
Se vores harmoniske filtre eller book en elkvalitetsanalyse.
Ofte stillede spørgsmål om grænseværdier for harmoniske
Skrevet af
Anders Dahl Johnsen
Partner, CCO & Lead Consultant
Anders har mange års erfaring med elkvalitet, harmoniske filtre og måling i industri og energi, og hjælper virksomheder med at finde og løse problemer i elnettet.
anddj@eluminate.dk