Måling af harmoniske foregår med en elkvalitetsmåler, der logger THDi, THDu og de enkelte harmoniske ordener over en hel driftsperiode, typisk mindst en uge. Du måler ved hovedforsyningen og ved de største kilder til harmoniske, så du kan se, hvor de kommer fra, og hvornår de opstår. Måling af harmoniske er grundlaget for at vurdere, om du har et problem, og for at dimensionere det rigtige filter.
Harmoniske strømme er usynlige. Du kan ikke se dem på en almindelig strømmåling, og de viser sig først, når en transformer bliver varm, en nulleder bliver overbelastet, eller et kondensatorbatteri står af. Derfor er måling den eneste måde at få et præcist billede af situationen.
En god måling svarer på tre spørgsmål: Hvor store er de harmoniske? Hvor kommer de fra? Og hvornår opstår de? En dårlig måling, fx en stikprøve på et tilfældigt tidspunkt, kan give et helt forkert billede.
I denne artikel får du forklaret, hvad du skal måle, hvor og hvor længe, hvilket udstyr du skal bruge, og hvordan du læser resultaterne.
Hvorfor skal du måle harmoniske?
Du skal måle harmoniske for at finde årsagen til problemer, dokumentere at du overholder krav og dimensionere den rigtige løsning. Uden måling gætter du, og et forkert gæt kan blive dyrt: et filter, der er for lille, af den forkerte type eller slet ikke nødvendigt.
De mest almindelige grunde til at måle er:
- Fejlfinding, fx varme transformere, overbelastede nulledere eller defekte kondensatorbatterier.
- Dimensionering af filter, så det passer til de harmoniske og belastningsprofilen.
- Dokumentation over for netselskabet, fx ved tilslutning af nye anlæg.
- Før og efter en ændring, fx nye frekvensomformere, ladestandere, solceller eller et nyt filter.
- Løbende overvågning af kritiske anlæg som datacentre og hospitaler.
Hvad skal du måle?
En måling af harmoniske skal mindst omfatte THDi, THDu og de enkelte harmoniske ordener på alle tre faser. Derudover giver strømmen i nullederen, effektfaktoren og ubalancen et mere fuldstændigt billede.
| Parameter | Hvad den viser | Hvorfor den er vigtig |
|---|---|---|
| THDi | Forvrængning af strømmen i procent | Viser, hvor meget belastningen forvrænger |
| THDu | Forvrængning af spændingen i procent | Viser, hvor forurenet nettet er, og om grænseværdier overholdes |
| Enkelte harmoniske ordener | Strøm og spænding for hver orden, fx 3., 5., 7., 11. og 13. | Viser kilderne og er grundlaget for at dimensionere et filter |
| Strøm i nullederen | Strømmen i N sammenlignet med faserne | Afslører 3. harmoniske og risiko for overbelastning |
| Effektfaktor | Forholdet mellem aktiv og tilsyneladende effekt | Vigtigt for fasekompensering og valg af filter |
| Ubalance | Forskel mellem faserne | Kan forklare strøm i nullederen og påvirker valg af løsning |
| Belastning over tid | Strømmen gennem døgnet og ugen | Viser, hvornår de harmoniske er størst |
De harmoniske ordener måles normalt op til 40. eller 50. orden, altså 2 til 2,5 kHz. Måleteknikken for harmoniske er beskrevet i standarden IEC 61000-4-7, og den generelle metode for måling af elkvalitet i IEC 61000-4-30. Læs mere om 3. harmoniske og nullederen.
Hvor skal du måle?
Mål både ved hovedforsyningen og ved de største kilder til harmoniske. Målingen ved hovedforsyningen viser det samlede billede og er den, der sammenlignes med grænseværdier. Målingerne ved de enkelte tavler og belastninger viser, hvor de harmoniske kommer fra.
Typiske målepunkter er:
- Hovedtavlen eller transformerens lavspændingsside.
- Undertavler med mange frekvensomformere eller elektroniske belastninger.
- De største enkeltbelastninger, fx store frekvensomformere eller UPS-anlæg.
- Kondensatorbatterier, hvis der er mistanke om resonans.
- Nullederen i tavler med mange enfasede belastninger.
Kan du måle flere steder samtidig, er det en stor fordel. Så kan du se, hvordan de harmoniske fra de enkelte belastninger spiller sammen. Mistænker du resonans, så læs om resonans i kondensatorbatterier.
Hvor længe skal du måle?
Mål i mindst en uge, så du får både dag, nat, weekend og de forskellige driftssituationer med. Harmoniske varierer med belastningen, og et øjebliksbillede kan give et helt forkert indtryk.
En uge er også den periode, der bruges, når spændingskvaliteten vurderes efter EN 50160. Her vurderes 10-minutters middelværdier over en uge, og THDu må højst være 8 % ifølge CEER's gennemgang af standarden. Mål længere, hvis driften varierer meget, fx sæsonbetonet produktion, eller hvis du leder efter fejl, der sjældent opstår.
Hvilket måleudstyr skal du bruge?
Til en egentlig måling af harmoniske skal du bruge en elkvalitetsmåler, der logger over tid. En tængeampermeter med THD-funktion kan give et hurtigt fingerpeg, men den viser kun et øjebliksbillede og typisk kun én fase ad gangen.
| Udstyr | Bedst til | Begrænsninger |
|---|---|---|
| Tængeampermeter med THD | Hurtigt tjek af en enkelt fase | Øjebliksbillede, ingen logning, få parametre |
| Bærbar elkvalitetsmåler | Måling over en uge eller mere ved fejlfinding og dimensionering | Skal flyttes mellem målepunkter |
| Fast elkvalitetsmåler | Løbende overvågning og dokumentation | Kræver installation |
Vælg en måler, der overholder klasse A efter IEC 61000-4-30, hvis resultatet skal bruges til dokumentation eller sammenlignes med grænseværdier. Klasse A sikrer, at forskellige målere giver samme resultat.
Vi bruger elkvalitetsmålere fra Elspec, fx den bærbare G4500 og den faste G4400. De optager bølgeformen kontinuerligt i høj opløsning, så du også kan gå tilbage og analysere hændelser, du ikke vidste, du ledte efter. Se vores elkvalitetsmålere.
Sådan læser du resultaterne
Den vigtigste regel er at se THD sammen med belastningen. THDi i procent siger kun noget, når du ved, hvor stor strømmen er. En høj THDi ved lav belastning kan være uskadelig, mens en lavere THDi ved fuld belastning kan være et problem.
Hold øje med disse faldgruber:
- Høj THDi ved lav belastning. Når strømmen er lille, giver selv små harmoniske en høj procent. Kig på de harmoniske i ampere, ikke kun i procent. IEEE 519 bruger derfor også et mål, der regner i forhold til den maksimale belastningsstrøm.
- THDi og THDu blandes sammen. THDi siger noget om belastningen, THDu om nettet. Grænseværdien på 8 % i EN 50160 gælder for spændingen.
- Kun gennemsnit. Et ugegennemsnit kan skjule perioder med høje harmoniske. Se på maksimum og 95 %-værdier.
- Forkerte strømtransformere. Strømtransformere og strømtænger skal kunne måle de højere frekvenser korrekt.
- Kun ét målepunkt. Uden målinger ved de enkelte belastninger kan du ikke se, hvor de harmoniske kommer fra.
Hvad er et højt niveau?
Om et niveau er for højt, afhænger af, hvilke krav du skal overholde, og hvad der sker i din installation. Som udgangspunkt:
- THDu sammenlignes med EN 50160 (højst 8 %) og eventuelle krav fra netselskabet.
- THDi og de enkelte harmoniske strømme sammenlignes med netselskabets krav, projektets specifikation eller IEEE 519.
- Strømmen i nullederen sammenlignes med fasestrømmen og nullederens dimensionering.
Ser du varme, fejl eller defekte komponenter, er niveauet for højt for din installation, uanset hvad grænseværdierne siger. Se alle kravene i vores guide til grænseværdier for harmoniske.
Fra måling til løsning
En måling er kun nyttig, hvis den fører til en beslutning. Når du kender de harmoniske, kilderne og belastningsprofilen, kan du vælge den rigtige løsning: et aktivt, passivt eller hybridt filter, ændringer i installationen eller ny fasekompensering. Læs mere om valget mellem aktivt og passivt filter.
Mål igen, når løsningen er installeret. Så kan du dokumentere effekten og sikre, at problemet er løst.
Hos Eluminate tilbyder vi måling af harmoniske som en del af vores elkvalitetsanalyse. Vi gennemgår installationen, sætter målingerne op, logger over den aftalte periode og analyserer data ud fra de relevante standarder. Du får en rapport med konkrete anbefalinger, og vi kan dimensionere og levere det filter, der løser problemet.
Book en elkvalitetsanalyse eller se vores harmoniske filtre.
Ofte stillede spørgsmål om måling af 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