De spanning wordt geleverd door de netbeheerder. Hij is ervoor verantwoordelijk dat de geleverde spanning aan een aantal kwaliteitsaspecten voldoet. De voorgeschreven minimale kwaliteit van de spanning is vastgelegd in de Netcode, die is gebaseerd op de Europese Norm EN-50160. Voorbeelden van kwaliteitsaspecten is het minimale spanningsniveau, maximale variatie frequentie en de maximale harmonische vervuiling.

 

 

Fig. 1     Power Quality schematisch weergegeven

Stroom en spanning hebben invloed op elkaar. Daarom is het noodzakelijk eisen te stellen aan de kwaliteit van de stroom die wordt afgenomen door de verbruiker. De kwaliteit van de stroom wordt bepaald door de emissie van afzonderlijke toestellen. De maximale waarden ervan zijn vastgelegd in de EN-61000 normenreeks:

• EN 61000-3-2 Maximale harmonische stromen (I<16A per fase)
• EN 61000-3-12 Maximale harmonische stromen (16>I<75A per fase)
• EN 61000-3-11 Max. spanningveranderingen, fluctuaties en flicker (I<16A per fase)
• EN 61000-3-12 Max. spanningveranderingen, fluctuaties en flicker (16A<75A per fase)

Met alle meetintrumenten van Janitza worden alle afzonderlijke harmonische componenten gemeten en niet alleen de THD (Totale Harmonische Distorsie). Dat betekent dat met deze meetinstrumenten beter de oorzaak van de problemen te achterhalen is en gecontroleerd kan worden of de aangesloten apparatuur aan de emissie-eisen voldoet.

 

Waarom is power quality belangrijk?

Voor fysieke tastbare producten is het heel gebruikelijk om de kwaliteit goed vast te stellen. We willen een kwalitatief goede auto die lang meegaat. Het is tastbaar. Voor een minder tastbaar product als elektrische energie is men minder bewust dat het belangrijk is de kwaliteitsaspecten ervan goed te bewaken.

De kwaliteit van de spanning en stroom staat onder druk door:

• De toename van het energieverbruik
• Meer decentrale energieopwekking (Wind – en zonne energie)
• De toename van het gebruik van elektronische apparatuur (ICT – LED verlichting)
• De toename van het gebruik van sterk wisselende belastingen

Een slechte spanningskwaliteit kan leiden tot:

• Onbewuste overbelasting van verdeelinrichtingen en transformatoren
• Productieverlies door een te lage of vervuilde spanning
• Schade aan motoren door bijvoorbeeld assymetrie
• Schade aan gevoelige apparatuur
• Kwaliteitsverlies van productieprocessen, bijvoorbeeld in drukkerijen
• Het onverklaarbaar uitvallen van relais

 

 

Fig. 2     Deze motor is overbelast door assymetrie

Kortom, een slechte power quality leidt tot een achteruitgang van de betrouwbaarheid en de levensduur van uw elektrische infrastructuur. Daarnaast betaalt u meer voor uw energierekening dan nodig is.

 

Wat te doen?

Voor het meten, analyseren en verbeteren van de power quality volgen wij de 3-P strategie. Dat betekend dat forTop een geïntegreerde oplossing pakket aanbied voor de aanpak van power quality problemen. Het begint met goed meten en monitoren (power monitoring), dan de meetdata vertalen naar de juiste management informatie (power management). Vervolgens kunnen de juiste maatregelen genomen worden om de kwaliteit van spanning en/of stroom te verbeteren (power quality solutions).

 

Fig. 3     Voor een goed advies maken wij gebruik van de 3-P strategie

 

Power Quality Monitoring

Het bewaken en verbeteren van de power quality begint met goed meten. Dat betekent dat de juiste meettransformatoren en meetinstrumenten moeten worden toegepast. De invloed van de meetfout van de meettransformatoren op de totaalmeting wordt vaak onderschat. Hier geven wij passend advies of vraag ons artikel over meetnauwkeurigheid aan.

Voor de meetinstrumenten onderscheiden we de volgende groepen:

• Universeelmeters (meten en bewaken elektrische grootheden incl harmonischen)
• Power analysers (bewaken netkwaliteit incl onderbrekingen en transienten)
• Power quality analysers (bewaking netkwaliteit en spanningskwaliteit vlgs EN50160)

 

De keuze van de juiste meter is essentieel voor een optimaal meetsysteem. Soms zien we dat een te eenvoudige, of soms te complexe meter voor de applicatie wordt gebruikt.

Fig. 4     De keuze van de juiste meetmiddelen is essentieel voor een optimaal werkend systeem

De IEC61000-4-30 geeft aan hoe de diverse power quality grootheden moeten worden gemeten. Binnen de norm wordt onderscheid gemaakt tussen klasse A-, B-, en S- instrumenten.

Een klasse A meter is het meest nauwkeurig. De meetgegevens die van deze meter komen zijn geschikt om een rapportage op te stellen conform de EN50160. Binnen de IEC61000-4-30 is onder andere het volgende vastgelegd:

• Meetintervallen
• Nauwkeurigheid (0,1% voor de spanning voor klasse A)
• Hoe korte onderbrekingen en transiënten te meten

 

Power Management

Als een juiste meting wordt verricht komen er veel meetgegevens vrij. In grote installaties (ziekenhuizen, datacenters) is het van belang dat de meetgegevens snel en betrouwbaar naar de database worden weggeschreven. Daarna moet de data op een juiste manier worden omgezet naar management informatie.

 

GridVis                  

De basislicentie van GridVis wordt kostenloos met Janitza meters meegeleverd. Met dit pakket is het mogelijk is het o.a. mogelijk om:

• Realtime meetwaarden uit te lezen
• Historische meetgegevens op te vragen in bestanden en grafieken
• Transienten en korte onderbrekingen te analyseren
• Complete EN50160 rapportages uit te draaien met "1 druk op de knop".
• Eenvoudige goed-fout rapporten te genereren

 

 

 Fig. 5       Met GridVis is het mogelijk zelf uitgebreide analyses te doen

 

forTop e-control EMS

Het forTop E-control EMS is een eigen programma die de nadruk legt op betrouwbare datacommunicatie bij grote aantallen meetinstrumenten. Dit komt voor in de utiliteitssector en datacenters. forTop heeft veel ervaring in deze markt en heeft dit in de ontwikkeling van het e-control EMS meegenomen.

 

Power Quality Assesment

Om tot een goede analyse van meetdata te komen, moet de data worden vertaald naar een overzichtelijk schema zodat we globaal iets kunnen zeggen over de spanningskwaliteit. De ABCDEF calssificatie1). is een methode om data in te dikken en globaal te analyseren. Alle meetdata wordt gecomprimeerd tot een classificatie van A tot en met F, waarbij A staat voor een zeer hoge kwaliteit en F staat voor een extreem slechte kwaliteit.

Fig. 6       De "ABCDEF"analyse geeft in 1 oogopslag weer hoe het gesteld is met de power quality

 

In samenwerking met onze partners kunnen wij een power quality assessment doen. Wij stellen een configuratiefile voor de Janitza analyser aan uw ter beschikking en halen de meter na verloop van tijd weer leeg. Deze meetdata kunnen wij vervolgens vertalen naar een ABCDEF classificatie.

 

De globale analyse kan vragen om verdere verdieping en kunnen we vertalen wat dit betekent voor uw bedrijfsvoering in termen van continuïteit, onderhoud en mogelijke energiebesparingen.

 

Power Quality solutions

Cos-phi verbetering

Een slechte cosinus phi leidt in de praktijk tot :

• Overbelasting en oververhitting van de elektrische installatie
• Hogere aansluitwaarde bij netbeheerder dan noodzakelijk
• Het onbedoeld uitschakelen van installatie automaten en dus processen
• Een boete van het energiebedrijf
• Een hogere energierekening dan nodig

Het verbeteren van de cos-phi, oftewel het reduceren van de blindstroom, is al al snel zinvol. Daarnaast heeft het compenseren van de cos-phi een aantal positieve bij-verschijnselen zoals:

• Opvangen van korte onderbrekingen en transiënten wat bedrijfszekerheid verhoogd
• Compensatie van sterk wisselende belastingen in korte tijd
• Filteren van harmonischen
• Een sterke reductie van de CO2 uitstoot

 

Voor meer informatie verwijzen wij u naar onze website:

http://www.4top.nl/nl/oplossingen/energietechniek/cos-phi-verbetering

 

Filteren

Te veel hogere harmonischen kan in de praktijk leiden tot:

• Een te hoge stroom in de nulleider
• Motoren en transformatoren die worden overbelast en te warm worden
• Extra opwarming van kabels en railsystemen (skin effect)
• Resonanties

 

Het filteren van harmonische is nog niet zo eenvoudig. Soms is het eenvoudiger te kiezen voor dikkere kabel doorsneden, waardoor de nadelige gevolgen beperkt blijven tot de extra verliezen in de kabels. De meest voor de hand liggende oplossing is het beperken van de harmonsiche stromen bij de bron. Eventueel kunnen daarnaast filters worden toegepast:

• Passieve filters als "zuigfilter" en sperfilter"
• Actieve filters

 

Aanpassen electrische installatie

Voor veel problemen met de elektrische installatie worden aangepast. Zo kan het bijvoorbeeld nodig zijn de doorsnedes van de kabels te vergroten, de doorsnede van de nulleider te vergroten voor het afvoeren van 3de harmonischen of de installaties op te delen in meer groepen.

In het boek "Power Quality, over de problemen en oplossingen" wordt hier dieper op ingegaan.

 

Literatuur over power quality

Als u meer wilt weten over power quality, adviseren wij u de volgende boeken:

 

Power Quality, Over de problemen en oplossingen

Dr.ir. J.F.G. Cobben

ISBN 9789012128926              

TU nummer: 4198842

 

Power Quality, Over spanning, stroom en hun interactie

Dr.ir. J.F.G. Cobben & Ir. J.N. Luttjehuizen

ISBN 9789012582117            

TU nummer: 4451845