Voedingsproblemen kunnen met behulp van de Fluke 1777 Power Quality Analyzer worden opgespoord.
9 maart 2023
Verlaag de kosten
Door de netkwaliteit te meten
Het is algemeen bekend dat door het meten van de netkwaliteit het rendement van elektrische systemen kan worden verbeterd en de kosten zo laag mogelijk worden gehouden. Er zijn echter verschillende verborgen problemen rond het energiegebruik in installaties die aanzienlijke extra kosten met zich mee kunnen brengen en ook schade aan apparatuur en uitvaltijd kunnen veroorzaken, met alle verstorende gevolgen van dien.
Aan de hand van de volgende zes specifieke meetgebieden voor de netkwaliteit kunnen de verborgen problemen aan het licht worden gebracht, kosten worden bespaard en tegelijkertijd de algehele prestaties van een installatie worden verbeterd. De grootste kosten die kunnen worden gemaakt, hebben betrekking op vervanging van bijvoorbeeld motoren en het verlies van inkomsten als gevolg van het uitschakelen van de stroomkring, alsmede de daarmee samenhangende stilstandtijd en arbeidskosten om het probleem te verhelpen.
Met de Fluke 1736 Power Quality Logger kunnen onregelmatig voorkomende verstoringen worden vastgelegd om de piekvraag en arbeidsfactor te berekenen.
Onbalans Bij een gebalanceerd driefasensysteem moeten de fasespanningen en -stromen wat amplitude en fase betreft gelijk zijn of zeer dicht bij elkaar liggen. Elke onbalans op dit gebied kan leiden tot verminderde prestaties of zelfs voortijdige uitval. Slechte motorprestaties bij onbalans zorgen voor overmatige verhitting van de wikkelingen en onbalans heeft ook gevolgen voor de energiekosten, omdat de motorprestaties erdoor afnemen.
Een van de beste manieren om problemen met een spanningsonbalans vooraf in beeld te krijgen, is door te kijken naar de spanning die wordt gemeten bij de aansluiting op het openbare elektriciteitsnet. Volgens de EN50160-norm inzake netkwaliteit moet de spanningsonbalans, als verhouding tussen negatieve en positieve componenten, minder dan 2% bedragen op het punt van de gemeenschappelijke koppeling. Als de spanning bij de service-ingang niet in balans is, is deze in de gehele installatie niet in balans en moet deze zo spoedig mogelijk door de netbeheerder worden hersteld.
Een onbalans kan aanwezig zijn bij één enkele belasting of bij een vertakking in de interne elektrische infrastructuur. Het is dus een goede gewoonte om de ingangsspanning en de ingangsstroom te controleren. De onbalans in spanning en stroom mag niet meer dan respectievelijk 2% en 6% bedragen. Een stroomonbalans is een direct gevolg van een spanningsonbalans en als de spanning wel in balans is, wordt de stroomonbalans veroorzaakt door een onbalans in de belastingen.
De Fluke 1777 Power Quality Analyzer.
Totale harmonische vervorming Het meten van de totale harmonische vervorming geeft aan hoeveel van de vervorming van de spanning of stroom te wijten is aan harmonischen. Hoewel het normaal is om enige stroomvervorming te hebben, rechtvaardigt alles van meer dan 5% bij een fase nader onderzoek. Als dit niveau van vervorming niet wordt aangepakt, kan dit problemen veroorzaken, zoals hoge stromen in nulleiders, het warm lopen van motoren en transformatoren, slecht rendement van transformatoren en hoorbare geluiden en trillingen als gevolg van verzadiging van de transformatorkern (lawaai en trillingen zijn vormen van energieverspilling).
De beste manier om dergelijke problemen vast te stellen, is het uitvoeren van metingen op de nominale spanning en nulleiders. Het is belangrijk om de stroomniveaus en temperaturen in de transformatoren te controleren om ervoor te zorgen dat deze niet overbelast worden, en om vast te stellen dat de neutrale stroom nooit de capaciteit van de nulleider mag overschrijden.
Harmonischen worden vaak veroorzaakt door specifieke machines of elektrische installaties en treden alleen op als deze middelen worden ingeschakeld. Daarom is het van belang om metingen met een tijdstempel vast te leggen, zodat de periodieke aanwezigheid van harmonischen rechtstreeks in verband kan worden gebracht met bepaalde processen.
Piekspanningen Elektronische apparatuur is ook zeer gevoelig voor piekspanningen (transiënten). Deze kunnen worden veroorzaakt door het schakelen van zware lasten, het ontladen van condensatoren en zelfs door blikseminslag.
Om er zeker van te zijn dat de problemen zijn veroorzaakt door piekspanningen, is een meetinstrument met een voldoende hoge bemonsteringsfrequentie nodig om de gebeurtenis vast te leggen. Het is van vitaal belang dat deze instrumenten een verbinding hebben met de aarde en dat de ingevangen gebeurtenis wordt weergegeven, zodat de oorsprong van de spanningsimpuls kan worden afgeleid.
De Fluke 1736 Power Quality Logger.
Spanningsdips Een spanningsdip is een tijdelijke verlaging van het spanningsniveau die kan worden veroorzaakt door het inschakelen van een belasting. Deze lasten kunnen de systeemspanning kortstondig naar beneden trekken als zij hoge inschakelstromen opwekken. Dips op één of twee fasen van driefasige belastingen kunnen ertoe leiden dat de andere fase(n) ter compensatie een hogere stroom opnemen.
Als gevolg van spanningsdips kunnen computers zichzelf resetten, frequentieregelaars zichzelf uitschakelen en het verkort de levensduur van UPS-systemen als gevolg van vaak voorkomende laadcycli.
Om de ernst van een dip te beoordelen, is het van belang om de ‘diepte’ van de dip (in procenten van de nominale spanning) en de lengte ervan (in milliseconden) te meten. Met deze twee parameters is het mogelijk een vergelijking te maken met de grenswaarden van de Information Technology Industry Council (ITIC). Elektronische apparatuur kan kleine dips aan, zolang ze binnen die grenzen blijven. Zo niet, dan moeten er inspanningen worden gedaan om deze dips af te vangen. Een probleem met dips is dat ze vaak met onregelmatige tussenpozen voorkomen, zodat er metingen moeten worden verricht om ze automatisch vast te leggen.
Piekvraag Bij het opstarten hebben productiebedrijven de neiging veel energie af te nemen en deze piekvraag kan van invloed zijn op de manier waarop nutsbedrijven hun tarieven berekenen. De manier om deze kosten laag te houden, is door de belastingscycli te spreiden. Daartoe is het van belang na te gaan welk vraaginterval het nutsbedrijf hanteert en de energievraag bij de service-ingang in de tijd te meten met behulp van een netkwaliteitslogger. Ook zal het helpen om vast te stellen of er belangrijke belastingen gelijktijdig in bedrijf zijn.
Als installaties de overeengekomen piekvraag overschrijden, kunnen zij aanzienlijke boetes van de nutsbedrijven verwachten. Daarom is het voorkómen van en het reguleren van de energiekosten van essentieel belang om uitgaven te beperken.
Arbeidsfactor Niet alle stroom die wordt opgewekt en naar de eindgebruiker wordt getransporteerd, wordt efficiënt gebruikt en het is het effectieve vermogen waarvoor de eindgebruiker betaalt. Reactief vermogen, dat ook deel uitmaakt van het via de infrastructuur getransporteerde vermogen, wordt niet gebruikt en ook niet bij de eindgebruiker in rekening gebracht, zodat dit als verspilling kan worden beschouwd. Infrastructuur zoals kabels, schakelaars en transformatoren zijn afgestemd op de totale hoeveelheid stroom die zij moeten vervoeren, maar door blindvermogen wordt slechts een deel van deze infrastructuur efficiënt gebruikt.
Het totale vermogen wordt schijnbaar vermogen genoemd. De verhouding tussen effectief vermogen en schijnbaar vermogen geeft aan hoe efficiënt de energie wordt gebruikt; als deze verhouding 1 is, wordt al het schijnbare vermogen gebruikt en in rekening gebracht. Hoe lager dit getal, hoe minder efficiënt het gebruik van het schijnbare vermogen is. Omdat energieleveranciers de eindgebruiker geen reactief vermogen in rekening kunnen brengen, is in het contract een limiet opgenomen. Als deze limiet wordt overschreden, kan een aanzienlijke boete worden opgelegd. De cosinus phi of arbeidsfactor zou idealiter nooit onder 0,95 mogen komen.
Naast een boete kan oververhitting van de infrastructuur een ander negatief effect van een slechte cosinus phi zijn. Om dit probleem te voorkomen, moeten bij installaties condensatorbanken worden geïnstalleerd in de buurt van zware lasten, zoals motoren met een vermogen van meer dan 50 kW, of centraal in de buurt van de hoofdschakelaar.
Ook harmonischen kunnen de arbeidsfactor beïnvloeden. Indien er harmonischen aanwezig zijn, is compensatie met behulp van condensatoren alleen niet voldoende, zodat het wenselijk is om filtering toe te passen om het negatieve effect van harmonischen te verminderen.
