Harmonische vervorming

Harmonische vervorming

De spanning in Nederland heeft een frequentie van 50 Hertz. Men spreekt over harmonische vervorming wanneer er in de spanning ook andere frequenties dan deze basisfrequentie aanwezig zijn. In de meeste gevallen gaat het hierbij om veelvouden van 50 Hz; de zogenaamde hogere harmonischen.

Mogelijke gevolgen van harmonische vervorming zijn: extra energieverliezen, uitval van elektronische apparatuur en overbelasting van nulgeleiders. De Netcode stelt grenzen aan de totale harmonische vervorming. Een grenswaarde voor het laag- en middenspanningsnet (tot 35 kV) is 8% gedurende 95% van een week. Voor harmonische vervorming in de stromen is 25% het maximaal toelaatbare.

Harmonische vervorming wordt veroorzaakt door niet-lineaire belastingen. De belangrijkste bron van harmonische vervorming is vermogenselektronica, zoals gelijkrichters van computers, televisies of besturingssystemen van elektromotoren. Ook spaarlampen, LED-/ TL-verlichting en omvormers voor zonnepanelen kunnen hogere harmonischen in het elektriciteitsnet veroorzaken.

Oplossingen voor problemen met harmonischen

Om het probleem op te lossen moet er apparatuur geïnstalleerd worden die weinig of geen harmonischen genereren. Dit is echter een onbegonnen zaak. Oplossingen kunnen zijn:

Vergroting van aderdiameter van de nul geleider

In de meeste driefasen systemen met een gezamenlijke nul, is de nulleiding even groot gekozen als de fase geleiders. Voor systemen met een hoge niet-lineaire belasting dient de nulleiding echter ruimer uitgevoerd te worden.

Gebruik van gescheiden nul geleiders

Een andere methode kan zijn, om de nulleiding niet te combineren. Bij iedere kabel wordt dan gescheiden een individuele nulleiding getrokken. Hoewel deze manier succesvol bijdraagt aan het elimineren van de harmonischen stroom door het systeem, moeten de voedingskabel en de geleiders binnen de verdeelinrichting nog steeds ruim gedimensioneerd worden.

Extra grote transformatoren en generatoren

Transformatoren en generatoren die belastingen voeden die harmonischen produceren dienen extra groot gedimensioneerd te worden.

Speciale transformatoren

Er zijn diverse speciale typen transformatorschakelingen die harmonischen kunnen elimineren. Bijvoorbeeld, de traditionele ster/driehoek transformatorschakeling zal alle drievoudige harmonischen (derde, negende, vijftiende, eenentwintigste, enz.) afvangen in de driehoek schakeling. Additionele windingen kunnen worden toegepast om de andere harmonischen te elimineren. Deze speciale transformatoren worden veelvuldig toegepast in computerruimten met belastingen die harmonischen creëren, zoals mainframes.

Filtering

Harmonischen filters kunnen goed functioneren bij het elimineren van harmonischen. Deze filters kunnen de harmonischen vrijwel compleet elimineren en de arbeidsfactor verbeteren. Eliminatie van harmonischen en verbetering van de arbeidsfactor verlagen de elektriciteitskosten.Onderstaand het effect na inschakeling van de OptiVolt MultiLiner® met harmonischen filter:

Scheiding van apparatuur

Totdat er apparaten verkrijgbaar zijn die weinig tot geen harmonischen produceren zal de belasting zo veel mogelijk over de verschillende circuits verdeeld moeten worden. Deze scheiding van ‘vuile’ en ‘schone’ belasting is fundamenteel voor het hedendaags elektrotechnisch ontwerp. Dit zorgt echter voor meer verdeelcircuits, verdeelkasten en paneelborden.

Intelligente correctie als oplossing voor vermindering van harmonischen

Uit het bovenstaande kan worden opgemaakt dat hoe verder weg van de harmonischen belasting een correctie wordt geïmplementeerd, hoe complexer en kostbaarder deze maatregel wordt. Wanneer naar aanleiding van een gedegen onderzoek besloten wordt om correctieve maatregelen te nemen, dienen deze zo dicht mogelijk bij de storende belasting te worden geïmplementeerd. Deze manier van corrigeren, zo dicht mogelijk bij de bron, voorkomt de volgende problemen:

  • Onnodig belasten van het elektriciteitsnet
  • Toename van lijnverliezen door warmte
  • Het aanspreken van beveiligingapparaten
  • Minder efficiënte werking van andere aangesloten machines
  • Toename van onderhoud en revisie aan andere aangesloten machines (vooral motoren)
  • Gevaar voor veiligheid aan personen en omgeving door overbelaste nulgeleiders en fasegeleiders.

 

Het centraal behandelen van harmonischen vermindert de excessieve stromen door het hoogspanning- of distributienet. Het lost echter niet de problemen van de interne elektrische infrastructuur op. Behandeling aan of bij de belasting welke de harmonischen veroorzaakt is  de intelligentste oplossing voor bovenstaande problemen.

Consequenties in kosten door harmonischen

Oudere meters meten alleen de stroom met de fundamentele frequentie (50 Hz). Ook de traditionele elektromechanische kWh meters detecteren harmonischen niet.
Elektriciteitsleveranciers plaatsen geen traditionele kWh meters bij ondernemingen. Tegenwoordig worden digitale, afleesbare kWh meters gebruikt. Deze moderne meters meten de stromen tot in het kilohertz bereik en nemen deze mee in de meting. Hierdoor worden, naast het hogere energieverbruik veroorzaakt door meer warmteontwikkeling als gevolg van de hoge harmonischen, de elektriciteitskosten verder verhoogd door het meten van hoge harmonischen.

Andere Power Quality toepassingen

Problemen met de kwaliteit van elektriciteit leiden tot een slechte Power Quality. Hieronder vindt u alle overige Power Quality toepassingen die OptiVolt u kan bieden.


Blindstromen

Blindstroom is de overvloedige stroom die loopt naast de hoeveelheid die nuttig wordt gebruikt door de verschillende apparaten [….]

lees meer
Symmetrie

De optimale situatie voor uw elektrotechnische infrastructuur is als alle fasegeleiders gelijk worden belast [….]

lees meer
Spanningsniveau

De optimalisatie van het spanningsniveau betekent dat effectiever wordt omgegaan met de aangeleverde netspanning [….]

lees meer