standardiseret metode€¦ · strømme og spændinger giver også en vis mulighed for at be-dømme,...

29-06-2015 s2015-241-d2015-7340-3.1

Standardiseret metode

til måling af spændingskvalitet

Vejledning: Standardiseret metode til måling af spændingskvalitet side 2

Indholdsfortegnelse

FORORD 3

DEFINITIONER 4

INDEN SPÆNDINGSKVALITETSMÅLEREN OPSÆTTES 6

OBLIGATORISKE SPÆNDINGSKVALITETSMÅLINGER 7

Opsætning 7

Måleparametre 8

Bedømmelse af spændingskvalitetsmålinger 9

VALGFRIE/FORDELAGTIGE MÅLINGER 10

Opsætning 11

Måleparametre 12

Beskrivelse af måleparametre 12

OVERVEJELSER OM FREMTIDIGE SPÆNDINGSKVALITETSMÅLERE 13


Forord

Denne vejledning om standardiseret metode til måling af spændingskvalitet omhandler, hvilke

minimumskrav der er til måling af spændingskvalitet for at kunne verificere, at denne er i orden.

I vejledningen beskriver vi dels, hvilke parametre der skal måles, dels hvordan verificering af

korrekt opsætning og tilslutning af måleudstyr bør foregå.

Vejledningen giver også anbefalinger til ”best practice” for spændingskvalitetsmålinger, således

at der kan medtages en række måleparametre ud over de strengt obligatoriske. De ekstra må-

leparametre er anvendelige i forbindelse med identificering af årsager til eventuelle forstyrrelser.

Vejledningen giver endvidere en række parametre, som dels kan være nyttige til yderligere di-

agnosticering af forstyrrelser, dels forekommer at være de mest sandsynlige for fremtidige udvi-

delser af kravene til spændingskvalitet. Parametrene kan derfor også bruges i forbindelse med

fremtidige indkøb af spændingskvalitetsmålere.

Vejledningen er udelukkende møntet på spændingskvalitetsmålinger på lavspændingsniveau.

Bemærk

Dansk Energi anbefaler netselskaberne som minimum at følge de obligatoriske målinger i nær-

værende vejledning, da dette er krævet for at verificere spændingskvaliteten efter gældende

normer.

Valgfrie/fordelagtige spændingskvalitetsmålinger er udelukkende anbefalinger til at belyse de

egentlige årsager til forstyrrelser af spændingskvaliteten.


Definitioner

CSV format ’Comma Separated Values’ er et simpelt standardformat til op-

sætning af data i faste rækker og kolonner.

DEFU Rekommandation 16 Anbefalinger fra Dansk Energi Forskning og Udvikling om pro-

duktkvaliteten af spændingen, som leveres til en kunde fra elfor-

syningsnettet. Anbefalingerne er baseret på EN 50160, dog med

enkelte forskelle, som er beskrevet i Tabel 1.

Elforbrugsmåler Elmåler, som er opsat hos en kunde, og hvis primære formål er

at måle kundens energiforbrug.

EN 50160 Europanorm som beskriver den krævede produktkvalitet af den

spænding, som leveres til en kunde fra elforsyningsnettet.

EN 61000-4-30 International standard der er harmoniseret som en europanorm.

Beskriver de krav, der er til forskellige præcisionsklasser af

spændingskvalitetsmålere, samt præcisionen af de enkelte pa-

rametre.

Flagged Markering af en enkelt måleperiode, jf. IEC 61000-4-30, hvor en

hændelse i elforsyningsnettet kan medføre, at visse andre para-

metre af spændingskvaliteten kan være misvisende.

IEEE PQDIF format ’Power Quality Data Interchange Format’ er et dataformat speci-

fikt til udveksling af spændingskvalitetsdata udviklet og vedlige-

holdt af det amerikanske Institute of Electrical and Electronics

Engineers.

Måleparametre De enkelte parametre under kategorien ’spændingskvalitet’.

Yderligere uddybning af de enkelte måleparametre kan findes i

DEFU Rekommandation 16.

Spændingskvalitet Kvaliteten af den forsyningsspænding, som leveres til en kunde i

kundens leveringspunkt.

Spændingskvalitetsmåler Måleudstyr som kan logge spændingen, måle spændingskvalite-

ten, samt ofte aggregere målingerne til de tidsserier, som skal


bedømmes, jf. gældende krav.

Leveringspunkt Det punkt hvor kundens installation er tilsluttet elforsyningsnettet.

XML format ’eXtensible Markup Language’ er et standardformat til at opsætte

data til udveksling mellem datasystemer.


Inden spændingskvalitetsmåleren opsættes

Inden man igangsætter en spændingskvalitetsmåling, bør man overveje en række ikke-

målingsmæssige tiltag. Disse tiltag bør gøres, dels fordi det kan vise sig, at man helt kan undgå

en måling, dels for at sikre, at der ikke er fejl i installationen, som kan give anledning til fejlmå-

linger, såfremt en spændingskvalitetsmåler opsættes.

1. Man skal sikre sig, at nettets fysiske tilstand er i orden. Løse forbindelser, kabler der er

beskadiget (også kun let) under gravearbejde mv. kan forårsage både fejlmålinger og

kan også være selve årsagen til, at en kunde har oplevet problemer med spændingskva-

liteten.

Nettets elektriske tilstand skal vurderes. Nyt forbrug i områder med et ældre eller et svagt net

kan være ud over, hvad nettet i det pågældende område kan klare.

2. Fra klageren bør man indhente en præcis beskrivelse af problemerne inkl. tidspunkter,

nylige hændelser i området, markant nyt forbrug, produktion eller andet som kan være

relevant.

3. Områdets historik samt eventuelle data fra fjernaflæste elforbrugsmålere kan også være

med til at give et bedre billede af problemet.


Obligatoriske spændingskvalitetsmålinger

De obligatoriske spændingskvalitetsmålinger er de måleparametre, som er nødvendige for at

sikre overholdelse af enten EN 50160 eller DEFU rekommandation 16. De anvendte spæn-

dingskvalitetsmålere skal altid være klasse-A-målere, jævnfør EN 61000-4-30.

Spændingskvalitetsmålinger skal foretages over en uge (7 dage).

Da nogle spændingskvalitetsmålere bedømmer/eksporterer automatisk ved skift mellem døgn,

anbefaler vi at nedtage spændingskvalitetsmåleren tidligst på 8. dagen efter opsætningen, så-

ledes at der opnås 7 hele døgns spændingskvalitetsmålinger.

Anvendes DEFU rekommandation 16 til bedømmelse, må forsyningsspændingen ikke have

været afbrudt i 5 % eller mere af måleperioden.

Opsætning

Opsæt spændingskvalitetsmåleren i kundens leveringspunkt.

Tilslut spændingskvalitetsmåleren og mål fase-nul spændingen for alle 3 faser.

Figur 1: Korrekt forbundet måler.

Spændingskvalitetsmåleren skal opsættes, så alle gældende sikkerhedskrav er overholdt.


Det er vigtigt, at fasefølgen er korrekt, således at fase B er -120 grader forskudt fra fase A, samt

fase C er -240 grader, eller +120 grader, forskudt fra fase A. Fase A er per definition 0 grader.

Figur 2: Korrekt fasediagram.

Figur 3: Forkert fasediagram.

Måleparametre

Følgende parametre er obligatoriske at måle, da der er krav til disse i enten EN 50160 eller DE-

FU rekommandation 16 (såfremt denne kvalitet fremgår af tilslutningsbestemmelserne som væ-

rende den forventelige):

Netfrekvens (problemet kan ikke afhjælpes af netselskabet)

Forsyningsspænding

Hurtige spændingsændringer (kun krav jf. DEFU rekommandation 16)

Flickerintensitet

Spændingsdyk (kun krav jf. DEFU rekommandation 16)

Spændingsubalance

Harmonisk forvrængning af spændingen (harmoniske overtonespændinger)

Signaltransmission

De enkelte måleparametre skal generelt evalueres efter den enkelte parameters middelværdi

over tidsperioder på 10 minutter. Der er dog tre undtagelser til dette:

1. Netfrekvens skal evalueres som middelværdi over tidsperioder på 10 sekunder. Målin-

gerne kan aggregeres til 10-minutters perioder, såfremt minimum- og maksimumværdier

også medtages.


2. Flickerintensitet skal evalueres som langtidsflickerintensitet, hvilket medfører én værdi

for hver tidsperiode på 2 timer.

3. Signaltransmission skal evalueres som middelværdi over tidsperioder på 3 sekunder.

Målingerne kan aggregeres til 10-minutters perioder, såfremt der aggregeres efter den

højeste middelværdi.

Bedømmelse af spændingskvalitetsmålinger

Spændingskvalitetsmålingerne skal bedømmes ud fra enten EN 50160 eller DEFU rekomman-

dation 16, afhængigt af hvad det enkelte netselskab har indskrevet i deres leveringsbestemmel-

ser som den lovede kvalitet.

Bemærk, at overholdelse af EN 50160 ikke garanterer overholdelse af DEFU rekommandation

16, da rekommandationen på flere punkter stiller strammere eller yderligere krav. Overhol-

des DEFU rekommandation 16, vil EN 50160 også være overholdt.

Forskellene på den spændingskvalitet som garanteres i EN50160 og DEFU rekommandation 16

er overordnet set som beskrevet i Tabel 1.

Tabel 1: Forskelle på EN 50160 og DEFU rekommandation 16.

EN 50160 DEFU rekommandation 16

Overholdelse af grænsevær-

dier

95 % af tiden. 100 % af tiden (flickerintensitet dog kun 95 %

af tiden).

Hurtige spændingsændringer Ingen krav. Højst 5 % af nominel spænding, dog op til

10 % få gange dagligt.

Spændingsdyk Ingen krav. Kortvarige spændingsdyk må normalt ikke

medføre, at spændingen falder til under 85 %

af den nominelle spænding.

Data der er ”flagged” jf. IEC

61000-4-30

Ingen krav. Data markeret som ”flagged” medtages i be-

dømmelsen.

Afbrud af forsyningsspænding Ingen krav. Måling anses for ikke-gældende, såfremt for-

syningsspændingen har været afbrudt i 5 %

eller mere af måleperioden.

Signaltransmission 99 % af tiden. 100 % af tiden.


Valgfrie/fordelagtige målinger

De obligatoriske spændingskvalitetsmålinger omfatter udelukkende de parametre, der skal må-

les for at sikre, at spændingskvaliteten i forsyningspunktet er overholdt, jævnfør gældende krav.

Hvis man også søger efter afklaring af årsager til forstyrrelser, er der en række ekstra paramet-

re, det kan være en fordel at måle. Mulighederne for samtidig måling af forskellige aspekter kan

variere mellem de forskellige typer af spændingskvalitetsmålere, men mange kan måle alle pa-

rametre samtidig, forudsat at de er korrekt forbundet.

De ekstra parametre, man med fordel kan måle, inkluderer måling på nullederen samt strømmå-

linger på alle ledere. Samtidige målinger af alle parametre kan også muliggøre måling af vinklen

mellem strømme og spændinger, således at man effektivt kan foretage retningsbestemte ef-

fektmålinger.

Figur 4: Korrekt forbundet måler.


Opsætning

Spændingskvalitetsmåleren opsættes stadig som udgangspunkt i leveringspunktet, men man

kan flytte den til andre punkter efterfølgende for at indkredse støjkilder.

Tilslut spændingskvalitetsmåleren og mål fase-nul-spændingen for alle tre faser som under de

obligatoriske spændingskvalitetsmålinger.

Tilslut spændingskvalitetsmålerens fjerde spændingskanal med den positive indgang til nullede-

ren og den negative indgang til jord.

Forbind spændingskvalitetsmåleren med 4 strømtransformere, en på hver fase samt en på nul-

lederen. Den indledende strømmåling foretager man ind mod den aktuelle kunde, således at

man kan verificere, at det ikke er kunden selv, der er årsag til forstyrrelser.

Opsæt strømmålingerne, så der er en positiv effekt ved forbrug i faselederne. Strømvektorerne

bør ligge i samme retning som spændingsvektorerne i fasediagrammet.

BEMÆRK: I områder med solceller, eller anden husstandsproduktion, kan der i dagtimerne, når

måleren opsættes, være en nettoproduktion. I dette tilfælde skal strømvektorerne være ca. 180

grader forskudt fra spændingsvektorerne, således at den målte effekt er negativ på de faser,

hvor der er nettoproduktion. Kontrollerer man målingen, hvor nettoeffekten er tæt på nul, vil

strømvektorerne være meget ustabile.

Figur 5: Korrekt fasediagram ved nettoforbrug.

Figur 6: Korrekt fasediagram ved nettoproduktion.


Monter strømtransformeren på nullederen så den vender i samme retning som strømtransfor-

merne på faselederne. Bemærk at man kun kan verificere dette fysisk og ikke ved hjælp af fa-

sediagram eller effektretning, da vinklen i nullederen ofte varierer tilfældigt.

Måleparametre

Listen med specifikke måleparametre, der er mulige med den udvidede opsætning, er lang og

meget afhængig af det pågældende måleapparat. Målingen af samtlige strømme, spændinger

og vinkler, både for grundtonen og harmoniske overtoner, giver dog en række muligheder. Dette

er uddybet i Tabel 2.

Beskrivelse af måleparametre

Listen nedenfor med bedømmelser af måleparametre er ikke en udtømmende liste. De typiske

årsager er beskrevet under forudsætning af, at nettets fysiske tilstand er bekræftet – dvs. ingen

løse forbindelser, dårlige jord/neutralforhold mv.

Tabel 2: Beskrivelse af udvalgte måleparametre.

Flickerintensitet: Baseret på udsving i spændingen. Flicker kan til dels bedømmes

ud fra variationen af minimum- og maksimumspændingen, men

ved yderligere analyse af strømmålingerne kan det belyses, om

kunden selv har et meget varierende strømtræk, som er en kraftigt

medvirkende årsag til spændingsudsvingene.

Spændingsusymmetri: Variationen af strømmen i faserne indbyrdes eller strømmen i nul-

lederen giver mulighed for at undersøge eventuel usymmetri nær-

mere.

Spænding i nulleder: Måling af spændingen på nullederen giver en indikation af, om

denne har en god jordforbindelse. Høj spænding i nullederen indi-

kerer, at systemet som helhed har et for højt potentiale i forhold til

jord.

Harmonisk forvrængning: Måling af de harmoniske strømme giver en indikation af, om

spændingsforvrængningen er forårsaget af høje emissioner af

harmonisk strøm fra forbrugeren selv. Vinklen af de harmoniske

strømme og spændinger giver også en vis mulighed for at be-

dømme, om det er forbrug eller produktion, der er årsag til proble-

merne.


Spændingsdyk Spændingsdyk (eller stigninger) er ofte forårsaget af momentane

ændringer i belastningen. Motorer eller andre store forbrugsenhe-

der kan forårsage betydelige spændingsdyk ved opstart, men også

store belastninger, som jævnligt ændrer deres belastning momen-

tant, kan give spændingsdyk/-stigninger. Jo oftere momentane

effektændringer sker, jo mere vil de også slå igennem i flickerin-

tensiteten.

Overvejelser om fremtidige spændingskvalitetsmålere

Ved indkøb af spændingskvalitetsmålere bør man overveje en række funktionaliteter.

En nyindkøbt spændingskvalitetsmåler skal som minimum kunne måle de obligatoriske aspekter

af spændingskvaliteten med den præcision, der er krævet i klasse A i henhold til EN 61000-4-

30.

Hvis man forventer at bruge spændingskvalitetsmåleren til at indsnævre fejlårsagerne, vil det

være en fordel, hvis den kan måle de valgfrie/fordelagtige måleparametre. Skal spændingskvali-

tetsmålerne udelukkende bruges til verifikation af spændingskvaliteten, vil de obligatoriske må-

leparametre dog være tilstrækkelige.

Endelig er der en række parametre, som kan blive aktuelle inden for en nyanskaffet spæn-

dingskvalitetsmålers levetid, disse er:

Dataeksportmuligheder

Måling af interharmoniske spændinger og strømme

Måling i 2-9 kHz-området

Måling i 9-150 kHz-området.

Dataeksportmuligheder: For at muliggøre fremtidig udnyttelse af spændingskvalitetsmåledata

til flere formål end automatisk verifikation vil det være en fordel, at spændingskvalitetsmåleren

har mulighed for at eksportere data i enten et standardiseret format eller et maskinlæsbart for-

mat i klartekst.

Et standardiseret format kunne fx være IEEEs PQDIF-format.

Et maskinlæsbart format kunne fx være klartekst CSV-format eller XML-format.


Interharmoniske: Interharmoniske overtoner er de overtoner under 2-3 kHz, som ikke er et

multiplum af grundtonen, dvs. alle de frekvenser som ikke kan deles med 50. Interharmonisk

strømemission og spændingsforvrængning sker allerede, men der er begrænset fokus på det i

den internationale standardisering. Adskillige lande (herunder Danmark) har dog allerede indført

krav til interharmoniske i et begrænset omfang. I Danmark stilles krav til emissioner i dette om-

råde for VE-produktionsanlæg.

2-9 kHz-forvrængning: Normativt omfatter almindelige krav til harmoniske overtoner op til den

40. overtone, hvilket er 2 kHz. Enkelte standarder omhandler dog måling af harmoniske overto-

ner op til den 50. overtone (2,5 kHz) eller op til 3-3,2 kHz. Området 2-9 kHz behandles interna-

tionalt i standardiseringsorganerne, og visse lande (herunder Danmark) har allerede enkelte

krav, som involverer grænser i 2-9 kHz området. I Danmark stilles krav til emissioner i dette

område for VE-produktionsanlæg.

Støjemissioner i dette frekvensbånd er ofte ud over, hvad almindelig effektelektronik aktivt kan

yde påvirkning på, fx aktivt dæmpe støj på. Støj i dette bånd er således næsten altid uforudsete

effekter af aktiv dæmpning af lavere frekvenser eller utilsigtet støj, der ikke er taget højde for

under designprocessen.

9-150 kHz-forvrængning: Området dækker de frekvenser, som bl.a. benyttes til PLC (Power

Line Communication) -udstyr i lavspændingsnet. Ligesom 2-9 kHz-området er dette frekvens-

område uden for, hvad almindelig effektelektronik normalt kan dæmpe aktivt. Støj i dette bånd

kan dog, ud over at være utilsigtet, også netop være signaler fra PLC-udstyr.

standardiseret metode€¦ · strømme og spændinger giver også en vis mulighed for at be-dømme,...

Documents