Power Quality Analyse

Doel van het Power Quality Analysis onderzoek

Power Quality problemen zijn een belangrijke oorzaak van ongeplande downtime, storingen in apparatuur en defecte equipment. Onverklaarbare storingen of problemen in de elektrische installatie zijn vaak een gevolg zijn van een slechte spannings- en stroomkwaliteit.

Typische symptomen van Power Quality problemen zijn:

• Flikkerende / knipperende verlichting
• Transformator issues zoals extra geluidproductie, extra opwarming of voortijdige uitval
• Oververhitting van de nul-geleider in panelen en verdeelinrichtingen
• Defecte printplaten in VSD’s, PLC's, industriële PC’s
• Vroegtijdige motorstoringen
• Onverwachts uitschakelen van beveiligingen, apparatuur en ander elektrisch materieel
• Slechte netwerk communicatie

Het doel van Power Quality Analysis is om met behulp van een power-quality analyzer  de kwaliteit van het voedingsnet en de stromen te analyseren. De gemeten afwijkingen worden meestal in de eigen installatie(s) opgewekt door allerlei equipment en zorgt voor een percentage reactieve stromen, welke ongewenste resultaten oplevert. Daarnaast kan deze stroom, afhankelijk van het net,  invloed krijgen op de spanning. Deze spanning wordt op zijn beurt weer aangeboden aan de equipment, wat zeer negatieve invloed heeft op de levensduur, productiviteit en betrouwbaarheid.

Power Quality onderzoek stelt u in staat om tijdig en op planmatige wijze de gepaste “correctieve” onderhoudsactiviteiten uit te voeren. Hiermee wordt voorkomen dat de potentiële fout verder escaleert tot een onverwachte functionele fout. Onverwachte functionele fouten veroorzaken mogelijk (ver)storing, ongeplande productiestilstand, capaciteitsverlies en onnodig hoge onderhoudskosten.

Power Quality Analysis onderzoek dient in elk modern bedrijf een integraal onderdeel te zijn van het Preventief Onderhoud- en Faalpreventie programma. Het uitvoeren van een Power Quality Analysis onderzoek op periodieke basis draagt bij aan het verhogen van de betrouwbaarheid, de kwaliteit, de beschikbaarheid en de veiligheid van de productie installaties. Dat vertaalt zich direct in verhoogde bedrijfswinstgevendheid en serieuze besparingen van onderhoudskosten.

Wat is Power Quality Analysis?

In een ideaal 3-fase energiesysteem zijn de spanningen van nominale waarde en frequentie, perfect in balans en hebben een perfecte sinusvormige golfvorm.  Bij gelijke belasting is de nul-stroom ook nul ampère.

Elke verstoring van één van de parameters (grootte, frequentie, golfvorm, dips, of symmetrie) wordt geclassificeerd als een Power Quality probleem. Met behulp van Power Quality Analysis kunnen deze onvolkomenheden geïdentificeerd worden.

Reslultaat van een 3^e harmonische in een driefasen net. De nulstroom wordt groter dan de fase stroom. De frequentie van deze stroom is 3x de grondfrequentie.

Welke Power Quality problemen zijn er?

Power Quality problemen kunnen worden onderscheiden in 2 hoofdgroepen:

1. Kortdurende verstoringen waaronder transiënten en kortdurende spanningsvariaties zoals spanningsdips, slingeringen (swells) en onderbrekingen. De looptijd is maximaal 1 minuut, zoals gedefinieerd in IEEE 1159-1995.

Spanningsdips en spanningsonderbrekingen leiden tot ongeplande downtime. Spanningsvariatie en transiënten veroorzaken onjuiste werking van apparatuur, schade aan apparatuur en een afname van de efficiëntie van elektrische apparatuur.

2. Langdurige power quality stoornissen, met inbegrip van harmonischen, onbalans, onder- en overspanningen, frequentie variaties, voltage variaties (flikkering), en cosinus Phi variaties.

Het effect van dit soort power quality verstoring is vaak heel negatief. De gevolgen kunnen zijn:

• defecte apparatuur,
• onjuist werkende apparatuur
• oververhitting
• schade aan equipment

De toegestane grootte en duur van power quality verstoringen zijn vastgelegd in specifieke normen en voorschriften. Een aantal voorbeelden van geldende normen en voorschriften zijn:

• Net code elektriciteit.
• IEC 61000-2-4 & IEEE 519, 2014:       Toegestane afwijking harmonische verstoring
• ANSI C84.1 en NEMA MG-1:               Aanbevelingen t.a.v. voor onbalans afwijkingen
• EN 50160:                                            Toegestane afwijking /grenzen frequentie variatie
• IEC 60034:                                           Toegestane afwijking / grenzen frequentie variatie specifiek voor generatoren

Met behulp van Power Quality Analysis kunnen de eerder genoemde “failure Modes” vroegtijdig worden gedetecteerd en geïdentificeerd. Het is aan te bevelen om minimaal de volgende power Quality problemen op systematische wijze te monitoren:

1. Harmonischen
2. Powerfactor
3. Spanningsdips en spanningsonderbrekingen
4. Transiënten
5. Onbalans (met name in motor toepassingen)

Wat zijn veel voorkomende Power Quality problemen?

Spanning Dips:

• Een dip is een korte spanningsdaling, tijdsduur 10 ms tot 1 min, tot een waarde tussen 90% en 1% van de nominale spanning. Na een korte tijd volgt het herstel van de spanning.
• Worden veroorzaakt door het starten van grote vermogens of door fouten in het elektriciteitsnet of installaties. Dips zorgen voor de grootste kostenpost in de industrie wat betreft Power Quality.

Harmonischen:            

• Zijn componenten in de spanning die geen frequentie van 50 Hz hebben maar een veelvoud daarvan.
• Worden voornamelijk veroorzaakt door niet-lineaire belastingen zoals gelijkrichters, VSD’s lasapparaten, TL-belasting, spaarlampen of elektronische voedingen.
• Veroorzaken schade aan apparatuur, opwarming van kabels, transformatoren etc. of abnormaal geluid afkomstig van apparatuur, gestoorde elektronica en/of niet goed functioneerde beveiligingen. Daarnaast kunnen beveiligingen door de extra reactieve stromen onbedoeld aanspreken, wat natuurlijk weer ongewenste downtime veroorzaakt.

Flicker:                            

• Flicker is de gewaarwording van veranderingen van de lichtintensiteit van verlichtingstoestellen.
• Geeft een fluctuerend beeld op uw beeldscherm of flikkerde verlichting.
• Kan afhankelijk van de frequentie en fluctuerende lichtintensiteit hinder opleveren.
• Wordt veroorzaakt door vele bronnen. Veelal motoren van bijvoorbeeld liften, warmtepompen, compressoren of koelinstallaties. Maar ook het schakelen binnen huishoudelijke installaties kan zorgen voor flicker als het aanwezige kortsluitvermogen klein is.

Korte & lange spanningsonderbrekingen (Interruptions):

• Een spanningsonderbreking is het geheel wegvallen van de spanning gedurende een bepaalde periode. Dit kan variëren van enkele seconden tot uren.
• Worden veroorzaakt door uitschakelingen van beveiligingen door fouten in het elektriciteitsnetwerk of installaties. De kosten door het wegvallen van de spanning voor een korte of lange periode kunnen net als van dips hoog oplopen.

Overspanningen ( Transients / Overvoltage):

• Overspanningen of transiënten zijn hoge spanningen van zeer korte duur die uw installaties kunnen storen of beschadigen.
• Worden veroorzaakt door bijvoorbeeld blikseminslag, inschakeling van een condensatorbatterij, smelten van een smeltveiligheid of door een breuk in de nul geleider. Dat kan leiden tot beschadigd apparatuur, opwarming van apparatuur, onbedoeld aanspreken van beveiligingen, gestoorde telecommunicatieapparatuur en boogspanningen.

Trage spanningsvariaties:

• Trage spanningsvariaties zijn verhogingen en verlagingen van de effectieve spanningswaarde door wijzingen van belastingen in het elektriciteitsnet. De maximale toegestane afwijking van de nominale spanning bedraagt ± 10% gedurende 95% van een week.
• Wordt veroorzaakt door het toenemen en afnemen van de belasting in een netwerk in de tijd. Trage spanningsvariatie leidt tot abnormale geluidsproductie apparatuur, falende motoren, motorvibraties of het onbedoeld aanspreken van beveiligingen.

Onbalans:

• Onbalans houdt in dat de drie fasespanningen niet gelijk zijn. Hierdoor zijn de stromen in een driefasig aangesloten motor niet gelijk, wat opwarming tot gevolg kan hebben.
• Wordt veroorzaakt door verschil in systeemimpedantie of aansluiting van een-fase belastingen en leidt tot schade aan apparatuur, opwarming van apparatuur, foutieve werking van motoren en/of foutieve werking van vermogenselektronica.

Frequentievariaties:

• Frequentievariaties zijn variaties van de netfrequentie (50 Hz).
• Normaal gesproken zijn de variaties in de netfrequentie zeer laag, echter door wegvallen of bijkomen van grote belastingen aan het hoogspanningsnet kan de netfrequentie dalen of stijgen wat leidt tot foutief werkende motoren en/of synchronisatieproblemen.

Inschakelstromen (Inrush current):

• Een inrush current verstoring treedt op bij het inschakelen van motoren, grote belastingen en dergelijke worden ingeschakeld.
• De stroomtoename stabiliseert zodra de belasting binnen normale werkende condities is.

EMC:

• EMC wordt steeds belangrijker met de toename van vermogenselektronica en telecommunicatie apparatuur.
• Wordt veroorzaakt door vermogenselektronica en installaties waarin hoge spanningen en stromen een rol spelen.
• Leidt tot foutief werkende (vermogens)elektronica, telecommunicatieproblemen, een defect elektrisch bord en/of een storende beeldschermen.
• De bijbehorende elektromagnetische velden kunnen een destructieve werking hebben op uw apparatuur.

Wat is de toegevoegde waarde van Power Quality Analysis inspecties?

De meest kenmerkende voordelen van Power Quality Analysis kunnen als volgt worden benoemd:

• Vroegtijdige en proactieve detectie en identificatie van potentiële (ver)storingen van het voedingsnetwerk die impact hebben op de veiligheid, de beschikbaarheid en de betrouwbaarheid van de installatie.
• Afwijkingen worden in een vroeg stadium gedetecteerd zodat de reparatie gepland en uitgevoerd kan worden ver voordat het probleem escaleert. Dit heeft als gevolg minder risico en lagere reparatie en/of vervangingskosten.
• Proactieve, non-destructieve conditiebepalende methodiek toepasbaar op de gehele power supply installatie.
• Power Quality Analysis is relatief snel en doeltreffend uit te voeren, waarbij doelgericht op verschillende plaatsen wordt gemeten.
• Het op periodieke basis uitvoeren van Power Quality Analysis Inspecties biedt een basis om trendmatig alle (kritische) power verdelingen te volgen. Op basis van de trendanalyses kunnen tijdig de onderhoudsacties worden voorspeld, waardoor efficiency gekoppeld wordt aan de effectiviteit van de onderhoudswerkzaamheden.
• De Power Quality Analysis onderzoekskosten zijn laag en kostenbesparend in vergelijking met de equipment schades, ongeplande productie-stilstanden en productieopbrengst verliezen.

Wilt u een offerte aanvragen of heeft u andere vragen? Neem gerust contact met ons op.