Power Quality; de invloed van de kwaliteit van elektrische energie op uw installatie en apparatuur

• september 29, 2014
• Advies elektrotechniek

Van alle producten die u koopt verwacht u een goede, zo niet de beste, kwaliteit. Maar hoe zit dat bij de aankoop van elektrische energie? De elektrische energie die u inkoopt via uw energie leverancier moet ook aan een bepaalde kwaliteit voldoen. Maar wie toont dat aan?

Power Quality

De kwaliteit van elektrische energie wordt aangeduid met de term Power Quality, afgekort PQ. Power Quality is niet iets wat alleen uw energie leverancier aangaat. Hoewel uw leverancier elektrische energie moet leveren die aan een bepaalde kwaliteit moet voldoen is er ook een verantwoordelijkheid bij de gebruiker. De gebruiker van elektrische apparatuur heeft namelijk ook invloed op die kwaliteit. Een goede Power Quality bestaat uit een zuivere sinusvormige spanning en stroom, die ook nog met elkaar in fase zijn. Maar dat wordt in de praktijk helaas nooit bereikt. De feitelijke Power Quality wordt beïnvloed door meerdere factoren, of anders gezegd de kwaliteit van de energie is afhankelijk van de apparatuur die er gebruik van maakt. Met andere woorden, u als gebruiker beïnvloedt vaak onbewust de kwaliteit van de energie die u inkoopt.

Spanningsdip en “flicker”

Met regelmaat wordt in het hoogspanning energienet geschakeld of treedt een overbelasting of soms kortsluiting op. Het gevolg daarvan is dat de netspanning (meestal) zeer kort enkele tientallen procenten daalt. Als dat een enkele keer voorkomt is dat lastig, maar niet in alle gevallen onoverkomelijk. In kritieke installaties is dat op te vangen met zogenoemde UPS-systemen die de spanningsdip opvangen en overbruggen. Het wordt lastiger als de spanningsdips vaker voor komen en slechts enkele procenten van de netspanning bedragen. In dat geval spreken we van “flicker”. Met name in verlichting kan dat als zeer hinderlijk worden ervaren. Flicker kan worden beperkt door in de installatie de veroorzakers van het fenomeen elektrisch goed te scheiden van met name verlichting.

Blindstroom

Een belangrijke factor binnen Power Quality is de blindstroom die in uw installatie ontstaat. Elektrisch vermogen bestaat uit meerdere componenten. De belangrijkste zijn het werkelijk vermogen (W) en het schijnbaar vermogen (VA). Als beide vermogens aan elkaar gelijk zijn spreekt men van een ohms of lineair vermogen. Denk daarbij aan de inmiddels verbannen gloeilamp. Er is alleen sprake van een werkelijk opgenomen vermogen. Verreweg de meeste verbruikende toestellen gebruiken behalve het werkelijk opgenomen vermogen in W ook nog een zogenoemd blindvermogen (VAr). Dat blindvermogen is nodig voor het opwekken van magnetische en elektrische velden benodigd voor de juiste werking van het apparaat. De verhouding tussen het werkelijk vermogen en het schijnbaar vermogen wordt arbeidsfactor, ook wel powerfactor genoemd. De arbeidsfactor mag in Nederland formeel niet onder de 0,85 komen. Blindvermogen ontstaat als gevolg van een blindstroom die behalve het extra vermogen genereert ook de stroom en spanning in fase verschuift. Het gevolg daarvan is dat de oorspronkelijke zuivere sinusvorm van de spanning wordt “vervuild”. Er komt een “rimpeltje” op. Daarmee wordt de kwaliteit van de elektrische energie dus negatief beïnvloed. Maar er is meer: Die extra blindstroom moet ook door uw kabels. Die worden dus zwaarder belast naar mate de verhouding tussen werkelijk en schijnbaar vermogen slechter wordt. In sommige gevallen is dan een technische ingreep in de installatie nodig om die verhouding weer (enigszins) te corrigeren.

Harmonischen

Onze netspanning heeft een frequentie van 50Hz. Die frequentie kan net als de kwaliteit van spanning en stroom worden beïnvloed. Apparatuur zoals bepaalde dimmers, frequentie regelaars in de voeding van machines of liften, kopieermachines, ledverlichting, enz. hebben een techniek die de opgenomen stroom elektronisch regelt. Meestal door de opgenomen stroom kortstondig (enkele micro seconden) te onderbreken naar gelang de stroom hoger of lager moet zijn. Die kortstondige onderbrekingen veroorzaken kleine pulsjes op de spanning. En die pulsjes maken dat de zuiver sinusvormige spanning wordt “vervuild” met “rimpeltjes”. Daarmee wordt de kwaliteit van de elektrische energie dus ook negatief beïnvloed. Maar ook hier is er meer: Harmonischen hebben een negatieve invloed op apparatuur waarin transformatoren zijn verwerkt. Concreet betekent dit dat deze apparatuur minder goed werkt of meer stroom zal opnemen. In zogenoemde drie-fasen netten, de aansluiting van installaties in de utiliteit en industrie, zal als gevolg van deze harmonischen de stroom in de nul-geleider toenemen. En juist die toename veroorzaakt energieverlies in de vorm van het opwarmen van de kabels. Het voorkomen van harmonischen in de installatie in minder eenvoudig. Ook in dit geval zijn technische ingrepen nodig waarmee de invloed van harmonischen kan worden beperkt.

Monitoring

De uiteindelijke kwaliteit van de elektrische energie die u inkoopt kunt u dus zelf enigszins beïnvloeden. Of die kwaliteit van invloed is op uw bedrijfsvoering hangt af van het type bedrijfsvoering. Een kantoorgebouw zal over het algemeen minder hinder ondervinden van een minder goede Power Quality dan een industrieel complex, ziekenhuis of datacenter. Om de Power Quality vast te stellen zijn goede meetinstrumenten beschikbaar. U kunt deze meetinstrumenten desgewenst opnemen in uw installatie zodat een continu monitoring mogelijk is. Om daadwerkelijk de kwaliteit van elektrische energie te bewaken is een goed overwogen keuze noodzakelijk van de aan te sluiten verlichting, apparatuur en besturingscomponenten.

Uw onafhankelijk elektrotechnisch adviseur kan u adviseren omtrent de risico’s en mogelijkheden in uw specifieke situatie.

Gerard Wessels

Adviseur elektrotechniek bij Wesselektro advies in Houten. Gespecialiseerd in ontwerp, advies, beoordeling en technisch beheer van elektrische installaties in gebouwen en de volledige technische inrichting van server- of computerruimten. Hij stelt uw PvE op, schrijft uw Functioneel Bestek of verzorgt projecttoezicht.