Electric grid measurements

För att elektrisk utrustning skall få kopplas in på elnätet utan extra tillstånd måste man bland annat uppfylla krav på det som lite slarvigt brukar kallas elkvalitet. Direktivet som är relevant i projektets fall är framför allt EN 61000-3-12:2011, vilket är en delmängd av de krav som ställs för elektromagnetisk kompatibilitet inom EU. Det längre namnet är: Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-12: Limits – Limits for harmonic currents produced by equipment connected to public low-voltage systems with input current > 16 A and <= 75 A per phase. 

Det här direktivet ställer kvar på frekvensinnehållet i den använda strömmen för en produkt. Elnätet i Europa har en frekvens på 50Hz eller perioder per sekund. Produkter av tekniskt enklare modell brukar sällan ha problem med just frekvensinnehållet. Brödrostar, spisar (dock ej induktiva spishällar), kylskåp, lampor och likande produkter utan betydande kraftelektronik har nästan endast 50Hz i den förbrukade strömmen. Nyare nätaggregat i elektronik är ofta vad som kallas switchade. Det innebär att man istället för att använda sig av strömmens egna inneboende 50Hz komponent gör om den till en ny spänning och ström med en betydligt högre frekvens, typiskt i området 10 till 100kHz. Anledningen till det här är att man kan använda sig av mindre, lättare och därmed ofta billigare komponenter. Det är av den här anledningen de, ofta felaktigt men populärt kallade, ’transformatorer’ man sätter i vägguttaget blivit mycket lättare de senaste 10 åren. Om man vill gå lite djupare tekniskt brukar det här göras genom att man likriktar ingående anslutning, växelriktar med högre frekvens, transformerar, och därefter igen likriktar eller växelriktar till den frekvens man vill ha.

Om man inte tar hänsyn till det här under designen av sin komponent ger den här processen typiskt upphov till andra frekvenskomponenter utöver 50Hz i den ingående strömmen. Dessa högre frekvenser transporteras via elnätet och kan värma upp ledningar  och komponenter i andra anslutna nätaggregat och därmed åldras snabbare än de varit designade för. WiCh projektet har därför mätt upp dessa strömmar för den induktiva laddenhet som används i projektet. För att dessa mätningar skall vara så oberoende som möjligt har de genomförts av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Dessa mätningar visade att frekvenskomponenterna låg utanför de tillåtna värdena på de udda harmoniska övertonerna ända upp till den 11:e övertonen (550Hz).

Man får dock ansluta enheter som ej uppfyller kraven om elnätsägaren gör en konsekvensanalys av den inkopplade utrustningen och därefter ger sitt explicita tillstånd för inkopplingen. För projektets del innebar det att man kontaktat parternas nätägare, bett dem göra en analys och fått godkännande från dem att det är ok att koppla in utrustningen.

Läs mer i rapporten Vattenfall Harmonic measurement campaign.