Spanningsbewaking: Continue monitoring van spanning in elektrische energienetwerken | A. Eberle
Continue bewaking van spanning in elektrische energienetwerken.
Wat is spanningsbewaking in openbare en industriële energienetten en hoe werkt het?
Definitie van spanningsbewaking
Spanningsbewaking verwijst naar het continu monitoren van de spanning in elektrische netwerken om ervoor te zorgen dat deze binnen vastgestelde tolerantielimieten blijft. Volgens de norm DIN VDE 0108-100 luidt de officiële definitie: "Spanningsbewaking is het continu monitoren van de spanning in elektrische netwerken om afwijkingen van de vastgelegde grenswaarden te detecteren en passende beschermingsmaatregelen te nemen." Volgens deze VDE-norm dient spanningsbewaking om "de kwaliteit en stabiliteit van de stroomvoorziening te garanderen en de bescherming van elektrische toestellen en installaties te waarborgen." Deze bewaking is essentieel voor een veilige en efficiënte werking van elektrische systemen.
Noodzaak van spanningsbewaking
Spanningsbewaking is zowel in openbare als industriële energienetten noodzakelijk om de bedrijfszekerheid en efficiëntie te garanderen. In openbare energienetten zorgt netbewaking ervoor dat huishoudens, openbare voorzieningen en grote verbruikers betrouwbaar van elektriciteit worden voorzien. In industriële energienetten is spanningsbewaking van cruciaal belang voor machines en installaties om een storingsvrije en economische werking te garanderen. Hierbij speelt ook fasebewaking een belangrijke rol, zodat alle fasen gelijkmatig worden belast en er geen fase-onbalans ontstaat.
Risico's en nadelen zonder spanningsbewaking
Zonder spanningsbewaking kunnen verschillende risico's en nadelen optreden:
- Overbelasting van toestellen: Elektromotoren en andere elektrische apparaten kunnen door onderspanning overbelast raken, wat kan leiden tot schade of voortijdige slijtage.
- Beschadiging door overspanning: Apparatuur kan beschadigd of vernietigd worden door overspanning, bijvoorbeeld als gevolg van een foutieve regeling van generatoren in eilandbedrijf.
- Bedrijfsstilstanden: Het ontbreken van spanningsbewaking kan leiden tot ongeplande uitval en productiestops, met aanzienlijke kosten en productiviteitsverlies als gevolg, vooral in industriële processen.
Resultaten en aanbevelingen op basis van analyse en metingen
De analyse van spanningsbewaking kan verschillende resultaten opleveren:
- Normale spanning: Er zijn geen maatregelen nodig wanneer de spanning zich binnen de toegelaten en normconforme grenzen bevindt.Onder- en overspanning: Bij onderspanning kunnen maatregelen zoals lastvermindering of het uitschakelen van niet-kritische belastingen worden aanbevolen om de spanning tijdelijk te stabiliseren. Maatregelen tegen overspanning kunnen bestaan uit: Het toepassen van overspanningsbeveiligingen, Het aanpassen van de regeling van generatoren Voor spanningsproblemen in laagspanningsverdeelnetten biedt het LVRSys® laagspanningsregelsysteem een flexibele oplossing. Dit systeem wordt wereldwijd ingezet als economisch en snel beschikbaar alternatief voor netverzwaringen en kabeluitbreidingen.
- Fase-onbalans: Een fase-onbalans kan wijzen op een ongelijke verdeling van belastingen en kan aanleiding geven tot: Herverdeling van belastingen , Fasecorrecties
Verschil tussen onderspannings- en overspanningsbewaking
Onderspanningsbewaking detecteert spanningswaarden die onder de toegestane drempel liggen. Overspanningsbewaking detecteert spanningswaarden die boven de toegestane grens uitkomen. Beide vormen van bewaking hebben als doel de spanning binnen de normatieve toleranties te houden en zo de leveringszekerheid voor netbeheerders en verbruikers te garanderen. Continue spanningsbewaking met permanent geïnstalleerde Power Quality-netanalysatoren biedt netbeheerders en grote industriële verbruikers bovendien de mogelijkheid om afspraken rond spanningskwaliteit en referentiekwaliteit te monitoren, registreren en documenteren. De moderne en uiterst nauwkeurige Power Quality-meettoestellen van A. Eberle zijn gecertificeerd als Class A-meettoestellen volgens IEC 61000-4-30 Ed. 3. Deze norm definieert geschikte meetmethoden en meetapparatuur om reproduceerbare en vergelijkbare meetresultaten te verkrijgen. Meetgegevens van Class A-meettoestellen worden vaak beschouwd als juridisch bewijsvaardig, omdat deze toestellen een zeer hoge meetnauwkeurigheid en elektromagnetische compatibiliteit (EMC) bieden en uitsluitend registreren wat daadwerkelijk in het net gebeurt.
Spanningsbewaking voor verschillende spanningsniveaus
- Spanningsbewaking 12 V: Wordt vaak toegepast in stuurcircuits en gelijkstroomkringen. Beschermt gevoelige elektronica tegen onder- en overspanning.
- Spanningsbewaking 24 V: Vergelijkbaar met 12V-systemen, maar vooral gebruikt in industriële besturings- en automatiseringssystemen.
- Spanningsbewaking 230 V: Belangrijk voor huishoudelijke toepassingen en eenfasige industriële installaties. Beschermt tegen spanningsschommelingen in het openbare net.
- Spanningsbewaking 400 V (driefasig): Essentieel in driefasige industriële installaties. Hierbij worden alle drie de fasen bewaakt om: Fase-uitval te detecteren, Fase-onbalans op te sporen, Machines veilig en stabiel te laten functioneren
Instelbare spanningsbewaking
- Instelbare spanningsbewaking maakt het mogelijk om de bewakingsgrenzen flexibel aan te passen aan de specifieke eisen van een installatie.
- Dit is vooral nuttig in complexe industriële omgevingen waar verschillende machines en toestellen uiteenlopende spanningsvereisten hebben.
- Hierdoor kunnen individuele beveiligingsmechanismen worden ingesteld voor verschillende toepassingen, wat leidt tot een hogere betrouwbaarheid en efficiëntere fase- en netbewaking.
Fasebewaking
- Fasebewaking omvat het monitoren van de spanning en fasepositie in driefasige systemen.
- Hiermee wordt gegarandeerd dat alle fasen in balans blijven en worden schadegevallen door fase-uitval of fase-onbalans voorkomen.
- Een doeltreffende driefasige netbewaking is essentieel voor de stabiliteit en efficiëntie van complexe industriële energienetten.
Netbewaking volgens DIN VDE 0126-1-1
Netbewaking volgens DIN VDE 0126-1-1 zorgt ervoor dat openbare en industriële energienetten veilig, betrouwbaar en efficiënt functioneren door spanning en fasepositie continu te bewaken en indien nodig beschermingsmaatregelen te activeren.
Spanningsbewaking in het kort
Spanningsbewaking is een essentieel onderdeel van een betrouwbare energievoorziening in zowel openbare als industriële netwerken.
Ze zorgt voor:
- Een veilige werking van elektrische installaties
- Bescherming tegen onder- en overspanning
- Preventie van schade aan apparatuur
- Hogere bedrijfszekerheid
- Verbeterde energiekwaliteit
Door spanningsbewaking toe te passen op verschillende spanningsniveaus en fasen ontstaat een complete netbewaking.
Het naleven van normen zoals DIN VDE 0126-1-1 speelt hierbij een belangrijke rol om de betrouwbaarheid en veiligheid van de stroomvoorziening te waarborgen.
Welke meettoestellen zijn nodig voor spanningsbewaking?
Functies van meettoestellen voor spanningsbewaking
Meettoestellen voor spanningsbewaking moeten verschillende essentiële functies vervullen om een effectieve en betrouwbare bewaking van elektrische netwerken mogelijk te maken. Hieronder worden de belangrijkste functies toegelicht.
Bewaking van onder- en overspanning: Dit is een van de kernfuncties van spanningsbewaking. Ze zorgt ervoor dat de spanning binnen vooraf vastgelegde grenswaarden blijft. Een spanningsbewakingsrelais reageert op afwijkingen en beschermt aangesloten toestellen tegen schade veroorzaakt door onder- of overspanning. Onder- en overspanningsrelais zorgen ervoor dat apparatuur beschermd wordt tegen spanningsafwijkingen, bijvoorbeeld: 12 V onderspanningsrelais, 24 V onderspanningsrelais, 230 V onderspanningsrelais, 400 V onderspanningsrelais, Overspanningsrelais
Fasebewaking: Fasebewakingsrelais controleren zowel de spanning als de fasepositie in driefasige systemen. Dit is essentieel voor een correcte werking en een gelijkmatige belasting van machines en installaties. Een driefasig bewakingsrelais of een 400 V fasebewakingsrelais zorgt ervoor dat: Alle fasen in balans blijven, Geen fase-uitval optreedt
Asymmetriebewaking: Deze functie controleert de symmetrie van de spanningen in de verschillende fasen. Asymmetrieën kunnen leiden tot: Inefficiënte werking, Verhoogde verliezen, Mogelijke schade aan installaties
Bewaking van de fasevolgorde: De functie voor fasevolgordebewaking controleert of de volgorde van de fasen correct is. Dit is essentieel voor de correcte werking van driefasige motoren.
Frequentiebewaking: Deze functie bewaakt de netfrequentie en zorgt ervoor dat deze binnen de toegelaten grenzen blijft.
Bewaking van de nulgeleider: Hierbij wordt de spanning op de nulgeleider gecontroleerd om ervoor te zorgen dat geen ongewenste overspanningen optreden.
Instelbare grenswaarden: Een instelbare spanningsbewaking maakt het mogelijk de bewakingsgrenzen flexibel aan te passen aan de specifieke eisen van een installatie.
Belangrijke normen op het gebied van spanningsbewaking
Er bestaan verschillende normen en richtlijnen die relevant zijn voor spanningsbewaking.
Deze normen definiëren en verifiëren onder andere:
De kwaliteit en compatibiliteitsniveaus van spanningen en stromen in openbare en industriële energienetten
De geschiktheid van meettoestellen voor spanningsbewaking en netanalyse
De geschiktheid van meetmethoden voor spanningsbewaking en Power Quality-analyse
Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste normen.
DIN EN / IEC 61000-2-X en vergelijkbare normen: Compatibiliteitsniveaus voor spanningen in het netwerk
- DIN EN 61000-2-2 | IEC 61000-2-2 Beschrijft de elektromagnetische compatibiliteit (EMC) op het aansluitpunt van openbare laagspanningsnetten (PCC). Compatibiliteitsniveaus zijn vastgelegd tot 150 kHz.
- DIN EN 61000-2-4 | IEC 61000-2-4 Klasse 1 / 2a / 2b / 3 Van toepassing op interne aansluitpunten (IPC) in laag- en middenspanningsnetten tot 35 kV.
- DIN EN 61000-2-12 | IEC 61000-2-12 Deze norm wordt, in lijn met IEC 61000-2-2, toegepast in openbare middenspanningsnetten.
- DIN EN 50160 Beschrijft de kenmerken van de spanningskwaliteit in openbare netten, van laagspanning tot hoogspanning.
- IEEE 519 Behandelt grenswaarden voor harmonische stromen en spanningen in elektrische distributienetten. Deze norm wordt veel toegepast in de Verenigde Staten, Azië en Arabische landen.
- De standaardisatiegroep IEC 61000-2-x behandelt uitsluitend compatibiliteitsniveaus voor spanningen. Voor stromen worden binnen deze groep geen grenswaarden vastgelegd.
DIN EN / IEC 61000-3-X: Productnormen en emissiegrenswaarden voor toestellen en installaties
- DIN EN 61000-3-2 | IEC 61000-3-2 Definieert grenswaarden voor stroomharmonischen bij toestellen tot 16 A.
- DIN EN IEC 61000-3-12 | IEC 61000-3-12 Definieert grenswaarden voor stroomharmonischen van toestellen groter dan 16 A en kleiner dan 75 A.
- DIN EN 61000-3-3 | IEC 61000-3-3Beschrijft grenswaarden voor spanningsveranderingen en flicker.
- DIN EN 61000-3-X | IEC 61000-3-X Binnen deze normreeks bestaan nog vele aanvullende normen.
- De standaardisatiegroep IEC 61000-3-x behandelt uitsluitend compatibiliteitsniveaus voor de stromen van toestellen en installaties. Voor spanningen worden binnen deze groep geen grenswaarden vastgelegd.
DIN EN / IEC 61000-4-X: Testnormen voor de beoordeling van meettoestellen voor spanningsbewaking
- DIN EN 61000-4-30 Class A Ed. 3 | IEC 61000-4-30 Class A Ed. 3 Deze norm definieert de eisen voor Power Quality-meettoestellen.
Class A-meettoestellen moeten:
- Nauwkeurige metingen leveren
- Reproduceerbare resultaten produceren
- Geschikt zijn voor vergelijkende analyses
- Voldoen aan wettelijke eisen
De norm beschrijft meetmethoden voor onder meer:
- Spanningskwaliteit
- Frequentie
- Flicker
- Harmonischen
- DIN EN 61000-4-4 | IEC 61000-4-4 Beschrijft de immuniteit tegen snelle transiënte storingen (bursts).
- DIN EN 61000-4-7 | IEC 61000-4-7 Beschrijft geschikte meetmethoden voor harmonischen en interharmonischen in elektriciteitsnetten.
- DIN EN 61000-4-15 | IEC 61000-4-15 Definieert methoden voor het meten van flicker in elektrische netwerken. Meettoestellen voor spanningsbewaking moeten flickermetingen kunnen uitvoeren om spanningsschommelingen correct te beoordelen.
- DIN EN 61000-4-X | IEC 61000-4-X Deze normgroep omvat nog tal van andere EMC-immuniteitsnormen en beschrijft testprocedures voor de storingsbestendigheid van toestellen.
Andere belangrijke normen voor Power Quality-meettoestellen
- DIN EN 62586-1 | IEC 62586-1 Beschrijft producteigenschappen en prestatie-eisen voor meettoestellen die Power Quality-parameters meten, registreren en eventueel bewaken.
- DIN EN 62586-2 | IEC 62586-2 Beschrijft de testmethoden voor Class A- en Class S-Power Quality-meettoestellen volgens IEC 61000-4-30.
Deze normen en voorschriften zorgen ervoor dat spanningen betrouwbaar en vergelijkbaar kunnen worden beoordeeld en dat meettoestellen voldoen aan de vereiste eisen op het gebied van veiligheid, betrouwbaarheid en prestaties.
De naleving van deze normen is essentieel om een stabiele en veilige energievoorziening te garanderen in zowel openbare als industriële energienetten.