EW juni Omslag 600
April 2010

Optimale power quality bespaart kosten

EW-600x400

De belangrijkste eisen die aan een elektrische installatie worden gesteld, zijn dat deze goed is aangelegd en dat deze goed functioneert. Maar een installatie vergt ook onderhoud. NEN 3140-inspecties zorgen ervoor dat duidelijk wordt hoe de staat is van een E-installatie. Metingen om de netspanningkwaliteit – beter bekend als power quality – te bepalen en de juiste maatregelen nemen dragen (flink) bij aan kostenbesparingen.

Monitoring van de power quality en het energiegebruik in een bedrijf – van kantoor tot fabriek – is tegenwoordig noodzakelijk. Enerzijds om grip te krijgen en te houden op het energiegebruik, anderzijds om inzicht te krijgen in de power quality. Een goede power quality bevordert de levensduur van op de installatie aangesloten apparatuur. Ook worden gebruikers door de netbeheerders en leveranciers op het vermogen van hun E-installatie afgerekend en niet alleen meer op de afname van de hoeveelheid elektrisch vermogen.

Frequentieomvormers, elektronische voorschakelapparatuur, ledverlichting en andere vermogenselektronica zorgen ervoor dat de power quality nog wel eens te wensen overlaat. Met als gevolg: overbelaste E-installaties en vaak ook een teveel aan blindstroom en harmonischen, zeker als er niet de juiste componenten worden toegepast. Alle reden om regelmatig inspectie van een E-installatie op power quality te laten uitvoeren. Dit kan worden gecombineerd met een NEN 3140-inspectie, waarbij vaak toch al problemen aan het licht komen met betrekking tot power quality.

Uitbreiden

AET Inspectie, een onafhankelijk elektrotechnisch inspectie- en adviesbureau uit Purmerend, inspecteert en projecteert sinds 2005 E-installaties. Frits Appel en Fred Dekker doorkruisen met hun medewerkers heel Nederland voor inspecties. De uitkomsten van hun onderzoeken zijn vaak zeer droevig.
‘Regelmatig voeren we nulmetingen uit bij bedrijven, bijvoorbeeld bij de oplevering van een nieuwe installatie. Als we dan een jaar later terugkomen, zie je vaak al problemen die meestal worden veroorzaakt door wat er inmiddels op de installatie is aangesloten. Soms heeft al een uitbreiding plaatsgehad en is een schakel- en verdeelinrichting bijgeplaatst. Het is niet slim dat zomaar te doen, zonder te kijken naar de capaciteit van de installatie. Ook machinebesturingen en schakelende voedingen die voor verstoringen van de netspanning zorgen, komen veel voor. Het gaat allemaal ten koste van de power quality’, vertelt Dekker.

Energie-efficiëntie

Appel en Dekker maken, om de power quality te controleren en om een goed advies voor de installatie op te stellen, gebruik van het zevenstappenplan van het Power Logic-programma van Schneider Electric en het softwarepakket Econu-VE. Hierbij wordt uitgegaan van ‘bewustwording door meten’ en van uiteenlopende maatregelen om het energiegebruik weer zo efficiënt mogelijk te krijgen.

De onvermijdelijke vraag komt naar voren of Appel en Dekker wel eens een goede E-installatie, die aan alle eisen voldoet, zijn tegengekomen. Dekker is daar vrij resoluut over. ‘Zelden’, zegt hij, ‘wel het streven ernaar. We komen ernstige zaken tegen, zoals een bedrijf waar problemen met de laagspanning waren. Daar waren twee verdeelinrichtingen aanwezig van elk 2.500 A. Dat er problemen waren was begrijpelijk, want de cos-φ-batterij stond door harmonischen hevig te trillen. Bij navraag bleek dat er onlangs een nieuwe extrudermachine was geplaatst. Die voldeed wel aan alle eisen, maar er stonden nog acht andere extruders. Door de toevoeging ontstonden harmonischen die de batterij – op een geïsoleerde vloer – in resonantie bracht, waardoor zelfs de complete vloer trilde. Dan moeten er maatregelen worden genomen, zoals plaatsing van filters voor harmonischen.’

EW-Stroom in de nulleider. Gezien de hoge stroomsterkte in de fasen valt het stroomverlies mee. Met toepassing van load balancing is deze echter tot circa nul te reduceren.

Betrekkelijk

Volgens Appel gaat er te vaak wat mis. ‘Er zijn veel problemen met harmonischen. Zo waren we onlangs bij een meubelfabriek waar een nieuwe zaagrobot was geïnstalleerd. Daar waren problemen met de aardlekschakelaar. Na metingen en controle bleken alle elektrische apparaten in de fabriek achter één 300 mA-aardlekschakelaar te hangen. Met zo’n robot heb je zeer frequent inschakelpieken, waarmee een standaardaardlekschakelaar niet weet om te gaan. Op ons aanraden is er een aardlekmonitor geplaatst door een E-installateur. Met een aardlekmonitor kun je onderscheid maken tussen een foutstroom en de overige vervuiling. Het probleem is hiermee opgelost.’

Wat Appel en Dekker gelukkig steeds vaker meemaken is dat bedrijven – via hun E-installateur – met vragen komen of ze bijvoorbeeld de installatie kunnen uitbreiden. ‘Dat is beter dan dat er zomaar een kast wordt bijgeplaatst of dat er een zwaardere trafo wordt aangeschaft’, stelt Dekker. Appel vult aan: ‘Zo waren we enige tijd geleden bij een fabriek die alle fluorescentieverlichting wilde vervangen door ledbuizen. Zij wilden kijken wat dat voor capaciteit opleverde op hun 2.500 A•trafo, zodat ze eventueel het machinepark zouden kunnen uitbreiden. Wij meten dan en kijken wat er verder nog aan harmonischen aanwezig is in de E-installatie. De E-installateur kan dan bepalen wat de uitbreiding kan zijn, op basis van de powerfactor.’

Het is niet allemaal groots en meeslepend wat Appel en Dekker meemaken. De problemen treffen niet alleen bedrijven die grote vermogens afnemen. Zo werden ze ooit gevraagd bij een ijzerwarenwinkel met een klein magazijn de downlighters te bekijken, want die wilden regelmatig niet inschakelen. ‘Het bedrijf had een 3x35 A-voeding, die ruim voldoende moest zijn voor de omvang van de verlichting en de apparatuur. Bij nadere controle bleek dat de cos φ capacitief was en de powerfactor dramatisch laag. Uiteindelijke bleek de tl-verlichting de boosdoener, want alle armaturen waren capacitief. Dat betekende dus dat de helft van de condensatoren moest worden verwijderd en daarmee was het probleem opgelost’, vertelt Appel.

Slim

De boosdoener bij uitval of hapering van een E-installatie zijn vaak stroompieken. Gezien de afspraken over bandbreedten die afnemers maken met hun energieleveranciers, willen zij stroompieken vermijden, omdat anders een boete volgt. Dekker ziet dat daarover nog weinig wordt nagedacht. ‘Stel: je hebt een koelinstallatie gevuld met glycol, die een constante temperatuur van +12 °C moet hebben. Je kunt er dan voor kiezen drie koelers tegelijkertijd in te schakelen. Dat is echter niet verstandig, want je krijgt dan enorme stroompieken. Met een intelligente regeling laat je eerst één koeling draaien. Gaat dat niet snel genoeg, dan kun je de tweede inschakelen en indien nodig daarna ook nummer drie. Een dergelijke intelligente regeling levert naast een besparing op energiekosten, ook nog eens een besparing op de levensduur van de aangesloten apparatuur op omdat die toeneemt.’

Het is vaak ook verstandig te kijken naar het type frequentieomvormer die wordt aangeschaft. Bepalend hierbij kan zijn welke orde harmonischen er al in de installatie aanwezig zijn. Bij een zespulsige frequentie-omvormer zullen namelijk vijfde en zevende harmonischen optreden. Zijn die al in ruime mate aanwezig in de E-installatie, dan kan beter worden gekozen voor een twaalfpulsige frequentieomvormer, want die produceert elfde en dertiende harmonischen en veelvouden hiervan.

EWStappenplan power quality volgens het Power Logic-programma van Schneider.

Beter?

In de ogen van Appel en Dekker is er nog geen sprake van een verbetering van de E-installaties in bedrijven. Het wordt eerder slechter. Hierbij doet zich het bekende probleem voor: bezuinigingen. ‘Een triest geval kwamen wij tegen in een drukkerij, waar was uitgegaan van een voeding van 3x80 A. Uitgaande van de machines die er stonden, kwamen wij uit op een voeding van 3x400 A, waarbij met een toekomstige uitbreiding van de drukkerij rekening was gehouden. Over beknibbelen gesproken …’ Ook de openbare verlichting (OVL) moet er bij Appel en Dekker aan geloven. Zo inspecteerden ze in een grote Nederlandse stad 235 installatiekasten voor openbare verlichting. Slechts één kast werd goedgekeurd. Dekker: ‘Dit ligt gewoon aan het feit dat het bedrijf dat de verantwoordelijkheid draagt, de opdracht gunt aan de laagste inschrijver. Vervolgens wordt er geen controle uitgevoerd op het geleverde werk. Tja, dan kom je in een nieuwe woonwijk OVL-kasten tegen waar met meterborden voor woonhuizen wordt gewerkt. En tref je in kasten 10 mm2-kabel aan, waardoor de behuizingen niet meer dicht konden. Droevig, maar waar.’

Zowel Dekker als Appel voorzien dat in de nabije toekomst decentrale energieleveranciers een nieuwe uitdaging zullen zijn als het gaat om power quality. ‘De infrastructuur is er nog niet op berekend en de netbeheerders ook niet. Het energienet zal te veel worden vervuild. ‘Slimme netten’ kunnen voor dat probleem een oplossing bieden’, stelt Appel.

EW--In de norm NEN-EN-IEC 61000-2-2 wordt het aandeel van vijf procent vervorming in de zevende harmonische als toelaatbaar geacht. Hier zijn uitschieters tot 11,9 te zien.

Verlengstuk

Wat Dekker betreft zou de controle op power quality in een NEN 3140-inspectie kunnen worden meegenomen. Hij is lid van de Vakgroep Beheer & Inspectie van UNETO-VNI. ‘Wellicht komt dit onderwerp nog op de agenda. Ongevraagd advies is wel op z’n plaats, maar dan moeten wel eisen worden gesteld aan de mensen die dat soort inspecties uitvoeren. We komen nog te vaak analyses tegen die van geen kant kloppen. Zo was er het geval van een theater, waar de E-installateur de installatie in orde bevond. Dat bleek niet zo te zijn, want er waren wel degelijk problemen. Dit werd veroorzaakt door het feit dat die installateur de grafieken van de metingen niet kon interpreteren. Er mag wat mij betreft meer en beter worden opgeleid.

ENERGIE BESPAREN MET ECONU-VE
Met het simulatieprogramma ‘Econu Vermogens Elektronica’ (Econu-VE) kunnen bedrijven die zijn aangesloten bij UNETO-VNI, berekenen hoe lonend het is energiebesparing toe te passen bij pompen, ventilatoren en elektromotoren. Feitelijk wordt met Econu-VE een simulatie uitgevoerd van de installatie of het proces. De resultaten worden gepresenteerd als vergelijking tussen twee alternatieve systemen of processen. Uitkomsten zijn onder meer energiegebruik, energiekosten, onderhoudskosten, afschrijvingen, rente en effecten op kW-max. Daarnaast verschaft het programma ook snel inzicht in de effecten van subsidies en fiscale stimuleringsregelingen.    

Tekst: Michiel den Dulk
Fotografie: Industrie