Power Quality in de industrie: zo voorkomt u elektrische storingen
Een stabiele stroomvoorziening is essentieel voor iedere industriële onderneming. Toch kan de kwaliteit van de elektrische energie binnen uw installatie problemen veroorzaken zonder dat er meteen een duidelijke oorzaak zichtbaar is. Spanningsdips, harmonischen, spanningsvariaties en andere elektrische verstoringen kunnen leiden tot storingen, uitval en onnodige kosten.
Machines die onverwacht uitvallen. Frequentieregelaars die storingen geven. Elektronische componenten die sneller slijten. Een transformator die opvallend warm wordt.
In een industriële omgeving kunnen dergelijke problemen grote gevolgen hebben. Productie valt stil, onderhoudskosten lopen op en medewerkers verliezen kostbare tijd.
Toch wordt de oorzaak niet altijd gezocht bij de kwaliteit van de elektrische energie.
Dat is precies waar Power Quality, ofwel spanningskwaliteit, een belangrijke rol speelt.
Wat is Power Quality?
Power Quality beschrijft de kwaliteit en stabiliteit van de elektrische energie binnen een installatie.
In een ideale situatie ontvangt iedere machine precies de spanning en frequentie waarvoor ze ontworpen is. In de praktijk kunnen er echter afwijkingen en verstoringen ontstaan.
Voorbeelden van problemen met de spanningskwaliteit zijn:
Spanningsdips
Spanningspieken
Harmonische vervorming
Spanningsvariaties
Flicker
Fase-onbalans
Transiënten
Problemen met blindvermogen
Een kleine afwijking hoeft niet meteen een probleem te vormen. Maar wanneer elektrische verstoringen zich regelmatig voordoen of bepaalde grenzen overschrijden, kunnen ze wel degelijk invloed hebben op de werking van industriële installaties.
Vooral moderne productieomgevingen bevatten steeds meer elektronische vermogenssturingen en andere apparatuur die gevoelig kan zijn voor de kwaliteit van de elektrische voeding.
Waarom wordt Power Quality steeds belangrijker?
Industriële elektrische installaties worden steeds complexer.
Productiebedrijven maken gebruik van frequentieregelaars, automatisering, UPS-systemen, laadinfrastructuur, zonnepanelen, batterijopslag en tal van elektronische stuur- en vermogenscomponenten.
Deze technologie zorgt voor efficiëntere processen, maar verandert ook de manier waarop elektriciteit binnen een bedrijf wordt gebruikt.
Bovendien kunnen bepaalde elektrische belastingen zelf verstoringen veroorzaken.
Een verstoring kan dus ook binnen de eigen elektrische installatie ontstaan.
Daarom is het belangrijk om bij terugkerende elektrische problemen niet alleen naar afzonderlijke machines te kijken, maar naar de volledige elektrische infrastructuur.
Harmonischen: een onzichtbaar probleem in uw elektrische installatie
Een van de belangrijkste aandachtspunten binnen Power Quality zijn harmonischen.
Elektrische apparatuur met vermogenselektronica kan ervoor zorgen dat de stroom niet langer een perfecte sinusvorm volgt. Hierdoor ontstaan harmonische componenten en kan de elektrische golfvorm worden vervormd.
Afhankelijk van de installatie kunnen harmonischen onder andere leiden tot:
Extra warmteontwikkeling in kabels en transformatoren
Hogere belasting van elektrische componenten
Storingen in gevoelige apparatuur
Een verminderde efficiëntie
Ongewenste uitschakelingen
Problemen met beveiligingen
Een kortere levensduur van bepaalde componenten
Ook de technische voorschriften voor elektrische installaties houden rekening met dergelijke verstoringen. Synergrid verwijst voor industriële installaties onder meer naar relevante IEC-normen voor harmonische emissies en spanningsvariaties.
Harmonischen zijn bovendien niet altijd zichtbaar tijdens een normale controle.
Een installatie kan op het eerste gezicht perfect functioneren, terwijl metingen aantonen dat er structurele vervorming of overbelasting aanwezig is.
Daarom kan een gerichte Power Quality analyse waardevolle informatie opleveren.
Spanningsdips: enkele seconden kunnen al gevolgen hebben
Een ander veelvoorkomend probleem binnen industriële elektrische installaties zijn spanningsdips.
Bij een spanningsdip daalt de spanning gedurende korte tijd. De duur kan beperkt zijn, maar voor gevoelige industriële apparatuur kan zelfs een korte spanningsdip voldoende zijn om een proces te verstoren.
Een machine hoeft niet volledig uit te vallen om economische schade te veroorzaken.
Een automatische productielijn die opnieuw moet worden opgestart, een batch die verloren gaat of een proces dat opnieuw moet worden geïnitialiseerd, kan al voor aanzienlijke kosten zorgen.
Wanneer dergelijke elektrische storingen regelmatig terugkeren, is het daarom belangrijk om niet alleen de machine zelf te onderzoeken.
Wat gebeurt er elektrisch vóór, tijdens en na de storing?
Hoe weet u of uw bedrijf een Power Quality-probleem heeft?
Niet ieder elektrisch probleem is automatisch een Power Quality-probleem. Toch zijn er verschillende signalen die aanleiding kunnen geven om de elektrische installatie verder te onderzoeken.
1. Machines vallen onverwacht uit
Wanneer elektronische apparatuur regelmatig zonder duidelijke reden uitvalt, kan de voedingskwaliteit één van de mogelijke oorzaken zijn.
2. Frequente storingen in frequentieregelaars
Terugkerende foutmeldingen of ongewenste uitschakelingen verdienen verder onderzoek, zeker wanneer meerdere machines vergelijkbare problemen vertonen.
3. Transformatoren of kabels worden opvallend warm
Overmatige warmteontwikkeling kan verschillende oorzaken hebben. Harmonische vervorming of een ongunstige belasting kan daarbij een rol spelen.
4. Problemen ontstaan na uitbreiding van de installatie
Nieuwe machines, laadinfrastructuur, zonnepanelen of batterijopslag kunnen de elektrische belasting van een installatie veranderen.
Wanneer problemen pas na een uitbreiding ontstaan, is het interessant om de volledige elektrische installatie opnieuw te analyseren.
5. Elektrische storingen lijken willekeurig
Juist omdat Power Quality-problemen niet altijd permanent aanwezig zijn, kan de oorzaak moeilijk te vinden zijn.
Een korte momentopname is dan vaak onvoldoende.
Een Power Quality analyse begint met meten
Wanneer een bedrijf terugkerende elektrische problemen ervaart, is het belangrijk om niet onmiddellijk componenten te vervangen.
Eerst meten, daarna beslissen.
Een Power Quality analyse kan inzicht geven in onder meer:
Spanning
Stroom
Frequentie
Spanningsvariaties
Harmonische vervorming
Fasebelasting
Piekbelastingen
Afwijkingen in de elektrische voeding
Door metingen over een voldoende lange periode uit te voeren, kunnen ook problemen zichtbaar worden die slechts sporadisch optreden.
Zo wordt het mogelijk om verbanden te leggen tussen elektrische afwijkingen en gebeurtenissen binnen het productieproces.
Bijvoorbeeld:
“Telkens wanneer machine X wordt opgestart, ontstaat een spanningsdip.”
Of:
“De harmonische vervorming neemt sterk toe wanneer meerdere frequentieregelaars tegelijk actief zijn.”
Dat soort informatie is veel waardevoller dan alleen weten dat er “ergens een elektrisch probleem” zit.
Wat kan Steen Elektriciteit voor uw installatie betekenen?
Een Power Quality-probleem oplossen vraagt meer dan alleen een meettoestel aansluiten.
De meetresultaten moeten worden geïnterpreteerd binnen de context van de volledige elektrische installatie.
Daar komt de combinatie van expertise bij Steen Elektriciteit goed van pas.
Steen werkt aan industriële elektrische installaties van engineering en ontwerp tot uitvoering. Daarbij behoren onder andere industriële elektriciteit, bordenbouw, middenspanningscabines en energiebeheer tot de expertises.
Een elektrische analyse kan daardoor worden bekeken in relatie tot de volledige installatie.
Waar zit de oorzaak?
Is er sprake van een probleem met de belasting?
Moet een verdeelbord worden aangepast?
Is de transformator correct gedimensioneerd?
Zijn bepaalde componenten onvoldoende geschikt voor de huidige installatie?
Kan de stroomverdeling worden verbeterd?
Of vraagt de installatie om een andere technische oplossing?
Door niet alleen naar één component te kijken, maar naar het volledige elektrische systeem, wordt de kans groter dat de werkelijke oorzaak van elektrische storingen wordt aangepakt.
Power Quality en een groeiende industriële installatie
Power Quality wordt nog relevanter wanneer een bedrijf uitbreidt.
Een installatie die jarenlang probleemloos heeft gewerkt, kan anders reageren wanneer er nieuwe machines bijkomen.
Ook zonnepanelen, batterijsystemen en laadinfrastructuur veranderen de energiestromen binnen een bedrijf.
Daarom is het verstandig om bij een uitbreiding niet alleen te kijken naar de vraag:
“Hebben we voldoende vermogen?”
Maar ook:
“Blijft onze elektrische installatie kwalitatief en stabiel functioneren?”
Een goed ontwerp houdt rekening met beide aspecten.
Steen vertrekt bij industriële projecten vanuit een technische analyse van de site, de processen en de vermogensbehoefte. Vanuit die analyse wordt de elektrische infrastructuur ontworpen en uitgevoerd.
Power Quality begint bij een goed ontworpen installatie
Niet ieder Power Quality-probleem kan worden voorkomen.
Maar een doordachte elektrische installatie kan veel problemen wel beperken.
Een correcte dimensionering, een goede verdeling van belastingen, geschikte beveiligingen en kwalitatieve componenten vormen samen de basis van een betrouwbare industriële installatie.
Ook toekomstige uitbreidingen moeten daarbij worden meegenomen.
Een verdeelbord moet bijvoorbeeld niet alleen geschikt zijn voor de huidige machines, maar ook ruimte en capaciteit bieden voor toekomstige wijzigingen.
Zo voorkomt u dat een installatie bij iedere uitbreiding opnieuw volledig moet worden aangepast.
Power Quality is meer dan “voldoende elektriciteit”
Voor een industriële onderneming is een betrouwbare elektriciteitsvoorziening meer dan alleen voldoende vermogen.
De kwaliteit van die elektriciteit is minstens even belangrijk.
Spanningsdips, harmonischen en andere elektrische verstoringen kunnen onzichtbare oorzaken zijn van storingen en productieverlies.
Wie dergelijke problemen structureel wil aanpakken, begint daarom niet met gokken of componenten vervangen, maar met meten, analyseren en gericht ingrijpen.
Dat is precies waar engineering en technische expertise het verschil maken.
Steen Elektriciteit: van analyse tot uitvoering
Een betrouwbare industriële elektrische installatie begint bij een goed begrip van de volledige technische situatie.
Bij Steen Elektriciteit combineren we engineering, industriële elektriciteit, bordenbouw, hoog- en middenspanningsinstallaties en energiebeheer.
Zo kunnen we niet alleen helpen om elektrische problemen te analyseren, maar ook om de onderliggende elektrische installatie technisch te optimaliseren.
Heeft uw bedrijf regelmatig te maken met elektrische storingen, uitvallende machines of onverklaarbare problemen in de elektrische installatie?
Laat de oorzaak onderzoeken voordat het probleem zich verder verspreidt.
Steen Elektriciteit denkt mee van technische analyse en engineering tot uitvoering en optimalisatie van uw industriële elektrische installatie.
Een stabiele productie begint bij een betrouwbare elektrische installatie.
Bronnen
1. Synergrid – Technische voorschriften elektriciteit
Dit is wat mij betreft de belangrijkste bron. Synergrid is de Belgische sectorfederatie van elektriciteits- en gasnetbeheerders en publiceert de technische voorschriften voor elektrische aansluitingen. De actuele documentatie bevat onder meer C10/11 en voorschriften rond spanningsvariaties, harmonischen en andere aspecten van Power Quality.
Synergrid – Technische voorschriften elektriciteit
2. Synergrid – C2/112
Deze technische voorschriften zijn relevant voor installaties die op het hoogspanningsdistributienet zijn aangesloten. In de bijlagen worden onder andere normen vermeld voor harmonischen, spanningsvariaties en flicker, waaronder IEC 61000-reeksen. Dat sluit rechtstreeks aan bij het technische gedeelte van onze blog.
Synergrid – C2/112 technische voorschriften
3. Synergrid – C10/11
Deze bron is vooral relevant voor het stuk over Power Quality, spanningsvariaties, flicker, harmonischen en onbalans bij installaties die parallel met het distributienet werken. De actuele Synergrid-documentatie vermeldt inmiddels C10/11 editie 2.4.