Til kamp mod overharmoniske strømme på sygehuset

Jacob Svendsen, installatør ENELCO

It-systemer og elektronikkomponenter forårsager overharmoniske strømme, som fører til nedsat kapacitet og forkortet levetid. Men et aktivfilter kan effektivt løse disse problemer.

På Nykøbing Falster Sygehus har den lokale elinstallatør ENELCO installeret et A2 Active Harmonic Filter fra Merus Power. Det er sket som led i en el-entreprise på 9.500 kvadratmeter, som ENELCO har udført i forbindelse med en udbygning af sygehuset. Formålet med aktivfilteret er at komme overharmoniske strømme til livs. Disse overharmoniske strømme kan forårsage nedsat kapacitet og levetid i elinstallationerne på sygehuset.

“I forbindelse med installationen af et nyt EATON UPS-anlæg til intensivafdelingen var der krav om en bestemt strøm- og spændingskvalitet, og det krævede, at der blev installeret et aktivt filter, som kan modvirke de overharmoniske strømme, der typisk er forårsaget af elektronik så som switchmode strømforsyninger og it-udstyr,” siger Jacob Svendsen, elinstallatør hos ENEL-CO.

Efter installationen af UPS-anlægget og aktivfilteret har sygehuset opdaget endnu et område, hvor der er problemer med overharmoniske strømme, nemlig i forbindelse med serverrummet, som er hjertet i sygehusets it-systemer. Her er der målt unormalt høje strømme i nullederen, på et ellers symmetrisk belastet 3-fase-system. På de tre faser er der målt fra 94-100 A, mens der på nullederen er målt 38,4 A. Med tre næsten ens be-lastede faser burde strømmen i nullederen være tæt på nul, eller ganske få ampere, da disse normalt udlignes vektorielt.

Årsagen er switchmode strømforsyninger, ensrettere, it-udstyr, tyristorer og lignende, der generer overharmoniske strømme i hver enkelt fase, som summeres og returnerer til nettransformeren via nullederen. Den stigende brug af LED belysning er også en faktor, der gør, at problemet er stigende.

“Vi forventer nu, at der også skal installeres et aktivfilter på en undertavle til serverrummet,« siger Jacob Svendsen.

Ekstra kapacitet med aktivfilter
Det er første gang, ENELCO installerer et aktivfilter, men Jacob Svendsen kan sagtens se større perspektiver med aktivfiltre. Flere andre kunder vil formodentlig have glæde af at anvende aktivfiltre i forbindelse med installationer, hvor der er store mængder af IT-udstyr eller tungere industri, hvor der typisk er mange frekvensomformere.

“Jeg forventer at skulle præsentere nogle af vores kunder for de fordele, der kan være ved at anvende aktivfiltre. Min fornem-melse er, at overharmoniske strømme er et overset problem, som måske vil vokse i takt med endnu mere elektronik og it-udstyr i fremtiden,” siger Jacob Svendsen.

Et eksempel på fordelen ved at bekæmpe de overharmoniske strømme kunne være en virksomhed, som ønsker at etablere en ekstra pakke- eller produktionslinje. Den ny linje skal bruge strøm, men er det muligt at trække nok strøm fra den eksisterende tavle til en ekstra linje?

“Ved at eliminere de overharmoniske strømme vil man få mere kapacitet til rådighed i virksomhedens distributionssystem og samtidig vil effekttabet i kabler og tavler falde. Med strømfor-øgelsen fra de overharmoniske strømme er der måske ikke kapacitet til udvidelser, og man vil opleve, at tavleanlæg og kabler udvikler unødigt stort varmetab og dermed slid på elinstallationen samt tavleanlæg og nettransformere, men uden overharmoniske strømme behøver man måske ikke etablere en ny tavle eller øge kabeltværsnittene i forsyningssystemet, da man måske kan trække mange flere Ampere ud af tavlen. Så investeringen i en filterløsning kan være tjent hjem ved den sparede udvidelser på elinstallationen,” siger Jacob Svendsen.

Det er Ample, som har leveret det aktive filter fra Merus Power, og som har hjulpet ENELCO med at finde den rigtige løsning til sygehuset.

“Vi har haft et perfekt samarbejde med Ample, som har hjulpet os med at anvende det særlige måleudstyr, man bruger til at identificere de overharmoniske strømme. Sygehusets tekniske afdeling havde selv opdaget, at der var forhøjet nulstrøm, men kunne ikke komme det nærmere. I samarbejde med Ample fik vi dokumenteret, at problemet skyldes de overharmoniske strøm-me, som var såkaldte 3. og 7. harmoniske strømme, hvilket betyder, at frekvensen for disse mest markante overharmoniske strømme var henholdsvis tre og syv gange højere end de normale 50 Hz,” siger Jacob Svendsen.

Strømkurven mister sinusform
Ample er dansk leverandør af A2 Active Harmonic Filter fra Merus Power. Med en filterløsning, som fjerner de overharmoniske strømme, får man en mere stabil spændings- og strømkurve, så elektronikken ikke fejler.

“Nykøbing Falster Sygehus er interessant som eksempel på de problemer, man kan opleve med overharmoniske strømme. Her samler strømme sig i nullederen, som typisk er et problem, der stiger i tak med øget automatisering med for eksempel drev og motorstyringer, som switcher med høj frekvens. Så mister strømkurven sin sinusform, og der samler sig strømme i nullederen. Det er er et stigende problem, som fortjener mere opmærksomhed, fordi der faktisk er nogle store gevinster at hente, når man eliminerer de overharmoniske strømme,” siger Christina Brædder, adm. direktør i Ample.

Med aktivfilterløsningen fra Merus Power sendes strøm lynhurtigt i modfase ved hjælp af kondensatorer, som udligner de over-frekvente strømme. Filteret har et tab på to procent i forhold til den maksimale ydeevne, så det er ikke gratis at bruge filterløs-ningen, men det bruger mindre strøm end de overharmoniske strømme, som fjernes, og dermed bliver der en nettogevinst, så man får større output end input til filteret.

Eliminér varme og spændingsspidser
LED-belysning, som tænder og slukker med høj frekvens – hurtigere end øjet kan se – kan også skabe brud på spændingskurven. Hermed bliver strøm- og spændingskurven mere uren, og den effektive værdi af strømmen nedsættes – foruden at kablerne bliver varme, hvilket kan være med til at forkorte deres levetid. Det aktive filter eliminerer også spændingsspidser på f.eks. 280 V over komponenter, som kun tåler 250 V. Med det aktive filter får man en stabil spænding på 229-230 V.

“Spændingsspidser er med til at forkorte levetiden af komponenterne og skal derfor undgås,” siger Christina Brædder. Et yderligere eksempel er en almindelig 16 A-husinstallation, som man belaster med 10 A, men måske er 3 A støj, man slæber med. Dermed bliver kapaciteten i lederen mindre grundet støjen, og samtidig sker der en unødvendig og uønsket opvarmning, som reducerer kablernes levetid. Med eliminering af de overharmoniske strømme kan man undgå investeringer i nye kabler før tid, og dertil kommer øget kapacitet:

“Ved at anvende et filter til at eliminere de overharmoniske strømme får man begrænset det tab, der ellers vil være,” siger Christina Brædder.

Fremtiden kan byde på øgede krav til frekvens og strømkvalitet fra forsyningsselskaberne, og det vil måske resultere i flere aktiv-filterløsninger.

“Forsyningsselskaberne vil begynde at stille øgede krav til de virksomheder, som har for høje harmoniske strømme, så de bliver nødt til at afhjælpe problemerne, hvilket samtidig vil være en fordel for virksomhederne selv,” siger Jacob Svendsen.

Vil du vide mere om harmoniske filtre fra Merus Power – eller står du med en reel udfordring, der skal løses? Så kontakt Christina Brædder. Telefon: 30 88 66 99 Mail: info@ample.dk