Se till att dina energimätningar har högsta klass!

Dålig elkvalitet kan leda till ineffektiv och eventuellt att elsäkerheten äventyras av ditt elektriska system. Det kan även orsaka skador på din anslutna utrustning. Därför är det allt viktigare att inte bara mäta och övervaka elkvaliteten utan också vara säker på att mätningarna är tillförlitliga och har utförts med godkända metoder. IEC 61000-4-30 är en standard som tar upp frågor kring detta och som vi beskriver närmare här.

I en perfekt värld skulle din nätoperatörs elförsörjning förse dig med en konstant spänning, en fast frekvens och med perfekt sinusformade spännings- och strömkurvformer som inte innehåller några "spikar". Om du har en trefasförsörjning skulle du förvänta dig att spänningarna för de tre faserna är exakt desamma. Detta skulle vara vid perfekt elkvalitet.
Eftersom vi som bekant inte lever i en perfekt värld så uppfyller kanske inte heller din elförsörjning dessa krav. Men även om elförsörjningen skulle uppfylla kraven när den kommer in i dina lokaler kan den mycket väl bli rejält försämrad när den passerar genom din egen elinstallation.

Det är därför viktigt att övervaka elkvaliteten. Mätresultaten kan hjälpa dig att förbättra energieffektiviteten, förlänga livslängden på din elektriska utrustning, minska antalet stillestånd och fel samt minska risken för brand. För att uppfylla kraven på övervakning utvecklade därför många tillverkare mätinstrument för energianalys. Men varje tillverkare använde sina egna mätparametrar och metoder. Detta skapade ett osäkerhetsmoment om mätresultatens tillförlitlighet och gjorde det svårt att jämföra mätresultat från olika tillverkare av energianalysatorer.

IEC 61000-4-30 som publicerades 2003 och senast ändrades 2021 löser detta problem genom att föreskriva specifika krav för el- och energikvalitet. Dessa omfattar spänningen, frekvensen och kurvformerna för en elförsörjning samt genom att specificera metoderna för hur mätning av olika elkvalitetsparametrar görs.

För energianalysatorer definierar standarden tre olika prestandaklasser:
Klass A - Dessa måste uppfylla de högsta prestanda- och noggrannhetsnivåerna för att leverera reproducerbara mätresultat som på ett tillförlitligt sätt kan jämföras med mätresultat från andra instrument.
Klass S - Noggrannhetsnivåerna är mindre strikta. Klass S energianalysatorer kan användas för statistiska undersökningar och avtalsapplikationer där jämförelsemätningar inte krävs.
Klass B - Denna klass introducerades i den 1:a och 2:a upplagan av standarden för att undvika att göra befintliga energianalysatorer obsoleta. I denna klass kräver standarden att mätmetoden och noggrannheten anges av tillverkaren i instrumentets tekniska datablad. I den 3:e upplagan av standarden har detta flyttats till en bilaga.

Vid inköp av en energianalysator bör användarna titta noga på vilka driftkrav man har och därefter välja ett instrument från lämplig klass som uppfyller dessa krav.

IEC 61000-4-30 standarden definierar ytterligare mätmetoder samt aggregeringsperioder och noggrannhet för var och en av de viktigaste elkvalitetsparametrarna som inkluderar:

• Nätverkssignalfrekvenser
• Matningsspänningens amplitud
• Strömmens amplitud
• Flimmer/Flicker (IEC 61000-4-15)
• Över- och underspänning
• Spänningsavbrott
• Obalans av spänning
• Obalans av ström
• Spänningsövertoner (IEC 61000-4-7)
• Strömövertoner (IEC 61000-4-7)
• Interharmoniska övertoner på spänning (IEC 61000-4-7)
• Interharmoniska övertoner på ström (IEC 61000-4-7)
• Elnätsignaler
• Snabba spänningsförändringar (Rapid voltage changes RVCs)
• Ström- och spänningsregistrering vid händelser

RMS-värden mäts och beräknas med hjälp av flera testmetoder och olika mättider. Det finns för många metoder för att inkludera dem alla i den här artikeln men här är ett exempel:

RMS-värden uppdateras varje halvperiod
Detta involverar mätvärden av spänning eller ström som mäts över en period och som börjar med en nollgenomgång av den fundamentala komponenten och som sen uppdateras varje halvperiod. Varje mätkanal är oberoende och för flerfasnätverk kommer denna teknik att successivt producera RMS-värden vid varje ögonblick på respektive kanal. Denna metod används för att detektera och bedöma spänningsfall. Samt även tillfälliga överspänningar vid systemfrekvensen, avbrott och snabba spänningsförändringar (RVCs).

Mätning över 10 perioder (för 50 Hz matningar) motsvarar en aggregering av mättidsintervallen. Mätvärdena över 10 perioder samlas in med tre ytterligare intervall:

• 150 perioder eller 3 sekunder
• 10 minuter
• 2 timmar för Plt-mätningar (flimmer) aggregerat från tolv 10-minutersintervaller

Synkronisering av aggregeringsintervallen för klass A, Källa: IEC 61000-4-30

Harmoniska och interharmoniska övertoner
När det gäller harmoniska och interharmoniska övertoner kompletteras IEC 61000-4-30 av IEC 61000-4-7. Denna standard gäller för instrumentering avsedd för mätning av spektrala komponenter i frekvensområdet upp till 9 kHz och som överlagras på grundfrekvensen i elförsörjningssystemet.

Mätvärdena beräknas på 10-periodfönster med en upplösning på 5 Hz. Dessa är harmoniska undergrupper och mellan intilliggande övertonsundergrupper finns en interharmonisk undergrupp.

Illustration av undergrupper Källa: IEC 61000-4-7

Mätningarna måste utföras minst en gång upp till den 50:e övertonsordningen. En interharmonisk centrerad undergrupp utan diskontinuiteter Y_isg,h., måste mätas över 10 perioder.

IEC 61000-4-30 standarden är ett steg framåt för mätning av el-och energikvalitet. Den säkerställer att mätningar som görs av olika instrument ger konsekventa pålitliga resultat som enkelt och tillförlitligt kan jämföras. Ett mätinstrument kan utformas för att mäta alla eller några av parametrarna som identifieras i IEC 61000-4-30 standarden och bör helst falla i samma prestandaklass för samtliga mätningar.

Innan en tillverkare kan ange att deras instrument överensstämmer med IEC 61000-4-3 måste de utföra de tester som anges i IEC 62586 standarden. Denna testning har utförts av Chauvin Arnoux på deras nya CA 8345 energianalysator som helt uppfyller IEC 61000-4-30 klass A.

CA 8345 är likväl också lämpad för diagnostisk felsökning på elektriska installationer, granskning av elförbrukning och validering av kvaliteten på elförsörjning. CA 8345 energianalysator kombinerar flexibilitet med användarvänlighet och har omfattande kommunikationsmöjligheter.
CA 8345 sätter en ny standard för mångsidighet och bekvämlighet vilket gör den lämplig för användning på alla typer av en- och trefassystem upp till 1 000 V.