Netstoringen - KHLim

POWER QUALITY EN ELEKTROMAGNETISCHE COMPATIBILITEIT
1. STORINGEN IN ELEKTRISCHE NETTEN 1
1.1 Inleiding 1
1.2 Netstoringen 1
1.2.1 Langdurige onderbrekingen 1
1.2.2 Kortstondige vervormingen 4
1.2.2.1 Hoogfrequente events 4
1.2.2.2 Enkelvoudige stoorpulsen 5
1.2.2.3 Repetitieve pulsen 7
1.2.2.4 Common Mode storingen 7
1.2.3 Spannings-events 8
1.2.3.1 Spanningsdips (“Sag”) en “Surge” 8
1.2.3.2 Flicker of snelle spanningsschommelingen 8
1.2.3.3 Overspanning of onderspanning 9
1.2.3.4 Uitval (“outage”) en lijnonderbreking (“interruption”) 9
1.2.3.5 Spanningsverschil tussen aarding en nulgeleider 10
Harmonische vervorming 12
1.2.5 Inter-Harmonische vervorming 13
1.2.6 Frequentie-afwijkingen 14
1.2.7 Spannings-onevenwicht in driefasige netten 14
1.3 Bronnen van netstoringen. 15
1.3.1 Elektriciteitsproducenten en leveranciers 15
1.3.2 Intern elektriciteits-verdeelnet 15
1.3.3 Verbruikstoestellen 15
1.3.3.1 Niet lineaire belastingen 15
1.4 Powerquality onderzoek 18
1.4.1 Wanneer is powerquality onderzoek aangewezen ? 18
1.4.2 Invoeren van een Powerquality programma 18
1.4.3 Verloop van het powerquality onderzoek 19
1.4.3.1 planning 20
1.4.3.2 De voorbereiding van het onderzoek 22
1.4.3.3 Inspectie van de site 23
1.4.3.4 Monitoring van het vermogen 26
1.4.3.5 Interpretatie van meetgegevens – identificatie van problemen. 27
1.4.3.6 Oplossen van PowerQuality problemen 28
1.5 Apparatuur voor opsporen van netstoringen 29
1.5.1 De power monitor. 29
1.5.2 Circuitimpedantie tester. 29
1.5.3 True-RMS multimeter 30
1.5.4 Hall effect clamp on current probes. 31
1.5.5 Infrarood scanner. 31
1.5.6 Andere 31
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 1

1.6 apparatuur om PQ problemen op te lossen 32
1.6.1 Types correctie-apparatuur 32
1.6.1.1 Transient/surge suppressor 32
1.6.2 Elektronische lijn-filters 34
1.6.3 Isolatie-transformatoren 34
1.6.4 Spanningsregelaars 35
1.6.4.1 Ferroresonant spanningsregelaars 35
1.6.4.2 Motorgestuurde autotransformatoren 35
1.6.5 Power-Conditioners 35
1.6.5.1 Verbeterde lsolatietransformatoren. 35
1.6.5.2 Ferroresonant Power Conditioners. 36
1.6.5.3 Tap-switching Power Conditioners 36
1.6.6 Onderbrekingsvrije voedingen 36
1.6.7 Samenvatting 37
2. EMC-PROBLEMATIEK 38
2.1 Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) 38
2.1.1 Terminologie 38
2.2 Elektromagnetische interferentie (EMI) 39
2.3 Wettelijke en wenselijke EMI-eisen 40
2.4 Enkele veel voorkomende EMI-problemen 40
2.4.1 Storingen op in- en uitgangskringen. 40
2.4.2 Storingen in massaverbindingen. 40
2.4.3 Storingen door straling 40
2.5 Problemen vermijden en oplossen 41
2.5.1 Aktie bij de storingsbron 41
2.5.1.1 Storingen bij het uitschakelen van een inductieve kring 41
2.5.1.2 Door apparatuur uitgestraalde storingen 42
2.5.1.3 Elektrostatische ontladingen 42
2.5.2 Aktie bij de koppeling. 42
2.5.2.1 Scheiding van de kringen 42
2.5.2.2 Vermijden van gemeenschappeIijke rerourleidingen voor verscheidene circuits 43
2.5.2.3 Vermindering van de oppervlakte gevormd door de circuits 43
2.5.2.4 Afscherming van kabels. 43
2.5.3 Aktie bij de gestoorde uitrusting 44
2.5.3.1 Aarding van elektronische apparaten en systemen 44
2.5.3.2 Bescherming van de apparatuur 45
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 2

eerste, voorlopige versie 1997 Jan Elsen
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 3

1.Storingen in elektrische netten
1.1 Inleiding
Elektriciteit is een zeer belangrijke factor in het productieproces van de meeste
bedrijven. De kwaliteit van de elektriciteitsvoorziening en bevoorrading kan heeft dan
ook een grote invloed op het productieproces.
Het begrip “Power Quality” deed dan ook zijn intrede in de bedrijfswereld. Alhoewel er
geen algemene definitie kan gegeven worden van dit begrip, wordt het toch meestal
omschreven als de mate waarin de voedingsspanning voldoet om het productieproces
optimaal te laten verlopen; bij een goede PowerQuality verloopt het proces zoals
gepland.
Powerquality-onderzoek heeft dus alles te maken met storingen op het elektrische
verdeelnet. Deze storingen kunnen zowel afkomstig zijn vanuit het distributienet
(veroorzaakt door distributeurs, producenten of andere verbruikers) als van de eigen
verdeelinstallaties (veroorzaakt door het interne verdeelnet, beveiligingsapparatuur of
machines).
In eerste instantie zullen we de mogelijk optredende netstoringen omschrijven, om in
een volgende fase de gevolgen, opsporing en remediëring te bespreken.
Tot slot komen in het kader van de EMC-problematiek 1 in deze bespreking kort enkele
beschouwingen aan bod in verband met storingen die niet rechtstreeks vanuit het
elektriciteitsnet voorkomen.
1.2 Netstoringen
In tegenstelling tot wat soms gedacht wordt, is de elektriciteit geleverd door de
elektriciteitsmaatschappijen van een goede elektrische kwaliteit. Met uitzondering van
een aantal problemen veroorzaakt door weersomstandigheden en door ongelukken,
worden de meeste problemen van powerquality veroorzaakt door de verbruiker.
Interacties tussen verschillende gebruikers op het verdeelnet, het verdeelnet zelf, en
belastingen met ongunstige karakteristieken zij verantwoordelijk voor vele powerquality
problemen.
1.2.1 Langdurige onderbrekingen
Langdurige onderbrekingen van de voedingsspanning kunnen veroorzaakt worden door
fouten in de eigen verdeelinstallatie (waardoor normaal een beveiligingstoestel in
werking treedt) of fouten bij de elektriciteitsproducent of in het distributienet.
Onderbreking van de voedingsspanning vanuit het verdeelnet of te wijten aan
elektriciteitsproducenten zijn vooral te wijten aan fouten in het verdeelnet.
Spanningsuitval te wijten aan onvoldoende ter beschikking gesteld vermogen komen
immers uiterst zelden voor, gezien de hoge betrouwbaarheid van het productiepark. Zij
1 EMC : Elektromagnetische Compatibiliteit
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 1

zijn daarenboven praktisch volledig uitgesloten door het voorziene reservevermogen en
de koppelingen in het distributienet op Belgisch en Europees niveau.
In een elektriciteitsnet kunnen fouten niet worden vermeden. Deze fouten hebben
gevolgen voor de klanten op dit net:
- de kwaliteit van de spanning kan verslechteren;
- het kortsluitvermogen kan, wegens omschakelingen, buiten de toegelaten grenzen
gaan;
- de voeding kan worden onderbroken.
Deze gevolgen zijn te beperken door investeringen, die moeten worden afgewogen
tegenover de verbeteringen die ze meebrengen. Geregelde onderhoudswerken kunnen
heel wat fouten voorkomen. Hiervoor en ook voor uitbreidingswerken is het soms
noodzakelijk bepaalde klanten buiten dienst te stellen. Vermits deze werken vooraf
worden gepland, zijn de gevolgen meestal kleiner dan bij fouten. Ook hier kunnen ze
door investeringen worden beperkt.
Als maat voor de betrouwbaarheid van de energielevering aan de klant wordt de
“onbeschikbaarheidsgraad” genomen; dit is het aantal minuten dat een gemiddelde LSklant
per jaar niet beschikt over elektriciteit, omwille van fouten op het voedende net. Het
spreekt vanzelf dat de “onbeschikbaarheidsgraad” slechts gedeeltelijk de kwaliteit van
de bestendigheid van de elektriciteitslevering meet. Er wordt hier inderdaad geen
rekening gehouden met de micro-onderbrekingen. Dit zijn onderbrekingen van uiterst
korte duur, die storingen veroorzaken in computergestuurde installaties. Evenmin
kan met deze parameter onderscheid worden gemaakt tussen de duur van de
onderbrekingen en hun aantal. Verder zijn er geen aanduidingen over het tijdstip
waarop de onderbrekingen voorkomen. Dit alles heeft inderdaad grote invloed op de
hinder die de klant ondervindt. Het voordeel van deze eenvoudige parameter is de
relatief eenvoudige vergelijking van de bestendigheid van de elektriciteitsdistributie
tussen verschillende gebieden, elektriciteitsondernemingen en landen.
Het bestendigheidscriterium wordt strenger naarmate de gevolgen van een fout groter
worden. Uit de beschrijving van de LS-, MS- en HS-netten kun je vaststellen dat bij een
fout op
- Het LS net : een aantal klanten moet wachten op de herstelling van de fout
- Het MS-net : na uitvoering van een aantal schakelingen, verspreid over het net, de
voeding hersteld is binnen 1 tot 2 uur.
- Het HS-net : de voeding niet wordt onderbroken in parallel gevoede netten, slechts
enkele seconden bij automatische overname, tot enkele minuten bij schakeling van
op afstand.
Tabel 1geeft hiervan een overzicht .
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 2

Fout op
LS kabel MS kabel HS lijn
Spanningsloos gebied straat wijk Geen
Bekend
elektriciteitsonderneming
bij Enkel na verwittiging door klanten Dispatching distributie Regionaal transportcentrum
Herschakeling van het net Niet mogelijk Na lokale schakelingen ca 1,5u Dankzij automatismen en
terug spanning
afstandsbediening na en na
enkele seconden tot enkele
minuten terug spanning
Opzoeken en herstelen fout 2 tot 8 uur, nadien terug spanning Ongeveer 8 uur, nadien net weer
normaal geschakeld
Kans op fout voor individuele LSklant
Alle 8 jaar Alle 2 jaar
Tabel 1 : overzicht gevolgen en herstelling fouten in LS, MS en HS net
De totale onbeschikbaarheidsgraad voor LS-klanten bedraagt minder dan 35 minuten.
Voor de totaliteit van de klanten (LS en MS) bedroeg de onbeschikbaarheidsgraad in
1996 42 minuten per klant, tegen 52 minuten in 1995 en 59 minuten in 1994. Aangezien
een jaar 8760 uren telt, bedraagt de beschikbaarheidsgraad dus 99,99%.
De onbeschikbaarheidsgraad wordt vooral sterk bepaald door fouten in de MS netten.
- Fouten op het HS-net met langdurige onderbrekingen voor LS klanten komen zeer
weinig voor, met uitzonderingen zoals bij de hevige stormen in 1990, waardoor de
onbeschikbaarheidsgraad door deze oorzaak vele malen hoger was dan normaal.
Voor een doorsnee jaar wordt deze geraamd op ongeveer 5 minuten.
- Fouten op het MS-net leveren voor een LS-klant een onbeschikbaarheidsgraad van
ongeveer 24 minuten per jaar op.
- Defecten in de LS-netten leveren een onbeschikbaarheid van 3 tot 6 minuten op.
(stedelijke of landelijke gebieden)
In vergelijking met de voornaamste Europese landen is het Belgische net (na het
Nederlandse) één van de meest betrouwbare.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 3

1.2.2 Kortstondige vervormingen
De nood om genormaliseerde benamingen op te stellen voor deze types van powerproblemen
hangt samen met de werking van de apparatuur die vroeger gebruikt werd
om deze storingen op te sporen. Deze toestellen waren immers niet meer dan
gesofistikeerde voltmeters, die indien een specifieke storing optrad een printout maakte
met het precieze tijdstip en de soort van vervorming. Moderne toestellen geven een
volledig grafisch beeld, maar ook nu helpen deze genormaliseerde benamingen en
categorieën om de optredende problemen te beschrijven.
1.2.2.1 Hoogfrequente events
Hoogfrequente storingen verwijzen naar spanningspieken (of overeenkomstige
stroomveranderingen) op frequenties die beduidend hoger zijn dan de netfrequentie
(50/60Hz)
Belangrijke karakteristieken bij de beschrijving van een hoogfrequente storing zijn :
• de piekspanning
• de energie-inhoud (oppervlakte onder de curve)
• de stijgtijd (rise-time, dV/dt)
• de fasehoek (de plaats van de storing op de sinusgolf)
• de frequentie waarmee de storing voorkomt (repetitief of niet, om welke tijd)
Invloeden :
Een snelle stijgtijd komt overeen met een hoge frequentie, en hoe groter de kans zal zijn
dat de piek door de ingangsfilters en de voeding van aangesloten apparaten dringt, en
dus de goede werking van deze apparaten in het gedrang brengt.
Hoge spanningspieken met weinig energie-inhoud veroorzaken geen dramatische
gevolgen voor de apparatuur op zich, maar veroorzaken wel fouten bij de werking,
geheugenverlies, resets,..
De grootte van de spanningspieken kan variëren van een fractie van de nominale
spanning tot meerdere kV. Bij deze grote piekspanningen kan zelfs overslag optreden.
Oorzaken :
Telkens een stroomvoerend inductief circuit plots onderbroken wordt, zullen
spanningspieken ontstaan. Typische voorbeelden waarbij dit gebeurt zijn blikseminslag,
schakelen van voedingslijnen, boogvorming naar de aarde, belastings- aan- of
uitschakeling, trillende relaiskontakten, inschakelen van capaciteitsbanken voor
verbetering van de arbeidsfactor.
Indien de spanningspieken hoog en stijl zijn, is de stoorbron wellicht dichtbij. Door de
verzwakking van de stoorsignalen over een lange voedingslijn zal de spanningspiek van
een verder weg veroorzaakte storing immers kleiner zijn, en ook de stijgtijd zal groter
zijn.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 4

1.2.2.2 Enkelvoudige stoorpulsen
Impulsen zijn hoogfrequente overgangsverschijnselen in spanning, stroom of vermogen.
We spreken van enkelvoudige pulsen als ze maar met grote tijdsintervallen optreden, of
hoogstens eenmaal per periode van de netspanning.
1.2.2.2.1 Unidirectionele pulsen
Indien deze pulsen duidelijk unipolair
zijn (piek duidelijk in één richting) zal
de stoorbron wellicht zeer dicht bij de
meting gesitueerd zijn, en de storing
zal zeker niet door een transformator
gepasseerd zijn. Door het inductieve
karakter van leidingen en
transformatoren, zal een
unidirectionele puls zeker een
oscillerend karakter krijgen op een
grotere afstand van de stoorbron.
Deze pieken kunnen storingen
veroorzaken indien ze een zeer hoge
piekspanning hebben, een hoge
energie-inhoud of een zeer kleine
stijgtijd.
De volgende twee figuren geven aan
dat de richting van de spanningspiek
verschillende gevolgen kan hebben, en
dat afhankelijk van de plaats en richting
van de piek een andere remediëring
nodig is.
In de figuur hiernaast zit op het
maximale spanningsniveau een extra
spanningspiek, zodat de totale
spanning meer dan twee maal de
normale waarde is.
Het oppervlak onder de curve is relatief
groot, wat wijst op een hoge energieinhoud
van deze puls.
Figuur 1 : unidirektionele puls
Figuur 2 : stoorpuls op maximaal
positieve spanning gesuperponeerd
Deze combinatie van hoge spanningen en grote energie-inhoud kan componenten aan
de ingangszijde van voedingen beschadigen. Bij sommige toestellen kan de
ingebouwde spanningsbeveiliging het toestel uitschakelen.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 5

Een gans andere situatie krijgen we
indien een positieve puls
gesuperponeerd wordt op de
maximaal negatieve
spanningswaarde. Alhoewel de
piekspanning even groot is als in het
voorgaande geval, zal hier geen
overbelasting van componenten
optreden. In het ergste geval kunnen
diodes even invers gepolariseerd
worden, en extreem gevoelige
onderspannings-detectie-apparatuur
kan eventueel een toestel
uitschakelen.
1.2.2.2.2 Oscillerende pulsen
Deze stoorpulsen hebben duidelijk
achtereenvolgende positieve en
negatieve polariteiten. Deze pulsen zijn
meestal uitlopers van unidirectionele
pulsen, die door het capacitieve of
inductieve karakter van componenten
van het verdeelnet gaan oscilleren. Een
van de typische gevallen is het in- of
uitschakelen van condensatorbatterijen.
Figuur 3 : stoorpuls op maximaal
negatieve spanning gesuperponeerd
Bij dit type pulsen doen zich twee
onderscheiden problemen voor :
enerzijds is er de hoge spanningspuls,
met eventueel een korte stijgtijd, Figuur 4 : inschakelen condensatorbatterij
anderzijds is er de oscillatiefrequentie die
voor typische problemen kan zorgen. Het grote verschil tussen de (hoogfrequente)
spanningspiek (equivalente frequentie 50kHz of meer) en de laagfrequente (400 Hz tot
4kHz) oscillatie maken filtering immers moeilijk. Sommige ingangsfilters houden immers
de hoogfrequente storingen tegen, maar laten de laagfrequente oscillatie door, of
versterken deze zelfs.
Gelukkig sterft deze soort van storing snel uit door de inductie van de voedingslijn, zodat
ze op enige afstand van de stoorbron nog weinig invloed zal hebben.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 6

1.2.2.3 Repetitieve pulsen
We spreken van repetitieve pulsen
indien op een periode van de
netspanning meerdere stoorpulsen
optreden.
Deze storingen hebben een constant
tijdsinterval, en lopen dikwijls zelfs of
synchroon met de netfrequentie. Ze
kunnen zowel voorkomen in één enkele
cyclus (van de netspanning), verspreid
over meerdere cyclussen regelmatig
terugkeren of continu aanwezig blijven.
Een typisch voorbeeld van dergelijke
storingen is de vervorming veroorzaakt
door fasegestuurde thyristorbruggen of
driefasige gelijkrichters. (SCR’s – Silicon
Controlled Rectifiers)
Gevolgen :
De individuele stoorpulsen kunnen dezelfde gevolgen hebben als de eerder beschreven
enkelvoudige stoorpulsen. Het repetitieve karakter kan bovendien filtercircuits
overbelasten, met als gevolg onvoldoende filtering of zelfs defecten.
Het repetitieve karakter verhoogt natuurlijk ook de kans dat een fout optreedt op een
kritisch ogenblik, bijvoorbeeld op het ogenblik dat gegevens gelezen of geschreven
worden.
1.2.2.4 Common Mode storingen
Figuur 5 : repetitieve storing
veroorzaakt door SCR belasting
Hoogfrequente storingen kunnen zich in Common Mode of Differentiële Mode
voordoen.
Bij Common Mode storingen vinden we dezelfde storing op hetzelfde ogenblik terug op
lijndraad en nulgeleider. Bij deze storingen vinden we dus op hetzelfde ogenblik
hetzelfde beeld terug op nulgeleider en lijndraad. De spanning tussen de draden
onderling wordt door deze storing niet beï nvloed.
Een speciaal geval van common mode storing is een storing op de aardingsgeleider
(beschermingsgeleider).
Bij Differential Mode storingen vinden we zowel op lijndraad als nulgeleider storingen
terug, maar niet steeds dezelfde op hetzelfde ogenblik.
Differentiële storingen kunnen door een transformator verder verspreiden, bij common
mode storingen is dit niet het geval.
De meeste toestellen zijn eerder gevoelig voor common mode fouten, zeker indien deze
common mode storingen zich voordoen op de aardingsgeleider (PE)
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 7

1.2.3 Spannings-events
De nominale spanning voor een eenfasige LS-voeding in de Europese gemeenschap
vastgesteld op 230V, alhoewel tot het jaar 2003 overgangsmaatregelen van kracht zijn.
De tolerantie op deze spanning is bepaald op 10% van de nominale (=UN in LS-netten)
of de gedeclareerde spanning (=Uc in MS en LS-netten)
Onder spannings-events verstaan we variaties in de spannings-amplitude die
behoudens één uitzondering groter zijn dan deze tolerantie.
1.2.3.1 Spanningsdips (“Sag”) en “Surge”
Indien een spanningsvariatie zo groot is dat
de netspanning tussen 10% en 90% van de
nominale netspanning groot is, en de ze
variatie niet langer dan enkele periodes (10
ms tot 1 minuut) van de netfrequentie duurt,
spreken we van een Surge of Swell (bij een
stijging) of Sag (daling).
Oorzaak : Sags worden ondermeer
veroorzaakt door de piekstromen bij de
opstart van zwaar belaste motoren. Hoe
snel de spanning weer haar normale Figuur 6 : "voltage Sag"
waarde heeft, hangt af van motor,
massatraagheid van de belasting en impedantie van het voedingsnet. Ook fouten (o.a.
kortsluiting) in het elektrische net veroorzaken sags. Surges komen minder voor, maar
kunnen ondermeer vorkomen bij het afschakelen van een zware belasting.
Gevolgen : Deze storingen kunnen, indien de spanningsvariatie groot is, gevolgen
hebben voor gevoelige elektronische apparatuur (bijvoorbeeld resetten zoals bij
opkomst van de voedingsspanning). Spanningsbewakingstoestellen kunnen apparaten
uitschakelen indien ze deze korte over- of onderspanning detecteren.
Moderne apparatuur kan echter meerdere sags of surges binnen een kort tijdsinterval na
elkaar verwerken eer dit een invloed heeft op het systeem.
1.2.3.2 Flicker of snelle spanningsschommelingen
Flicker is een snelle opeenvolging van spanningsschommelingen waarbij de amplitude
binnen een tolerantie van 10% van de nominale spanning blijft. Deze variaties kunnen
achtereenvolgens (enkele tientallen per seconde) of afzonderlijk (enkele per uur)
voorkomen. Deze storingen worden veroorzaakt door het herhaaldelijk in- en
uitschakelen van zware belastingen. Deze storingen veroorzaken grote stroompieken,
en door de netimpedantie, spanningspieken. Het zijn meestal de variaties in reactief
vermogen die een grote rol spelen in deze verschijnselen.
Gevolgen : Vrijwel alle apparaten zijn ongevoelig voor deze spannings-schommelingen,
met uitzondering van verlichting. Spanningsschommelingen veroorzaken variaties in de
lichtintensiteit van verlichtingstoestellen, flicker genaamd. In geval van snelle
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 8

spanningsschommelingen kan flicker al zichtbaar worden vanaf amplitudes van 0,2 á
0,3%. Voor geï soleerde schommelingen wordt flicker zichtbaar vanaf 0,5%. Analyse
hiervan is niet eenvoudig, maar internationaal zijn bepalingen voor een flickermeter
vastgelegd, waarvan de resultaten met een referentietabel kunnen vergeleken worden.
Oplossingen : Flickerproblrmen kunnen opgelost worden door grote fluctuerende
belastingen op een hoog spanningsniveau aan te sluiten, zodat de stroomvariaties
kleiner zijn en het beschikbare kortsluitvermogen groter is. Daarnaast is een
compensatie van reactief vermogen, het gebruik van softstarters en frequentieregelaars
voor het starten van motoren sterk aan te raden.
1.2.3.3 Overspanning of onderspanning
We spreken van onder- of overspanning indien de spanning buiten de toleranties ligt
gedurende een lange tijd.
Oorzaak : mogelijke oorzaken voor onderspanningen zijn alternatieve schakelingen in
het distributienet om fouten te kunnen overbruggen, overbelastingen in het eigen
distributienet of bij “buur-klanten” die op dezelfde distributielijnen aangesloten zijn, slecht
gekozen transformator-aftappen, fouten in spanningsregulatoren.
Overspanningen ontstaan door slechte spanningsregeling, kleiner dan verwachte
belastingen, of slecht afgeregelde spanningsregulatoren.
Gevolgen : Onderspanningen komen veel voor. Bij chronische ondersdanningen
kunnen toestellen uitvallen of minder goed presteren. Motoren zullen bijvoorbeeld meer
stroom trekken en hierdoor meer warmteverlies en dus een kleiner rendement hebben.
1.2.3.4 Uitval (“outage”) en lijnonderbreking (“interruption”)
Onder uitval verstaan we situaties
waarbij de spanning zo sterk daalt dat
elektrische toestellen onmogelijk nog
kunnen werken.
Een uitval wordt gedefinieerd als een
daling van de effectieve waarde van de
spanning beneden 10 % van de
nominale (=UN in LS-netten) of de
gedeclareerde spanning (=Uc in MS en
LS-netten), met een duur van 10ms tot
1 á 3 minuten. Langdurige
stroomonderbrekingen en hun
oorzaken hebben we reeds eerder
besproken. Korte onderbrekingen
worden bijvoorbeeld veroorzaakt door
het openen en (automatisch) weer
sluiten van vermogenschakelaars in
het distributienet bij fouten in dit net.
(bijvoorbeeld kortsluitingen of
blikseminslag)
Figuur 7 : "outage" veroorzaakt door
openen en hersluiten van
vermogenschakelaar
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 9

Bij Notches of dropouts duurt de onderbreking korter dan één periode. Deze fouten
worden bijvoorbeeld veroorzaakt door verbreek-vóór-maak kontakten of slechte
verbindingen. Meestal treden hierbij eveneens spikes of stoorpulsen op.
Moderne voedingen overbruggen deze korte onderbrekingen meestal zonder
problemen, zodat ze relatief zelden problemen opleveren. Nochtans kunnen ondermeer
computers en andere elektronische apparatuur van deze (iets langere) uitval hinder
ondervinden indien onvoldoende ingangsfiltering voorzien is en geen
heropstartmogelijkheden ingebouwd zijn.
In industriële installaties zijn vooral relais en controle- en besturingssystemen gevoelig
voor deze uitvallen. Motoren zijn hiervoor vrijwel ongevoelig, maar toch kunnen er zich
problemen voordoen bij de heropstart indien de optredende overstromen een
overstroombeveiliging kunnen uitschakelen bij de heropstart.
Oplossingen : gelijkrichters kunnen zo ontworpen worden dat zowel het
vermogengedeelte als het bijhorende stuursysteem een grote immuniteit tegen uitval en
spanningsdips hebben.
Bij toepassingen met klein vermogen kan een ingangsfiltering voorzien worden.
Daarnaast is het gebruik van een onderbrekingsvrije voeding mogelijk, die dan
eveneens andere voedingsproblemen mee kan oplossen.
1.2.3.5 Spanningsverschil tussen aarding en nulgeleider
De meeste computer- of microprocessor-toepassingen zijn gevoelig voor een
spanningsverschil tussen nulgeleider en aarding (massa). De aarding wordt immers
meestal als massa (referentie) genomen, en zou dus een stabiel referentiepunt moeten
zijn. Is dit niet het geval, dan spreken we van een neutral to ground probleem.
Tussen nulgeleider en aarding ontstaat bij
normale werking reeds een
potentiaalverschil : aan de transformator
zijn deze lijnen met elkaar verbonden,
zodat er op deze plaats geen
potentiaalverschil is. Voor apparatuur op
grote afstand van dit punt ontstaat er
echter steeds een potentiaalverschil
tussen deze lijnen omwille van de
spanningsval door de stroom in de
nulgeleider. De golfvorm van deze
spanning hangt samen met het
stroomverloop in de nulgeleider, en is
dikwijls verre van constant , noch
sinusvormig.
Dit potentiaalverschil kan verkleind
worden door kortere, dikkere nulgeleiders
te voorzien, of een transformator dichterbij te plaatsen.
Figuur 8 : potentiaalverschil tussen
aardgeleider en nulgeleider
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 10

Dikwijls wordt een neutral to ground probleem veroorzaakt door een foute bekabeling in
een TN-C(S) systeem. Indien in een toestel of verdeelbord de nulgeleider en de aarding
verbonden worden, krijgen we niet alleen een verboden (onveilige) toestand, maar een
deel van de stroom door de nulgeleider zal door de aardingsgeleider vloeien en door de
optredende spanningsvallen de normale werking van toestellen verhinderen.
normaal N-GND
verbinding
N-GND
verbinding
met extra
aarding
Met datalink
Een gelijkaardig probleem krijgen we
indien “aardings-loops” ontstaan. Indien in een net twee of meer aardingspunten met
elkaar verbonden worden, zal met een zeer grote waarschijnlijkheid een stroom vloeien
van de ene aarding naar de andere, en dus een spanningsval ontstaan in de
aardgeleiders.
lusstroom
Aarding 1 Aarding 2
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 11

1.2.4 Harmonische vervorming
Harmonische vervorming wordt
veroorzaakt door niet-lineaire
belastingen. De opgenomen stroom is
bij deze belastingen niet evenredig met
de ogenblikkelijke spanning. Typische
voorbeelden hiervan zijn voedingen met
gelijkrichters en afvlakcondensatoren,
thyristorgestuurde apparatuur,
schakelende voedingen, …
Harmonische analyse van de bekomen
spanningsvorm maakt duidelijk dat
hogere orde harmonischen ontstaan.
Vooral in situaties met veel apparatuur
met dergelijke karakteristieken (en
relatief weinig lineaire belastingen)
worden deze storingen een probleem.
Gevolgen : Transformatoren en
motoren geraken oververhit door de
extra elektromagnetische verliezen
opgewekt door de (hoogfrequente)
harmonischen.
Motoren (en aangedreven machines)
worden meer mechanisch (trillingen)
belast, waardoor lagers sneller
verslijten.
Condensatorbatterijen warmen sterker
op doordat hun impedantie voor deze
harmonischen kleiner is.
Verder kunnen zekeringen of
vermogenschakelaars schijnbaar zonder
reden uitschakelen, en toestellen die
een zuivere sinusvorm nodig hebben
(bijvoorbeeld voor synchronisatie, tellen
van nuldoorgangen) kunnen abnormaal
functioneren.
Figuur 9 : harmonische vervorming
Figuur 10 : harmonische analyse
De stroom in de nulgeleider bij een driefasen asymmetrische belasting kan door dit
verschijnsel abnormaal hoge pieken aannemen : niet-sinusvormige signalen
compenseren elkaar niet meer, maar zullen een storing veroorzaken op 3 maal de
netfrequentie. De stroom in de nulgeleider kan deze nulgeleider oververhitten, zeker
indien de nulgeleider een kleinere doorsnede heeft dan de fasegeleiders, hetgeen in
oudere installaties frequent voorkomt.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 12

Metingen : Er zijn op de markt heel wat toestellen die harmonische vervorming kunnen
meten. Meetresultaten van gespecialiseerde apparatuur kunnen vergeleken worden
met drempelniveaus die internationaal gehanteerd worden.
Figuur 11 : indicatieve waarden voor de compatibiliteitsniveaus voor
harmonische vervorming ( in % van de 50 Hz spanning)
Oplossingen :
Veel voorkomende voorzorgen zijn het overdimensioneren van transformatoren
(derating, invoeren van een k-factor), het overdimensioneren van de nulgeleider.
Filtering kan een oplossing bieden, alhoewel dit dikwijls zeer complex is.
Dikwijls biedt het verplaatsen van de stoorbron of het gestoorde toestel naar een andere
voedingslijn een goede oplossing.
Ook het plaatsen van Driehoek-Ster transformatoren voor de voeding van excessieve
stoorbronnen of gevoelige apparatuur kan de storingen in de nulgeleider isoleren van de
rest van de installatie.
1.2.5 Inter-Harmonische vervorming
Bij deze –minder frequent voorkomende- vorm van harmonische vervorming is de
frequentie van de grondgolf niet gelijk aan de netfrequentie, en de harmonischen zijn
hier dus geen veelvoud van. Ze worden in specifieke omstandigheden door
frequentieregelaars veroorzaakt. Problemen en oplossingen zijn gelijklopend met
andere “harmonische” problemen.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 13

1.2.6 Frequentie-afwijkingen
De netfrequentie is, gezien de regelingen in elke centrale en de koppelingen in het net,
zeer stabiel, met in praktijk een tolerantie van 0,5 Hz, en wordt is in principe gemiddeld
50 Hz binnen een periode van 24u (o.a. voor tijd-gebaseerde toepassingen zoals
klokken die de netfrequentie als basis gebruiken. De voorziene tolerantie is hier ruimer
dan de praktijk. Voor geï nterconnecteerde systemen is deze tolerantie bepaald op ±1%
gedurende 95% van een week, en +4/-6% gedurende 100% van de week. Voor niet
geï nterconnecteerde netten is dit respectievelijk 2 en 15%.
Voor noodvoedingen of decentrale energievoorzieningen is deze frequentie meestal
minder stabiel. De hierbij optredende variaties van 10% van de nominale frequentie
kunnen voor bepaalde toestellen problemen veroorzaken.
1.2.7 Spannings-onevenwicht in driefasige netten
Ongelijke belasting in de drie fasen van een wisselspanningsnet veroorzaakt een
spannings-onevenwicht in de drie fasen.
Gespecialiseerde apparatuur meet het net-onevenwicht over een langere periode.
Een eenvoudige bepaling bestaat erin met een voldoende nauwkeurigheid de
verhouding van de grootste spanningsafwijking ten opzichte van de gemiddelde
spanning te meten. Voor een LS of MS net wordt dit onevenwicht best beneden 2%
gehouden, voor HS ligt de streef- of compatibiliteitswaarde op 1%.
Gevolgen : Dit spannings-onevenwicht heeft een bijkomende opwarming van draaiende
machines tot gevolg. Bovendien kunnen elektrisch omvormers niet-karakteristieke
harmonischen veroorzaken.
Oplossingen bestaan erin eenfasige belastingen beter te verdelen, grotere belastingen
op te delen in meerdere delen of speciale transformatoren of compensatiemontages te
voorzien.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 14

1.3 Bronnen van netstoringen.
1.3.1 Elektriciteitsproducenten en leveranciers
Volgens de meeste gebruikers zijn het merendeel van de problemen toe te schrijven aan
de maatschappij. Dit is echter in de meeste streken ver van waar, en worden de meeste
problemen veroorzaakt door de gebruikers. Daar tegenover staat dat de meeste
problemen veroorzaakt door de maatschappij een veel grotere impact hebben dan de
gebruikers-gecreëerde problemen. Typische problemen veroorzaakt door de
maatschappij zijn :
• Power factor correctie (impuls en surge)
• Vermogenschakelaar-herinschakeling (sag, onderspanning en uitval)
• Bliksem (impuls, surge en sag)
• Grid switching (impuls en dropout)
• arcing contactors (impuls)
Het beste is om deze problemen onmiddellijk aan de ingang van het net in het bedrijf te
stoppen.
1.3.2 Intern elektriciteits-verdeelnet
De infrastructuur is een grote bron van storingen. Het gebruik van elektrische energie
creëert een aantal events die andere gevoelige apparaten kunnen storen.
• Slechte connecties (impulsen)
• Overbelaste circuits en transformatoren (vervorming)
• Bekabelingsfouten (neutral-to-ground spanningen) (zie pagina 10)
• Aardingslussen (neutral-to-ground spanningen en hogere frequentie storingen)
• Arcing verbindingen (hogere frequentie storingen)
Er is geen beter middel om deze problemen in de hand te houden dan een continu
actief beheer van de installatie. Door gebruik te maken van transformatoren kan men
bepaalde afgeschermde gebieden creëren.
1.3.3 Verbruikstoestellen
De normale werking van apparaten kan storing op het net veroorzaken.
• Het aan-/uit-schakelen van apparatuur (impulsen, sag en surges)
• De normale werking van een apparaat (vervorming)
• Fasehoek gecontroleerde belastingen (vervorming en repetitieve storingen)
Deze storingen kunnen best zo dicht mogelijk bij de bron gecorrigeerd en/of
geëlimineerd worden.
1.3.3.1 Niet lineaire belastingen
Veel storingen worden veroorzaakt door de normale werking van niet-lineaire
belastingen. Daarom besteden we aan dit onderwerp wat meer aandacht.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 15

Vooral gelijkrichters, schakelende voedingen, fasegestuurde belastingen,
frequentieregelaars veroorzaken niet-sinusoï dale stromen. Als gevolg hiervan ontstaan
stoorpieken en harmonische vervorming, zeker bij hoogmispedante distributiesystemen.
De volgend figuren geven een duidelijk beeld van de verschijnselen die zich bij deze
specifieke belastingen voordoen.
De opgewekte stoorpulsen zullen natuurlijk groter of kleiner zijn, afhankelijk van de
fasehoek, en de impedantie van de voedingslijn (kortsluitvermogen)
Een fasegestuurde vermogenregeling
zal de belasting telkens inschakelen bij
een bepaalde fasehoek, en dus bij een
voedingsspanning die niet nul is. Hierbij
zal telkens een stoorpuls (noch of korte
spanningsdip) opgewekt worden, zoals
in de figuur hieronder te zien is.
Bovenaan vinden we het verloop van de
voedingsspanning, beneden de
uitgangsspanning van de regelaar.
Het starten van motoren heeft
gedurende enkele periodes van de
netspanning een piekstroom tot gevolg.
In een net met een grote impedantie
leidt deze stroom tot een aanzienlijke
spanningsdaling.
In de figuur hier onder wordt een
startstoom (sinusvormig) van een motor
weergegeven, met de gevolgen hiervan
voor de spanning op een relatief
hoogohmige voedingslijn.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 16

Een typisch stroomverloop bij een
gelijkrichter vinden we in de figuur
hiernaast.
Er wordt immers alleen stroom gevraagd
op het ogenblik dat de wisselspanning
hoger wordt dan de spanning waarop de
afvlakcondensator geladen is. Dit
verschijnsel wordt gecombineerd met
hogere laadstromen bij het inschakelen
van het toestel. Bij een relatief hoogimpedante
voedingslijn zien we weer
duidelijk de invloed van deze stromen op
de spanning.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 17

1.4 Powerquality onderzoek
1.4.1 Wanneer is powerquality onderzoek aangewezen ?
Elk bedrijf heeft voordelen bij een actief power quality programma. Hiermee wordt een
actieve planning van de groei, controle bij de aankoop van nieuwe apparatuur en
installaties, en een controle van de zuiverheid van het elektriciteitsnet bedoeld. Het is
niet zozeer de vraag of er een power quality probleem is, maar meer hoe groot dit
probleem is. Mensen en afdelingen hebben leren leven met power quality problemen:
Er zijn dure ”power backup” systemen geï nstalleerd, budgetten vrij gemaakt voor
reparaties, onderhoudscontracten afgesloten, procedures opgesteld voor het herstarten
van systemen en applicaties. Men heeft de neiging om gewoon te worden aan een
bepaald niveau van performantie en we passen de systemen aan tot we dat niveau
halen. Als één energie-uitval per maand geaccepteerd wordt, en het systeem faalt vanaf
een bepaald moment elke dag, dan wordt er onmiddellijk actie ondernomen om de fout
terug te brengen op een maal per maand. Deze maandelijkse fout wordt meestal niet in
vraag gesteld.
Powerquality onderzoek is zeker nodig bij de volgende duidelijke tekenen dat we een
energie probleem hebben :
• Als er meer tijd besteed wordt aan het herstarten en oplossen van problemen dan
dat het proces effectief loopt
• Als externe reparatiediensten meer tijd doorbrengen in het bedrijf dan de
werknemers
• Als het budget voor reparaties proportioneel veel sterker groeit dan het
verkoopscijfer en/of de productiviteit.
• Als bestellingen niet uitgevoerd kunnen worden omdat het systeem te veel faalt; of
als afspraken niet gehaald kunnen worden door productie problemen
Daarnaast wordt aangeraden ook regelmatig een onderzoek te doen zonder dat zich
duidelijke problemen voordoen.
Op deze manier beschikt men over een duidelijk beeld van de powerquality in het bedrijf,
en kan men :
• Bij problemen de stoorbron sneller terugvinden ; storingen die reeds voorkwamen bij
een goede werking van de installatie kunnen meestal verwaarloosd worden.
• Uit een evolutie van de storingen fouten opsporen en oplossen voor ze werkelijk
problemen geven.
1.4.2 Invoeren van een Powerquality programma
Erkenning dat Power Quality belangrijk is, is nog maar een eerste stap. Het ontwikkelen
van een Power Quality programma is natuurlijk de volgende stap. Hiervoor is wel de
medewerking van het management vereist en moet de toelating gegeven worden om te
beschikken over : tijd, mensen en geld. De voordelen die geboden worden als er een
deftig Power Quality Programma uitgebouwd wordt, kunnen gaan van aanzienlijke
besparingen in de operatiekosten, bijvoorbeeld energiebesparing, vermindering van
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 18

eparatiekosten, minder werk en langere levensduur van de apparatuur tot verhoging
van de productiviteit en betere bediening van de klanten.
Waaruit bestaat een Power Quality Programma :
• Er moet een groep mensen aangeduid worden die zich bezig houdt met het herzien
en het onderzoeken van alle facetten van de productie en de impact van Power
Quality op deze processen en activiteiten. Zij moeten de aanvaarde niveaus van
performantie in vraag stellen en de achterpoortjes achterhalen die in de loop van de
jaren zijn opgesteld om een acceptabele werking te garanderen met onzuivere
elektrische energie. Deze groep van mensen moet hoofdzakelijk identificeren,
voorkomen en controleren.
• Een algemene beveiliging ontwikkelen. In de meeste bedrijven wordt de beveiliging
tegen productie-uitval overgelaten aan de desbetreffende afdeling of
verantwoordelijken. Hierdoor worden er op verschillende plaatsen lapmiddelen
uitgevonden die in totaal misschien duurder en minder efficiënt zijn dan een globaal
beveiligingsprogramma.
• Minimum vereisten opstellen waaraan elektrisch en elektronisch materiaal moet
voldoen. Zelfs eenvoudige inspecties van het product kunnen voorkomen dat
apparaten die slecht ontwikkeld zijn, die constructie of veiligheidsproblemen hebben
gekocht worden. Zo zullen veel problemen in de toekomst vermeden worden.
• Minimum vereisten opstellen die de nadruk leggen op de waarde en niet op de
minimum kost. Veel bedrijven kopen tegenwoordig apparatuur die de beste koop
blijkt te zijn op korte termijn, zonder rekening te houden met de gevolgen voor de
toekomst (duur in onderhoud bijvoorbeeld.)
1.4.3 Verloop van het powerquality onderzoek
Het power quality onderzoek is een nuttige procedure om de problemen in de
infrastructuur en van apparaten, veroorzaakt door de elektriciteit, te identificeren en op
te lossen. Het is een georganiseerde systematische aanpak van probleemoplossend
denken. Als alle stappen van het power quality onderzoek ondernomen zijn, dan heeft
men ofwel de informatie om een oplossing uit te werken voor het vermogen-gerelateerd
probleem, ofwel weet men dat het probleem niet veroorzaakt wordt door de
elektriciteitsnetspanning.
De basiselementen voor een succesvol power quality onderzoek zijn een deftige
analyse-procedure en betrouwbare meetapparatuur. Dit soort meetapparatuur is op de
markt verkrijgbaar, het toepassen van een allesomvattende onderzoeks-methodologie
wordt echter vaak vergeten.
In dit hoofdstuk zullen we een procedure uitwerken waarmee men de meeste power
quality problemen in de hedendaagse industrie kan achterhalen. Een power quality
onderzoek kan zich toespitsen op een bepaald apparaat of systeem, of op de hele
infrastructuur; de methode blijft echter dezelfde, enkel de grootte van het onderzoek
verandert.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 19

Een onderzoek bestaat uit de volgende stappen :
• Het plannen van het onderzoek.
• De voorbereiding van het onderzoek.
• Inspectie van de locatie.
• Monitoring van de netspanning.
• De analyse van monitoring en inspectie gegevens.
• Het installeren van corrigerende oplossingen.
1.4.3.1 planning
Power quality onderzoeken kunnen maanden blijven duren zonder concrete resultaten,
omdat ze niet gepland waren. Een onderzoeksplanning bestaat uit twee belangrijke
delen : de doelstellingen van het onderzoek en de omvang van de activiteiten.
Doelstellingen van het onderzoek.
Het bepalen van de doelstellingen van het onderzoek zal helpen om te bepalen wat
nodig is voor het onderzoek (personeel, meetinstrumenten). Ook zal de doelstelling van
het onderzoek bepalen in welke mate de gegevens achteraf geanalyseerd moeten
worden. Indien het enkel de bedoeling is te achterhalen of er een power quality
probleem is, heeft men minder data nodig dan indien men ook het probleem wil
identificeren en oplossen.
Typische onderzoeksdoelstellingen zijn :
• Het oplossen van een functioneel probleem van een toestel.
• Het identificeren en corrigeren van de storingsbronnen in een infrastructuur of
netwerk.
• De algemene kwaliteit van het elektrisch distributiesysteem in het bedrijf bepalen.
• De overblijvende elektrische capaciteit van een bedrijf of een aparte afgeleide bron
bepalen.
• De bruikbaarheid van de beschikbare energie bepalen alvorens een nieuwe
installatie te ontwerpen.
De doelstelling moet duidelijk en wel gedefinieerd zijn, en aanvaard door de aanvrager
en door de verantwoordelijken.
Omvang van de activiteiten.
Uit de doelstelling van het onderzoek volgt onmiddellijk de omvang van de activiteiten.
Verschillende factoren die dit mee bepalen zijn :
• De grootte van de infrastructuur en de complexiteit van het elektrisch systeem
• De hoeveelheid en de complexiteit van de te onderzoeken apparaten
• Het aantal powermonitors en hun plaats
• Duur van de monitoring
• De toegangsmogelijkheden tot begrensde zones of instrumenten
• Speciale monitor mogelijkheden zoals RF probes en bus-bar stroom-transformatoren
• De hoeveelheid en complexiteit van de monitorgegevens
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 20

• Het aantal en de lengte van instrument-event-loggings
• Het niveau van de betrokkenheid van het management of de staf
• De nood aan gespecialiseerd personeel {elektriciens, verantwoordelijke,
specialisten)
• Administratieve hulpmiddelen zoals computer, printer voor analyse en rapportering
Een elektriciteits-distributiesysteem van een bedrijf met een hoogspanningscabine kan
vergeleken worden met een boom. Hoogspanningscabine is de stam van de boom,
feeders en verdeelborden zijn de grote takken van de boom en de stopcontacten zijn de
twijgjes. Een inspectie van de stam, takken en twijgjes van een boom geven informatie
over de gezondheid van de boom; zo ook zal aan de hand van een inspectie van de
service entrance, feeders en aansluitcircuit de kwaliteit van het elektrisch
distributiesysteem bepaald kunnen worden. De plaats van de powermonitor zal ook
bepalen welk type onderzoek men uitvoert.
Indien de monitor geplaatst wordt aan het hoofdverdeelbord :
• De gegevens geven een beeld van de algemene kwaliteit van het net.
• Het ontbreken van gegevens is geen garantie dat er geen problemen zijn op andere
plaatsen in de infrastructuur.
• Elektrische events gedetecteerd aan de service entrance hebben invloed op alle
belastingen in het bedrijf.
• De gegevens geven een aanduiding van zowel de externe stoorbronnen als de
interactie van de zware belastingen en de impedantie van het elektriciteitsnet.
Indien de monitor geplaatst wordt aan een feeder of verdeelbord :
• De gegevens geven een beeld van de kwaliteit voor dit specifiek elektrisch gebied in
het bedrijf.
• De gegevens geven een idee van de invloed van rechtstreekse belasting in een
gebied, met de impedantie van de feeder.
• Het ontbreken van gegevens is geen garantie dat er geen problemen zijn bij de
aansluitcircuits.
• Elektrische events gedetecteerd aan een feeder wil niet noodzakelijk zeggen dat
deze problemen in heel het bedrijf aanwezig zijn.
• Een powermonitor geplaatst aan de service entrance en aan de feeder verschaft
vergelijkende gegevens, zodat de stoorbron gedetecteerd kan worden.
Indien de monitor geplaatst wordt bij het aansluit-circuit.
• De gegevens geven een beeld van de kwaliteit op de aansluitingen.
• Het ontbreken van gegevens is geen garantie dat er geen problemen zijn op andere
plaatsen in het bedrijf.
• Elektrische events gedetecteerd bij de aansluit-circuit wil niet noodzakelijk zeggen
dat dit probleem in heel het bedrijf aanwezig is.
• Vergelijking van de gegevens van een powermonitor geplaatst aan de service
entrance of aan de feeder en een powermonitor bij het aansluitcircuit geeft een
aanduiding van de stoorbron.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 21

Het opstellen van de planning.
Het kan nodig zijn om de omgeving eerst te bezichtigen alvorens een voorlopige
planning op te stellen. Een goede planning is de basis voor het verdere onderzoek.
Deze planning moet wel flexibel zijn, zodat er onmiddellijk veranderingen aangebracht
kunnen worden als nieuwe gegevens en informatie verkregen worden gedurende de
inspectie en het monitoring gedeelte van het onderzoek. De planning dient ook om de
reservatie van personeel en apparatuur te regelen. Het is een bepaling van wat, door
wie, wanneer en met welk materiaal gewerkt moet worden. Ook worden hier natuurlijk de
verwachte resultaten vermeld.
De planning van het onderzoek is volledig als :
• De doelstelling van het onderzoek duidelijk is.
• De hoeveelheid en plaatsing van de powermonitors en andere apparatuur bekend is.
• Het personeel en de verantwoordelijkheden toegewezen zijn.
• De duur van het onderzoek bepaald is.
• Het gegevens-collectie-systeem bepaald en getest is.
1.4.3.2 De voorbereiding van het onderzoek
Dit is de eerste stap van de werkelijke implementatie van het onderzoek. We bespreken
eerst de documentatie, het gegevens-collectiesysteem en de hulpmiddelen nodig voor
het power quality onderzoek.
Documentatie en gegevens-collectie
Documentatie en gegevens-collectie is noodzakelijk voor een succesvol onderzoek. als
gedeelte van de planning en voorbereiding moet informatie over de achtergrond en
geschiedenis van de infrastructuur of apparaat in kwestie verkregen worden. Ook moet
er een gegevens-collectie-systeem uitgewerkt worden om monitoring-event in verband
te brengen met toestel- of proces-problemen.
Achtergrondinformatie.
Achtergrondinformatie kan helpen om de richting van het onderzoek te bepalen. Grote
veranderingen in de site, apparatuurproblemen bij onweer en storm, problemen die
regelmatig op een bepaalde dag in de week of op een bepaalde tijd van de dag
optreden, zijn patronen die in dit rapport verwerkt moeten worden. Het eenvoudig
stellen van vragen is het belangrijkste voor het verkrijgen van de nodige
achtergrondinformatie. Gebruikers van systemen kunnen vaak de problemen toelichten,
en de methodes uitleggen om deze problemen op te lossen. De gebruikers moeten
reeds in een vroeg stadium betrokken worden bij het onderzoek; hun steun is
noodzakelijk om het toestel-event-logboek bij te houden.
Site informatie bevat :
• De normale tijd tussen cyclische systeemproblemen. De aard van de fouten of
hardware-problemen.
• Recente veranderingen en toevoegingen.
• Renovaties die uitgevoerd zijn in het bedrijf.
• De werkingscyclus voor de grote elektrische apparaten in het bedrijf
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 22

Het toestel-event-logboek.
De waarde van de gegevens verkregen uit een power monitor zijn zeer beperkt als ze
niet kunnen vergeleken worden met de events. Hiervoor moet de gebruiker een logboek
bijhouden. Hierin wordt een datum en tijd, evenals een korte beschrijving van ieder
probleem genoteerd. Aan de hand van deze gegevens kunnen de monitor gegevens
vergeleken worden met de status van de apparatuur. Ook moeten de normale werkingscycli
genoteerd worden.
Hulpmiddelen voor het onderzoek.
De middelen die we nodig hebben om een onderzoek uit te voeren zijn : een power
monitor, een circuit-tester, een multimeter en een infrarood scanner: Afhankelijk van de
doelstellingen van het onderzoek zijn een aantal hulpmiddelen niet nodig, wel blijft de
power monitor natuurlijk het belangrijkste middel om een goed onderzoek te verrichten.
1.4.3.3 Inspectie van de site
Een inspectie van de site omvat twee gedeeltes : een visuele en een fysische inspectie.
Gedurende de inspecties is het belangrijk om met de operators en het personeel, die
dagelijks betrokken zijn bij het productieproces, informatie uit te wisselen. Hun informatie
en observaties kunnen zeer waardevol zijn om de probleemgebieden te localiseren.
Meestal is het wel nodig deze gegevens juist te interpreteren, omdat ze uiteraard sterk
beï nvloed zijn door de individuele meningen, en de beperkte kennis van het totale
systeem.
Visuele inspectie.
De eerste stap van deze inspectie is een wandeling omheen de fabriek. Hierbij letten we
vooral op de volgende dingen :
• Type van elektrische service (onder de grond of in de lucht),
• Installatie van een power factor correctie condensator.
• De buren.
• Sub-stations van de distributiemaatschappij in de onmiddellijke nabijheid.
Tijdens de inspectie in de fabriek is het de bedoeling de toestellen te identificeren die de
oorzaak kunnen zijn van storingen en is het de bedoeling de voor de hand liggende
problemen in het systeem te lokaliseren. Nu is ook het moment om op een aantal
plaatsen tijdelijk een power monitor geplaatst moet worden. Aan de hand van de
verkregen data kan men dan tijdens het eigenlijke monitoring-gedeelte van het
onderzoek onmiddellijk realistische threshold instellen. De belangrijke elektrische
belastingen in het bedrijf moeten onderzocht worden. Speciale aandacht moet gegeven
worden aan belastingen naast de apparaten en belastingen gevoed via dezelfde feeder
als de apparaten waar problemen mee zijn. Onderzoek de bekabeling en de
aansluitingen van deze grote belastingen.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 23

Voorbeelden van dit type belastingen zijn :
• Grote fotokopieermachines.
• Frequentieregelaars
• UPS-systemen.
• Verlichting gestuurd door een tijdsschakelaar.
• Luchtcompressors.
• Lasapparatuur.
• Batterijladers.
• Airconditioners en aanverwante.
Tijdens het nazicht moet men vooral letten op :
• Verbroken of verroeste leidingen.
• Hete, lawaaierige of olielekkende transformatoren.
• Verdeelborden met hete of loszittende circuit breakers of slecht passende covers.
Deze items vragen duidelijk om een nader onderzoek.
Een algemene vertrouwdheid met de site, en vooral een zicht krijgen op de conditie van
de infrastructuur en de electrische apparatuur is het doel van deze inspectie. Ook is de
electrische layout en zijn de electrische hardware- en constructie-technieken eigen aan
het bedrijf, nu beter gekend.
Fysische inspectie.
Gedurende deze inspectie wordt effectief alle bekabeling nagekeken en gecontroleerd.
Onderzoek de infrastructuur op duidelijke problemen. Ideaal is om alle problemen, die
ontdekt worden gedurende deze en de vorige inspecties te corrigeren. Omdat een
power quality onderzoek meestal onder grote tijdsdruk staat, kan men meestal niet
wachten met monitoren, toch zal een onvolledig reparatie van bekabelingsproblemen
een langere of een herhaling van de monitoring periode tot gevolg kunnen hebben.
Tabel 2 geeft een duidelijk overzicht van de mogelijke gevolgen van fouten in de
bekabeling.
Tabel 2 : bedradingsproblemen en hun gevolgen
Bedradingsprobleem gevolg
Losse verbindingen Impulsen, dropouts
Overbelaste of defecte vermogenschakelaars Impulsen, dropouts
Verbinding Nulgeleider-Aardgeleider Stroom in aardgeleider
Verwisseling Nulgeleider-Aardgeleider Stroom in aardgeleider
Open of hoogimpedante Nulgeleider in
driefasig circuit
Hoogimpedante Nulgeleider-Aardgeleider
verbinding bij transformator
Extreme spanningsveranderingen,
Spanningsveranderingen tussen
aarde en nulgeleider
spanningsveranderingen,
Spanningsveranderingen tussen
aarde en nulgeleider
Hoogimpedante of open aardgeleider Spanningsveranderingen tussen
aarde en nulgeleider
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 24

Stekkers en snoeren van de toestellen
Omdat ze dagelijks gebruikt worden, zullen de stekkers en snoeren ook veel kans
hebben beschadigd te worden. Onderzoek ze op breuken, barsten en klemmingen.
Controleer ook de temperatuur van de snoeren en stekker ten opzichte van de
omgevingstemperatuur.
Stopcontacten.
Ook zij kunnen sterk te lijden hebben onder intens dagelijks gebruik. Controleer de
stopcontacten op mechanische problemen, op verkeerde aansluitingen (met behulp van
een circuit-tester), op slechte aansluitingen en vergelijk temperatuur van de stopcontact
met de omgevingstemperatuur.
Bekabeling.
Kabels onder het tapijt kunnen te lijden hebben gehad van het vele voet-verkeer, de
naaldhakken, zware lasten (bv brandkast). Losse kabels of verhitte kabels kunnen
alweer op problemen duiden.
Elektrische verdeelborden.
Hier moet gelet worden op slechte elektrische verbindingen, hoge hardware
temperaturen en verkeerde neutral-to-ground verbindingen.
Controleer of de schroeven die de bekabeling moet verbinden met de verdeelrail vast
genoeg aangeschroefd zijn.
Meet en noteer alle spanningen : fase-neutral, fase-ground en fase-fase. Het grootste
spanningsverschil tussen fases mogen niet groter zijn dan 5% van het gemiddelde van
de groep. Een groter verschil duidt op een onbalans in de belasting of extreme verliezen
in de geleiders van de feeder.
Bij belaste circuits moet de fase-ground spanning een beetje groter zijn dan de faseneutral
spanning.
Een neutral-ground spanning van nul volt duidt op een neutral-to-ground verbinding in
de nabijheid.
Ook de stromen in de feeder en aansluitcircuits moeten met een true RMS ampèremeter
gemeten worden. De stromen mogen niet groter zijn dan 80 % van de toegelaten stroom
van de vermogenschakelaar of van de geleider.
Stromen in de aardgeleider van meer dan 0,1 A in een aansluitcircuit, en van meer dan
1 á 2 A in het feeder circuit, eisen een nader onderzoek van de apparatuur op het circuit.
Controleer ook de vermogenschakelaars op verhitting. Extreme temperaturen
veroorzaken meestal problemen. Temperaturen boven 40°C veroorzaken meestal een
storend doorslaan van de vermogenschakelaar.
Elektrische leidingen.
Controleer deze geleiders op slechte mechanische verbindingen, controleer de
temperatuur en onderzoek of er vibrerende en verhitte geleiders tussen zijn. Slechte
verbindingen kunnen intermitterende aardingproblemen veroorzaken. Verhitting kan
duiden op een degeneratie van een van de kabels in de geleider, degeneratie waardoor
de capaciteit van deze geleider verkleind zou kunnen zijn. Indien de return-stroom via
een andere geleider gebeurt kan dit leiden tot verwarming (door inductie) en vibratie van
de geleider.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 25

Transformatoren
Omdat transformatoren steeds grote stromen verwerken zijn vibraties, hoorbare ruis en
warmte niet abnormaal. Extreme warmte of vibraties kunnen echter duiden op slechte
connecties of interactie met, door belastingen opgewekte, harmonischen.
De verbinding tussen de uitgang-neutral van de transformator en de aarding moet
aanwezig zijn. Meet de stroom door deze verbinding. De meeste apparatuur hebben een
kleine lekstroom naar de veiligheidsaarde, dus een kleine stroom is normaal. Een grote
stroom duidt echter op een bekabelingsfout in de apparatuur, gevoed door deze
transformator. De maximale toelaatbare stroom kan variëren van 5mA (voor EMI/RFI
beveiligde voedingen) tot 1 A voor een tweehonderd tal PC-voedingen. Vijf tot tien
ampère daarentegen duidt op een fout in het circuit, deze grote stromen in de
veiligheidsaarding kunnen veroorzaakt worden door neutral-to-ground verbindingen,
neutral en ground verwisselingen of slechte componenten.
Meet en noteer ook alle spanningen : fase-neutral, fase-ground, fase-fase. Het grootste
spanningsverschil tussen fases mag niet meer zijn dan 5% van het gemiddelde. Grotere
verschillen kunnen duiden op een ongebalanceerde belasting of op extreme verliezen in
de geleiders van het feeder circuit. Als de fase-ground spanning grote verschillen
vertoont met de fase-neutral spanning, duidt dat op een mogelijke slechte aarding van
de transformator. Neutral-ground spanningen van enkele tientallen volt duidt op een
onderbreking van de neutral-ground verbinding.
Hoofdverdeelbord
Controleer eerst of de aarding conform de wetgeving is. Meet vervolgens de stroom door
de neutral-veiligheidsaarde-verbinding met een true RMS meter. Een kleine stroom is
normaal, grote stromen kunnen echter duiden op een probleem in de infrastructuur. Als
de transformator voor het hoofdverdeelbord een neutral-ground verbinding heeft, dan is
de stroom door deze verbinding het return-path voor de transformator. Controleer of er
geen losse verbindingen zijn. Controleer ook de temperatuur van de
vermogenschakelaars ten opzichte van de omgevingstemperatuur. De stroom door de
vermogenschakelaars (true RMS-meter) mag niet groter dan 80 % van de toegelaten
stroom door vermogenschakelaars en geleider zijn.
1.4.3.4 Monitoring van het vermogen
Drie algemeenheden over de monitoring :
• Om power problemen van een bepaald apparaat op te lossen, plaatst men de
monitor zo dicht mogelijk bij deze belasting. Zodoende zullen de gegevens de
kwaliteit van de spanning bij het toestel aantonen.
• Om de algemene toestand van het elektriciteitsnet te bepalen, kan men best de
monitor bij het hoofdverdeelbord plaatsen. De gegevens zullen de kwaliteit van de
geleverde elektriciteit tonen, en de invloed van de zware belastingen binnen het
bedrijf hierop.
• Om een power probleem te vinden, moet men de spanning monitoren. Om de
oorzaak te achterhalen, moet men zowel spanning als stroom monitoren.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 26

1.4.3.5 Interpretatie van meetgegevens – identificatie van problemen.
Het belangrijkste doel van het onderzoek is het identificeren of, door de elektrische
spanning, de performantie van apparatuur beï nvloed wordt. Om dit te achterhalen moet
men :
• Onderzoeken of er power events zijn tijdens de momenten dat apparatuur niet naar
behoren functioneert.
• Bekijken of er power events zijn groter dan de toegelaten in deze specificaties van de
betrokken apparatuur.
• Nagaan of er zich ongebruikelijke of zware events voorgedaan hebben tijdens de
monitoringperiode.
• Correleren van problemen, gevonden tijdens de fysische inspectie, en de
symptomen van de apparatuur.
Herzien van de fysische inspectie.
Controleer of alle problemen, gevonden tijdens de fysische inspectie, opgelost zijn.
Onderzoek of power events of apparatuurproblemen, voortkomend uit de niet opgeloste
items uit de fysische inspectie, overeenkomen met events opgemeten door de powermonitor.
Indien zo, herstel deze bekabelingsfouten onmiddellijk en verleng de
monitoringperiode.
Vergelijken van power events en toestel-event logboeken
Onderzoek of er verbanden zijn, en zoek tegelijkertijd naar tendensen, regelmatigheden
(per uur, per dag, per week)
Vergelijken van power events en toestelspecificaties
Indien toestelspecificaties niet voorhanden zijn, controleer dan welke events buiten de
genormaliseerde toleranties vallen.
Controleer oorzaak en gevolgen
Indien bepaalde toestel-fouten niet kunnen verklaard worden door de spanningsfouten
die gemeten zijn tijdens de monitoring, beschikt men over te weinig meetgegevens, en is
een tweede monitoring noodzakelijk.
Indien bepaalde toestelfouten niet voorkwamen tijdens de meting, en er ondertussen
geen herstellingen uitgevoerd werden die deze fout zouden kunnen hersteld hebben,
zijn weer bijkomende metingen nodig. Tabel 3 geeft een overzicht van deze verbanden.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 27

Tabel 3 : apparatuurfouten versus storingen op voedingsspanning
Defecten op
printkaarten
Hard Disk
Crash
Halfgeleider
defect
Vastlopen,
geheugenverlie
s
Programmafout
en
Vermogenscha
kelaar-trip
Spanningdip/S
ag
Impuls 2x Impuls 4x vervorming uitval N-Gnd
potentiaal
Repetitieve
pulsen
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 28
overspanning
x x x
x x x
x x x
x x x x x
x x x x x
x x
Reset x x x
Meetfout x x x x
Slechte
signaal/ruis
verhouding
Afwijking in
snelheid,
instellingen
Oververhitte
transfo
Doorslag windingen
transfo
Verzadiging
transfo
Defecte
voeding
Identificatie van de oorzaak
x x x x
x x x
x
x
x x x x
Het vergelijken van de golfvorm met de gekende verschijnselen is een handige techniek,
maar niet altijd bruikbaar, omdat door de impedantie van het systeem de golfvorm
verandert. Een tweede techniek is het verplaatsen van de meetapparatuur : indien men
dichter bij de oorzaak komt, zal de golfvorm duidelijker zijn.
1.4.3.6 Oplossen van PowerQuality problemen
In bepaalde gevallen zal het toevoegen van extra bekabeling of het verhuizen van de
interferentiebron naar een ander circuit het probleem oplossen. Toch kunnen deze
oplossingen extreem duur, onpraktisch of niet doeltreffend zijn.
Daardoor zal ook vaak de installatie van vermogen-correctie-apparatuur overwogen
moeten worden.
x

1.5 Apparatuur voor opsporen van netstoringen
De middelen die we nodig hebben om een onderzoek uit te voeren zijn : een power
monitor, een circuit-tester, een multimeter en een infrarood scanner. Afhankelijk van de
doelstellingen van het onderzoek zijn een aantal hulpmiddelen niet nodig, wel blijft de
power monitor natuurlijk het belangrijkste middel om een goed onderzoek te verrichten.
1.5.1 De power monitor.
Deze toestellen registreren alle events die de vooropgestelde limieten overschrijden.
Met behulp van de power monitor kan men informatie verkrijgen die men tijdens de
analyse fase kan onderzoeken. Deze toestellen kunnen ook gebruikt worden tijdens de
site inspectie om de algemene toestand van het net te bepalen.
Belangrijke eigenschappen voor een power monitor zijn :
• Meerkanaals : verschillende kanalen zijn nodig om de events op neutral, fase en
ground te observeren.
• Spanning en stroom : Spanning en stroommetingen zijn nodig om de stoorbron te
analyseren en te identificeren.
• Afbeelding van de golfvorm : sommige golfvormen zijn typerend voor een belasting.
Door het herkenen van deze golfvorm kan onmiddellijk de oorzaak achterhaald
worden.
• Continue monitoring : De monitor mag geen beperkingen hebben voor het
registreren van complexe storingen. Hierdoor kan waardevolle informatie verloren
gaan.
• Harmonische analyse : Door een harmonische analyse van de stroom en de
spanning kunnen die belastingen onmiddellijk gelokaliseerd worden die harmonische
vervuiling in het net injecteren.
• Golfvorm manipulatie : Met behulp van een zoom-functie, frequentie- en amplitudemarkers,
kunnen vlug metingen op de golfvorm uitgevoerd worden.
• Scopemode (real time) monitoring : Dit is uiterst handig gedurende de fysische
inspectie van de site, om vlug de normale spanning en stroom golfvorm te
analyseren en hun normale grootte te meten.
• Simultane display : Door de golfvormen van elk kanaal op te slaan, ook al is er maar
een storing op een van de kanalen, heeft men zeker een volledig beeld van de
situatie. Dit kan ook belangrijk zijn om de bron van de storing te achterhalen (zowel
stroom als spanning moeten bekeken worden).
• Brede frequentie response : Dit is natuurlijk nodig om zeer snelle stroom en
spanningsimpulsen te detecteren.
• Gegevensopslag : Door het opslaan van de gegevens op diskette of memory-card
kan extra analyse van de gegevens gebeuren met behulp van een computer, terwijl
de monitor verder, of op een andere plaats gegevens verzamelt.
• Event samenvatting : De monitor moet de mogelijkheid bieden om een overzicht te
geven van de RMS variatie en van de hoge frequentie storingen over een bepaalde,
door de gebruiker geselecteerde, tijd. Dit versneld het analyse-proces aanzienlijk.
1.5.2 Circuitimpedantie tester.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 29

Een eenvoudige circuittester, test de polariteit van de bekabeling in de stopcontacten.
De tester controleert op open geleiders, fase-neutral en fase-ground verwisselingen.
Bepaalde circuit-testers meten ook de impedantie van een circuit.
Circuittesters zijn handige toestellen maar hebben hun beperkingen :
• De meeste types kunnen geen neutral-ground verwisselingen detecteren.
• De impedantie-tester stuurt een signaal via de geleider, en meet de return vanaf de
eerste neutral-to-ground verbinding. Normaal is deze verbinding gemaakt aan de
service entrance of aan de secundaire van een gescheiden afgeleide bron; indien er
bekabelingsfouten in de infrastructuur zijn, dan zal de meting hierdoor beï nvloed
worden.
• Alle apparatuur die verbonden is met het circuit, dat uitgemeten wordt, moet
verwijderd worden.
In het kort kan men stellen dat een circuittester een nuttig instrument is om een diagnose
te vellen van het circuit, maar het vervangt noch de fysische inspectie van de bekabeling
en noch de spanningsmetingen. Het grootste voordeel van de circuittester is, dat de
gebruiker meteen een inspectie kan doen van de stekker of het stopcontact op slechte
montage en/of aansluitingen. Een groot percentage van de bekabelingsfouten kunnen
zo achterhaald worden.
1.5.3 True-RMS multimeter
Een handheld multimeter is een middel om spanning, stroom en weerstand te meten.
Niet-lineaire stromen van elektronische belastingen kunnen meetfouten veroorzaken bij
de multimeter als deze niet de true-RMS meetmethode gebruikt. Indien de stroommeter
"average responding" of "average responding RMS" gekalibreerd is kan deze waarden
meten 20 tot 30 % lager dan de werkelijke waarde.
• Stroom-transformatoren : indien de stroom die gemeten moet worden groter is dan
deze die rechtstreeks door de meter gemeten kan worden, kan men gebruik maken
van clamp-on stroom-transformatoren of Halo-effect stroom probes. Deze probes
hebben een verzwakking van bv 1000:1 zodat de uitgang van de probeer
aangesloten kan worden op de multimeter. Clamp-on stroom transformatoren kunnen
enkel AC-stromen meten.
• Temperatuurmetingen : Met behulp van multimeters en de juiste probe kunnen ook
temperaturen gemeten worden. De contact-temperatuur probe maakt meestal
gebruik van een thermokoppel om temperatuur om te zetten naar een
spanningsniveau. Deze probes moeten wel voorzien zijn van een isolatie tot bv 600
volt. Niet-contact temperatuur probes werken meestal op basis van infrarood.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 30

1.5.4 Hall effect clamp on current probes.
Dit type van stroomklem meet zowel AC, DC als AC+DC. Ook hier moet er opgelet
worden dat de probe wel degelijk true-RMS metingen uitvoert. Een nadeel van dit type
stroomtangen is dat ze gevoelig zijn voor elektromagnetische velden, ook andere dan
deze veroorzaakt door de meting. Hierdoor kunnen foutieve metingen ontstaan.
1.5.5 Infrarood scanner.
Hiermee kunnen snel de "hot spots" in een feeder of verdeelbord opgespoord worden.
Hoewel dit een zeer krachtig en eenvoudig te gebruiken hulpmiddel is, wordt een
infrarood scanner, door de hoge kostprijs, meestal enkel gebruikt bij zeer grote
onderzoeken van de gehele elektrische distributie infrastructuur bij grote bedrijven.
1.5.6 Andere
• Een videocamera, digitale fotocamera of polaroid kan gebruikt worden om algemene
informatie van de site en omgeving te bewaren.
• Met behulp van een tape recorder kunnen observaties gedicteerd worden om later te
verwerken.
• Aardingsweerstand- en isolatie-meters.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 31

1.6 apparatuur om PQ problemen op te lossen
Het gebruik van elektronische apparatuur is de laatste jaren sterk gestegen. PC,
process-controle-units, frequentieregelaars en medische diagnose apparatuur zijn nu
mogelijk omdat de moderne elektronische apparaten een enorme flexibiliteit,
veelzijdigheid en vermogen bieden. Ironisch genoeg, terwijl de elektronische apparaten
krachtiger en ruimer toepasbaar worden, zal ook het potentiële gevaar voor power
quality problemen stijgen. Hierdoor is ook de noodzaak voor ontwikkeling en
beschikbaarheid van vermogen-correctie-apparatuur sterk gestegen.
Zoals er ook verschillende types van power problemen zijn, zo zijn er ook veel
verschillende correctie-apparaten. Hierdoor moet er natuurlijk wel voor opgelet worden,
dat men het juiste middel gebruikt om het power probleem op te lossen.
Er zijn een aantal basis overwegingen die men moet maken alvorens een bepaald type
oplossing te selecteren :
• Is de aard van het probleem volledig begrepen, is er maar een probleem of hebben
we meerdere problemen ? Kan een hulpmiddel het probleem oplossen of moeten we
meerdere middelen gebruiken ?
• Vermogen-correctie-apparaten kunnen geen energie maken noch vernietigen, ze
kunnen enkel energie verwerken.
• Indien het hulpmiddel continu energie moet leveren aan de belasting (bv UPS) dan
moet dit natuurlijk juist gedimensioneerd zijn voor de belasting.
• Het effect van het hulpmiddel is afhankelijk van de installatie. Een slecht
geï nstalleerd vermogen-correctie-apparaat zal meestal even schadelijk voor het
systeem zijn als het power probleem zelf. Het hulpmiddel moet compatibel zijn met
de belasting. Indien er interactie optreedt tussen het hulpmiddel en de belasting, zal
het resultaat meestal erger zijn dan het oorspronkelijk probleem.
1.6.1 Types correctie-apparatuur
1.6.1.1 Transient/surge suppressor
Een transient/surge suppressor is een niet-lineaire beschermingscomponent, die de
hoeveelheid impulsspanning die de belasting bereikt limiteert. De term surge suppressor
is enigszins misleidend. In werkelijkheid zal dit type van correctiecomponent de energiepuls
niet onderdrukken, maar de energie afleiden, weg van de belasting. Hierdoor wordt
natuurlijk de hoeveelheid energie die de belasting bereikt verminderd.
Er zijn vele fabrikanten, en nog meer variaties van
dit type beveiligingsapparatuur. Een surge
suppressor heeft steeds een niet-lineaire
component, zoals een Metal Oxide Varistor of een
Silicon Avalanche Diode. De MOV is de meest
gebruikte ( Vele niet lineaire componenten worden
gemeenlijk MOV genoemd). De MOV wordt
parallel over de belasting geplaatst. Als een
impuls de doorlaagspanning overschrijdt, zal de
MOV onmiddellijk (in een fractie van
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 32

nanoseconde) veranderen van zeer resistief naar zeer laag resistief (geleidend). Omdat
de MOV vanaf dat moment zeer weinig weerstand biedt, zal de meeste energie niet door
de belasting, die men met de component wil beschermen, vloeien, maar rechtstreeks
door de MOV. Deze energie wordt vooral gedissipeerd door de interne weerstand van
de transient/surge suppressor. Omdat surge suppressor in geleiding treden als de
opgelegde spanning groter is dan de vooraf ingestelde (vaste of variabele) limiet, moet
deze response-spanning natuurlijk groter zijn dan de nominale spanning.
Als de limiet te gevoelig genomen wordt, zal reeds een kleine overspanning de
conditioner in werking doen treden, en een storing op het elektrisch net creëren.
De doorslag- of geleidingslimiet van een surge suppressor is de spanning bij dewelke
het apparaat in geleiding moet treden. Door de dynamische weerstanden in het
apparaat, de response time, de hoeveelheid opgelegde energie, kan het gebeuren dat
het apparaat impulsen pas limiteert op een hoger niveau. De doorslaglimiet bepaalt de
amplitude van de spanningspuls die de belasting bereikt. Het doorslagpunt geldt in
zowel positieve als negatieve richting.
Als de suppressor een geleidingslimiet van ± 500 V heeft, dan moet het toestel, dat
beveiligd wordt met deze component, immuun zijn voor spanningspulsen tot 825 V.
Belangrijk bij dit type van beveiliging is dat de geleidingslimiet kleiner is dan het
immuniteitsniveau van het te beveiligen toestel.
Een enkele surge suppressor tussen fase en
neutral zal de normal mode events tegen houden
(de impuls op de lijn wordt teruggestuurd via de
neutral; als de belasting het clampingsniveau kan
weerstaan is het probleem opgelost), maar niet de
common mode events. Daarvoor bestaan dan weer
verschillende soorten configuraties van meerdere
suppressors :
• lijn-neutral / neutral-ground
• lijn-ground / neutral-ground
• lijn-neutral / lijn-ground / neutral-ground
De performantie van dit type beveiligingsapparatuur beoordelen is geen gemakkelijke
taak. De configuratie van de componenten, de reactietijd, de kwaliteit van de
componenten bepalen mede de performantie van het apparaat. Surge suppressors zijn
beschikbaar in verschillende modellen. Kleine suppressors kunnen in de stekkers of in
de stopcontacten ingebouwd worden. Grotere worden dan weer gebruikt in de
verdeelborden of voor beveiliging aan de transformator-ingang.
Toch heeft dit type van beveiligingscomponent een grote beperking. Elke niet-lineaire
component kan maar een bepaalde hoeveelheid energie verdragen. Als het apparaat
gedwongen wordt een grotere hoeveelheid energie te verwerken, dan zijn specificaties
voorschrijven, zijn de gevolgen meestal catastrofaal. Daarom moet men doordacht de
minimum capaciteit van de component berekenen, nodig om zijn taak in `worst case’ uit
te voeren. Daarom ook is de aanwezigheid van indicatoren en/of verklikkerlichtjes
gewenst (noodzakelijk).
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 33

1.6.2 Elektronische lijn-filters
Surge suppressors hebben twee functionele
limieten. Ze kunnen enkel die impulsen afleiden die
de limieten overschrijden, en ze moeten de
storingen die kleiner zijn dan de doorslaglimiet
doorlaten. Hierdoor zullen gedeelten van impulsen,
impulsen met kleinere amplitude, hogere
frequenties en constante vervorming (ruis, RFI) de
belasting bereiken. Elektronische filters lossen een
aantal van deze problemen op. Vele lijnfilters zijn
gebaseerd op surge suppressor componenten, maar voegen extra componenten toe om
de eerder genoemde limitaties op te lossen. Frequentie response wordt verkregen door
het toevoegen van low-pass LC filters; waardoor de hogere frequenties afgezwakt
worden. Door waveform-tracking kan de filter impulsen tegen houden op een lager
spanningsniveau. Twee beperkingen in de efficiëntie van een filter zijn de afwezigheid
van isolatie en de hoeveelheid stroom die door de filter naar de ground geleid wordt
tijdens normale werking. Omdat de lekstroom beperkt moet blijven is mogelijkheid van de
filter om common-mode events te verzwakken beperkt. De grootte van de condensator
moet beperkt blijven, waardoor de LC-filter minder energie-verwerkingsmogelijkheid
heeft voor de common-mode signalen. Een beperkte controle over de common-mode
signalen, maar een goede controle over de normal-mode events. De afwezigheid van
isolatie en de beperkingen voor common-mode signalen, maken ook dat een filter geen
neutral-ground spanningsproblemen kan oplossen.
1.6.3 Isolatie-transformatoren
Bij een transformator is er geen directe verbinding
tussen de stroomdraden aan de primaire en de
stroomdraden aan de secundaire. Naast hun
gebruik voor het opwekken van
spanningsveranderingen in de distributie-systemen
van de elektriciteitsmaatschappijen en in de
distributie-systemen van de grotere gebruikers,
kunnen transformatoren ook gebruikt worden om
gevoelige apparatuur te beschermen tegen
impulsen, neutral-to-ground spanningen en om een
elektrische isolatie voor bepaalde belastingen te
bieden. Er is geen direct contact tussen de primaire en de secundaire kant van een
transformator, de energie-overdracht gebeurt met behulp van magnetische velden. Als
een normal-mode impuls aan de primaire wordt aangelegd, zal er een magnetisch veld
opgewekt worden in de transformator, zoals bij het gewone 50 Hz signaal, en wordt deze
impuls magnetisch gekoppeld naar de secundaire. Toch wordt deze puls enigszins
gelimiteerd door het inductieve gedrag van de transfo-spoelen en verzadiging in de
kern.
Een common-mode signaal kan geen magnetisch veld opwekken in de transformator,
omdat de polariteit van de impulsen op beide geleiders, en de verschilspanning tussen
beide geleiders hetzelfde blijft. Hierdoor kan geen stroom vloeien door de geleiders, en
kan er geen magnetisch veld opgewekt worden. Common-mode events zullen echter
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 34

doorgegeven worden, door de capacitive koppeling tussen de primaire en de secundaire
van de transformator. Door de capacitieve reactantie van het koppelpad zullen echter de
lagere frequentie commonmode signalen verzwakt worden. De isolatie van
transformatoren tegen common-mode signalen kan aanzienlijk verbeterd worden door
het aanbrengen van elektrostatische faraday-shielding rond de windingen. Een enkele
shielding is meestal voldoende voor de meeste toepassingen. Door het aanbrengen van
bypass-condensatoren, die de hogere frequentie naar de aarde afleiden, limiteert men
de hoeveelheid impuls-energie naar de secundaire.
1.6.4 Spanningsregelaars
Spanningsregelaars houden de spanning bij een bepaalde belasting binnen
vooropgestelde limieten. Meestal wordt dit type van correctie-apparatuur gebruikt om
spanningsniveaus te verhogen bij sags.
1.6.4.1 Ferroresonant spanningsregelaars
Een ferroresonantregelaar is in essentie een transformator met speciale eigenschappen
die in zijn verzadigingsgebied werkt. Hij regelt de spanning en corrigeert tot op zekere
hoogte de spanningsvorm, alhoewel bij een belasting kleiner dan 60% van de nominale
belasting grote vervormingen ontstaan.
Deze spanningsregelaar kan zeker niet gecombineerd worden met ferroresonante
voedingen die in sommige apparaten (mainframes en peripherals) ingebouwd zijn.
1.6.4.2 Motorgestuurde autotransformatoren
Door de automatische aanpassing van de transformatieverhouding wordt het
spanningsniveau constant gehouden. De grote reactietijd voorkomt soms verkeerde
reacties, maar zal anderzijds te groot zijn om snelle veranderingen te compenseren.
Het onderhoud van de borstels is natuurlijk ook een nadeel.
1.6.5 Power-Conditioners
In het algemeen veronderstellen vele gebruikers dat power conditioners geschikt zijn om
impulsen te verzwakken (common- en normal-mode), hoogfrequente ruis te filteren, te
isoleren en spanning te regelen. In de praktijk hebben sommige conditioners al deze
eigenschappen en andere niet. Spanningsregeling, isolatie en common-mode rejection
zijn mogelijke eigenschappen die niet in een power conditioner aanwezig zijn.
1.6.5.1 Verbeterde lsolatietransformatoren.
De verbeterde isolatietransformator heeft MOVs en luchtgewikkelde spoelen aan de
primaire en een grote condensator aan de secundaire van een laag-impedante
transformator. De MOVs op de fases zijn bedoeld voor de hoog energetische pulsen en
beschermen de transformator tegen diëlektrische doorslag en verbeteren de
impulsverzwakking. De inductantie van de spoelen verzwakken de hogere frequenties
en beperken de rejection mogelijkheden van de transformator voor normal-mode
signalen. De condensator over de secundaire verlaagt de reflectie-impedantie voor de
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 35

voeding en verbeterd de normal-mode verzwakking. Afhankelijk van de fabrikant zijn
verbeterde isolatietransformatoren uigerust met single, double of triple faraday-shielding
om de common-mode verzwakking te verbeteren. Verbeterde isolatietransformatoren
werden initieel ontworpen voor de moderne geschakelde voedingen. De impedantie van
de transformatoren wordt laag gehouden om geen problemen te krijgen met de relatief
hoge piek-stromen van geschakelde voedingen. De lage uitgangsimpedantie vermindert
ook de verspreiding van de impulsen veroorzaakt door het aan- en/of uitschakelen van
belastingen. Verbeterde isolatietransformatoren bieden geen actieve spanningsregeling.
1.6.5.2 Ferroresonant Power Conditioners.
Een ferroresonant power conditioner is in essentie een isolatie transformator die in zijn
verzadigingsgebied werkt. Een ferroresonant transformator regelt de spanning, en tot op
zekere hoogte kan hij ook de golfvorm aanpassen. Functioneel werkt de ferroresonant
power conditioner het zelfde als een ferroresonant regelaar. Door de shielding tussen de
primaire en de secundaire windingen verbetert de mogelijkheid om hoog frequente
signalen te verzwakken. Hoewel dit apparaat onmiskenbaar voordelen biedt, heeft het
ook een aantal negatieve karakteristieken (zie ferroresonant regelaar), zodat het gebruik
ervan met zorg moet overwogen worden.
1.6.5.3 Tap-switching Power Conditioners
De keuze van de “tap” van de windingen van de isolatietransformator gebeurt hier niet
manueel, maar automatisch met behulp van halfgeleiderschakelaars. De spanning kan
op deze manier constant gehouden worden, maar bij het schakelen zullen
storingspulsen gegenereerd worden.
1.6.6 Onderbrekingsvrije voedingen
Een onderbrekingsvrije voeding (UPS, uninterruptible Power Source) is een apparaat
dat het vermogen naar de belasting voorziet gedurende een bepaalde periode. Een
uitval kan op deze wijze eventueel overbrugd worden, of een veilige uitschakeling van
het gevoede toestel kunnen voorzien worden.
UPS-systemen zijn beschikbaar in vele verschillende configuraties en met een variatie
mogelijke spanningsvormen aan de uitgang.
Zij kunnen ingedeeld worden in de volgende hoofdgroepen :
• Standby-UPS : voorziet voeding als de netvoeding uitvalt of te sterk fluctueert.
Tijdens de normale werking voorziet het net voeding voor de UPS en voor de
belasting. Bij uitval reageert de UPS door zo snel mogelijk de voeding van de
belasting over te nemen.
• Full-time UPS : voorziet de belasting altijd van energie. Op deze manier kan
spanningsregeling en impulsverzwakking voorzien worden; storingen van het net
kunnen verminderd of gefilterd worden.
• Line-Interactive UPS : een werkingsprincipe dat het midden houdt tussen de twee
vorige.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 36

1.6.7 Samenvatting
Aparte bedrading
of verplaatsen
storingsbron
Spanningsdip/Sag
Impuls vervorming uitval N-Gnd
potentiaal
Repetitieve
pulsen
X (3) X (3) X (3)
overspanning
Transformator X (4) x X (4)
Spanningsregelaar X (1) X (5) X (5) X (9)
Surge Suppressor X (2) X (2)
Lijnfilter X (2) X (2)
Power conditioner X (1) (2) x X (10) x X X (7)
Standby UPS x X (2) (8) x X (2) (8) X (9)
On-Line UPS x X (8) X x X (6) X (8) X
Opmerkingen :
1. een grote spanningdaling kan buiten het bereik van de regulator vallen
2. een gedeelte van de impuls kan doorgaan, en alsnog schade berokkenen
3. extra bedrading geeft geen isolatie, storingen kunnen nog doorgegeven worden
4. de transfo onderdrukt pulsen slechts gedeeltelijk (verzadiging)
5. pulsverzwakking is niet altijd mogelijk
6. by-pass circuits voorkomen elektrische isolatie tussen net en toestel, maar verminderen neutral-ground en common mode bescherming.
7. Spanningsregeling is niet bij alle toestellen voorzien
8. Bij normale werking wordt soms enkel gefilterd, zodat grote pulsen toch kunnen doordringen.
9. Niet alle toestelen corrigeren overspanningen.
10. Beperkt, afhankelijk van het toestel
.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 37

2. EMC-problematiek
2.1 Elektromagnetische compatibiliteit (EMC)
Door de toename van het aantal elektrische apparaten gebeurt het steeds meer dat
deze apparaten elkaar in de gebruikssituatie storen als gevolg van hun
elektromagnetische eigenschappen. De stromen en spanningen in het ene apparaat
wekken namelijk elektromagnetische (EM) velden op die tot het andere apparaat reiken.
De velden induceren daar ongewenste spanningen en stromen die een stoorprobleem
kunnen veroorzaken. Indien alle apparaten met elkaar in harmonie zouden kunnen
leven, zou de wereld Elektromagnetisch Compatibel (EMC) zijn. Helaas is deze situatie
nog niet overal bereikt en moeten nog steeds Elektromagnetische Interferentieproblemen
(EMI-problemen) worden opgelost.
Dat de wereld niet volledig EMC is, heeft ook de aandacht van de wetgever. Op 3 mei
1989 is de EG-richtlijn over EMC aangenomen. Deze houdt in dat alle elektrische en
elektronische apparaten die op de markt worden gebracht, vanaf 1 januari 1992 aan
zekere EMC-eisen (emissie- en immuniteitslimieten) moeten voldoen.
Natuurlijk is het beter EMI-problemen te voorkomen door tijdig eisen te stellen en
maatregelen te nemen. Voor de ontwerper van elektrische en elektronische apparatuur
komen er daardoor weer wat randvoorwaarden bij en men is geneigd te denken dat het
ontwerpen nog meer tijd zal vergen dan voorheen en dat het apparaat daarbij een stuk
duurder wordt. Gelukkig is dit alleen maar waar als het apparaat eerst op de oude
manier wordt ontworpen en pas daarna het ontwerp wordt aangepast aan de EMCeisen.
In deze cursus worden enkel enkele basisbegrippen in verband met EMC aangeraakt.
2.1.1 Terminologie
EMC is het vermogen van een device, apparaat of systeem om in zijn elektromagnetisch
milieu bevredigend te kunnen functioneren, zonder zelf ontoelaatbare stoorsignalen voor
iets in dat milieu toe te voegen.
Een samenhang tussen een aantal termen is gegeven in figuur 12.
EME
Elektromagnetische Emissie
(Het storen)
Binnen het systeem
zelf
EMC
Elektromagnetische Compatibiliteit
(Het bevredigend kunnen functioneren)
N aar andere
systemen toe
Figuur 12 : EMC terminologie
EMS
Elektromagnetische Susceptibiliteit
(Het gestoord worden)
Door andere
systemen
Inter-systeem Compatibiliteit
Intra-systeem Compatibiliteit
Door systeemdelen
zelf
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 38

EMC is in feite het met elkaar in harmonie leven; het kent immers twee hoofdaspecten:
a) Bevredigend functioneren, hetgeen betekent dat het apparaat verdraagzaam is ten
aanzien van andere. Met andere woorden: het apparaat is niet vatbaar voor
elektromagnetische (EM) signalen die andere apparaten in het EM-milieu hebben
gebracht.
b) Zonder zelf ontoelaatbare stoorsignalen toe te voegen, hetgeen betekent dat het
apparaat andere niet tot ergernis is. Met andere woorden: de emissie van EM
signalen door dat apparaat heeft geen EMI-probleem bij de reeds aanwezige
apparaten tot gevolg.
De twee hoofdaspecten van EMC zijn EM-emissie (EME) en EM-susceptibiliteit (EMS).
Emissie kan gevolgen hebben binnen het systeem waarin de stoorbronnen zich
bevinden en buiten dat systeem. Eenzelfde soort opdeling is bij susceptibiliteit mogelijk.
Zijn er binnen het systeem geen EMI-problemen, dan spreken we van intrasysteemcompatibiliteit
en van inter-systeemcompatibiliteit als er geen EMI-problemen
tussen systemen zijn.
Emissie wordt (IEC) omschreven als ‘Het verschijnsel waardoor EM-energie uit een
stoorbron stroomt. Dit kan zowel door straling of via geleiders, terwijl we er in feite
rekening mee moeten houden dat deze twee mogelijkheden steeds samen voorkomen.
(een stroom veroorzaakt een veld en omgekeerd)
Susceptibiliteit is het onvermogen om normaal te functioneren. Immuniteit is het
omgekeerde. De gewenste immuniteit wordt meestal bereikt door het nemen van
maatregelen op basis van gespecificeerde eisen, waarin ook een beoordelingscriterium
opgenomen is.
Milieu moet zeer ruim geï nterpreteerd worden als het geheel van EM-verschijnselen dat
op een bepaalde plaats aanwezig is, zoals andere toestellen, (metalen) voorwerpen die
straling reflecteren ,…
Stoorsignalen zijn alle signalen die een device, apparaat of systeem ongunstig kunnen
beï nvloeden, ook al is dit signaal voor aan ander toestel een gewenst signaal.
2.2 Elektromagnetische interferentie (EMI)
De basisvorm van een stoorprobleem (EMI-probleem) is een ‘drieluik’ met als delen :
• een stoorbron
• de gestoorde
• de koppelweg
Indien één van deze drie delen in het drieluik ontbreekt is het EMI-probleem opgeheven.
Dit drieluik bevindt zich op een viertal niveaus die elkaar gedeeltelijk overlappen :
• systeemniveau
• apparaat- of subsysteemniveau
• printplaatniveau
• componentniveau
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 39

2.3 Wettelijke en wenselijke EMI-eisen
Er bestaat een uitgebreide reglementering (o.a. binnen de EG) in verband met EMC, van
waaruit criteria voor het opstellen van EMC-eisen en bijhorende verificatie-methoden
gegroeid zijn. Op basis hiervan werden o.a. controle-apparatuur en controle-milieu
nauwkeurig vastgelegd voor gespecialiseerde meet-labo’s. Een verdere beschrijving
valt volledig buiten het bestek van deze cursus.
2.4 Enkele veel voorkomende EMI-problemen
Naast de netstoringen die in het vorige hoofdstuk uitvoerig behandeld werden, moeten
we dus nog rekening houden met storingen die onze apparaten binnendringen (of
verlaten) via verschillende wegen.
We maken een onderscheid tussen storingen op de voedingsgeleiders, storingen op inen
uitgangskringen, storingen op massaverbindingen en storing door straling.
De storingen op de voedingsgeleiders werden reeds uitvoering besproken in het
voorgaande hoofdstuk.
Vooral voor industriële installaties zijn de storingen op in- en uitgangskringen, op
massaverbindingen en door straling de grote boosdoeners. In dit deel worden deze
storingen bondig besproken.
2.4.1Storingen op in- en uitgangskringen.
Bij de storingen op in- en uitgangskringen dient men een onderscheid te maken tussen
‘common mode’ (tussen geleider en aarde) en ’differential mode’ (tussen geleiders
onderling) storingen. De beschadiging van componenten wordt meestal veroorzaakt
door de `common mode’ storingen. De `differentiaal mode’ storingen superpoeren zich
op het nuttige signaal en kunnen zelfs bij laag niveau, problemen veroorzaken, zoals
meetfouten, fouten in de werking van apparaten, enz.
2.4.2 Storingen in massaverbindingen.
Bij defecten of tijdens schakelingen kunnen belangrijke stroomcirculaties optreden in
massaverbindingen. De transiënte hoogfrequentstroom die tijdens schakelingen
opgewekt wordt, kan rechtstreeks of onrechtstreeks foutieve werking van apparaten
veroorzaken.
2.4.3 Storingen door straling
Elektronische apparaten kunnen worden beï nvloed door permanente stralingsvelden
afkomstig van nabije bronnen (voedingen, draagbare radiozendapparaten), door
tijdelijke velden tijdens schakelingen (lastschakelaars, scheidingsschakelaars, relais),
tijdens fouten of door andere bronnen, zoals elektrostatische ontlading (ESD) en
bliksem. Sommige apparaten kunnen ook worden gestoord door magnetische velden
met lage frequentie die worden opgewekt door transformatoren, stroomrails, kabels, enz.
Het bekendste voorbeeld hiervan wordt gevormd door computerschermen.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 40

2.5 Problemen vermijden en oplossen
Elk storingsprobleem wordt gekenmerkt
door drie elementen, zijnde de
storingsbron, de voortplantingsweg en de
gestoorde uitrusting. Op elk van deze drie
elementen kunnen interventies uitgevoerd
worden met als gemeenschappelijk doel het
elimineren van het storingsprobleem.
Het is minder duur en méér efficiënt problemen te voorkomen dan ze op te lossen.
2.5.1 Actie bij de storingsbron
Indien de mogelijkheid bestaat om de storingen ter hoogte van de bron uit te schakelen
of aanzienlijk te verminderen, dan moet hiervan gebruik gemaakt worden.
In het kader van de EMC normalisering met betrekking tot het opwekken van storingen
moet hier trouwens al aandacht aan geschonken worden in de ontwerp- en
ontwikkelingsfase.
We bespreken hierna enkele veel voorkomende problemen en oplossingstechnieken.
2.5.1.1 Storingen bij het uitschakelen van een inductieve kring
Bij het openen van een
inductieve kring
(bekrachtigingsspoel van
een relais) ontstaan er aan
de aansluitklemmen
spanningen die meerdere
kilovolts kunnen bereiken,
met een stijgtijd in de
grootteorde van de
nanoseconde.
Ingangen
Uitgangen
Voeding
Storingsbron
uitrusting
Deze opgewekte spanning
kan onderdrukt worden
door het plaatsen van
zogenaamde stroomafleiders, die de opgeslagen energie in de spoel zullen dissiperen.
Men kan in parallel met de spoel, een weerstand of een spanningsafhankelijke
weerstand (VDR)plaatsen. Voor wisselspanningskringen voldoet een weerstand in serie
met een condensator. Voor gelijkstroomkringen zijn dioden in serie met een weerstand
eveneens geschikt.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 41

2.5.1.2 Door apparatuur uitgestraalde storingen
Een stralingsveld kan in aanzienlijke mate worden verzwakt door het aanbrengen van
een afscherming, waarvan de doeltreffendheid afhangt van de aard van het materiaal,
de dikte en de continuï teit.
2.5.1.3 Elektrostatische ontladingen
Personen en voorwerpen
kunnen opgeladen worden tot
spanningen van 15 á 20 kV
door het lopen over bepaalde
vloertapijten en dit vooral bij
een geringe relatieve
vochtigheidsgraad . Vooral in
computerzalen kan dit leiden tot
gevaarlijke situaties, aangezien
bij aanraking met de uitrusting
er een ontlading optreedt langs
alle mogelijke metalen
verbindingen.
Deze ontlading zorgt meestal voor slechte werking van de uitrusting, die dikwijls gepaard
gaat met beschadiging van componenten. Een elektrostatische ontlading geeft
aanleiding tot een zeer steile stroomtransient (meerdere kA/nanoseconde), die
belangrijke velden kan opwekken. Deze velden kunnen eveneens slechte werking van
apparatuur in de onmiddellijke omgeving veroorzaken.. Het volstaat om de relatieve
vochtigheidsgraad te controleren en antistatische vloerbekleding aan te brengen.
2.5.2 Actie bij de koppeling.
De vermindering van de koppeling tussen stoorbron en gestoorde uitrusting kan op
verschillende manieren gerealiseerd worden
2.5.2.1 Scheiding van de kringen
Het is mogelijk om de spanningen, te wijten aan capacitieve en magnetische
koppelingen alsook aan elektromagnetische storing te verminderen door het vergroten
van de afstand tussen de stoorbron en het te beschermen apparaat. Men dient te
vermijden dat in de nabijheid van stoorbronnen gevoelige apparatuur geï nstalleerd
wordt of onbeschermde kabels aangebracht worden of dat niet afgeschermde kabels
voor overbrengen van signalen van laag niveau sterkstroomkabels volgen. Tevens is het
uit den boze dat in- of uitgangskringen langs inwendige databussen lopen.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 42

2.5.2.2 Vermijden van gemeenschappeIijke retourleidingen voor
verscheidene circuits
Een gemeenschappelijke retourleiding is enkel toelaatbaar als de spanningsdaling in het
gemeenschappelijke element, veroorzaakt door de stroom die in één van de leidingen
vloeit, veel kleiner is dan het nuttige signaal. De aarding of afscherming van
meeraderige kabels kan niet als gemeenschappelijke retourleiding gebruikt worden
wegens de grote spanningsverschillen die tussen de uiteinden kunnen optreden.
2.5.2.3 Vermindering van de oppervlakte gevormd door de circuits
Het is belangrijk dat de heen- en terugleiding van een kring in dezelfde kabel loopt. Het
gebruik van getwiste paarkabels voor signalen van zwak niveau is onontbeerlijk om
diafonie en differentiële spanningen geï nduceerd door magnetische koppeling te
verminderen.
2.5.2.4 Afscherming van kabels.
De afscherming van kabels is een van de voornaamste mogelijkheden tot vermindering
van de koppeling tussen stoorbron en gestoorde uitrusting. De doeltreffendheid van de
afscherming wordt bepaald door de wijze van aarding ervan en de aard van de
afscherming.
- aarding:
Omtrent de wijze van aarding van afgeschermde kabels zijn er nogal wat misverstanden.
De discussies tussen voor- en tegenstanders van eenzijdige aardingen Iaaien soms
hoog op.
Voor HF-verschijnselen is het zo dat, indien de afscherming van een verbinding tussen
twee apparaten slechts aan één zijde geaard is, het apparaat aan de zijde van de
aarding van de afscherming volledig profiteert van het effect van de afscherming, terwijl
het apparaat aan de andere zijde aan de maximale storing blootgesteld wordt.
Om HF-verschijnselen te verminderen dient de afscherming van de kabels een perfecte
voortzetting te zijn van de afscherming van de apparaten zelf . De aarding van de
afscherming is een gevolg van de verbinding met geaarde apparaten, en kan nadelige
gevolgen hebben wanneer de Afstromen, die in de afscherming circuleren, de
toelaatbare stroom overschrijden. De aarding kan eveneens nadelige gevolgen hebben
bij asymmetrische kringen, wanneer er laag niveau LF-signalen door de geleiders lopen
(vb. thermokoppels) waarbij de differentiële LF storingen zeer klein moeten blijven. In
deze beide gevallen worden betere resultaten bekomen wanneer er slechts een
éénzijdige aarding gerealiseerd wordt.
Het gebruik van triaxiale kabels (met dubbele afscherming) Iaat toe om beide
hogervermelde oplossingen te combineren. De buitenafscherming wordt dan aan beide
zijden geaard, terwijl de binnenafscherming slechts aan een zijde geaard wordt.
Voor coaxiale kabels, bij Iaag- en middelfrequente signalen, moet een aarding aan beide
zijden vermeden worden, omdat dit een belangrijke toename van de LF-stoorinvloeden
met zich mee zou brengen. Enkel voor korte verbindingen tussen apparaten die op
hetzelfde equipotentiaal aangesloten zijn of voor gebruik van HF-signalen met filtering
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 43

van de LF-componenten kan een aarding aan beide zijden overwogen worden.
Algemeen wordt een de afscherming van een coaxiale kabel aan een zijde normaal
geaard, en wordt langs de andere zijde door middel van een HF-kondensator aan de
aarde verbonden. Dit komt overeen met een meervoudige aarding voor HF en een
enkelvoudige voor LF.
aard van afscherming:
Voor laagfrequente
elektrische velden
volstaat een eenvoudige
afscherming met
vlechtwerk, bandstaal of
een thermoplastisch
scherm. Voor
laagfrequente
magnetische velden zijn
enkel kabels met een
afscherming bestaande
uit magnetisch materiaal
(met hoge permeabiliteit)
doeltreffend. Voor hoge
frequenties is de
doeltreffendheid van de
afscherm gekoppeld aan
het benaderen van een
buisvormige structuur (zoals bij doorlopende mantelafscherming).
De doeltreffendheid van de afscherming van een kabel wordt goed gekenmerkt door de
transfertimpedantie van de kabel (figuur). Afschermingen in de vorm van vlechtwerk met
een afdekkingspercentage groter dan 80% zijn goed geschikt voor de meeste problemen
in industriële toepassingen.
2.5.3 Actie bij de gestoorde uitrusting
Om te verhinderen dat belangrijke storingen doordringen in apparaten, kunnen
verschillende maatregelen genomen worden. Voor de eenvoud worden de maatregelen
opgesplitst in de aarding van de systemen en de bescherming van in- en uitgangen,
voedingen en afscherming van de apparaten.
2.5.3.1 Aarding van elektronische apparaten en systemen
Het doel van de aarding van apparaten is om personen tegen elektrische schokken te
beschermen wanneer deze met metalen delen, die toevallig onder spanning staan, in
aanraking komen. De manier van aarden, vooral wanneer het gaat om meerdere
apparaten, is uiterst belangrijk om eventuele storingsproblemen te vermijden. De aarding
wordt uitgevoerd in ster, ofwel spreekt men van een veelvoudige aarding.
Door toepassing van een aarding in ster probeert men equipotentiaalverbindingen te
bekomen door de stroomcirculaties in de aardleidingen te vermijden. Deze wijze van
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 44

aarden is echter enkel geschikt voor lage en middelmatige frequenties. Men kan niet
voorkomen dat HFstromen
in de
aardverbindingen en de
afscherming van de
kabels, die als HF-antenne
fungeren, vloeien.
Enkel in een beperkte
omgeving, met kleine
afstanden en weinig
stoorinvloeden, is een
stervormige
bruikbaar.
aarding
Figuur 13 : stervormige aarding
Het systeem van
meervoudige
aarding
circulatie-
laat
stromen toe,
maar probeert
potentiaalverschillen
tussen
apparaten te
beperken door
Figuur 14 : meervoudige aarding
de impedantie
van de verschillende verbindingen te verminderen Hiertoe worden de enkelvoudige
verbindingen vervangen door een netwerk van aardgeleiders. De aldus bekomen
massalussen zijn zelden hinderlijk. Door gebruik van dit aardingssysteem wordt de
aarding van de afschermingen van verbindingskabels tussen apparaten aan beide
uiteinden mogelijk, hetgeen leidt tot een globale vermindering van de storingen. Het
meervoudige aardingssysteem wordt aanvullend aan het beschermingssysteem tegen
indirect contact uitgevoerd.
2.5.3.2 Bescherming van de apparatuur
In dit deel volgen enkele nuttige aanwijzingen betreffende de te nemen maatregelen
voor de bescherming van in- en uitgangen, van voedingen en de bescherming tegen
straling.
in- en uitgangskringen
De bescherming van in- en uitgangskringen wordt in hoofdzaak gevormd door
galvanische scheidingen, door filters en door overspanningsbegrenzers.
Galvanische scheidingen vormen een doeltreffende bescherming tegen spanningen van
lage of middelmatige frequentie, de voorkomen tussen bedrading en aarde, voor zover
deze storingen de isolatiespanning niet overtreffen. De voornaamste galvanische
scheidingen zijn de transformatoren, impulstransformatoren, relais, optooikoppelaars en
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 45

vlottende capaciteiten. Voor een aantal van hen verslechteren de prestaties bij stijgende
frequenties.
Filters worden hoofdzakelijk gebruikt om de differentiële spanningen die zich buiten het
frequentiebereik van het signaal bevinden te onderdrukken.
Overspanningbegrenzers, zoals vonkbruggen, varistors en doorslagvaste dioden,
beveiligen de apparaten tegen stoorinvloeden die anders tot beschadiging zouden
kunnen leiden. Bij werking onderbreken ze de transmissie van het signaal.
Verder is het dikwijls aan te raden om optische verbindingen te gebruiken om de
moeilijkste problemen op te lossen, zeker in geval van snelle verbindingen tussen
verschillende gebouwen.
Voedingskringen
Het gebruik van filters, transformatoren, bliksemafleiders en andere toestellen werd
uitgebreid besproken in het hoofdstuk netstoringen.
Bescherming tegen stralingsvelden
De bescherming tegen elektrische en magnetische velden (LF of HF) is niet te
omschrijven in eenvoudig toepasbare regels van goed vakmanschap. Algemeen kan
men stellen dat elektrische LF-velden door elk geleidend materiaal verzwakt worden.
Voor magnetische LF-velden moet magnetisch materiaal met hoge permeabiliteit
gebruikt worden. Voor elektromagnetische HF-velden kan in principe elk materiaal
gebruikt worden, doch magnetische materialen geven de grootste verzwakking. Een
goede elektromagnetische afscherming wordt echter slechts bekomen indien zich geen
discontinuï teiten in de afscherming voordoen. (bijvoorbeeld aan de deuren).
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 46

Bibliografie
Jaarverslag 1996 / Electrabel
The Dranetz Field Handbook for Power Quality Analysis / Dranetz Technology
Measurement Guide for Voltage Characteristics /UNIPEDE 1995
European Standard prEN50160 Voltage characteristics of electricity supplied by public
distribution systems /CENELEC 1993
Opsporen van netstoringen, A. Vandenberk, VIK Antwerpen 1996
Elektromagnetische Compatibiliteit, Analyse en onderdrukking van stoorproblemen, DR
J.J. Goedbloed, Kluwer technische boeken Antwerpen 1990
geraadpleegde websites:
www.Laborelec.be Laboratorium Voor De Belgische Elektriciteitssector
www.Powerquality.com Powerquality organisatie (producenten apparatuur)
www.Dranetz.com Fabrikant Powermonitoren en toebehoren
www.Powergrid.com “gouden gids” voor materiaal gebruikt in alle facetten
van produktie en distributie van elektrische energie.
KHLim dep IWT graduaat 3 EL/EL Elektriciteit 47