Harmonische spanning zorgt voor versnelde slijtage in elektronische apparaten. Het is onderdeel van netvervuiling en Power Quality. Harmonische spanning- en stroom worden samen ook wel “Harmonische vervuiling” genoemd.

In het Europese elektriciteitsnetwerk hebben de stroom en de spanning een frequentie van 50Hz. Harmonische spanning is een veelvoud van 50Hz (en dus niet 50Hz) . Een golfvorm van 150 Hz is de derde harmonische (3*50) en 250 Hz is de 5^e harmonische (5*50).

Groene golf = Grondgolf +3e harmonische + 5e harmonische enz…

Wat veroorzaakt harmonische spanning?

Harmonische spanning wordt veroorzaakt door harmonische stroom. Harmonische stroom wordt geconsumeerd door schakelende elektronische belastingen zoals frequentieregelaars (VFD’s), LED-verlichting en andere elektronica. Deze harmonische stroom wordt afgenomen van een spanningsbron zoals een transformator of generator. Deze zal als gevolg hiervan harmonische spanning gaan leveren. Harmonische spanning is daardoor zichtbaar in het gehele net, terwijl harmonische stroom niet overal aanwezig is.

Wat zijn de effecten van harmonische spanning?

• Harmonische spanning zorgt voor versnelde slijtage in elektrische apparaten
  • Door verhoogde bedrijfstemperaturen
  • Door verhoogde piekspanningen
  • Ontregeling door dubbele nul doorgangen
• Ongewenste geluiden uit transformatoren en motoren.
• Extra blindvermogen consumptie (VA_r,d)
  • Onnodige energie- en capaciteitsverliezen
• Onverwacht uitschakelen van beveiligingstoestellen
  • Onnodige downtime met directe kosten zoals grondstof verlies maar ook indirecte kosten zoals mogelijk reputatieverlies bij het niet behalen van doelstellingen
• Uitschakelen van generatoren in noodbedrijf.
  • Door dubbele nuldoorgangen

Waar staat THDu voor?

THDu, ‘Total harmonic distortion voltage’ (Totale Harmonische Vervorming in het Nederlands) in de spanning is een berekening waarbij de harmonische spanning wordt uitgedrukt ten opzichten van de fundamentele (50Hz) spanning.

De THD_u zegt iets over hoe vervuild de spanning is. Op basis van onze 14 jaar ervaring is HyTEPS opgekomen met de volgende classificering.  

Ook bestaat er THD_i. Dit is dezelfde berekening maar dan voor de stroom.

Wat zijn de normen omtrent harmonische spanning?

In de netcode zijn limieten opgesteld voor de harmonische vervuiling in de spanning op het aansluitpunt van de netbeheerder (POC). De netcode is gebaseerd op de EN50160. De EN50160 heeft limieten opgesteld tot en met de 25e orde van harmonische (25*50 = 1250Hz). De THDu mag maximaal 8% zijn volgens de netcode.

Zijn er ook harmonischen met een frequentie hoger dan 1250Hz?

Ja, veel moderne apparaten zoals laadpalen en zonnepanelen zorgen voor harmonische spanning met een hogere frequentie. Deze harmonische worden “Supraharmonischen” genoemd. Voor deze hoogfrequente vervuiling bestaan op dit moment weinig normen. Nog hogere frequente harmonischen worden tot het EMC (Elektromagnetische compatibiliteit)- spectrum gerekend .

Wat veranderd er aan de topwaarde van de sinus (crestfactor) met harmonische spanning?

Bij bepaalde harmonischen kan de topwaarde van de sinus hoger worden dan de nominale waarde. Nominaal is de topwaarde van de sinus. Bij 5% 5e harmonische (binnen de gestelde normen) neemt de topwaarde bijvoorbeeld toe tot 340V. Dit is vooral schadelijk voor condensatoren in voorschakelapparaten en schakelende voedingen. Als het spanningsniveau van het netwerk al hoog is, bijvoorbeeld 250V ipv 230V, dan neemt de top van de sinus zelfs toe tot 370V ( bij 5% 5e harmonische). Dit is binnen de norm maar kan op de lange termijn schade toebrengen aan apparatuur.

Wat kunt u doen tegen harmonische spanning?

Harmonische spanning wordt veroorzaakt door harmonische stroom. Als de harmonische stroom wordt verminderd, verminderd normaliter ook de harmonische vervuiling in de spanning.

Meten is de beste manier om problemen in kaart te brengen en een effectieve oplossing te bieden. Ook zijn er diverse oplossingen voor harmonische spanning zoals passief en actief filteren.

Als uw eigen installatie niet de oorzaak is van de harmonische spanning, maar deze van het openbare elektriciteitsnetwerk af komt, kan kritische apparatuur gescheiden worden via AC/AC omvormers.