Energian säästäminen ja energiahävikin minimointi on yksi tärkeimmistä energiankäytön osa-alueista. Riippumatta siitä, millä alalla työskentelet, energiansäästöjen lisäämiseksi on tarkasteltava virrankulutusta ja laadittava sähkönlaadun hallinnan energiansäästösuunnitelma.
Sähkönkulutuksen vertailuanalyysi
Ensimmäinen askel sähkönlaadun hallintaohjelman kehittämisessä on nykyisen sähkönkulutuksen vertailuanalyysi koko laitoksessa. Alkukartoituksen avulla voit etsiä aluksi nopeita ja helppoja ratkaisuja, kuten alueita tai laitteita joita ei käytetä viikonloppuisin ja ne voidaan siten sammuttaa. Seuraa suurten laitteistojen ulkopuolisia , energiankäyttöön vaikuttavia kohteita, kuten sähköinen lisälämmitys, valaistuksen päälle jättäminen ja tietokoneiden sammuttamatta jättäminen.
Kun olet tunnistanut ja toteuttanut nämä nopeat voitot, jatka yksityiskohtaisempien tutkimusten tekemistä koko rakennuksessa tai alueella. Suorita laitteistojen kuormitustutkimuksia koko alueella Fluke 1777 -kolmivaiheisella sähkönlaadun analysaattorilla. Näiden mittausten avulla voit selvittää, missä voidaan saavuttaa merkittäviä energiansäästömahdollisuuksia, jos jotkin järjestelmät kytkettäisiin pois päältä yön ajaksi käyttöajan ulkopuolella.
Edistyneitä sähkönlaadun huomioita
Seuraava askel sähkönkulutuksen vähentämisessä on tarkastella, mistä energiahävikkiä syntyy. Yksi alue, johon kannattaa keskittyä, on johtimien häviöt. Kun virta kulkee johtimien läpi, osa tuotetusta energiasta muuttuu hukkaenergiaksi lämmön muodossa. Tämä ongelma voidaan selvittää I2R-perusyhtälöllä, joka osoittaa toimitetun tehon. Jäljelle jää kuitenkin kaksi mahdollista ratkaisua: joko pienentää virtaa (I), jolloin teho on pienempi, tai pienentää resistanssia (R). Molempien seurauksena syntyy kuitenkin seuraava ongelma:
- Pienempi virta (I) ja kuorma ei toimi oikein
- Resistanssin (R) pienentäminen voi maksaa enemmän, koska se edellyttää isompien kupari- tai alumiinijohtimien asentamista
Mikä on siis paras ratkaisu?
Ota huomioon johtimen mitoitus. Yhdysvaltojen kansallisessa sähköturvallisuusstandardissa (NFPA 70 tai NEC 100) annetaan paljon ohjeita johtimen koosta ja määritellään ihanteellinen johtimen koko lähes kaikkiin olosuhteisiin. Johtimien mitoituksessa tärkeintä on varmistaa johtimien turvallinen toiminta sopivimmalla eristyksellä. Tämä voi riippua tarvittavasta pituudesta, poikkipinta-alasta ja ennakoidusta nimellisvirrasta. Näin voidaan minimoida energiahäviöt, tyypillisesti 2 % tai vähemmän, ja saada aikaan hyväksyttävä jännitehäviö johtimessa. Yhtenä mahdollisuutena olisi korkeamman hyötysuhteen kuormien asentaminen. On suositeltavaa tarkistaa, ovatko moottorit mahdollisesti ylimitoitettuja nykyiseen sovellukseen.
Energiahävikki
Nämä säännöt ja ohjeet ovat hyödyllisiä, kun teet uusia asennustöitä, mutta kun kaapelointi on valmis ja kuormat on asennettu, kaikki ei aina onnistu ihanteellisesti. Ajan mittaan laitteet voivat muuttua lisäysten, säätöjen, siirtojen ja iän myötä, jotka voivat kaikki vaikuttaa merkittävästi energiahävikkiin. Keskeiset alueet, joilla energiaa voi kulua hukkaan, liittyvät sähkönlaatuun: jännitteen säätely, harmoniset yliaallot, tehokerroin ja epäsymmetriset kuormitukset.
Jännitteen säätely
Jännitteen säätelyllä vähennetään jännitteestä riippuvaisten kuormien energiankulutusta. Tämä tapahtuu vähentämällä tai ohjaamalla jännitetasoja laitevalmistajan määritysten mukaisiksi, jolloin saadaan aikaan energiansäästöjä. Kun muuntajaan asennetaan tehokkaampia kuormia, järjestelmän jännite voi nousta tai sitä voidaan ohjata väärin.
Havaitse jännitteen säätelyn ongelmat Fluke 1777 -sähkönlaadun analysaattorilla, jolla etsitään transienttijännitteitä ja jännite-epäsymmetriaa. Molemmat ongelmat voivat johtaa vikaantumiseen, suunnittelemattomiin seisokkeihin ja kalliisiin korjauksiin.
Harmoniset yliaallot
Harmoniset yliaallot vääristävät jännitettä ja virtaa niin, että jännitteen siniaalto ei säily ihanteellisena. Yksi sähköjärjestelmien harmonisten yliaaltojen tunnetuimmista vaikutuksista on niiden aiheuttama liiallinen lämpö johtimissa. Tämä johtaa vaihe- ja nollajohtimien ylikuumenemiseen, joka tunnetaan nimellä kolmella kerrannaiset harmoniset yliaallot.
Lisälämpö aiheuttaa ongelmia kaapeleissa, moottorin käämityksissä ja muuntajissa. Ylikuumeneminen voi aiheuttaa merkittäviä vaurioita tai täydellisen vikaantumisen, joista kumpikin voi johtaa suunnittelemattomiin seisokkeihin ja kalliisiin korjauksiin. Mittaa ja diagnosoi harmoniset yliaallot Fluke 1770 -sarjan kolmivaiheisella sähkönlaadun analysaattorilla.
Epäsymmetrinen kuormitus
Kolmivaihemoottoreissa epäsymmetria heikentää laitteen suorituskykyä ja lyhentää elinikää. Moottorin staattorin liittimien jännite-epäsymmetria aiheuttaa vaihevirran epäsymmetrian, joka on paljon suurempi kuin jännite-epäsymmetria. Epäsymmetriset virrat puolestaan johtavat vääntömomentin vaihteluun, lisääntyneeseen värähtelyyn ja mekaaniseen kuormitukseen, lisääntyneisiin häviöihin ja moottorin ylikuumenemiseen. Jokainen näistä vaikutuksista kuluttaa energiaa, joka on nyt mitattavissa watteina. Diagnosoi ja mittaa epäsymmetrinen energiahävikki Fluke 1777 -sarjan kolmivaiheisella sähkönlaadun analysaattorilla.
Sähkönlaatututkimusten hyödyt
Kun sähkönlaatututkimuksissa ilmenee alueita, joilla energiaa kuluu hukkaan, voit ryhtyä toimiin ongelmien korjaamiseksi:
- Määritä ennakoivan kunnossapidon rutiini, jotta voit jatkaa mittaamista vertailuarvoon nähden ja havaita ongelmat heti niiden ilmaantuessa.
- Asenna harmonisten yliaaltojen suodattimet kuormiin, jotka lisäävät laitoksesi harmonista säröä.
- Korjaa epäsymmetrian aiheuttajat. Tämä voi tarkoittaa korjaus- tai vaihtoaikataulun laatimista suurille moottoreille, joissa on mekaanista epätasapainoa.
- Korjaa epäsymmetrisen kuormituksen ongelmat. Joissakin tapauksissa tämä voi tarkoittaa yksivaiheisten kuormien säätämistä siten, että ne jakautuvat tasaisemmin eri vaiheille.
- Vaihda tarvittaessa palaneet sulakkeet. Ongelman voi aiheuttaa myös kolmivaiheisten tehokertoimen korjauskondensaattoreiden sulakkeen palaminen; sulakkeen vaihtaminen voi ratkaista merkittävän epäsymmetrian.
Sähkönlaatututkimukset tuovat esiin paljon mahdollisuuksia säästää energiaa, vähentää koko laitoksen ongelmista johtuvia energiahäviöitä ja alentaa energiakustannuksia. Sähkönlaadun valvonta voi osoittaa, mistä ongelmat johtuvat ja miten ne voidaan korjata.
Energiansäästöjen lisäksi sähkönlaadun tutkimuksilla on todettu saatavan joitakin lisähyötyjä:
- Mahdollisten vikojen havaitseminen laitteistoissa, jotka voivat aiheuttaa merkittäviä häiriöitä
- Löydetyt laitteiden toimintahäiriöt, jotka voivat johtaa ketjuttuviin ongelmiin
- Väärin asennettujen katkaisijoiden löytäminen, jotka ovat alttiita tahattomalle laukeamiselle