Utredning om förekomsten och inverkan av övertoner i Umeås centrala elnät
Elmiljö och elkvalitet är något som har fått ökat fokus de senaste åren, en av parametrarna som kontrolleras för att erhålla en tillfredställande elkvalitet är övertoner. Den senaste tidens teknikutveckling har gjort att mer övertoner går ut på elnätet, samtidigt som utrustningen blir allt mer känslig mot störningar. För att minimera utbredningen av övertoner har en ny standard tillkommit där kraven för tillåtna nivåer har skärps.Projektet uppkom eftersom bostadsområdet Forellen i centrala Umeå översteg gränsvärdet för övertoner två gånger under 2012. Under projektet har gränsvärdet dessutom överstigits fyra gånger i Umåkers fördelningsstation.En litteraturstudie om elkvalitet och övertoner har genomförts. Information från de mätarna med fast installation har analyserats och kompletterande mätningar har genomförts för att erhålla en överskådlig bild av övertonernas förekomst. Det har även genomförts simuleringar med övertoner för att öka förståelsen kring olika övertonsproblem.Övertoner uppkommer främst av apparater som drivs på likström. Likriktaren använder bara en del av strömkurvan, vilket skapar övertoner. Enfaslaster sänder främst ut den 3:e övertonen, som summeras i nolledaren vilket kan leda till att nolledaren överbelastas. Trefaslaster sänder främst ut den 5:e övertonen, dessa övertoner sprids relativt obehindrat genom transformatorn och kan skapa resonans med kondensatbatterier. Frekvensomvandlare som saknar filter anses vara den mest problematiska störningskällan eftersom den släpper ut väldigt höga nivåer av övertoner samtidigt som de ofta används vid större effekter.Ett problem med övertoner är att nolledaren överbelastas, vilket kan leda till att ett spänningsfall i nolledaren uppstår eller i värsta fall att den förstörs. Övertoner skapar även ökade förluster i transformatorer och motorer.Störningarna som gjorde att gränsvärdet för övertoner överstegs i Umåkers fördelningsstation kommer från en större fabrik. Även störningar i bostadsområdet Forellen visade sig komma från samma fabrik, eftersom fabriken har möjlighet att koppla över till Tegs fördelningsstation som matar till Forellen. I samband med att fabriken matades från Tegs fördelningsstation och ett resonansfenomen i ett kondensatorbatteri så spreds störningen till bostadsområdet. Simuleringarna som är gjorda visar att spänningsövertonerna sprids mellan kunderna, samtidigt som strömövertonerna sprids mot strömkällan (transformatorn). Detta betyder att strömövertonerna ska undersökas när en störningskälla ska lokaliseras i nätet. Simuleringar visar även vikten av att ett starkt nät med låg impedans främjar en bättre elkvalitet.Överlag anses inte övertoner vara något större problem i Umeås centrala elnät. Störningar som överstiger gränsvärdet kommer från en större kundanläggning och inte från en sammanlagring av många mindre störningar. Ett bostadsområde anses inte kunna överskrida gränsvärdena för övertoner samtidigt som största delen av övertonerna fastnar i transformatorns deltalindning. Eftersom övertoner sprids relativt obehindrat i nätet erhålls en bra överblick av förekomsten av övertoner genom att mäta elkvaliteten i fördelningsstationerna.