Leveringskvalitet i kraftsystemet - NVE

Overharmoniske spenninger forårsakes primært av overharmoniske strømmer som flyter gjennom
systemimpedansen i kraftsystemet. De overharmoniske strømmene har som regel sin opprinnelse i
elektriske apparater med ulineær strøm og spenningskarakteristikk, svært ofte hos sluttbrukere i nettet.
Typiske kilder er tyristorstyrte apparater/anlegg, strømretteranlegg (likerettere/vekselrettere),
lysstoffrør, lysbueovner, strømforsyninger til apparater/elektronikk etc. Likerettere i et trefasesystem
vil ved symmetriske forhold kun generere såkalte karakteristiske overharmoniske strømmer, det vil si
harmoniske med orden gitt av h = n ⋅ p ± 1,
der h er harmonisk orden, n er et positivt heltall, mens p
er pulstallet for likeretteren, som er bestemt av likeretterens utforming. Men noe usymmetri i nettet,
blant annet i tyristorenes tennvinkler, kan medføre at det genereres overharmoniske strømmer og
spenninger i noe grad også ved andre frekvenser. I et enfasesystem vil eksempelvis lys, PC-er, og
annet elektronisk utstyr kunne generere merkbare 3. og 5. harmoniske strømmer.
Konsekvenser av overharmoniske spenninger kan være overbelastning av kondensatorer,
overbelastning og redusert ytelse på motorer, transformatorer, generatorer, overbelastning på nulleder
(TN-nett), økte elektriske tap, økt hørbar støy, telefonforstyrrelser, forstyrrelse av signalsystemer med
videre. Overharmoniske spenningskomponenter som 5., 7., 11. og 13., vil i størst grad medføre
varmgang og økte elektriske tap i systemet. 17., 19., 23. og 25. harmoniske vil i større grad medføre
driftsproblematikk og uønsket funksjon av utstyr, eksempelvis for instrumenter/elektronikk som
benytter spenningens nullgjennomgang eller maksimalverdi som referanse.
Nivået av overharmoniske spenninger i det norske kraftsystemet er relativt lavt i forhold til de fleste
andre land. Dette skyldes først og fremst at vi i Norge har en høy andel av ohmsk (lineær) last fordi vi
bruker mye elektrisk energi til oppvarmingsformål.
Eksempel på tiltak mot overharmoniske spenninger kan være å installere passive eller aktive filtre,
segregering av last, øke kortslutningsytelsen i de leveringspunktene hvor apparater kan få problemer,
eller øke impedansen på den del av nettet som er unik for den forstyrrende last. Roterende omformere
kan (teoretisk) også være en løsning, men er dyrt.
Europanormen [3] setter grenseverdier for total harmonisk forvrengning av spenningens kurveform,
THDU, samt individuelle overharmoniske spenningskomponenter opptil 25. orden, i anlegg med
nominell spenning fra og med 230 V til og med 35 kV for 95 % av tiden i løpet av en uke. Verdiene
skal måles som effektivverdier og som gjennomsnitt over ti minutter. Grenseverdi for THD er i [3] 8
%.
Det er nødvendig å sette krav til overharmoniske spenninger i det norske kraftsystemet med bakgrunn
i de problemer som kan oppstå som følge av slike spenninger, samt de erfaringer som foreligger, jf.
blant annet [1] og [2].
For spenningsnivå i det norske kraftsystemet opp til og med 35 kV er det erfart at en total harmonisk
forvrengning av spenningens kurveform på THDU = 8 % kan være for mye [1]. Ved nivåer under 5 %
er det erfart problemer i noen få tilfeller, og da på grunn av resonans.
Forslag til grenseverdier for total harmonisk forvrengning og individuelle overharmoniske
spenningskomponenter er gjort på bakgrunn av de erfaringene som er gjort i det norske kraftsystemet
[1]. Grenseverdier for de laveste spenningsnivåer kommenteres spesielt.
Overharmoniske strømmer som oppstår i anlegg med høyere spenningsnivå, vil transformere seg til
anlegg med lavere spenning, og dermed gi opphav til overharmoniske spenninger også i anlegg med
lavere spenningsnivå. Overharmoniske strømmer som oppstår i anlegg med lavere spenningsnivå, vil i
liten grad generere overharmoniske spenninger i anlegg med høyere spenningsnivå, da
kortslutningsytelsene er meget større for de høyere spenningsnivå. Det er derfor nødvendig å stille
strengere krav til overharmoniske spenninger i anlegg med høyere spenningsnivå enn for
48