Yliaalto-opus; Yliaaltojen perusteet

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena oli normaalissa piensähköverkossa esiintyvät yliaallot. Työn tarkoituksena oli tehdä yliaalloista perusteet kattavan opuksen, jonka avulla jokainen sähköalalla työskentelevä saisi peruskäsityksen yliaaltojen haitoista ja ehkäisystä. Yliaaltoja on ollut sähköverkossa siitä asti, kun ensimmäinen moottori kytkettiin verkkoon, mutta niistä aiheutuvat ongelmat ovat ilmaantuneet vasta viime vuosikymmenillä. Yliaallot ovat sähköverkossa jaettavaan, tai johonkin toiseen, perusaaltoon summautuneita häiriöaaltoja. Nämä häiriöt aiheuttavat ongelmia elektronisissa laitteissa ja alentavat laitteiden kuormitettavuutta. Erityisesti kondensaattorit vaurioituvat herkästi yliaalloista. Yksi suurimmista haitoista on nollajohtimen ylikuormittuminen. Puhuttaessa yliaalloista tarkoitetaan yleensä harmonisia yliaaltoja, sillä ongelmien aiheuttajat ovat useimmiten perusaallon kokonaisia monikertoja. Yliaallot luokitellaan kahdella eri kriteerillä: signaalin tyyppi (jännite tai virta) ja yliaallon järjestys (parillinen, pariton, kolmen kerrannainen, ei- kolmen kerrannainen pariton). Yliaaltojen suodattaminen on kannattavaa, jos on oletettavaa, että standardin SFS-EN 50160 antamat raja-arvot ylittyvät. Suodatusta voidaan tehdä monella eri tavalla kuten ylimitoittamalla verkko, yhdistämällä suodattaminen loistehon suodattamiseen tai pelkällä yliaaltosuodattimella kuten aktiivisuodatin. Suodattaminen tulee ottaa huomioon laskennallisesti jo sähkölaitteistoa suunniteltaessa, mutta suodattimia voi myös asentaa jo olemassa olevaan verkkoon. Tällöin tulee suorittaa mittauksia verkon tilasta. Tässä työssä käytiin läpi yliaaltoihin kuuluva perusteoria sekä suoritettiin mittauksia Lappeenrannan jäähallin ilmastointihuoneen sähkökeskuksessa. Rakennuksessa ei ollut havaittu sähköverkon häiriöitä aiheeseen liittyen, vaan mittaus suoritettiin kokeilu mielessä esimerkkinä tätä työtä varten. Sähkökeskuksesta löytyikin pientä häiriötä, mutta ei akuuttia vikaa.