Valaistuskuormien verkkovaikutukset

Abstract

Tässä työssä tutkittiin yhä useampiin kotitalouksiin asennettavien pienloiste- ja LED-lamppujen aiheuttamia verkkovaikutuksia. Verkkovaikutusten osalta keskityttiin erityisesti kyseisten lampputyyppien aiheuttamiin harmonisiin yliaaltoihin sekä niiden loistehon kulutukseen. Tämän lisäksi työssä tutkittiin tavanomaisen himmentimen verkkovaikutuksia.

Työssä suoritettiin mittauksia pienloiste- ja LED-lamppukuormille sekä himmentimellä säädetylle halogeenilamppukuormalle. Mittauksissa havaittiin, että sekä pienloiste- että LED-lamput tuottavat huomattavia virran yliaaltoja. Tämä voi lamppujen käytön lisääntyessä vaikuttaa sähkön laatuun. Ne kuluttavat myös pätötehon kulutukseensa nähden huomattavan määrän loistehoa. Suurin osa lamppujen kuluttamasta loistehosta on särötehoa, jota ei voida kompensoida tavanomaisilla kompensointilaitteistoilla. Myös himmentimen käyttö lisää yliaaltojen määrää sekä loistehon kulutusta.

Tavalliselle kuluttajalle kyseisten lamppujen käytöstä ei välttämättä koidu ongelmia. Sähköverkkoyhtiöille sen sijaan koituu kustannuksia lisääntyneestä loistehon kulutuksesta sekä yliaaltojen määrästä sähköverkossa. Tällä hetkellä pienkuluttajalta ei laskuteta loistehon käytöstä, mutta tulevaisuudessa se saattaa tulla ajankohtaiseksi.

In recent years there has been an increase in use of compact fluorescent lamps and LED lamps due to introduction of EcoDesign Directive by EU. The purpose of this thesis was to examine the effects these lamps have on the power grid. The focus was especially on power system harmonics the lamps produce and their consumption of reactive power. Additionally this thesis examined the effects of anordinary dimmer on the power grid.

Several tests were performed on lighting loads that consisted of compact fluorescent lamps, LED lamps and halogen lamps controlled by a dimmer. The results of these tests show that CFLs and LED lamps produce significant amounts of harmonic currents that could affect the quality of electricity when these lamps are used in larger quantities. They also consume noticeable amounts of reactive power which is mostly consisted of distortion power which cannot be counteracted by ordinary shunt capacitors. The test results also show that the use of a dimmer increases harmonics in the grid and the consumption of reactive power despite the controlled load being purely resistive.

From a consumer’s point of view using CFLs and LED lamps won’t necessarily cause any problems. But the increased usage of these lamps (which will lead to an increase in consumption of reactive power and increased production of harmonics) will lead to increased costs for the power distribution companies. This might eventually lead to a situation that even the small consumers might have to pay for their consumption of reactive power.