ELECTRICAL ISSUES IN MODERN BUILDINGS!
Μια πηγή τεράστιων προβλημάτων σε ένα υπερ-σύγχρονο κτίριο είναι οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και οι παραμορφώσεις της ηλεκτρικής παροχής ισχύος & ενέργειας.
ΟΙ ΑΡΜΟΝΙΚΕΣ
Οι αρμονικές όταν εμφανίζονται σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση αποτελούν ένα μεγάλο πλήγμα στην διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Ο όρος αρμονικές αφορά την παραμόρφωση της ημιτονοειδούς καμπύλης της τάσης και της έντασης του ρεύματος.
Ιδανικά οι καμπύλες αυτές είναι ομαλές και τότε η παραμόρφωση των αρμονικών είναι μηδενική.
Οι αρμονικές εμφανίζονται στις κυματομορφές Τάσης & Έντασης, εξαιτίας των τροφοδοτικών συστημάτων των ηλεκτρικών συσκευών που υφίστανται μέσα σε ένα κτίριο, από:
· Τους ρυθμιστές στροφών συχνότητας (VFD’s), που χρησιμοποιούνται ευρέως σε ανεμιστήρες κλιματισμού, αντλίες κλιματισμού, συμπιεστές κλιματισμού, κλπ
· Κινητήρες σταθερού μαγνήτη (EC Motors).
· Φωτισμός LED
· Φωτοαντιγραφικά & Εκτυπωτές
· Η/Υ
· Τροφοδοτικά UPS
· TV
· Και ένα πλήθος συσκευών που διαθέτει ένα τροφοδοτικό AC/DC.
Οι αρμονικές μετρώνται από τις παραμορφώσεις που παράγονται στην τάση καθώς και στην ένταση συσκευών που απορροφούν ρεύμα με ένα μη γραμμικό τρόπο.
Οι αρμονικές αναφέρονται σαν ολικές παραμορφώσεις (Total harmonic distortion – THD).
Είναι δε το πηλίκο της τιμής RMS του αρμονικού περιεχομένου προς την τιμή RMS της θεμελιώδους συχνότητας σε ποσοστό (%) αρμονικής παραμόρφωσης.
Εάν η τάση ή η ένταση δεν περιέχουν καμία αρμονική η τιμή THD θα έφτανε το 0%.
Καθώς το μέγεθος των αρμονικών αυξάνει το ποσοστό % - THD αυξάνει επίσης.
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΕ ΜΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΠΟ ΑΡΜΟΝΙΚΕΣ
Υψηλά επίπεδα αρμονικών παραμορφώσεων τροφοδοσίας σε ένα κτίριο (FACILITY) μπορεί να δημιουργήσουν ένα μεγάλο εύρος προβλημάτων.
Μερικά από τα προβλήματα που συναντάμε, είναι:
1. Πρόωρη αστοχία και συχνές βλάβες καθώς και μείωση στον χρόνο ζωής εξαιτίας της:
a. Υπερθέρμανσης των μετασχηματιστών, καλωδίων, αυτομάτων διακοπτών και ασφαλειών.
b. Υπερθέρμανση των κινητήρων που τροφοδοτούνται κατά μήκος των γραμμών.
2. Ενοχλητικές πτώσεις των αυτομάτων διακοπτών από υπερφόρτωση, εξαιτίας της επιπλέον θερμότητας και φόρτισης αρμονικών.
3. Ασταθής λειτουργία των γεννητριών εφεδρείας (Η/Ζ).
4. Ασταθής λειτουργία των ευαίσθητων ηλεκτρονικών που απαιτούν καθαρό ημιτονοειδές ρεύμα AC.
5. Φωτισμός που τρεμοπαίζει (Flickering).
ΕΣΤΙΑΣΗ ΣΤΟΥΣ ΡΥΘΜΙΣΤΕΣ ΣΤΡΟΦΩΝ, ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ (VFD)
Μια μονάδα ρύθμισης στροφών VFD, εργάζεται παίρνοντας ένα 3-φασικό ρεύμα γραμμής εισόδου AC και ανορθώνει την τάση σε συνεχές ρεύμα DC μέσα από διόδους.
Αυτό μετατρέπει την τάση σε μια ομαλή μορφή συνεχούς ρεύματος DC απέναντι σε μια συστοιχία πυκνωτών.
Κατόπιν η μονάδα VFD, μετατρέπει και πάλι πίσω σε μια κυματομορφή AC για τον κινητήρα ώστε να ελέγξει την ταχύτητα.
Έτσι (!) δημιουργείται το μη γραμμικό ρεύμα (αρμονική παραμόρφωση) από την ανόρθωση του 3-phase AC σε DC.
ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ
Οι αρμονικές παραμορφώσεις έχουν μια οικονομική επίδραση σε όλες τις φάσεις διάρκειας ζωής ενός κτιρίου (FACILITY), δηλαδή:
1. Υπάρχει η προκαταβολική δαπάνη είτε του μεγέθους του εξοπλισμού για να καλύψει τις αρμονικές (!) ή να επενδύσει σε κάποια αρμονική άμεση εξάλειψη .
2. Υπάρχουν οι καθημερινές επί πλέον δαπάνες, λόγω έλλειψης αποδοτικότητας του συστήματος.
3. Τέλος, οι δαπάνες λόγω πρόωρης αστοχίας του εξοπλισμού (βλάβες).
ΑΠΛΟΙ ΤΡΟΠΟΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ
Ένας γρήγορος τρόπος αντιμετώπισης των αρμονικών είναι η υπέρ- διαστασιολόγηση τμημάτων της εγκατάστασης στην ηλεκτρική κατασκευή του κτιρίου.
Μετασχηματιστές και μεγέθη καλωδίων μπορεί να μεγαλώσουν για να αντιμετωπίσουν το περιεχόμενο των αρμονικών και της θερμότητας.
Οι γεννήτριες εφεδρείας επίσης χρειάζεται να μεγαλώσουν σε συστήματα με υπερβολικό περιεχόμενο αρμονικών.
Ακόμη, η γεννήτρια πρέπει να είναι ικανή να αντιμετωπίσει την ένταση του ρεύματος των επιπλέον αρμονικών.
Τέλος, ο ρυθμιστής τάσεως της γεννήτριας πρέπει να είναι ικανός να αντιμετωπίσει την παραμόρφωση της τάσης χωρίς να προξενήσει κάποια ασταθή λειτουργία.
Εναλλακτικά, αντί για πληρωμές σε υπέρ-μεγέθη εξοπλισμό θα ήταν να επενδύσει κάποιος σε προϊόντα που παράγουν μικρότερες αρμονικές.
Παράδειγμα, χρησιμοποιώντας μια μονάδα ρύθμισης στροφών VFD χαμηλού κόστους αγοράς, μπορεί να τραβά 67% περισσότερο ρεύμα από μια μονάδα VFD, μέτριου κόστους, που περιλαμβάνει ένα πηνίο DC, ή ένα κύκλωμα γραμμής εισόδου (Reactor).
H καλύτερη λύση επιτυγχάνεται με τεχνολογίες, που μετριάζουν τις αρμονικές κάτω από το 5%.
Επενδύοντας σε λύσεις μετρίασης των αρμονικών είναι μια εναλλακτική λύση στην επαύξηση της ηλεκτρικής εγκατάστασης του κτιρίου.
ΜΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ
Ένας Μετασχηματιστής ή ένας κινητήρας που λειτουργεί με υψηλή θερμότητα σημαίνει ότι χρησιμοποιεί ενέργεια όχι αποδοτικά (!) αφού η ενέργεια χρησιμοποιείται για να δημιουργεί θερμότητα αντί για τροφοδοσία άλλων φορτίων μέσα στο κτίριο.
Τα κεντρικα συστήματα Ψύξης & Κλιματισμού & Αερισμού λειτουργούν, πλέον, σε μια υψηλότερη ικανότητα και έτσι, καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια (!) αφού απαιτείται να απορρίψουν την επιπλέον παραγομένη θερμότητα, από το κτίριο.
ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΆΡΚΕΙΑ ΤΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ
Αναδεικνύοντας το ζήτημα των αρμονικών ενωρίς, κατά την διάρκεια των μελετών, επιτρέπει σε άλλα τμήματα των ηλεκτρικών υποδομών του κτιρίου, να στοιχίσουν λιγότερο (μη υπερ-διαστασιολόγηση).
Από την στιγμή που το ζήτημα των αρμονικών τεθεί ενωρίς, επί πλέον μακρόχρονες οικονομίες κλίμακος μπορεί να επιτευχθούν, μέσα από: (α) υψηλότερες αποδόσεις και (β) μηχανήματα που διαρκούν περισσότερα χρόνια.
Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ
Ο συντελεστής ισχύος είναι ηλεκτρικός όρος, που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία κατασκευών και προκαλεί σύγχυση επειδή στην πραγματικότητα υπάρχουν 3 διαφορετικοί τύποι συντελεστών ισχύος:
1. Ο πραγματικός συντελεστής ισχύος
2. Ο συντελεστής ισχύος μετατόπισης
3. Ο συντελεστής ισχύος παραμόρφωσης
Ο πραγματικός συντελεστής ισχύος λαβαίνει υπόψη και την μετατόπιση και την παραμόρφωση (που είναι συνάρτηση του περιεχομένου των αρμονικών).
ΜΕΤΡΑ ΠΑΡΟΧΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ – ΠΟΙΝΕΣ
Μερικές εταιρίες πάροχοι ηλεκτρικού ρεύματος χρεώνουν έξτρα τέλη (ποινές) σε πελάτες, που έχουν ένα φτωχό συντελεστή ισχύος και ακόμη, προσφέρουν μείωση στους λογαριασμούς ρεύματος πελατών που έχουν ένα καλό συντελεστή ισχύος.
Προσθέτοντας μια μονάδα VFD σε ένα κινητήρα, μπορεί να βελτιώσει την αληθή συντελεστή ισχύος.
Μονάδες VFD, που παράγουν λιγότερες αρμονικές, θα βελτιώσουν τον συντελεστή ισχύος καλύτερα από μια μονάδα VFD που έχει κακό αποτύπωμα αρμονικών.
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ (EMC)
Οι εγκαταστάσεις όλων των σύγχρονων κτιρίων είναι υψηλού επιπέδου και πολυπλοκότητας με αποτέλεσμα όσο περισσότερα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά μέρη υπάρχουν να απαιτείται τεράστια προσοχή σε ζητήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας.
Με βάση την οδηγία της διεθνούς επιτροπής Ηλεκτρονικών (IEC): Συμβατότητα είναι η ικανότητα ηλεκτρικού ή ηλεκτρονικού εξοπλισμού ώστε να λειτουργεί χωρίς προβλήματα μέσα σε ένα περιβάλλον ηλεκτρομαγνητικό.
Ο εξοπλισμός δεν πρέπει να εμποδίζει, ή να παρεμβάλει με όποιο άλλο προϊόν ή σύστημα που γειτονεύει.
Επί πλέον ο ηλεκτρικός εξοπλισμός θα πρέπει να είναι απρόσβλητος (immune) ή ανεκτικός σε συγκεκριμένα επίπεδα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
Αυτό αποτελεί νομική απαίτηση για όλα τα προϊόντα που διακινούνται εντός της Ε.Ε.
Ο στόχος των προτύπων ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC) είναι να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία και την ασφάλεια όλων των ειδών συστημάτων που εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον.
ΠΑΡΕΜΒΟΛΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ (RFI).
Τα ηλεκτρικά φορτία επάνω στα δίκτυα ισχύος έχουν αυξηθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια με την ευρεία χρήση μηχανών γραφείου κυρίως και εξοπλισμού επικοινωνιών.
Ακόμη και οι εγκαταστάσεις αυξήθηκαν με τους ανελκυστήρες, τον Φωτισμό, τις γραμμές πληροφορικής και επικοινωνιών, την πυροπροστασία, τα συστήματα ασφαλείας και φύλαξης, την ενέργεια και την ύδρευση και τέλος τον κλιματισμό και τον Αερισμό.
Σαν αποτέλεσμα όλο αυτό έχει οδηγήσει σε αυξημένες ηλεκτρομαγνητικές και ειδικότερα υψηλής συχνότητας εκπομπές (RFI).
Εάν η ηλεκτρική ενέργεια που ρέει μέσω των καλωδίων περιέχει συχνότητες πάνω από 30 MHZ μπορεί να ακτινοβολήσει και να κάνει παρεμβολές στην σωστή λειτουργία γειτονικών εξοπλισμών ή με καλώδια πληροφορικής (data cabling) και να προξενήσει σφάλματα, αυξημένη κυκλοφορία, από υπερφόρτωση δικτύου.
Οι τελικοί χρήστες κατά περιόδους θα έχουν κακή εμπειρία από θορυβώδεις τηλεφωνικές γραμμές και κομμένες συνδέσεις.
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ
Οι Ιδιόκτητες ακινήτων επενδύουν πάρα πολλά σε νέες τεχνολογίες (!) επάνω στην Ενεργειακή Αποδοτικότητα ενός κτιρίου (FACILITY).
Όμως, υπάρχει ο κίνδυνος ότι επενδύοντας σε νέους κινητήρες, ρυθμιστές στροφών (VFD) και σε άλλο εξοπλισμό ισχύος η επένδυση να μην αποσβεστεί (!) εάν οι ρυθμιστές στροφών δεν λειτουργούν σωστά αλλά προξενούν αξιοσημείωτα προβλήματα στο δίκτυο ηλεκτρικής ισχύος και στο περιβάλλον.
Επί πλέον, η δυσλειτουργία των ανελκυστήρων, του φωτισμού, των συστημάτων προστασίας ζωής και ο επαγγελματικός εξοπλισμός, λόγω της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής να θέσει την ζωή των προσώπων σε κίνδυνο ειδικά σε χώρους όπως νοσοκομεία, αεροδρόμια, ή υψηλά κτίρια.
Καθώς οι μονάδες VFD είναι πιθανές πηγές εκπομπών υψηλών συχνοτήτων είναι κρίσιμο και σημαντικό να εκλέγονται με βάση τους περιορισμούς για συγκεκριμένη ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC) και να τοποθετούνται με τις οδηγίες και συστάσεις των κατασκευαστών.
Εάν τα ζητήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας δεν ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή και την εγκατάσταση των μονάδων VFD, οι ιδιοκτήτες ακινήτων και οι χρήστες είναι το πιο πιθανό ότι θα συναντήσουν όλα (!) τα πιο πάνω προβλήματα.
ΠΕΡΙ ΟΛΟΚΛΗΡΟΥ ΚΟΣΤΟΥΣ, ΣΤΟΝ ΚΥΚΛΟ ΖΩΗΣ.
Ισχύει:
Ολοκληρωμένα Κόστη = Δαπάνες κεφαλαίου + Λειτουργικές δαπάνες + Δαπάνες μη χρήσης.
Το κλειδί στις Λειτουργικές Δαπάνες, είναι η ενεργειακή αποδοτικότητα.
ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΑ ΛΟΓΙΣΤΙΚΑ:
Το κόστος | η δαπάνη συντήρησης που αυξάνει την διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και αποφεύγει το υψηλό κόστος του μη προγραμματισμένου χρόνου διακοπής θα πρέπει να αναφέρεται στα ΕΠΕΝΔΥΤΙΚΑ ΚΟΣΤΗ και όχι (!) σαν μέρος των Λειτουργικών Δαπανών.
Αντίθετα, μόνον μια πλημμελής συντήρηση, που δεν αυξάνει την διάρκεια ζωής του εξοπλισμού θα πρέπει να περιλαμβάνεται στις Λειτουργικές δαπάνες.
Η προληπτική | προβλεπτική συντήρηση πληρώνει για τον εαυτό της (!) αποφεύγοντας τις υψηλές δαπάνες από απρογραμμάτιστες διακοπές.
Περισσότερα μπορούμε να εξηγήσουμε από κοντά ...
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου