The Zone Concept Design of Low-Voltage Installations Considering the Spread of High Frequency Harmonics

Sammanfattning: Nyttjandet av elkraft har blivit en ryggrad i det moderna samhället. I takt med att användningen av elkraft har ökat så ökar också antalet apparater, möjliga användningsområden och intresset att hushålla med elenergi med hänsyn till miljön.När elapparater och elanvändning utvecklas mot mer energisnåla och högteknologiska produkter innebär det samtidigt att elkvalitén förändras. När användningen av kraftelektronik accelererade inom elektronikområdet blev övertoner (upp till 2 kHz) dess nätpåverkan och dess eliminering ett viktigt område för både ingenjörer och forskare.Idag har högfrekventa övertoner (HF- övertoner) (över 2 kHz) börjat överta övertonernas roll som ett problemområde i kraftnät och för elapparater. Drivkraften bakom ökningen av HF- övertoner är dels den fortsatta jakten på energisnåla och högteknologiska produkter och dels, ironiskt nog bekämpning av övertoner på lägre frekvenser bland annat genom aktiva kretsar  Den grupp vid Luleå tekniska universitet, som författaren till avhandlingen tillhör, är en av de få i världen som just studerat emissionen av HF- övertoner vid apparater och deras spridning i kraftnät. Den starkaste orsaken till avsaknaden av andra forskare är, förutom den snabba teknikutvecklingen, och avsaknaden på lämplig mätteknik troligtvis att teknikområdet ligger mellan teknikområdena elektronik, elektromagnetisk förenlighet (EMC) och elkraft. Men det senaste åter har det skett en snabb ökning av intresset i ämnet, med flera företag och högskolor som söker kontakt med gruppen.De resonansfenomen som varit ett av problemområdena gällande övertoner återfinns även gällande HF- övertoner, men naturligtvis högre upp i frekvensområdet där erfarenheter och mätteknik fattas.Resonansfenomen i kraftdistribution i detta frekvensområde har påtalats av andra forskare men då främst gällande likströms distribution eller i samband med provning av apparater. I forskargruppen har common mode resonanser studerats av författaren och differential mode resonanser i elnät studerats av en annan gruppmedlem.Avhandlingens mål är att visa uppkomst, utbredning, konsekvenser och hantering av HF- övertoner vid anslutning av elapparater till distributionsnät. Beskrivningen baseras på den kunskap som finns gällande övertoner och ligger i tiden med de arbeten som sker världen runt gällande EMC, apparater och ledningsnät.Avhandlingens titel "Zone Concept: Design av Lågspänningsinstallationer Med Hänsyn till Spridning av Högfrekventa Övertoner" vill lägga tonvikten på, att en bra elkvalité och en god elektromagnetisk förenlighet uppnås när det är ett bra samspel mellan anslutna apparater och elanläggning. En vässäntlig del i den beskrivningen är att avgränsa utbredningen av HF- övertoner genom seriefilter som företrädesvis kan vara krafttransformatorer och att minska resonansrisker och höga spänningsamplituder genom införandet av shuntelement. Dessa shuntelement sluter strömkretsen genom att sänka impedansen i HF- övertonernas frekvensområde och kan undvika resonansfenomen genom att införa aktiva förluster.Många av åtgärderna för att avgränsa utbredningen av HF- övertoner, t.ex. transformatorer kan också nyttjas för att begränsa övertoner på lägre frekvenser.