Dimensionering af lavspændingskabler førende strømme med indhold af 3. harmoniske strømme (SB 6)
Leveret af Keld Dyrmose, Lektor, AAMS (Aarhus Maskinmesterskole)
Keld Dyrmose er lektor ved Aarhus Maskinmesterskole (AAMS) og uddannet maskinmester. Han har bidraget med teknisk viden inden for områder som transformatorers paralleldrift, omsætningsforhold og koblingscifre samt AC-kredsløbsberegninger.
Dimensionering af LV kabler med 3 harmoniske strømme
Læs mere om kabler her
Dimensionering af Lavspændingskabler med 3. Harmoniske Strømme (SB 6)
Når lavspændingskabler (LV-kabler) fører belastningsstrømme med et betydeligt indhold af 3. harmoniske strømme, kræver det særlig opmærksomhed ved dimensionering. Dette skyldes, at 3. harmoniske strømme summeres i neutrallederen og kan føre til overbelastning af både neutrallederen og faserne.
1. Hvad er 3. harmoniske strømme?
- Harmoniske strømme opstår ved ikke-lineære belastninger såsom lysdæmpere, computere, frekvensomformere og LED-belysning.
- 3. harmoniske (150 Hz ved 50 Hz net) er en af de mest kritiske harmoniske komponenter, fordi:
- De er i fase i alle tre faser.
- De summeres i neutrallederen (TN- og TT-systemer).
- De øger tab og termisk belastning på kablerne.
2. Dimensioneringskrav ifølge SB 6
Ifølge Stærkstrømsbekendtgørelsen (SB 6) / IEC 60364 skal følgende overvejes:
a) Neutrallederens belastning
- Hvis summen af harmoniske strømme i neutrallederen overstiger 50 % af fasebelastningen, skal neutrallederen dimensioneres efter den maksimale belastning.
- I stærkt forurenede net kan neutralstrømmen nå op til 1,73 gange fasebelastningen.
- I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at vælge en neutralleder med samme tværsnit som faserne.
b) Korrektionsfaktorer for strømføringsevne
- Korrektionsfaktorer (kt) reducerer kabelkapaciteten, afhængigt af harmonisk indhold.
- Typiske reduktionsfaktorer (IEC 60364-5-52):
- Harmonisk indhold < 15 % → kt = 1,0 (ingen korrektion).
- Harmonisk indhold 15-33 % → kt ≈ 0,86.
- Harmonisk indhold > 33 % → kt ≈ 0,75.
- Meget højt harmonisk niveau → kt kan være 0,5-0,6.
c) Varmeafledning og belastningskapacitet
- Høje harmoniske niveauer fører til øget skin-effekt og Joule-tab, hvilket kræver større tværsnit.
- Hvis neutrallasten overstiger fasebelastningen, vælges større kabeltværsnit eller kabler med forbedret varmeafledning.
3. Praktisk Dimensioneringseksempel
Antag en installation med en nominel belastning på 100 A per fase og en 3. harmonisk andel på 40 %:
- Neutralstrøm beregnes:IN=(I1)2+(I3.harm)2=(100A)2+(0,4×100A)2=108AI_N = \sqrt{(I_1)^2 + (I_{3.harm})^2} = \sqrt{(100 A)^2 + (0,4 \times 100 A)^2} = 108 AIN=(I1)2+(I3.harm)2=(100A)2+(0,4×100A)2=108A→ Neutralstrøm overstiger fasebelastningen → Neutrallederen skal dimensioneres som en faseleder.
- Korrektion af strømføringsevne (kt = 0,75):
- Standardkabel til 100 A belastning: 35 mm² Cu.
- Pga. harmoniske vælges et større tværsnit: Ikorrigeret=100A0,75=133AI_{korrigeret} = \frac{100 A}{0,75} = 133 AIkorrigeret=0,75100A=133A
- 50 mm² Cu vælges for at sikre termisk holdbarhed.
4. Sammenfatning af Dimensioneringsstrategi
| Harmonisk Indhold | Tiltag |
|---|---|
| < 15 % | Ingen ændring i standard dimensionering. |
| 15-33 % | Brug en korrektion på kt = 0,86. |
| > 33 % | Brug en korrektion på kt = 0,75, muligvis større neutralleder. |
| Meget høj (>50%) | Dimensionér neutralleder lige så stor som faseleder. |
5. Andre Løsninger for at Reducere 3. Harmoniske
- Brug af 5-leder kabler (3F+N+PE) med forstørret neutral.
- Installation af harmoniske filtre ved ikke-lineære belastninger.
- TN-S systemer anbefales over TN-C, da de isolerer neutralstrømmen.
Enhedsomregner/Enhedsberegner til omregning af enheder. Her kan du omregne mange enheder i flere kategorier som længde, areal, densitet, energi, masse, kraft, tryk, hastighed, temperatur, volumen med mere. Du finder den her
