Støy ved lading av elbil

Elektrisk støy
1

Hei!

Jeg og gruppen min på Fagskolen i Nord - Elkraft skriver hovedprosjektet vårt om støy på nettet fra næringsbygg og elbil lading. Jeg har med dette ett spørsmål jeg ikke finner svar på. Vi har prosjektert 20 stk Charge Amps Aura som offentlig ladesystem, disse laderne står på egen trafo krets og er koblet i tre fase TN. Men hvor mye støyer laderne? Er det tredje eller femte harmoniske som er det største problemet for TN nettet? Og er det noen forskjell på hvilket støy som genereres basert på om laderne er koblet en-fase eller tre-fase?


2

Støy og harmoniske problemer i strømnettet blir stadig mer relevant med økende elbillading. La oss bryte det ned steg for steg.

1. Hvor mye støy genererer Charge Amps Aura?

Charge Amps Aura er en Type 2 AC-lader, og typiske ladestrømmer ligger rundt 1,4–3,7 kW per fase (for hjem/lettere kommersiell bruk), og opptil 22 kW i tre-fase.

Harmonisk støy:

  • De fleste moderne ladere bruker PWM-baserte effektkonverterere med PFC (Power Factor Correction). Dette reduserer lavordens harmoniske betydelig, men noen harmoniske vil alltid være til stede.

  • Fra tilgjengelige tekniske spesifikasjoner og typiske EMC-målinger for ladere av denne typen:

    • Totalt harmonisk forvrengning (THD) på strøm kan ligge rundt 5–8 % per fase.

    • De laveste oddetalls-harmoniske (3., 5., 7.) er vanligvis mest fremtredende.

2. Hvilken harmonisk er mest problematisk i TN-nett?

  • TN-nett har nøytral tilgjengelig, og tredje harmoniske (3., 9., 15., …) summeres i nøytral.

  • Dette kan føre til overbelastning av nøytral, spesielt når mange tre-fase laster med lik fasefordeling er tilkoblet.

  • Femte harmonisk og høyere påvirker spenningens form og kan gi oppvarming i transformatorer og kabler, samt problemer for sensitive laster.

Kort sagt:

  • Tredje harmoniske er ofte den største “problemet” i TN-nett, fordi de summeres i nøytral og kan gi nøytralstrøm som overstiger fase-strømmen.

  • Femte og syvende harmoniske er mer problematiske for spenningskvalitet og transformatorvarme.

3. Forskjell mellom én-fase og tre-fase lading

  • Én-fase lading:

    • Harmoniske påvirker bare den aktuelle fasen, og nøytral må bære summen av harmoniske som ikke kansellerer.

      1. harmoniske i én-fase vil gå rett i nøytral.

  • Tre-fase lading (balansert):

    • For en ideelt balansert last vil harmoniske som er multiplum av 3 (3., 9., 15.) legge seg i nøytral, men de fleste andre harmoniske kanselleres delvis mellom fasene.

    • Ubalanse eller faseforskyvning kan redusere denne kanselleringen, men moderne ladere forsøker å balansere.

Praktisk konsekvens:

  • Tre-fase lading reduserer fasebelastning og harmoniske på hver enkelt fase, men øker risikoen for nøytralstrøm på TN-nett.

  • Én-fase lading sprer belastningen på flere faser hvis laderne fordeles smart, men kan føre til lokale spenningsdipp i den enkelte fase.

4. Oppsummering for prosjektet

SpørsmålKort svar
Hvor mye støyer laderne?Typisk 5–8 % THD per fase. Hovedsakelig lavordens oddetalls harmoniske.
Tredje eller femte harmoniske er størst problem i TN?Tredje harmoniske, fordi de summeres i nøytral. Femte påvirker spenning og transformatorvarme.
Forskjell mellom én-fase og tre-fase lading?Én-fase: harmoniske kun på fase + nøytral. Tre-fase: harmoniske kan kanselleres i fase, men 3.-harmoniske går i nøytral. Tre-fase kan derfor gi større nøytralstrøm.