LED-valaistuksen vaikutukset kiinteistön sähköverkossa
Tähti, Tuukka (2020)
Kandidaatintyö
Tähti, Tuukka
2020
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003026956
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003026956
Tiivistelmä
LED-valaistus on yleistynyt viime vuosina niin yksityisasunnoissa kuin julkisissa kiinteistöissä ja teollisuudessa. Ledeihin siirtymiseen kannustaa ledien parempi energiatehokkuus ja pidempi käyttöikä korvattaviin valaisimiin nähden. LED-valaistus ei kuitenkaan ole täysin ongelmatonta, sillä valaisimien sähköinen rakenne ja niissä käytetyt komponentit synnyttävät niitä syöttävään verkkoon sähkönlaatua heikentäviä ilmiöitä.
Työssä selvitetään, mitä vaikutuksia LED-valaistus synnyttää kiinteistön sähköverkkoon ja millä menetelmin vaikutuksia voidaan vähentää tai rajata. Työ toteutetaan kirjallisuuskatsauksena ja siinä hyödynnetään sähköalan kirjallisuutta sekä alan verkkojulkaisuja.
LED-valaistuksen vaikutuksia sähköverkossa voidaan pitää harmonisia yliaaltoja, kapasitiivista loistehoa sekä virtatransientteja. Ilmiöt heikentävät sähkön laatua, synnyttävät häviöitä, kuormittavat verkkoa ja voivat aiheuttaa sulakkeiden laukeamisia sekä vikaannuttaa verkossa olevia laitteita. Ongelmien vähentämiseksi on olemassa useita teknisiä ratkaisuja kuten yliaaltosuodattimia ja nollapistekytkentäreleitä. Näiden lisäksi vaikutuksia voidaan rajata suunnittelu- ja toteutusvaiheen ratkaisuilla, joilla voidaan rajata käynnistysvirtapiikkien suuruuksia ja minimoida loistehon suuruus.
Työssä kartoitettiin erilaisia ratkaisuja LED-valaisutuksen aiheuttamien häiriöiden vähentämiseksi ja opinnäytetyö toimii taustamateriaalina valaistusuudistuksen suunnitteluun. LED-valaistuksen aiheuttamat ongelmat voivat olla hyvin vaihtelevia eri kohteissa, joten yleispätevää ratkaisua häiriöiden poistamiseen ei ole vaan kohteet vaativat tapauskohtaista tarkastelua. Valaistussaneerausta tehdessä on siis hyvä tietää mitä haittoja uusista valaisimista voi syntyä sähköverkkoon ja miten niitä tarvittaessa voidaan vähentää erilaisilla ratkaisuilla. The usage of LED-lighting has spread to private, public and industrial properties in few years. Better energy efficiency and longer lifespan of LEDs compared to older lighting technologies encourages to update lamps to LEDs. Despite the advantages of LEDs, they also have some negative effects to the electric network of the property where they are installed. Because of LED luminaires electrical structure and the components used in them having their specific features impairs LEDs the quality of electricity.
This bachelor’s thesis sorts out what effects LED lighting creates to the electrical network and what solutions there are to cut and delimit the effects. This bachelor’s thesis is carried out as a literature review where literature of electrical field is used.
LED lighting causes harmonics, capacitive reactive power and current transients to the electrical network. These phenomena impair the quality of the electricity, generate losses, loads the network, can trigger fuses and cause malfunctions of devices in the network. There are several technical solutions to reduce the problems such as harmonic filters and switching re-lays which can limit harmonics and current transients. Also design and installation solutions can reduce the effects of current transients and reactive power.
This bachelor’s thesis surveys different solutions to limit the interferences caused by LED-lighting in an electrical network and works as a background material for designing a lighting renovation. The problems may vary in different surroundings so there isn’t a universal solution to fix the issues. However, when planning a lighting renovation, it is good to know what issues it may generate and how to limit and reduce them with different solutions.
Työssä selvitetään, mitä vaikutuksia LED-valaistus synnyttää kiinteistön sähköverkkoon ja millä menetelmin vaikutuksia voidaan vähentää tai rajata. Työ toteutetaan kirjallisuuskatsauksena ja siinä hyödynnetään sähköalan kirjallisuutta sekä alan verkkojulkaisuja.
LED-valaistuksen vaikutuksia sähköverkossa voidaan pitää harmonisia yliaaltoja, kapasitiivista loistehoa sekä virtatransientteja. Ilmiöt heikentävät sähkön laatua, synnyttävät häviöitä, kuormittavat verkkoa ja voivat aiheuttaa sulakkeiden laukeamisia sekä vikaannuttaa verkossa olevia laitteita. Ongelmien vähentämiseksi on olemassa useita teknisiä ratkaisuja kuten yliaaltosuodattimia ja nollapistekytkentäreleitä. Näiden lisäksi vaikutuksia voidaan rajata suunnittelu- ja toteutusvaiheen ratkaisuilla, joilla voidaan rajata käynnistysvirtapiikkien suuruuksia ja minimoida loistehon suuruus.
Työssä kartoitettiin erilaisia ratkaisuja LED-valaisutuksen aiheuttamien häiriöiden vähentämiseksi ja opinnäytetyö toimii taustamateriaalina valaistusuudistuksen suunnitteluun. LED-valaistuksen aiheuttamat ongelmat voivat olla hyvin vaihtelevia eri kohteissa, joten yleispätevää ratkaisua häiriöiden poistamiseen ei ole vaan kohteet vaativat tapauskohtaista tarkastelua. Valaistussaneerausta tehdessä on siis hyvä tietää mitä haittoja uusista valaisimista voi syntyä sähköverkkoon ja miten niitä tarvittaessa voidaan vähentää erilaisilla ratkaisuilla.
This bachelor’s thesis sorts out what effects LED lighting creates to the electrical network and what solutions there are to cut and delimit the effects. This bachelor’s thesis is carried out as a literature review where literature of electrical field is used.
LED lighting causes harmonics, capacitive reactive power and current transients to the electrical network. These phenomena impair the quality of the electricity, generate losses, loads the network, can trigger fuses and cause malfunctions of devices in the network. There are several technical solutions to reduce the problems such as harmonic filters and switching re-lays which can limit harmonics and current transients. Also design and installation solutions can reduce the effects of current transients and reactive power.
This bachelor’s thesis surveys different solutions to limit the interferences caused by LED-lighting in an electrical network and works as a background material for designing a lighting renovation. The problems may vary in different surroundings so there isn’t a universal solution to fix the issues. However, when planning a lighting renovation, it is good to know what issues it may generate and how to limit and reduce them with different solutions.