Listrik kotor didefinisikan sebagai gangguan tegangan frekuensi tinggi pada jaringan pasokan 50 atau 60 Hz yang sebagian besar dibuat melalui fungsi konverter daya mode saklar bersama dengan beban lain yang menciptakan gangguan frekuensi tinggi. Situasi ini berkaitan dengan aspek komersial yang cukup besar yang berfokus pada penjualan peralatan yang mengklaim memiliki sifat terapeutik, meskipun tidak ada bukti pasti untuk mendukung klaim ini. Penting untuk menangani kedua masalah ini secara terpisah untuk memberikan pemahaman yang memadai tentang topik yang sedang dibahas.
Listrik kotor dapat dijelaskan dalam bentuk paling sederhana sebagai keberadaan kebisingan tegangan dan arus frekuensi tinggi dalam kisaran sekitar 2 kHz hingga hampir 150 kHz kebisingan broadband dalam sistem jaringan utama yang terutama disebabkan oleh operasi konverter daya mode saklar, driver LED, penggerak kecepatan variabel, dimmer frekuensi tinggi, inverter surya, dan kontak busur frekuensi tinggi. Listrik kotor diukur dalam satuan milli-volt dari konten frekuensi tinggi atau dinilai dalam bentuk emisi yang dikonduksi sebagai lawan dari distorsi harmonik. Efek terdokumentasi dari listrik kotor akan merujuk pada kemungkinan pengaruhnya terhadap perangkat elektronik seperti peningkatan pemanasan trafo atau motor, pemutusan RCD yang mengganggu, dan gangguan pada transmisi saluran listrik. Tidak ada dukungan klaim terkait implikasi kesehatan oleh otoritas lokal mengenai listrik kotor. Disarankan untuk mengendalikan listrik kotor pada sumbernya dengan menerapkan teknik penyaringan dan pembumian yang tepat.
Rincian di bawah ini bertujuan untuk menjelaskan makna teknis dari listrik kotor, serta sumbernya. Ini juga dapat menjelaskan berbagai dampak listrik kotor pada peralatan dan perangkat yang berbeda.
Dari perspektif insinyur layanan bangunan, terdapat definisi listrik kotor yang tidak mencakup pemilik rumah dengan meter listrik kotor plug-in.
Listrik Kotor Didefinisikan dalam Praktik
Tiga fenomena yang dapat diklasifikasikan sebagai listrik kotor memiliki asal dan solusi yang berbeda.
Penundaan Harmonik melibatkan perubahan keadaan mantap dalam bentuk gelombang tegangan dan arus dari nilai gelombang sinus murni (gelombang listrik yang benar-benar halus) pada frekuensi N kali frekuensi pasokan yang masuk ke sistem. Semua sistem listrik harus mematuhi batas distorsi harmonik sebesar 5% pada titik kopling umum. Beban non-linear, seperti penyearah dan penggerak frekuensi variabel, menyebabkan terjadinya distorsi harmonik.
Kebisingan frekuensi tinggi adalah apa yang sebagian besar orang anggap sebagai listrik kotor. Kebisingan frekuensi tinggi terjadi pada frekuensi di atas distorsi harmonik, khususnya dari 2 kilohertz (kHz) hingga 150 kHz, dan dihasilkan dari siklus switching kerja internal sirkuit catu daya, yang beroperasi pada frekuensi dari puluhan kHz hingga ratusan kHz. Analyzer harmonik tidak dapat mendeteksi kebisingan frekuensi tinggi, dan siapa pun yang membuat laporan kualitas daya tidak akan merilis informasi tentang fenomena ini, karena analyzer harmonik hanya dapat mencapai frekuensi harmonik ke-50.
Transien adalah lonjakan tegangan sementara yang dapat disebabkan oleh saklar on/off sirkuit pasokan daya atau petir atau busur pada jaringan distribusi daya. Transien dapat dikendalikan dengan menggunakan perangkat pelindung lonjakan, tanpa menggunakan teknik penyaringan. Disarankan untuk memahami perbedaan antara pemutus sirkuit dan pelindung lonjakan sebelum melakukan pembelian untuk kondisi transien karena perangkat ini melayani fungsi yang berbeda dan tidak ada yang menyaring kebisingan frekuensi tinggi melalui sistem mereka.
Deskripsi seorang insinyur didefinisikan dengan jelas dan dikaitkan dengan insinyur sebagai berikut; semua kejadian kontaminasi pasokan yang melebihi tingkat standar kasual dan harmonik inheren yang tidak dapat diakreditasi melalui pengukuran kualitas daya normal. Ini menyajikan klasifikasi objektif tetapi kurang dikenal dibandingkan definisi kami sebelumnya.
Di sinilah peranannya
Salah satu alasan di balik peran catu daya switching (SPS) dalam bangunan saat ini terutama karena mereka berfungsi sebagai salah satu penyebab utama interferensi elektromagnetik.
SPS menyediakan jembatan yang menghubungkan pasokan AC melalui fungsi chopper pada frekuensi tinggi dan mengubah arus menjadi pasokan DC. Fungsi chopper menghasilkan tepi tegangan tajam yang menghasilkan impuls tegangan kecil melalui pemanfaatan fungsi on/off dalam operasi chopping. Meskipun satu PS laptop tidak menyebabkan interferensi dalam bentuk apa pun, saat Anda menggabungkan ratusan driver LED, PS laptop, dan pengisi baterai, drive kecepatan variabel, dll. pada panel listrik yang sama, distorsi tegangan frekuensi tinggi terjadi.
Ballast elektronik, driver LED yang dapat diprogram, drive kecepatan variabel, catu daya tak terputus, dan inverter surya adalah lima sumber dasar yang menyebabkan kebisingan elektromagnetik dalam setiap sistem daya listrik. Selain itu, sambungan busur juga dapat menghasilkan kebisingan elektromagnetik sehingga menjadi perhatian serius terkait masalah kualitas daya.
Desain kabel yang benar sama pentingnya untuk mengendalikan kebisingan seperti pasokan listrik yang tepat. Ini termasuk menggunakan panjang konduktor berpasangan yang diperpanjang, memiliki sambungan netral bersama, tidak adanya grounding, dan bahkan pelatihan sinyal dengan mengirimkannya langsung ke beban.
Tabel di bawah merangkum sumber masalah, dampak, dan tindakan yang dapat diambil terhadapnya.
| Sumber Masalah | Frekuensi Awal – Frekuensi Akhir | Dampak | Tindakan Standar |
|---|---|---|---|
| Catu daya mode-switch dan driver LED | 20 kHz – 1 MHz | Tingkat kebisingan rendah yang terus-menerus, kemungkinan masalah dengan komunikasi | Filter di sumber, pisahkan papan. |
| Drive kecepatan variabel | 2 kHz – 150 kHz | Pemanasan motor dan trip RCD yang mengganggu | Gunakan reaktansi seri atau kabel motor yang terlindung |
| Pengapian listrik pada sambungan | Kebisingan yang muncul dalam bentuk lonjakan | Pembakaran, bahaya kebakaran, dan operasi yang tidak stabil | Re-terminasi, pastikan torsi yang benar dan AFDD |
| Transien yang disebabkan oleh petir dan operasi switching | Transien yang berlangsung kurang dari 1 ms | Kerusakan pada peralatan, stres berlebihan pada isolasi | Gunakan sistem proteksi lonjakan, tidak ada filtrasi pada frekuensi ini. |
| Distorsi harmonik | 100 Hz hingga 2,5 kHz | Pemanasan berlebih pada netral dan trafo | Gunakan metode penyeimbangan beban dan filter harmonik. |
Pentingnya Rentang Frekuensi 2 kHz hingga 150 kHz
Ada standar untuk emisi energi pada frekuensi berbeda untuk perangkat yang sama dalam dua rentang frekuensi. Sebagian besar emisi energi dalam rentang frekuensi antara 2 dan 150 kHz biasanya dianggap sebagai emisi kotor.
Untuk memulai, emisi pada frekuensi di bawah 2 kHz diatur oleh batas distorsi harmonik sebagaimana ditetapkan dalam standar IEEE 519 di Amerika Utara. Emisi pada frekuensi di atas 150 kHz dikendalikan oleh standar internasional CISPR 11 dan CISPR 32. Hingga baru-baru ini, tidak ada regulasi untuk pita frekuensi antara 2 hingga 150 kHz, yang mencakup penggunaan catu daya switching dan pita frekuensi yang menyebabkan penumpukan kebisingan.
Kekosongan regulasi tersebut bertanggung jawab atas situasi yang dijelaskan. Jika suatu produk mematuhi semua aturan kompatibilitas elektromagnetik (EMC), masih mungkin produk tersebut mencemari lingkungan dalam pita frekuensi 2 hingga 150 kHz. CISPR 16-1-2 menyediakan metode pengukuran emisi pada pita ini, tetapi penegakan standar yang digunakan meninggalkan banyak produk yang memancarkan kebisingan dalam pita tersebut.
Oleh karena itu, hal ini sangat mempengaruhi insinyur energi bangunan karena instrumen pengukuran yang digunakan umumnya disebut sebagai analis kualitas energi listrik menurut IEC 61000-4-30, yang mampu mengukur harmonisa pada orde ke-50 atau ke-63 (2,5 kHz hingga 3,15 kHz pada 50 Hz) daripada memerlukan penggunaan probe arus frekuensi tinggi dan analis spektrum untuk melaporkan pada frekuensi yang lebih tinggi.
Pengaruh Kebisingan Listrik pada Peralatan
Ada tiga jenis pengaruh yaitu pengaruh termal, pengaruh fungsional, dan pengaruh komunikasi yang akan dijelaskan lebih lanjut agar tidak membingungkan dua yang terakhir dengan pengaruh termal terkait biaya sebenarnya bagi pengguna.
Pengaruh termal. Efek kulit yang melekat pada transmisi sinyal frekuensi tinggi menyebabkan arus mengalir tidak merata melalui konduktor, karena arus lebih banyak mengalir di permukaan, dan sebagai akibat dari energi termal yang dihasilkan selama konduksi, hal ini dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada konduktor yang terus-menerus mengirimkan sinyal frekuensi tinggi. Pengaruh arus frekuensi tinggi pada perangkat kapasitor juga harus dipahami karena merupakan penyebab utama kegagalan akibat tingkat daya yang berlebihan.
Saat menerapkan desain listrik, sangat penting bagi insinyur untuk mempertimbangkan pengaruh arus frekuensi tinggi pada perangkat kapasitor karena pemanasan berlebih akan terjadi dan mengakibatkan kegagalan dini.
Dalam sistem komunikasi saluran listrik, baik itu smart grid atau sistem transmisi listrik, integritas sinyal harus tetap utuh. Kehadiran kebisingan frekuensi tinggi akan mengganggu kinerja dan efektivitas sistem karena sinyal tersebut rusak oleh interferensi, yang murni merupakan masalah komunikasi.
Kehadiran kebisingan juga cukup umum pada instrumen elektronik lain dalam cara mereka dapat dihasilkan melalui berbagai cara. Dalam kasus kebisingan ini diproduksi, tidak mungkin mengaitkannya kembali ke satu lokasi fisik karena ini selalu merupakan kejadian acak.
Dapat dilakukan studi dan analisis busur listrik yang ada dalam sistem itu sendiri karena akan mengidentifikasi baik penyebab maupun sebuah
Dalam kasus analyzer impedansi mendeteksi kejadian interupsi di mana tidak ada nada yang terdengar, ini menunjukkan masalah pada kekencangan sambungan listrik daripada masalah terkait penanganan beban. The perangkat deteksi gangguan busur mengidentifikasi tanda busur seri dan trip sebelum penyalaan terjadi dan oleh karena itu merupakan fungsi yang berbeda dari penyaringan.
Bukti Mengenai Klaim Kesehatan
Di sinilah materi pembahasan melampaui bidang teknik listrik menjadi sesuatu yang lebih mudah dijelaskan secara awam.
Ada banyak informasi mengenai klaim bahwa listrik kotor menyebabkan kelelahan, sakit kepala, dan gangguan tidur pada orang. Organisasi Kesehatan Dunia melalui laporan dan otoritas perlindungan radiasi nasional lainnya telah mengonfirmasi bahwa tidak ada bukti empiris yang menghubungkan tingkat listrik kotor di bangunan dengan masalah kesehatan.
Fenomena menarik di bidang ini dikenal sebagai efek nocebo: pasien yang terkena kondisi ini mengungkapkan gejala mereka tanpa memandang jenis paparan yang terlibat. Pengetahuan seperti ini tidak berarti mereka tidak memiliki penyakit tetapi lebih berfungsi sebagai alat untuk memastikan penanganan keluhan mereka yang tepat karena tidak setiap pengobatan efektif.
Satu aspek teknis yang mempersulit masalah kesehatan adalah bahwa energi elektromagnetik pada frekuensi tinggi memang menghasilkan pemanasan instalasi peralatan dan menyebabkan trip gangguan serta interferensi komunikasi. Alasan untuk menyelesaikan masalah interferensi ini valid berdasarkan hal tersebut saja.
Pedoman Pengukuran yang Tepat
Jika terjadi kerugian uang melalui pengukuran, itu terutama karena perangkat pengukur paling andal memberikan hasil dalam satuan arbitrer, yang tidak mungkin dibandingkan di lokasi berbeda atau sebelum dan sesudah modifikasi dilakukan.
Langkah pengukuran pertama melibatkan survei kualitas daya yang tepat oleh utilitas. Utilitas menggunakan peralatan Kelas A untuk mengumpulkan informasi pengukuran tegangan, arus, harmonisa (hingga harmonisa ke-50), flicker, dan transient selama minimal satu minggu. Ini membantu mengidentifikasi masalah apakah itu transient, harmonisa, atau frekuensi tinggi dan berfungsi sebagai dasar perbandingan bagi utilitas dan konsultan karena data dapat dianggap valid.
Metode pengukuran kedua melibatkan pengukuran frekuensi tinggi. Jika survei kualitas daya telah mengungkap masalah kualitas energi, maka sumber akan memplot spektrum kHz menggunakan analyzer spektrum dan probe arus juga wajib untuk menangkap data pada 2-150kHz.
Metode pengukuran ketiga melibatkan korelasi dengan beban. Karena pengukuran akan dilakukan saat kita menyalakan dan mematikan papan satu per satu, akan mudah mengidentifikasi komplikasi dalam waktu satu jam.
Menggunakan meter yang memberikan pembacaan dalam satuan fiksi tidak akan membantu karena mereka menggambarkan arus dan tegangan bukan dalam istilah absolut, melainkan dalam data fiksi.
Solusi: Kontrol Sumber, Filter, dan Pentanahan
Kebutuhan pengurutan kesimpulan harus disorot. Kebisingan yang telah difilter tidak dapat dihentikan setelah kebisingan diproduksi oleh sumber yang menyebabkan biaya berkelanjutan.
Kontrol sumber. Gunakan sumber daya emisi rendah yang diatur dan gunakan perangkat yang diatur dalam rentang frekuensi yang ditentukan oleh pabrikan mereka yaitu 2 kHz hingga 150 kHz. Selain itu, hindari memiliki akumulasi besar perangkat berbiaya rendah pada satu papan umum. Jika Anda pemilik gedung baru, maka ini adalah masalah spesifikasi dan belum ada biaya untuk Anda dalam hal ini.
Pemisahan sirkuit. Pastikan kelompok sirkuit beban berat tidak bercampur dengan kelompok sirkuit sensitif, termasuk sirkuit ILS. Jaga kabel dan daya tetap terpisah, silang dengan sudut minimal 90 derajat, hindari jalur kabel panjang yang paralel sejauh mungkin. Hampir semua masalah interferensi elektromagnetik di lingkungan gedung komersial mudah diselesaikan dengan hanya memisahkan sirkuit.
Penyaringan akhir. Saring secara kapasitif sebelum beban untuk mengurangi EMI agar tidak menyebar ke perangkat lain pada papan sirkuit yang sama sebelum mencapai perangkat ILS Anda, tetapi filter harus memenuhi persyaratan kehilangan penyisipan – mungkin tidak ada titik redaman yang dinyatakan pada lembar data jika Anda tidak memiliki titik spesifik yang ditunjukkan.
Isolasi. Dari sudut pandang meningkatkan kemungkinan penyaringan EMI yang tidak diinginkan dari instrumen laboratorium dan/atau studio audio, transformator isolasi terlindung dengan pelindung elektrostatik adalah ide yang baik untuk dipertimbangkan saat bekerja dengan peralatan listrik sensitif.
Jenis perangkat pelindung yang harus dipilih untuk papan distribusi adalah penting, karena dapat membantu memastikan bahwa kekebalan frekuensi tinggi tidak akan menyebabkan trip gangguan pada masalah kebisingan yang sudah ada.
Elemen Kunci untuk Spesifikasi dalam Desain Fasilitas Baru
Di setiap gedung dengan kebutuhan beban elektronik utama, ada lima komponen yang harus dimasukkan dalam spesifikasi listrik Anda, yang semuanya lebih murah pada fase desain dibandingkan fase kepatuhan.
Menetapkan batas distorsi harmonik (titik sambungan umum) menggunakan standar (umumnya IEEE 519 atau serupa), mengharuskan konsultan menunjukkan kepatuhan dengan pengukuran, bukan perhitungan.
Menggunakan panel terpisah untuk beban nonlinier, seperti instalasi drive, perangkat inverter, dan LED besar, akan mengurangi dampak operasi mereka pada beban panel instrumentasi dan TI, yang harus dipisahkan satu sama lain.
Ukuran konduktor netral harus mempertimbangkan arus harmonik karena kontribusi harmonik tiga yang membatalkan efeknya pada arus netral. Oleh karena itu, dasar untuk konduktor netral akan ditentukan oleh ukuran arus fundamental dan harus mempertimbangkan efek termal dari beban yang ditempatkan pada fasilitas.
Bukti pengujian pentanahan dan pengikatan, seperti hasil impedansi loop dan pengujian pengikatan, harus disediakan selama periode transisi.
Hasil pengujian commissioning dalam rentang frekuensi 2-150 kHz harus digunakan sebagai tolok ukur untuk proyek saat ini.
Akhirnya, ada jenis perangkat proteksi dan distribusi yang ada di dalam panel-panel tersebut di mana spesifikasi harus dimulai dan pengukuran harus didasarkan.
Di mana HUYU Berada
Kami memproduksi circuit breaker, residual current device, dan deteksi arc fault serta komponen listrik terkait, dan ada dua aspek dari dirty electricity yang berkaitan dengan rangkaian produk ini.
Aspek pertama adalah imunitas. Sebuah residual current device yang beroperasi pada kebocoran frekuensi tinggi berfungsi sebagaimana mestinya pada sirkuit yang salah, sementara perbedaan produk bergantung pada jumlah noise yang dapat mereka tahan sebelum hal ini terjadi. Instrumen RCBO yang digunakan dalam sirkuit akhir memiliki rating performa frekuensi tinggi spesifik dan harus diminta daripada diasumsikan.
Aspek kedua adalah memberikan perlindungan terhadap penyebab daripada efek. Instrumen deteksi arc berfungsi pada sambungan arcing yang menghasilkan panas atau noise broadband. Penggunaan circuit breaker yang efisien dan aman dapat memastikan bahwa kelebihan beban sirkuit tidak pernah terjadi akibat peralatan yang menghasilkan noise.
Kami tidak menjual filter, dan kami akan menyebutkan bahwa setiap kali noise teridentifikasi bukan perlindungan. Pasokan listrik bersih dicapai secara sistematis melalui kontrol sumber, isolasi, dan grounding yang tepat. Penerapan perangkat pada papan distribusi hanyalah satu bagian dari keseluruhan.
FAQ
Bagaimana cara menghilangkan dirty electricity?
Membersihkan listrik Anda berarti menghilangkan frekuensi dalam arus listrik yang biasanya terkait dengan perangkat tertentu yang menghasilkan tegangan atau arus energi yang tidak biasa digunakan. Setiap perangkat listrik umumnya menghasilkan beberapa harmonik yang dapat mengganggu kualitas daya perangkat lain, baik itu komputer, kulkas, atau peralatan listrik lainnya. Singkatnya, dirty electricity mengacu pada energi yang dihasilkan oleh perangkat yang mungkin biasanya tidak menghasilkan harmonik tersebut.
Bagaimana saya bisa menghilangkan dirty electricity?
Penghapusan total dirty electricity tidak mungkin dicapai dalam kehidupan sehari-hari tetapi Anda dapat mengambil tindakan untuk menghilangkan kemungkinan efek negatifnya. Jika Anda khawatir tentang masalah kesehatan yang terkait dengan medan elektromagnetik, Anda sebaiknya mempertimbangkan penggunaan ponsel, memiliki koneksi wi-fi di rumah dan melakukan banyak hal lain yang memengaruhi listrik.
Ketika berbicara tentang pengurangan efek tingkat dirty electricity, Anda dapat memulai dengan meningkatkan sistem listrik Anda seperti yang dijelaskan di atas, dengan mematikan perangkat yang tidak perlu, mengkalibrasi ulang sistem trafo Anda, menyesuaikan peralatan Anda agar menarik daya seminimal mungkin, yaitu memastikan Anda memiliki grounding yang memadai dan menggunakan filter. Akhirnya, jika tidak ada yang memuaskan dari langkah-langkah di atas, maka tidak ada pilihan selain memanggil profesional.
Sumber dominan kebisingan listrik frekuensi tinggi pada pasokan tegangan dan sinyal arus di atas harmonik sebagian besar berasal dari berbagai perangkat termasuk switch-mode power supplies, LED drivers, motor kecepatan variabel, dan inverter ends. Masalah muncul karena beberapa pengguna diketahui merujuk distorsi harmonik dan transien sebagai kebisingan listrik. Salah satu cara terbaik untuk memahami kebisingan listrik adalah dengan mengerti bagaimana hal itu terkait dengan kontaminasi normal yang pengukurannya tidak dapat dilakukan oleh meter kualitas daya standar manapun.
Apakah ada mitos terkait dengan dirty electricity?
Dirty electricity memang merupakan masalah kesehatan. Organisasi Kesehatan Dunia dan pemerintah belum memberikan bukti konsisten bahwa tingkat akumulasi di bangunan bertanggung jawab atas kondisi yang diklaim tersebut. Selain itu, juga belum ada pengujian provokasi yang mengonfirmasi bahwa individu yang sangat sensitif dapat membedakan apakah mereka terpapar dirty electricity atau tidak. Meskipun ada bukti efek teknik, tidak ada tuntutan terkait klaim kesehatan yang membuatnya lebih sulit untuk menyebarkan pernyataan teknik yang sebenarnya.
Referensi
- Behler-Young – Dirty Electricity: Apa yang Bisa Dilakukannya
- Schneider Electric – Dirty Power: Apa Itu dan Mengapa Anda Perlu Membersihkannya
- UL Solutions – Standar kualitas daya dan perangkat pelindung
- NEMA – Peralatan Distribusi Tegangan Rendah dan Kualitas Daya
- Hitachi Energy – Kualitas Daya dan Stabilitas Jaringan
Kesimpulan
Dirty electricity ada di dunia teknik tetapi komersialisasinya telah menyebabkan kesalahpahaman tentang seberapa serius efek fenomena ini sebenarnya. Dirty electricity memang menghasilkan tantangan terkait kebisingan tetapi efek kesehatan yang diduga darinya tidak berdasar. Siapapun yang mengadopsi intervensi berbasis perspektif kesehatan hanya akan membuang sumber daya pada instrumen yang memiliki nilai sedikit.
Dirty electricity harus dipandang lebih sebagai kualitas daya di mana tiga aspek harus terjadi: pengukuran yang tepat, pemisahan sumber lain yang tepat, dan kemudian filtrasi setelah itu. Di bangunan baru akan berguna untuk memastikan desain mencakup ketentuan untuk pengukuran jarak dan ukuran netral karena ini akan memastikan tidak ada pengeluaran yang tidak perlu di kemudian hari.
