LISN-keinoverkko

Tämä opinnäytetyö käsittelee keinoverkon suunnittelua, rakentamista, testausta ja toimintaa ja näihin liittyvää teoria- ja standarditietoa. Keinoverkko rakennettiin MSc Elec-tronics Oy:lle, sillä yritys tarvitsi kaupallista keinoverkkoa monipuolisemman keinoverkon. Kaupalliset keinoverkot ovat usein yksivaiheisia eivätkä kestä tarpeeksi suuria virtoja. Yrityksen tarkoituksena on käyttää keinoverkkoa alustaviin johtuvien häiriöiden mittauksiin rakentamilleen- ja suunnitteilla oleville tehoelektroniikkalaitteille. Keinoverkko toimii sähköverkon ja testattavana olevan laitteen välissä. Keinoverkko tuottaa testattavalle laitteelle stabiilin 50Ω impedanssin. Se myös estää sähköverkon häiriöiden pääsyn mittalaitteelle ja näin saadaan spektrianalysaattorilla mitattua vain testattavan laitteen aiheuttamat johtuvat häiriöt. Keinoverkon toimintavarmuus ja turvallisuus testattiin ennen laitteen käyttöä. Keinoverkolle tehtiin useita referenssimittauksia, joissa verrattiin aina saman testilaitteen tuottamia häiriöitä eri keinoverkoilla. Mittauksia tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun suurjännitelaboratoriossa, sekä yrityksen testaustiloissa. Samasta testattavasta laitteesta löytyi myös aiempaa mittausdataa, standardin mukaisella mittausmenetelmällä. Kaikkia tuloksia verrattiin keskenään. Turvallisuus varmistettiin tutkimalla maadoituksen jatkuvuus, lämpömittaus suurella kuormituksella sekä läpilyöntilujuus. Keinoverkko toimii erittäin hyvin ja riittävällä tarkkuudella alustaviin johtuvien häiriöiden mittauksiin. Mittalaitteen ominaisuudet ovat vähäiset ja käyttöliittymä on epävakaa. Yrityksen tarkoituksena onkin hankkia monipuolisempi mittalaite.The purpose of the thesis was to design, build and test line impedance stabilization network (LISN). The study also focused on LISN functions. The LISN was built for MSc Electronics Oy. The company needed a LISN with better features than of commercial LISN. Commercial LISNs are usually only single phase networks and they lack the capability for high current. The LISN is used for preliminary testing at products development stage. It is used for testing power electronic devices that conduct emissions. Conducted emissions must be below international standards limits. The purpose of LISN is to connect the equipment under test (EUT) to a measuring device. LISN provides stable input impedance (50Ω) for EUT. Power electronic devices causes’ noise to the input, which in this case is LISN. With LISN attached, we can measure conducted emissions according to standard. One of line impedance stabilization networks function is to filter incoming noise from a power grid. With these noises filtered, the measurement shows only emissions, produced by EUT. There are international standards which defines products electromagnetic compatibility (EMC). All products must meet these standards. The product must work properly in the environment, it has been designed for. Devices must work properly under electromagnetic interference (EMI) not to mention those disturbance noises that device produces. These interference levels can only be measured with appropriate LISN. The most important target was to make it safe for user and get the functions needed with preliminary conducted emissions measurements. The LISN works very well and its accuracy is sufficient for preliminary measurements. The measuring device has a lack of features needed, for example its frequency range is too narrow. The user interface is also unstable. The purpose is to get a measuring device with more functions as soon as possible

Fire safety of LED lighting and effect of lighting solutions to distribution networks

Valaistusmarkkinat ovat suuressa murroksessa nopeasti yleistyvän led-tekniikan myötä. EU-direktiivin johdosta kaikki hehkulamput, joiden teho ylitti 7 W, poistuivat markkinoilta 2012 ja tilalle on tullut pienloistelamppuja sekä led-lamppuja. Led-lamppuja pidetään automaattisesti paloturvallisina niiden tuottaman pienemmän häviötehon sekä matalan jännitetason johdosta. Vaikka led-tekniikka on vasta yleistymässä, uusi teknologia on jo ehtinyt aiheuttaa vakavia sähkö- ja paloturvallisuusriskejä. Tutkimus toteutettiin neljässä vaiheessa: kirjallisuus-, laboratorio-, kysely- sekä kenttätutkimuksena. Teoriaosuudessa vertaillaan erilaisia valaisintekniikoita sekä valaistuksen valintaan vaikuttavia tekijöitä. Laboratoriotutkimuksessa tutkitaan eri valaistustekniikoiden käyttäytymistä erilaisissa sähköverkkoympäristöissä ja tämän vaikutusta valaisimien lämpötilaan. Kyselytutkimuksessa analysoidaan sähköalan ammattilaisten vastauksia heille lähetettyyn kyselyyn. Kenttätutkimuksessa tehtiin mittauksia mm. valaisinsaneerauskohteisiin, joissa vanha valaistus vaihdettiin led-tekniikkaa hyödyntävään valaistukseen. Tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa valaistukseen liittyviä palo- ja sähköturvallisuusriskejä. Keskeisenä tavoitteena oli tutkia led-lamppujen sekä elektronisten liitäntälaitteiden käyttäytymistä ja vuorovaikutuksia erilaisissa sähköverkkoympäristöissä. Tutkimuksen tulosten pohjalta tuotettiin ohjeistusta ja tietoisuutta paloturvallisen valaistuksen suunnitteluun, asennukseen sekä ylläpitoon liittyen. Tutkimustulosten pohjalta ideoitiin myös teknisiä ratkaisuja ja menetelmiä valaistuksen kunnonvalvontaan, joilla valaistukseen liittyviä sähkö- ja paloturvallisuusriskejä pystyttäisiin havaitsemaan ajoissa. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta, että valaistus on hyvin suuri palo- ja sähköturvallisuuteen vaikuttava tekijä. Suurin yksittäinen turvallisuusriski on vanhojen loistevalaisimien kuristin. Led-valaistus on pääsääntöisesti turvallisempi kuin vaihtoehtoiset valaistusratkaisut, mutta led-valaisimissakin on vielä paljon puutteita. Asennusohjeiden puutteellisuus antaa mahdollisuuden asentaa valaisimet vaarallisesti, mutta ohjeiden mukaisesti. Led-valaisimista on tällä hetkellä hyvin vaikea tietää, mikä valaisin on laadukas ja turvallinen. Led-tekniikkaa hyödyntävien valaistusratkaisujen laaja kirjo yhdistettynä valaisinten turvallisuuspuutteisiin sekä riittämätön ymmärrys tekniikan toiminnasta voi aiheuttaa ongelmia niin sähköverkkoon, kuin käyttäjien turvallisuudelle

Valaistus merkittävä palo- ja sähköturvallisuusriski

publishedVersio

Fire safety of LED lighting and effect of lighting solutions to distribution networks

Valaistusmarkkinat ovat suuressa murroksessa nopeasti yleistyvän led-tekniikan myötä. EU-direktiivin johdosta kaikki hehkulamput, joiden teho ylitti 7 W, poistuivat markkinoilta 2012 ja tilalle on tullut pienloistelamppuja sekä led-lamppuja. Led-lamppuja pidetään automaattisesti paloturvallisina niiden tuottaman pienemmän häviötehon sekä matalan jännitetason johdosta. Vaikka led-tekniikka on vasta yleistymässä, uusi teknologia on jo ehtinyt aiheuttaa vakavia sähkö- ja paloturvallisuusriskejä. Tutkimus toteutettiin neljässä vaiheessa: kirjallisuus-, laboratorio-, kysely- sekä kenttätutkimuksena. Teoriaosuudessa vertaillaan erilaisia valaisintekniikoita sekä valaistuksen valintaan vaikuttavia tekijöitä. Laboratoriotutkimuksessa tutkitaan eri valaistustekniikoiden käyttäytymistä erilaisissa sähköverkkoympäristöissä ja tämän vaikutusta valaisimien lämpötilaan. Kyselytutkimuksessa analysoidaan sähköalan ammattilaisten vastauksia heille lähetettyyn kyselyyn. Kenttätutkimuksessa tehtiin mittauksia mm. valaisinsaneerauskohteisiin, joissa vanha valaistus vaihdettiin led-tekniikkaa hyödyntävään valaistukseen. Tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa valaistukseen liittyviä palo- ja sähköturvallisuusriskejä. Keskeisenä tavoitteena oli tutkia led-lamppujen sekä elektronisten liitäntälaitteiden käyttäytymistä ja vuorovaikutuksia erilaisissa sähköverkkoympäristöissä. Tutkimuksen tulosten pohjalta tuotettiin ohjeistusta ja tietoisuutta paloturvallisen valaistuksen suunnitteluun, asennukseen sekä ylläpitoon liittyen. Tutkimustulosten pohjalta ideoitiin myös teknisiä ratkaisuja ja menetelmiä valaistuksen kunnonvalvontaan, joilla valaistukseen liittyviä sähkö- ja paloturvallisuusriskejä pystyttäisiin havaitsemaan ajoissa. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta, että valaistus on hyvin suuri palo- ja sähköturvallisuuteen vaikuttava tekijä. Suurin yksittäinen turvallisuusriski on vanhojen loistevalaisimien kuristin. Led-valaistus on pääsääntöisesti turvallisempi kuin vaihtoehtoiset valaistusratkaisut, mutta led-valaisimissakin on vielä paljon puutteita. Asennusohjeiden puutteellisuus antaa mahdollisuuden asentaa valaisimet vaarallisesti, mutta ohjeiden mukaisesti. Led-valaisimista on tällä hetkellä hyvin vaikea tietää, mikä valaisin on laadukas ja turvallinen. Led-tekniikkaa hyödyntävien valaistusratkaisujen laaja kirjo yhdistettynä valaisinten turvallisuuspuutteisiin sekä riittämätön ymmärrys tekniikan toiminnasta voi aiheuttaa ongelmia niin sähköverkkoon, kuin käyttäjien turvallisuudelle

The Impact of LED Lighting Systems to the Power Quality and Recommendations for Installation Methods to Achieve the Expected Energy Efficiency

The experimental study of the lighting system influence on the power quality has been performed. The effect of the fluorescent tube lights (FTL) with magnetic and electronic ballasts as well as the LED lights from four companies are compared. It is very usual to replace only the FTL tube to LED tube without removing the additional capacitors. According to the presented results, the expected increase in energy efficiency and power quality is not achieved. The produced reactive power is significant with the defective replacement practice. The issue is accelerated with the continuous reduction of inductive loads and the increase of the capacitive reactive power production. When replacing old FTLs with LEDs, the protection and the start-up transient must to be considered. The protection device may require update, for example slower circuit breaker. If no updates for the supply side are made, there may be a need to reduce the amount of lights when FTLs are replaced with LEDs. According to the measurements, LEDs are remarkable factor in the change of capacitive reactive power production. In the future, there should be more detailed instructions and requirements for the lighting system renovation. For example, the installation instructions should include the removal of the capacitors. However, electromagnetic compatibility of the modified lighting equipment cannot be ensured straightforwardly. The best practice for lighting update is to change the whole luminaire. At the moment, this is the only way to ensure the designed operation.publishedVersionPeer reviewe