Electrical power quality analysis at Sahlgrenska hospital

Detta arbete är utfört på uppdrag av ÅF och syftar till att göra en elkvalitetsutredning åt Västfastigheter i ett ställverk på Sahlgrenska Universitetssjukhuset i Göteborg. Avsikten är främst att undersöka och presentera mätdata av intresse för kunden, i det här fallet variationer och obalans i matningsspänning, spänningsövertoner, effektförbrukning samt neutralledarström. Vidare genomförs också en specifik utredning som efterfrågats av Västfastigheter angående en vibrerande kanalskena som utgår från berört ställverk. Utgångspunkten för samtliga analyser är en teoretisk bakgrund som beskrivs i arbetets första del och målsättningen är att denna ska ge en god grundförståelse för begreppet elkvalitet. Mätningar har utförts både vid ordinarie matning och vid ett 6 timmar långt reservkraftsprov. Resultatet vid ordinarie matning visar enligt gällande standard godkända värden på samtliga parametrar förutom övertoner av ordningstal 9 och 15 där för höga nivåer registrerats. Vid reservkraftprovet syns inga anmärkningsvärda förändringar jämfört med normaldrift. Dock noteras vissa företeelser kopplade till strömmens och spänningens kurvformer som kan vara av intresse för en djupare förståelse av de olika driftlägena. Vid reservkraftsdrift ökar i Sahlgrenskas fall nätimpedansen vilket brukar beskrivas som att nätet blir svagare. Detta visar sig dels genom en tydligare obalans mellan fasernas spänningsnivåer, dels genom att strömmens distorsion till följd av övertoner i nätet får ett större genomslag på spänningen som därmed förvrängs i högre grad än vid ordinarie drift. Den vibrerande skenans last undersöks med ett elkvalitetsinstrument och vibrationerna mäts med en accelerometer. Då graden av vibrationer minskar i takt med att skenan effektmässigt lastas av på vägen ut i Sahlgrenskas anläggning görs bedömningen att detta fenomen kan relateras till strömmens storlek. För att ytterligare stärka denna tes refereras till intilliggande kanalskenor av samma modell vilka är väsentligt lägre belastade. Vibrationer på dessa är noterbara men av en avsevärt lägre magnitud, vilken är jämförbar med hur den undersökta vibrerande skenan ter sig långt ut.On behalf of ÅF Consult an electrical power analysis has been made for Västfastigheter at a switchgear at Sahlgrenska University hospital in Gothenburg. The intention is primarily to investigate the data of most interest to the customer such as variations in voltage, imbalance in supply voltage, voltage harmonics, power consumption and neutral conductor current. In addition, Västfastigheter have requested an investigation of a vibrating busbar trunking supplied from the switchgear. The starting point of thesis work is a theoretical background described in the first part of the work and the goal is to deliver a good basic understanding of the concept of power quality. Measurements have been carried out both when the system was fed from the normal supply as well as during a 6 hours long test of the backup power supply system. The result at normal supply showed, according to current regulations, that all parameters are approved except for harmonics number 9 and 15 for which to high levels are detected. When the load was fed from the backup power supply the results show no significant changes compared when the load was fed from the normal power supply. However, some noticeable phenomena linked to the voltage and the current waveforms are noted. They are of interest for getting a deeper understanding of the different supply modes. In backup supply mode the grid impedance increases, this is normally described as the grid becoming weaker. This is shown as increased imbalance between the voltage levels of the three phases. It is also characterized as the current distortion having a greater impact on the waveform of the voltage leading to a larger level of voltage distortion compared to normal supply. The connected load on the vibrating busbar trunking is examined with a power quality analyzer and vibrations are measured by an accelerometer. Since the degree of the vibration decreases as the electrical power is unloaded throughout the different levels at Sahlgrenska, the theory is that they are related to the level of the current. To further strengthen this theory reference can be made to two adjacent busbar trunking of the same type that are considerably less loaded. They have noticeable vibrations but with a much lower magnitude, which is comparable with how the investigated vibrating busbar trunking behaves further out