Spanningsdips en korte onderbrekingen: wat met je machines?

Een spanningsdip of een korte onderbreking duurt een fractie van een seconde. Dat is genoeg om een PLC te resetten, een frequentieregelaar te laten uitvallen of een magneetschakelaar te laten afvallen. Zoek eerst uit of de dips van het net komen of van je eigen machines, door te meten. Bescherm dan de sturing, en waar een stilstand duur is, de hele lijn. Onze gids over de juiste noodstroomvoorziening vergelijkt UPS, aggregaat en batterij voor langere onderbrekingen. Een bedrijfsbatterij die je kritieke verbruikers voedt, houdt ze aan tijdens een dip, omdat ze die dip nooit zien.

De lampen knipperen even. Niemand zat zonder stroom, de buren merkten niets. Maar de pers geeft een alarm, de frequentieregelaar van de transportband meldt "onderspanning" en de PLC wil een reset. Twintig minuten later draait de lijn weer, naast een bak afval.

Wat het duur maakt: niemand telt die stilstanden. De netbeheerder registreert geen stroomuitval. Het aggregaat start nooit, want de spanning is terug voor het zou beginnen. De kleine UPS onder de pc op kantoor houdt de pc in leven, maar niet de regelaar in de hal. IT-beheerders op fora beschrijven UPS'en die uitvallen "als de stroom flikkert" in plaats van over te schakelen op batterij. Dus komen de stilstanden terug, bij elk onweer, om de paar weken, en elke keer kost het een herstart, een batch of een levering.

In Gingelom was het grote probleem de regelmatige uitval van de zonnepanelen. Ons systeem van 30 kVA met 46,2 kWh batterij maakte daar een einde aan. Het net dient nu enkel nog als back-up bij een tekort aan energie. Bij een jagerswoning in het bos in Gedinne bleef er van het 3x230 V-net maar 180 V over. Ons systeem maakt daar een stabiele 3x400 V van en gebruikt het zwakke net alleen nog om de batterij te laden.

Wat is een spanningsdip, en wat is het verschil met een stroomuitval?

Een spanningsdip is een plotse daling van de spanning tot tussen 90% en 1% van de normale waarde, gedurende 10 milliseconden tot een minuut. Zo definieert de Europese norm EN 50160 het, volgens Janitza en HyTEPS. Onder 1% spreek je van een onderbreking: de stroom is gewoon weg.

Een te hoge spanning is een ander probleem, met een eigen procedure bij de netbeheerder. Ons artikel over een omvormer die uitvalt omdat de spanning te hoog is behandelt het. Een spanning die structureel te laag is op een kleine aansluiting, lees je in ons artikel over een 3x230 V-aansluiting die te zwak is.

Wat veroorzaakt een spanningsdip of een korte stroomonderbreking?

De meeste spanningsdips beginnen met een kortsluiting ergens op het net, de rest met grote verbruikers die op je eigen site aanschakelen. Janitza plaatst ongeveer 75% van de dips in het middenspanningsnet: graafwerken, verouderde kabels, stormen en dieren op bovengrondse lijnen. HyTEPS noemt ook het weer en schakelingen door de netbeheerder.

Korte onderbrekingen komen vaak van het net dat zichzelf beschermt. ORES legt het eenvoudig uit: micro-onderbrekingen komen meestal van een incident op het net, dat zich in veiligheid brengt en automatisch weer inschakelt. Voor jou is dat een gat van een fractie van een seconde tot enkele seconden. Voor een regelaar of een PLC is het een volledige stop.

De oorzaken binnen zijn aan jou om op te lossen. HyTEPS wijst erop dat een motor bij het starten tot 10 keer zijn nominale stroom kan trekken. Die stroom trekt de spanning op je eigen installatie omlaag. Een transformator die inschakelt en fouten in je eigen installatie doen hetzelfde. Ons artikel over de aanloopstroom van een zware machine en hoe een batterijomvormer die opvangt legt de fysica uit.

Waarom valt een machine stil bij een korte spanningsdip?

Omdat moderne sturingen binnen milliseconden reageren, terwijl de spanning maar even weg moet zijn om ze in de war te brengen. HyTEPS en Janitza noemen dezelfde zwakke plekken: PLC's, frequentieregelaars, machinesturingen, servers en pc's.

De dip zelf duurt minder dan een seconde. De echte kost zit in de herstart. Denk aan een spuitgietmachine, een verpakkingslijn of een batchproces. Een machine die halverwege een cyclus stopt, laat vaak onderdelen of een batch als afval achter. Daarna moet iemand de fout zoeken, resetten en controleren voor de lijn weer draait.

Dat zijn sectorcijfers van Janitza, geen belofte voor jouw site. Voor een kleine werkplaats is een stop vooral verloren tijd en afval. Wat kost een uur stilstand je bedrijf, en wat kan je terugvragen na een lange onderbreking? Ons artikel over schadevergoeding en de echte kost van stilstand maakt de som.

Waarom flikkeren de lampen als een machine start?

Flikkering is een snelle, herhaalde schommeling van de spanning, veroorzaakt door verbruikers die met een hoge stroom aanschakelen. Powerquality.nl noemt grote motoren die rechtstreeks op het net starten, puntlasmachines en inductieovens.

Flikkering wordt gemeten met twee getallen: Pst over 10 minuten en Plt over 2 uur. Je hebt ze niet nodig om het te zien. Zakken de lampen op kantoor elke keer dat de compressor of het lastoestel start, dan heb je flikkering. Volgens Powerquality.nl kan veel flikkering leiden tot hoofdpijn, vermoeide ogen en concentratieverlies.

De oplossing ligt meestal bij jou. Een softstarter of een frequentieregelaar laat de grote motor zacht starten. Een zwaardere aansluiting of een kortere kabel naar de cabine helpt ook, maar is duur en traag. Een batterijomvormer kan de aanloopstroom zelf leveren, zodat het net de piek nooit ziet. Lagere startpieken helpen ook tegen het capaciteitstarief, dat je hoogste kwartierpiek van de maand aanrekent. Ons artikel over hoe het capaciteitstarief voor bedrijven wordt berekend legt dat deel uit.

Hoe weet je of spanningsdips achter je stilstanden zitten?

Door de spanning aan je hoofdbord één tot twee weken te meten met een netkwaliteitsanalyser. HyTEPS raadt minstens die periode aan, zodat zowel weekends als drukke dagen in de meting zitten.

Een gewone energiemeter volstaat niet. Hij bewaart gemiddelden per 10 minuten, en een dip van 100 milliseconden verdwijnt in zo'n gemiddelde. HyTEPS raadt een analyser klasse A volgens IEC 61000-4-30 aan, die elke gebeurtenis met diepte en duur registreert.

Leg de meting naast je lijst van stilstanden. Komen de dips van het net, meld ze dan aan je netbeheerder met de gemeten data en uren. Is de spanning urenlang te hoog? Ons artikel over een omvormer die uitvalt door te hoge spanning legt uit hoe je een klacht over de spanningskwaliteit indient bij Fluvius.

Welke oplossingen houden je machines draaiende tijdens een spanningsdip?

Begin zo dicht mogelijk bij het zwakke punt: eerst de instellingen, dan de sturing, en pas daarna de hele lijn. De goedkoopste oplossing is vaak een instelling, de meest volledige een systeem dat de verbruikers permanent voedt.

Het type UPS maakt verschil. Volgens Vertiv laat een offline UPS een onderbreking van ongeveer 6 tot 8 milliseconden als hij naar batterij overschakelt. Een line-interactive UPS laat er ongeveer 4 tot 6. Een online UPS met dubbele conversie heeft helemaal geen onderbreking, omdat de stroom er altijd door loopt. Of een paar milliseconden kort genoeg is, hangt af van het toestel: vraag het je machinebouwer.

UPS of batterijsysteem: wat beschermt een productielijn het best?

Een UPS beschermt enkele toestellen voor minuten, een batterijsysteem kan hele kringen urenlang dragen en doet op gewone dagen nuttig werk. Voor IT en sturing volstaat een UPS. Voor motoren, regelaars en een volledige lijn past een batterijsysteem met het juiste omvormervermogen meestal beter.

Een batterijsysteem kan op twee manieren werken. In de eerste voedt het net je verbruikers en neemt het systeem over als het net wegvalt. Volgens Victron neemt een MultiPlus-II over in minder dan 20 milliseconden, snel genoeg om computers te laten draaien. In de tweede voedt de omvormer je kritieke verbruikers voortdurend en laadt het net alleen de batterij op. Dan zien je verbruikers nooit een dip, omdat ze niet op het net hangen.

Die tweede manier pasten we toe in Gedinne. Het net leverde maar 180 V, dus maakt de omvormer een stabiele 3x400 V uit de batterij. Voor stroomuitval is er een generator aan gekoppeld. Het is het principe achter ons semi off-grid systeem, waarin het openbare net als generator werkt.

Ons artikel over tientallen kleine UPS'en of één centrale batterij weegt de twee af voor servers en productielijnen. Het artikel over welke omvormer een bedrijf echt nodig heeft legt het verschil uit tussen omvormers voor zonnepanelen, batterijen en UPS.

Wat gebeurt er als je ons vraagt te helpen tegen spanningsdips op je site?

We beginnen bij wat stilvalt, en wat het trekt als het start.

1. Stap 1: Analyse. We lijsten de machines op die stilvallen, hun startstromen en de kringen waarop ze hangen. We meten je werkelijke verbruik en je pieken over een periode. Wijzen de stops naar het net, vraag dan ook een meting klasse A aan je elektricien of een netkwaliteitsspecialist.
2. Stap 2: Technisch ontwerp. We kiezen welke kringen het batterijsysteem voedt, het omvormervermogen voor je motoren en, waar zinvol, een aggregaat als tweede lijn.
3. Stap 3: Installatie en indienststelling.
4. Stap 4: Opvolging en ondersteuning. Je volgt het verbruik per fase en de laadtoestand in onze monitoringsoftware.

Onze batterijsystemen voor bedrijven zijn gebouwd voor noodstroom en bedrijfscontinuïteit, van kleine kmo-installaties tot modulaire systemen tot 1 MW.