De gamla svarta elmätarna med Ferrarisskiva och mekaniskt räkneverk som lästes ”manuellt” en eller ett par gånger per år har numera så gott som försvunnit. Men bytet till moderna digitala mätare medförde en del problem.

Det började klagas över höga elräkningar men elbolagen tillbakavisade klagomålen med hån och pedagogiska utläggningar om att de gamla mätarna hade visat för lite och att kunderna nu betalade faktisk förbrukning i stället att – som det var tidigare – åka snålskjuts på andra kunder som hade bättre mätare. Dessutom, menade elbolagen, var det säkert så att kunderna hade ”dåliga” apparater som på något vis lurat de tidigare elmätarna och att det var slut med sådant ofog nu. Som hunsad svensk låter man sig ofta nöja med ett sådant besked och betalar räkningarna.

De flesta betalade, utom en sur masjävel
Jag är visserligen själv både mas och ganska sur emellanåt men det var en annan mas som tyckte att det var lite starkt att elräkningarna var nästan dubbelt så höga efter bytet. Och det kan man förstå. En ideell förening i annan del av landet gick i konkurs på grund av de höga kostnaderna för underhållsvärme i klubblokalen. Det är svårare att förstå. Där borde NAP ha gripit in. Men Någon Annan Person gjorde inte det. Och så gick det som det gick.

Elbolaget var lika bekymrat som kunden med de höga elräkningarna. Först byttes mätaren ut. Det fanns gott om dem och den nya mätaren borde det ju inte vara något fel på. Den visade samma sak. Alldeles för hög förbrukning och surmasen surnade till ytterligare ett snäpp. Elbolaget kontrollerade inkoppling och THD på nätet ännu en gång. Allt såg bra ut och mystiken tätnade. Något var uppenbarligen fel. Men vad?

Desperata människor gör ibland oöverlagda saker
Så elbolaget kontaktade undertecknad och bad om friska idéer. Jag hade följt en del av debatten om de nya mätarna och de problem de orsakade så jag var verkligen intresserad att djupdyka i problemet och inte alls svår att övertala.

Det började med besök på den aktuella installationen. Och, förstås, upprepning av alla mätningar som tidigare gjorts. Inte för att det fanns anledning att tvivla på de tidigare mätningarna utan mera för att komma ”i nivå” med övriga deltagare i utredningen. Utöver de mätningar som gjorts tidigare registrerades alla spänningar och strömmar i trefassystemet med ca 200 mikrosekunders upplösning.

Dessutom registrerades mätarpulserna. De senare visade sig följa lite olika standarder och enklast var att låta en fotodiod läsa av den blinkande lysdiod som indikerade att en viss energimängd passerat mätaren. Antal blink per kWh är alltid angiven på fronten och därför lätt att använda för total energi.

Redan då stod det klart att nånting inte stämde
Lysdioden blinkade alldeles för snabbt i förhållande till den faktiska energimängden. Det framgick tydligt när data togs in i ett Excelark där momentan effekt integrerades så att energimängden representerades med en siffra och avståndet mellan mätarpulserna utvärderades.

Saken diskuterades vid ett möte där alla var tämligen överraskade och olika möjliga förklaringar ”brainstomades” fram. Bland tänkbara orsaker fanns:

1. HF-störningar som inte kunde registreras med standard elkvalitetsinstrument. De går sällan över cirka 2 500 Hz. Allt ovan denna gräns, som motsvarar 50 deltonen i ett 50 Hz nät, betraktas som icke existerande. En del PQ-instrument har inte ens ett antialiasfilter utan viker ner höga frekvenser så att de registreras som övertoner till 50 Hz.
2. Fjärravläsningen kunde ”på något sätt” vara störd. När ”på något sätt” dyker upp i tekniska samtal ska man vara på sin vakt – där brukar det finnas anledning att ställa frågor. I det aktuella fallet kunde vi avföra just detta ”på något sätt” från diskussionen eftersom vi kunnat konstatera att mätarpulserna var felaktiga redan lokalt i mätaren.
3. Pulspaketstyrningen kanske kunde vara orsaken. I den anslutna villan fanns en varmvattenberedare med pulspaketstyrning. Där kunde det löna sig att kontrollera extra noga.
4. Något annat. Men mätarna var ju provade vid den statliga/privata provningsanstalten utan anmärkning. Så vad detta ”något annat” kunde vara – om det ens fanns – var högst osäkert. Men det togs med i noteringarna.

Ingen av punkt 1 – 3 stämde
Varken spänning eller ström hade påfallande hög nivå frekvenser över 2500 Hz. Flera metoder användes från Fisher 200 MHz strömtrafo och högpassfilter med undre gränsfrekvens 10 kHz till enkla passiva filter, rogowskispolar och ferritkärnor.

Störd fjärravläsning var redan avförd från listan av misstänkta. Men dröjde sig ändå kvar hos dem som inte riktigt hängt med i logiken. Till slut enades vi om att inte ägna mer möda åt detta.

Pulspaketstyrningen kändes rimlig att misstänka. Många mätare har en lägsta ”startgräns” och under den kopplas registreringen ur. Just dessa mätare hade den funktionen. Men det gjorde inte mysteriet mindre. Om mätningen kopplas ur så borde energimängden minska, Inte öka.

”Något annat” då? Tja, kanske det. Men VAD skulle det i så fall vara?

Det slutade med att jag hade fem mätare med mig hem för närmare undersökning
Tre mätare av den misstänkta typen plus två andra mätare av andra fabrikat. Dessa två hade man aldrig haft några problem med så de utsågs till likare. Men fortfarande med viss, typgodkänd, osäkerhet.

Tanken var att den som söker han finner. Gamle Sherlock Holmes sade en gång (Conan Doyle: En skandal i Böhmen) att ”När alla möjliga misstänkta, utom en, är eliminerade så måste den kvarvarande vara brottslingen”. Det var nog den insikten som gjorde att alla hoppades på punkt 4. Att ”Något annat”, skulle visa sitt tryne vid fortsatt arbete. Det gjorde det också. Ett riktigt fult tryne, skulle det visa sig.

Kalibrering av givare och system
Det går inte att använda normala AC-strömtänger när strömkurvan består av fasvinkelstyrda utsnitt av en sinus. Jo, det går, men de diskussioner om bieffekter som brukar uppstå gör utvärderingen onödigt konfliktfylld. Därför mäter man helst med DC-tänger eller shuntmotstånd. Shuntmotstånd visade sig ge säkraste resultatet. Kalibrering av hela systemet gjordes dels mot ”likarna” (mätare som inte gett problem i fält) och dessutom sattes en gammal analog wattmeter (Norma klass 0,2) in som extra kontroll. I fall som dessa gäller det att ha riktigt bra på fötterna när resultaten ska diskuteras. Så när mätvärdena låg så tätt ihop som man kan begära, det handlade om totalt cirka 30 W osäkerhet när mätområdet var 3000 W så fick det vara bra. Det var ju inte enstaka procent vi jagade utan hundratals.

Resultaten
Pulspaketstyrningen visade sig vara helt problemfri. I stället var det fasvinkelstyrningen som gav problem i de konstrande mätarna men inga som helst problem i de övriga mätarna. Så här kunde resultatet se ut i tidsdomänen:

De tre fasspänningarna (sv, rd, gl) är symmetriska och tämligen distorsionsfria. Strömmarna (bn, or, gn) visar övergång från ca 90% till 10% last. Observera den ”omvända inrush” som uppstår när glödtrådarna går från hög temperatur till låg. Fasvinkelstyrning ger upphov till hög THDi och är väl egentligen inte något lämpligt sätt att belasta det allmänna elnätet på. Men att det ska bestraffas med elräkningar som är flera hundra procent för höga är orimligt – nästan omoraliskt. Och de andra mätarna, ”likarna” skötte sig ju riktigt bra. Tydligen var algoritmerna i problemmätarna alldeles fel och utgick antingen från att en uppmätt fasvinkel gällde över hela perioden eller också tog man helt enkelt ett snapshot och förutsatte att det representerade hela perioden. Någon förklaring från leverantören av mätarna har vi ännu inte fått. Men ut åkte dom.

I tabellform blev resultaten så här:

(klicka för större bild)

Om nu den stackars kunden har dragit ner värmen i den obefolkade klubblokalen så att det i stort sett bara handlar om att hindra vattenrör från att frysa och att anledningen är att man vill spara in på elkostnaderna så var det en riktig kalldusch att få elräkningar som kunde vara upp till sex till sju gånger högre än väntat. Just det elbolaget menade att man nog ändå hade kört full effekt och var inte beredda att förhandla. Och så gick den lilla föreningen i konkurs. Liknande fall finns troligen.

Mörkertalet har jag ingen aning om – men ett mörker är det onekligen.

Hur kan detta vara möjligt?
Att det är möjligt beror av att just mätning med kraftigt distorderad ström inte ingår i typprovning av energimätare för el. Måttliga övertoner, ja. Fasvinklar som ger cos(f) mellan -1 via 0 till +1, ja. Överström och underström, ja. Överspänning och underspänning, ja. Men inte fasvinkelstyrd ström.

Därför slinker dåliga mätarkonstruktioner ut på marknaden och orsakar problem. Vissa konstruktioner klarar även denna typ av distorsion, ”likarna” klarade sig fint över hela styrområdet, men de som vinner upphandlingarna på pris verkar inte göra det. Tråkigt för dem som råkar ut för det och ännu tråkigare om de ska förhandla med ekonomer på elbolagen i stället för med tekniker.

Inte bara fasvinkelstyrd last – TV, datorer och annan elektronik drabbas också
Kurvformen hos många switchaggregat utan PFC (Power Factor Correction, dvs aktiv styrning av nätströmmen så att den blir sinusformad och dessutom ligger i fas med spänningen), ger kurvformer som väldigt mycket liknar strömmen i en fasvinkelstyrd resistiv last. Korta strömpulser med hög amplitud.

Det är mycket troligt att detta ligger bakom de diskussioner om ”apparater som gått sönder” när kunderna undrar över sina höga elräkningar. Och så förs ansvaret över till den som har minst möjligheter att förstå eller åtgärda problemet. Man kanske till och med kan få kunden att skämmas lite för att han har så ”trasiga” apparater. En sådan kund brukar inte framhärda i sina försök att förstå vad som händer.

Här skulle en närmre titt på verkligheten vara av nytta. Det är ju ändå alltid verkligheten som gäller …

Ha det bra i centrum eller periferi. Var den än ligger. Kommentarer läser jag gärna.

Gunnar Englund, GKE Elektronik AB

Filed under: SvenskTeknik