Příliš vysoké napětí v domě?

Vysoké napětí způsobuje vysoké účty za elektřinu

Napětí v mém domě

Příliš vysoké napětí ve vašem domě?

Tato stránka je dlouhá, takže by vám mohl pomoci následující Přehled.

Přehled –

1. Jaké má být napětí?
2. Jak zjistit, zda máte příliš vysoké napětí
3. Jak příliš vysoké napětí zvýší váš účet za elektřinu
4. Termodynamika
5. Proč to Hydro One dělá?
6. Je to trochu jako …
7. Extrémní situace a moje stížnost
8. Výmluvy společnosti Hydro One
9. Závěr

1. Jaké by mělo být napětí?

Napětí na vašich zásuvkách by mělo být v rozmezí několika voltů od 120 V AC, řekněme 118-122 V AC, v závislosti na „zátěži“, tedy v závislosti na tom, kolik a jaké spotřebiče používáte vy a vaši sousedé, a také na tom, jak daleko jste od posledního transformátoru.

Dále platí, že průměrné napětí po dobu několika dnů nebo déle by se mělo velmi blížit 120 VAC a přibližně polovinu času by mělo být napětí nad 120 VAC a druhou polovinu času pod 120 VAC. V obdobích mimořádně vysokého zatížení, například za velmi horkého nebo velmi chladného počasí, má však mnoho energetických společností problém zajistit svým zákazníkům toto nominální napětí 120 V AC.

Všechny běžné domácí spotřebiče, které jsou schváleny pro prodej v Kanadě Kanadskou asociací pro normalizaci (CSA), jsou dimenzovány pro provoz při 120 V AC (samozřejmě s výjimkou těch, které jsou dimenzovány pro 240 V AC). Moje elektrárenská společnost je Hydro One, která dodává elektřinu přímo většině venkovských a některým předměstským zákazníkům v kanadské provincii Ontario, ale mnoho elektrárenských společností funguje stejným způsobem jako Hydro One.

Žlutá zóna ve výše uvedeném grafu je rozsah napětí naměřený v mém bydlišti v prosinci 2015 a v lednu a únoru 2016 a znovu nedávno v letech 2019 a 2020.

Zelená a červená zóna výše jsou definovány v dokumentu Kanadské asociace pro normalizaci CAN3-235-83, tabulka 3, „Doporučené meze kolísání napětí pro obvody do 1000 V na vstupu do sítě“. (Viz zejména „Směrnice pro napětí“ na stranách 35-36 dokumentu Ontario Energy Board). Dokument Ontario Energy Board jasně uvádí, že

Hydro One bude dodávat pouze standardní napětí. Tato napětí budou odpovídat normám Canadian Standards Association („CSA“).

Ve skutečnosti se tytéž normy opakují v „konečném návrhu“ prohlášení společnosti Hydro One o podmínkách poskytování služeb zákazníkům společnosti Hydro One, (viz zejména tabulka 2, Doporučené limity kolísání napětí). Víme tedy, že tento standard společnost Hydro One používá a že napětí by mělo být vždy v zeleném pásmu a nikdy by nemělo být v žádném z červených pásem výše uvedené tabulky.

Doporučení CSA pro napětí v běžných provozních podmínkách je 110 – 125 V AC, ale jak vám řekne každý elektrikář, může být nebezpečný dlouhodobý provoz na horní hranici tohoto rozsahu. Ve skutečnosti stejné doporučení CSA definuje 127 VAC jako „extrémní provozní stav“, jen o dva volty vyšší než horní hranice „normálního“ provozního rozsahu.

Aktuální situace v mém domě – Během ledna bylo průměrné napětí v mém domě 122,50 VAC a bylo vyšší než jmenovité napětí v 94,5 % případů. Průměrné napětí se od léta 2020 pomalu plíživě zvyšuje. Podívejte se na podrobnosti o měření mého napětí.

2. Jak zjistit, zda máte příliš vysoké napětí

Pokud máte digitální multimetr nebo jiný vhodný přístroj, který dokáže měřit příslušný rozsah napětí, zkontrolujte napětí, které se objevuje v elektrických zásuvkách vašeho domu. Nezapomeňte, že máte co do činění se střídavým proudem (AC), nikoli se stejnosměrným proudem (DC), proto zvolte na voltmetru odpovídající nastavení. Naměřené napětí by se mělo pohybovat v rozmezí několika málo voltů od 120 V AC. To je přijatelné napětí. Kontrolujte ho v různých denních a nočních dobách po několik dní, abyste zjistili přiměřený průměr. Pokud zjistíte, že se napětí v zásuvkách trvale pohybuje kolem 124 VAC nebo více, pak máte v domě příliš mnoho elektřiny a spotřebováváte a platíte za podstatně více energie, než vaše spotřebiče potřebují.

Upozornění – máte co do činění s potenciálně smrtelným napětím, takže pokud si nedokážete napětí bezpečně zkontrolovat sami, nechte to provést kvalifikovaného elektrikáře, technika, technologa nebo inženýra. Není ostuda požádat o to někoho jiného a může vám to zachránit život.

3. Jak příliš vysoké napětí zvýší váš účet za elektřinu

Pokud je váš účet za elektřinu příliš vysoký, jednou z příčin může být to, že vaše elektrárenská společnost dodává do vašeho domu příliš mnoho elektřiny, tedy příliš vysoké napětí. V Severní Americe je většina vašich elektrických spotřebičů dimenzována na provoz s napětím 120 V střídavého proudu (VAC) a připouští plus minus několik voltů pro změny v zatížení a odporové ztráty v elektrických vodičích. Pokud vaše elektrárenská společnost, například Hydro One, dodává trvale vyšší napětí než 120 VAC, pak vaše spotřebiče trvale spotřebovávají více energie, než potřebují, a vy musíte platit za více energie, než jste potřebovali.

Možná si pamatujete z hodin fyziky na střední škole, že při napětí 120 V rozptýlí 100 wattová žárovka 100 wattů energie ve formě světla a tepla (většinou tepla). To je normální a to je to, co očekáváme, že zaplatíme, když zapneme vypínač světla.

Při střídavém napětí 124 V však tatáž žárovka místo 100 wattů rozptýlí téměř 107 wattů a za elektřinu zaplatíte téměř o 7 % více. Při 126 VAC žárovka rozptýlí něco přes 110 wattů a za elektřinu zaplatíte o 10,2 % více. Vaše chladnička, mraznička, sporák, pec s nuceným vytápěním, elektrická topná tělesa, toustovač, čerpadlo do jímky, čerpadlo vody do studny, pračka, sušička prádla, kávovar, mnoho žárovek – všechny tyto spotřebiče budou podobně ovlivněny vyšším dodávaným napětím. A za tuto energii navíc zaplatíte. Po celou dobu, kdy jsou zapnuté.

Poznámka pro čtenáře – body navíc získáte, pokud jste si ve výše uvedeném grafu všimli, že výkon a napětí nemají „lineární vztah“. S výjimkou níže zmíněných „spínaných zdrojů“ jsou výkon a energie úměrné kvadrátu napětí, takže se zvyšováním napětí bude výkon a energie růst o něco rychleji než napětí. Přesný vztah velmi přesně popisuje Ohmův zákon. Zeptejte se kteréhokoli inženýra.

Použitý výkon = (přiložené napětí)² / (odpor zátěže)
neboli, P = E² / R

Jedinou výjimkou z toho všeho jsou elektronická zařízení používající spínané zdroje, které nemají transformátory a jsou speciálně navrženy pro provoz ve velkém rozsahu napětí, například 100-250 V AC. V rámci svého konstrukčního rozsahu vstupního napětí se tyto nelineární zdroje neřídí Ohmovým zákonem, když se snažíme vypočítat jejich spotřebu energie. Vaše nabíječka mobilního telefonu je pravděpodobně tohoto typu.

4. Termodynamika

Co s tím má společného termodynamika? No, mohli byste si myslet, že vyšší napětí bude věci rychleji zahřívat nebo dělat jiné věci rychleji, čímž by se kratšími časy kompenzovaly dodatečné náklady na vysoké napětí. Jistě, odporová zátěž, jako je váš toustovač nebo ohřívač vody, se s vyšším napětím rychleji zahřeje a pak se dříve vypne, ale stále dochází ke ztrátám v důsledku úniku tepla a tyto ztráty nelze nikdy nahradit. Kvůli těmto ztrátám nemůže zkrácení doby ohřevu při vyšším napětí zcela kompenzovat dodatečné náklady na provoz při vyšším napětí. Ačkoli tedy topinkovač (například) s vyšším než jmenovitým napětím opeče chléb rychleji než topinkovač provozovaný při svém konstrukčním napětí (120 V AC), provoz topinkovače s konstrukčním napětím stále stojí méně než topinkovač s vyšším než konstrukčním napětím. Stejně jako v bájném hledání perpetuum mobile nás nakonec vždy dostane termodynamika.

5. Proč to Hydro One dělá?

Proč Hydro One dodává vyšší napětí, než skutečně potřebujete? Samozřejmě proto, aby vydělala více peněz. Společnost Hydro One má často přebytek energie na prodej, zejména v zimě, a dodává do našich domovů vyšší napětí, aby nám tuto energii navíc prodala.

Jakmile je vyrobeno a prodáno základní množství energie, je výroba jakékoli energie navíc mnohem levnější, takže zisky jsou vyšší, když společnost Hydro One může prodat svou přebytečnou energii. Jako zákazníci jsme vy a já kupci tohoto přebytku.

Je zvláštní, že společnost Hydro One na jedné straně neustále zdůrazňuje důležitost úspory energie používáním programovatelných termostatů, kompaktních zářivek (CFL), spotřebičů EnergyStar a věnováním pozornosti časovému plánu spotřeby, zatímco na druhé straně dodává takovou úroveň napětí, která veškeré úspory plynoucí z těchto úsporných opatření anuluje.

6. Je to trochu jako ….

• jít s rodinou do drahé restaurace, kde jsou porce obrovské a nikdo nemůže sníst všechno, co mu bylo na talíři, ale restaurace nenabízí službu sáčků pro psy, takže musíte zaplatit za všechno jídlo, i když se nedalo všechno sníst;
• musíte si koupit benzín u pumpy, která vám úmyslně přeplní nádrž a vy musíte zaplatit za všechen benzín, který se vylil na zem, i když ho nemůžete použít;
• musíte zaplatit za další sedadlo (prázdné!) pokaždé, když jdete s rodinou do kina.

7. Extrémní situace a moje stížnost

Napětí v mém domě

Zima 2015/16 přinesla extrémní situaci, protože napětí v mém domě se pohybovalo v průměru mezi 124 a 125 V AC a přibližně v polovině případů bylo vyšší než doporučené zelené pásmo společnosti CSA a občas hraničilo s horním extrémním červeným pásmem 127 V AC. Není divu, že mi tu zimu vyhořely žárovky, dokonce i drahé CFL žárovky, a vysoké napětí možná vysvětluje, proč náš drahý HD televizní přijímač na několik hodin „zamrzl“, přestože přijímal silný televizní signál.

Ve skutečnosti společnost Hydro One nadále dodává napětí, které je téměř vždy vyšší než jmenovitých 120 V AC. Přehled napětí dodávaných společností Hydro One do mého domu v průběhu měsíců počínaje prosincem 2015 naleznete zde. Tato vyšší napětí sice nejsou extrémní, ale způsobují, že všechny mé spotřebiče spotřebovávají více energie, než potřebují k běžnému provozu. Podrobnosti o měsíčních měřeních jsou uvedeny v archivu.

8. Výmluvy společnosti Hydro One

Když jsem si v minulých letech stěžoval společnosti Ontario Hydro, nyní Hydro One, na vysoké napětí v mém domě, uvedli několik různých „důvodů“, ale žádný z těchto důvodů není logický ani platný.

• „Ale to bychom museli snížit napětí i u vašich sousedů“. – Doh! Samozřejmě, že byste to udělali. Napětí všech mých sousedů je příliš vysoké, stejně jako moje, a proto by se mělo snížit.
• „Rádi bychom dodávali vyšší napětí, aby se motory snadněji rozbíhaly.“ „Ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne, ne. – Promiňte, ale bydlím ve vilové čtvrti, NE v průmyslovém parku, a počet významných motorů v mém domě spočítám na prstech jedné ruky. Všechny jsou dimenzovány na 120 V AC a při tomto napětí fungují bez problémů.
• „Ale napětí se mění a není stále vysoké.“ To je pravda. – Ano, napětí kolísá v pořádku a právě na dobu, kdy je příliš vysoké, si stěžuji. Během prosince 2015 jsem měřil napětí 135krát, víceméně náhodně během dnů a nocí (jsem trochu nespavec), a napětí nebylo nikdy nižší než 121,0 VAC (už je vyšší než nominálních 120 V) a až 127,2 VAC. Průměr mých měření za celý měsíc byl 124,25 VAC, takže jsme se sousedy spotřebovávali asi o 8 % více energie, než bylo nutné. A ano, po zbytek zimy bylo napětí po většinu času stále příliš vysoké. (Podrobněji viz grafy mých měření.)
• „Ale vy to máte špatně! Se zvyšujícím se napětím klesá proud, takže výkon zůstává stejný.“ – Tuto „větu“ na mě zkoušelo několik jedinců (jeden z nich byl profesionál pracující v energetice). Je to naprosto chybné vyjádření Ohmova zákona, což si lze ověřit nahlédnutím do jakékoli učebnice fyziky nebo elektrotechniky. Obecný princip „výkon zůstává stejný“ platí pouze pro elektrická přenosová vedení, která jsou přiváděna konstantním množstvím výkonu z výrobní stanice do trafostanice. Váš dům není trafostanicí a je naopak „proměnnou zátěží“, která vyžaduje konstantní napětí. Další podrobnosti naleznete zde. Tvrzení, že „výkon zůstává stejný“, je lež, odporuje fyzikálním zákonům a je to elegantní propaganda, která se používá ke skrytí před věcnou kritikou energetiky. Tato věta možná funguje na politiky a některé novináře, ale na mě nefunguje a neměla by fungovat ani na vás.

To vše od společnosti Hydro One a energetického průmyslu, kteří se rádi líčí jako strážci úspor a energetické účinnosti.

9. Podtrženo a sečteno

Průměrné napětí za 24 hodin by mělo být 120,0 V AC a mělo by se pohybovat například mezi 117 a 123 volty nebo lépe mezi 118 a 122 volty v závislosti na podmínkách napájení a zatížení. Napětí by tedy mělo být přibližně polovinu času vyšší než 120 V a druhou polovinu času nižší než 120 V. Společnost Hydro One by měla usilovat o dosažení této úrovně dodávek pro všechny obytné čtvrti. To je spravedlivé a správné a nezpůsobuje to, že naše spotřebiče spotřebovávají více energie a výkonu, než by měly, nebo že nás to stojí více peněz, než bychom měli platit. U mě doma však moje měření ukázala, že minimálně od začátku roku 2018 až do června 2020 je napětí obecně více než 80 % času vyšší než 120,0 V AC. Lze doufat, že situace s napětím od začátku června 2020 se stane spíše pravidlem než výjimkou.

Díky inteligentním měřičům a dalším telemetrickým systémům společnost Hydro One přesně ví, kolik napětí dodává, a nemá žádnou výmluvu pro to, že si není vědoma nadměrného a nákladného napětí, které jsem popsal výše.

Výsledky mnoha měření u mě doma jsou shrnuty zde. Je nutné provést každý měsíc velké množství měření (nyní asi 4000 automatických měření měsíčně), aby byla zajištěna přesnost a překonány vlivy hodinových a denních výkyvů v zatížení a v kapacitě dodávky.

Zde jsou shrnuta měření napětí za poslední měsíc. Podívejte se také na archiv měření za předchozí měsíce (od prosince 2015).