Liikaa jännitettä talossasi?

Korkea jännite aiheuttaa korkeita sähkölaskuja

Jännite talossani

Liian paljon jännitettä talossasi?

Tämä sivu on pitkä, joten seuraavasta yleiskatsauksesta saattaa olla apua.

Yleiskatsaus –

1. Mitä jännitteen pitäisi olla?
2. Miten tiedät, onko jännitettä liikaa
3. Miten liian suuri jännite nostaa sähkölaskuasi
4. Termodynamiikka
5. Miksi Hydro One tekee näin?
6. Se on vähän kuin …
7. Erikoistilanne ja valitukseni
8. Vapauttelut Hydro One:lta
9. Lopputulos

1. Mikä jännitteen pitäisi olla?

Jännitteen pistorasioissasi pitäisi olla muutaman voltin sisällä 120 VAC:sta, vaikkapa 118-122 VAC, riippuen ”kuormituksesta” eli siitä, kuinka monta ja minkä tyyppistä laitetta sinä ja naapurisi käytätte, sekä siitä, kuinka kaukana olet viimeisestä muuntajasta.

Seuraavasti, keskimääräisen jännitteen useiden päivien tai useampien jaksojen aikana pitäisi olla hyvin lähellä 120 VAC, ja jännitteen pitäisi olla yli 120 VAC noin puolet ajasta ja alle 120 VAC toisen puolen ajasta. Poikkeuksellisen suuren kuormituksen aikana, kuten erittäin kuumalla tai erittäin kylmällä säällä, monilla sähköntuottajayrityksillä on kuitenkin vaikeuksia tarjota asiakkailleen tätä nimellistä 120 VAC:n jännitettä.

Kaikki tavalliset kodinkoneet, jotka Kanadan standardisoimisjärjestö (Canadian Standards Association, CSA) on hyväksynyt myytäviksi Kanadassa, on mitoitettu toimimaan 120 VAC:n jännitteellä (lukuun ottamatta tietysti niitä, jotka on mitoitettu 240 VAC:lle). Sähköyhtiöni on Hydro One, joka toimittaa sähköä suoraan useimmille maaseutuasiakkaille ja joillekin esikaupunkiasiakkaille Kanadan Ontarion maakunnassa, mutta monet sähkölaitokset toimivat samalla tavalla kuin Hydro One.

Keltainen vyöhyke yllä olevassa kaaviossa on asuinpaikassani joulukuussa 2015 ja tammi- ja helmikuussa 2016 sekä uudelleen äskettäin vuosina 2019 ja 2020 mitattujen jännitteiden vaihteluväli.

Yllä olevat vihreä ja punainen vyöhyke ovat Kanadan standardisoimisliiton asiakirjan CAN3-235-83 taulukon 3 ”Recommended Voltage Variation Limits for Circuits up to 1000 volts at the Service Entrance” (Suositeltavat jännitevaihtelurajat piirille, joiden jännite on enintään 1000 volttia palvelusisäänkäynnillä) määritelmän mukaisia. (Katso erityisesti ”Voltage Guidelines” (jänniteohjeet) Ontarion energiaviraston asiakirjan sivuilla 35-36). Ontario Energy Board toteaa selvästi, että

Hydro One toimittaa ainoastaan vakiojännitteitä. Nämä jännitteet ovat Canadian Standards Associationin (”CSA”) standardien mukaisia.

Itse asiassa nämä samat standardit toistuvat Hydro Onen ”lopullisessa luonnoksessa” Hydro Onen asiakkaille tarjottavien palvelujen ehtoja koskevassa lausunnossa (ks. erityisesti taulukko 2, Recommended Voltage Variation Limits). Tiedämme siis, että Hydro One käyttää tätä standardia ja että jännitteen pitäisi aina olla vihreällä alueella eikä koskaan jommallakummalla edellä olevan taulukon punaisella alueella.

CSA:n suositus jännitteeksi normaaleissa käyttöolosuhteissa on 110-125 VAC, mutta kuten kuka tahansa sähköasentaja voi kertoa, voi olla vaarallista toimia pitkiä aikoja tämän alueen yläpäässä. Itse asiassa samassa CSA:n suosituksessa 127 VAC määritellään ”äärimmäiseksi käyttöolosuhteeksi”, joka on vain kaksi volttia korkeampi kuin ”normaalin” käyttöalueen yläpää.

Nykytilanne talossani – Tammikuun aikana keskimääräinen jännite talossani oli 122,50 VAC, ja se oli suurempi kuin nimellisjännite 94,5 prosenttia ajasta. Keskijännite on hiipinyt hitaasti ylöspäin kesästä 2020 lähtien. Katso yksityiskohdat jännitemittauksistani.

2. Mistä tietää, onko jännitettä liikaa

Jos sinulla on digitaalinen yleismittari tai muu sopiva laite, jolla voi mitata sopivaa jännitealuetta, tarkista jännite, joka näkyy talosi pistorasioissa. Muista, että kyseessä on vaihtovirta (AC), ei tasavirta (DC), joten valitse jännitemittaristasi sopiva asetus. Mitatun jännitteen pitäisi olla muutaman voltin sisällä 120 VAC:sta. Tämä on hyväksyttävä jännite. Tarkista se eri vuorokaudenaikoina useiden päivien ajan kohtuullisen keskiarvon löytämiseksi. Jos huomaat, että pistorasioiden jännite on jatkuvasti noin 124 VAC tai korkeampi, talossasi on liikaa sähköä ja käytät ja maksat huomattavasti enemmän energiaa kuin mitä laitteesi tarvitsevat.

Huomaa – Olet tekemisissä mahdollisesti hengenvaarallisen jännitteen kanssa, joten jos et pysty tarkistamaan jännitettä turvallisesti itse, pyydä pätevää sähköasentajaa, teknikkoa, teknologia tai insinööriä tekemään se puolestasi. Ei ole häpeällistä pyytää jotakuta toista tekemään tämä, ja se saattaa pelastaa henkesi.

3. Miten liian suuri jännite nostaa sähkölaskuasi

Jos sähkölaskusi on liian korkea, yksi syy voi olla se, että sähköyhtiösi toimittaa kotiisi liikaa sähköä eli liian suurta jännitettä. Pohjois-Amerikassa useimmat sähkölaitteesi on mitoitettu toimimaan 120 voltin vaihtovirtajännitteellä (VAC), ja niissä sallitaan plus tai miinus muutama volttia kuorman vaihtelun ja sähköjohtojen resistiivisten häviöiden vuoksi. Jos sähköyhtiösi, kuten Hydro One, tuottaa jatkuvasti yli 120 voltin vaihtojännitettä, laitteesi kuluttavat jatkuvasti enemmän virtaa kuin ne tarvitsevat, ja joudut maksamaan enemmän energiaa kuin tarvitsit.

Muistat ehkä lukion fysiikan tunnilta, että 120 voltin jännitteellä 100 watin hehkulamppu haihduttaa 100 wattia tehoa valon ja lämmön (lähinnä lämmön) muodossa. Se on normaalia ja siitä me odotamme maksavamme, kun kytkemme valokatkaisijan päälle.

Mutta 124 VAC:lla sama hehkulamppu haihduttaa 100 watin sijasta lähes 107 wattia ja maksat sähköstäsi lähes 7 % enemmän. 126 VAC:lla lamppu haihduttaa hieman yli 110 wattia ja maksat sähköstäsi 10,2 % enemmän. Jääkaappi, pakastin, liesi, ulkoilmauuni, sähkölämmittimet, leivänpaahdin, kaivopumppu, kaivovesipumppu, pesukone, pyykinkuivaaja, kahvinkeitin, monet hehkulamput – kaikkiin näihin laitteisiin vaikuttaa samalla tavalla korkeampi jännite. Ja sinä maksat tästä ylimääräisestä energiasta. Koko sen ajan, kun ne ovat päällä.

Huomautus lukijoille – Saat lisäpisteitä, jos olet huomannut yllä olevasta taulukosta, että teholla ja jännitteellä ei ole ”lineaarista suhdetta”. Jäljempänä mainittuja ”kytkentätoimisia virtalähteitä” lukuun ottamatta teho ja energia ovat verrannollisia jännitteen neliöön, joten jännitteen kasvaessa teho ja energia kasvavat hieman nopeammin kuin jännite. Tarkkaa suhdetta kuvaa hyvin tarkasti Ohmin laki. Kysy keneltä tahansa insinööriltä.

Käytetty teho = (sovellettu jännite)² / (kuorman vastus)
tai, P = E² / R

Ainoat poikkeukset tästä kaikesta ovat elektroniset laitteet, jotka käyttävät kytkentätoimisia virtalähteitä, joissa ei ole muuntajia ja jotka on erityisesti suunniteltu toimimaan suurella jännitealueella, vaikkapa 100-250 VAC. Suunnittelemallaan tulojännitealueella nämä epälineaariset virtalähteet eivät noudata Ohmin lakia, kun yritämme laskea niiden virrankulutusta. Kännykkäsi laturi on todennäköisesti tämäntyyppinen.

4. Termodynamiikka

Mitä tekemistä termodynamiikalla on tämän kanssa? No, voisi ajatella, että korkeampi jännite lämmittäisi asioita nopeammin tai tekisi muita asioita nopeammin, mikä kompensoisi lyhyemmällä ajalla korkean jännitteen aiheuttamat lisäkustannukset. Varmasti resistiivinen kuorma, kuten leivänpaahdin tai lämminvesivaraaja, lämpiää nopeammin ja sammuu sitten nopeammin korkeamman jännitteen ansiosta, mutta lämpövuodosta aiheutuu silti häviöitä, eikä näitä häviöitä voida koskaan korvata. Näiden häviöiden vuoksi lyhyempi lämmitysaika korkeammalla jännitteellä ei voi täysin korvata korkeammalla jännitteellä toimimisesta aiheutuvia lisäkustannuksia. Vaikka esimerkiksi leivänpaahdin, jossa on nimellisjännitettä korkeampi jännite, paahtaa leivän nopeammin kuin leivänpaahdin, jota käytetään nimellisjännitteellä (120 VAC), nimellisjännitteellä toimivan leivänpaahtimen käyttökustannukset ovat silti alhaisemmat kuin leivänpaahtimen, jossa on nimellisjännitettä korkeampi jännite. Kuten myyttisessä ikuisen liikkeen etsinnässä, termodynamiikka saa meidät lopulta aina kiinni.

5. Miksi Hydro One tekee näin?

Miksi Hydro One syöttää enemmän jännitettä kuin todella tarvitset? Tehdäkseen enemmän rahaa, tietenkin. Hydro Onella on usein ylitarjontaa myytävästä energiasta, erityisesti talvella, ja se toimittaa korkeampia jännitteitä koteihimme myydäkseen meille tätä ylimääräistä energiaa.

Kun perusmäärä energiaa on tuotettu ja myyty, kaikki ylimääräinen energia on paljon halvempaa tuottaa, joten voitot ovat suuremmat, kun Hydro One voi myydä ylimääräisen energiansa. Asiakkaina sinä ja minä olemme tämän ylijäämän ostajia.

On outoa, että toisaalta Hydro One korostaa aina energian säästämisen tärkeyttä käyttämällä ohjelmoitavia termostaatteja, pienloistelamppuja (CFL), EnergyStar-laitteita ja kiinnittämällä huomiota käyttöaikatauluun, mutta toisaalta se toimittaa jännitetasoa, joka mitätöi kaikki näistä säästötoimista saatavat säästöt.

6. Se on vähän kuin …

• vietäisit perheesi kalliiseen ravintolaan, jossa annokset ovat valtavia ja kukaan ei jaksa syödä kaikkea, mitä lautaselle laitettiin, mutta ravintola ei tarjoa koirankoppipalvelua, joten joudut maksamaan kaikesta ruuasta, vaikka kaikkea ei voisi syödä;
• joutuu ostamaan bensiiniä pumpusta, joka tahallaan täyttää tankin liian täyteen ja joutuu maksamaan kaikesta maahan valuneesta bensiinistä, vaikka ei voi käyttää sitä;
• joutuu maksamaan ylimääräisestä istumapaikasta (tyhjä!) joka kerta, kun viet perheesi elokuvateatteriin.

7. Äärimmäinen tilanne ja valitukseni

Jännite talossani

Talvi 2015/16 toi mukanaan ääritilanteen, sillä jännite talossani oli keskimäärin 124-125 VAC ja noin puolet ajasta CSA:n suosittelemaa vihreää vyöhykettä korkeammalla tasolla, ja joskus se hipoi ylempänä olevaa punaista vyöhykkeen äärimmäistä ylärajapintaa 127 VAC:lla. Ei ihme, että hehkulamput paloivat tuona talvena, jopa kalliit CFL-lamput, ja korkea jännite saattaa selittää, miksi kallis HD-televisiovastaanottimemme ”jäätyi” tuntikausiksi kerrallaan huolimatta siitä, että se vastaanotti voimakkaita televisiosignaaleja.

Itse asiassa Hydro One toimittaa edelleen jännitteitä, jotka ovat lähes aina korkeampia kuin nimellinen 120 VAC. Katso tästä yhteenveto jännitteistä, joita Hydro One on toimittanut talooni joulukuusta 2015 alkaen. Vaikka nämä korkeammat jännitteet eivät olekaan äärimmäisiä, ne aiheuttavat sen, että kaikki laitteeni kuluttavat enemmän energiaa kuin ne tarvitsevat toimiakseen normaalisti. Kuukausittaisten mittausten yksityiskohdat näkyvät arkistossa.

8. Hydro Onen tekosyitä

Viime vuosina, kun olen valittanut Ontario Hydrolle, nykyisin Hydro Onelle, korkeasta jännitteestä kotonani, he ovat esittäneet useita eri ”syitä”, mutta mikään näistä syistä ei ole looginen tai pätevä.

• ”Mutta meidän täytyisi alentaa myös naapurienne jännitettä.” – Doh! Totta kai pitäisi. Kaikkien naapureideni jännitteet ovat liian korkeita, aivan kuten minun jännitteeni, joten sitä pitäisi laskea.
• ”Haluamme toimittaa korkeampaa jännitettä, jotta moottorit käynnistyvät helpommin.” – Anteeksi, mutta asun asuinalueella, EI teollisuusalueella, ja voin laskea yhden käden sormilla montako merkittävää moottoria kotonani on. Kaikki ne on mitoitettu 120 VAC:lle, ja ne toimivat mainiosti sillä jännitteellä.
• ”Mutta jännite vaihtelee, eikä se ole koko ajan korkea.” – Kyllä jännite vaihtelee ihan hyvin, ja juuri niistä ajoista, jolloin se on liian korkea, minä valitan. Joulukuun 2015 aikana mittasin jännitteen 135 eri kertaa, enemmän tai vähemmän satunnaisesti päivisin ja öisin (olen vähän uneton), eikä jännite ollut koskaan alle 121,0 VAC (jo yli nimellisen 120 voltin) ja jopa 127,2 VAC. Kuukauden mittausteni keskiarvo oli 124,25 VAC, joten minä ja naapurini käytimme noin 8 prosenttia enemmän energiaa kuin oli tarpeen. Ja kyllä, jännite oli edelleen liian korkea suurimman osan aikaa lopputalven aikana. (Katso tarkemmat tiedot mittausteni kaavioista.)
• ”Mutta teillä on kaikki väärin! Virta pienenee jännitteen kasvaessa, joten teho pysyy samana.” – Tätä ”repliikkiä” yrittivät minuun useat henkilöt (yksi heistä sähköalalla työskentelevä ammattilainen). Se on täydellinen väärintulkinta Ohmin laista, mikä voidaan todentaa viittaamalla mihin tahansa fysiikan tai sähkötekniikan oppikirjaan. Yleinen periaate ”teho pysyy samana” pätee vain sähkönsiirtolinjoihin, joihin syötetään vakiomäärä tehoa voimalaitokselta muuntajan ala-asemalle. Kotisi ei ole muuntajan ala-asema, vaan se on ”muuttuva kuorma”, joka vaatii vakiojännitettä. Katso lisätietoja täältä. Väite, että ”teho pysyy samana”, on valhe, vastoin fysiikan lakeja, ja se on siisti propaganda, jota käytetään piiloutuakseen energiateollisuuteen kohdistuvalta asialliselta kritiikiltä. Tämä linja saattaa toimia poliitikkoihin ja joihinkin toimittajiin, mutta se ei toimi minuun, eikä sen pitäisi toimia sinuun.

Kaikki tämä Hydro Onelta ja energiateollisuudelta, jotka mielellään esittävät itseään säästämisen ja energiatehokkuuden suojelijoina.

9. Lopputulos

Keskimääräisen jännitteen tulisi 24 tunnin aikana olla 120,0 VAC ja sen tulisi vaihdella vaikkapa 117-123 voltin välillä tai paremminkin 118-122 voltin välillä, riippuen syöttö- ja kuormitusolosuhteista. Jännitteen pitäisi siis olla yli 120 volttia noin puolet ajasta ja alle 120 volttia toisen puolen ajasta. Hydro Onen olisi pyrittävä saavuttamaan tämä toimitustaso kaikilla asuinalueilla. Se on oikeudenmukaista ja asianmukaista eikä aiheuta sitä, että laitteemme kuluttavat enemmän virtaa ja energiaa kuin niiden pitäisi tai maksavat meille enemmän rahaa kuin meidän pitäisi maksaa. Omassa kodissani mittaukseni ovat kuitenkin osoittaneet, että jännite on yleensä yli 120,0 VAC yli 80 prosenttia ajasta ainakin vuoden 2018 alusta kesäkuuhun 2020 asti. Toivotaan, että kesäkuun 2020 alusta lähtien vallinneesta jännitetilanteesta tulee pikemminkin sääntö kuin poikkeus.

Älykkäiden mittareiden ja muiden telemetriajärjestelmien ansiosta Hydro One tietää tarkalleen, kuinka paljon jännitettä se toimittaa, eikä sillä ole mitään tekosyytä olla tietämätön edellä kuvaamistani ylijännitteistä ja kalliista jännitteistä.

Tässä on yhteenveto monien omassa kodissani tehtyjen mittausten tuloksista. On välttämätöntä tehdä suuri määrä mittauksia joka kuukausi (nyt noin 4000 automaattista mittausta kuukaudessa), jotta voidaan varmistaa tarkkuus ja voittaa kuormituksen ja syöttökapasiteetin tuntikohtaisten ja päivittäisten vaihtelujen vaikutukset.

Viime kuukauden jännitemittaukset on koottu tähän. Katso myös edellisten kuukausien mittausten arkisto (joulukuuhun 2015 asti).