Za duże napięcie w Twoim domu?

Wysokie napięcie powoduje wysokie rachunki za energię elektryczną

Napięcie w moim domu

Zbyt wysokie napięcie w Twoim domu?

To długa strona, więc poniższy przegląd może być pomocny.

Przegląd –

1. Jakie powinno być napięcie?
2. Jak sprawdzić, czy masz za duże napięcie
3. Jak zbyt duże napięcie zwiększy twój rachunek za energię elektryczną
4. Termodynamika
5. Dlaczego Hydro One to robi?
6. To trochę jak…
7. Sytuacja ekstremalna i moja skarga
8. Wyjaśnienia od Hydro One
9. Podsumowanie

1. What Should the Voltage Be?

The voltage at your wall outlets should be within a few volts of 120 VAC, say 118-122 VAC, depending on the „load”, that is depending on how many and what type of appliances you and your neighbours are using, as well as how far are from the last transformer.

Ponadto, średnie napięcie w okresach kilku dni lub dłuższych powinno być bardzo zbliżone do 120 VAC, a napięcie powinno być powyżej 120 VAC przez około połowę czasu i poniżej 120 VAC przez drugą połowę czasu. W okresach wyjątkowo wysokiego obciążenia, jednakże, takich jak podczas bardzo gorącej lub bardzo zimnej pogody, wiele firm wytwarzających energię ma trudności z zapewnieniem tego nominalnego 120 VAC swoim klientom.

Wszystkie popularne urządzenia gospodarstwa domowego, które są zatwierdzone do sprzedaży w Kanadzie przez Canadian Standards Association (CSA) są oceniane do pracy przy 120 VAC (z wyjątkiem, oczywiście, tych ocenianych dla 240 VAC). Moją firmą energetyczną jest Hydro One, która dostarcza energię elektryczną bezpośrednio do większości wiejskich i niektórych podmiejskich klientów w prowincji Ontario w Kanadzie, ale wiele zakładów energetycznych działa w ten sam sposób, co Hydro One.

Żółta strefa na powyższym wykresie to zakres napięć mierzonych w mojej rezydencji podczas grudnia 2015 roku oraz stycznia i lutego 2016 roku, oraz ponownie ostatnio w 2019 i 2020 roku.

Zielone i czerwone strefy powyżej są określone przez dokument Canadian Standards Association CAN3-235-83 Table 3, „Recommended Voltage Variation Limits for Circuits up to 1000 volts at the Service Entrance”. (Patrz zwłaszcza „Wytyczne dotyczące napięcia” na stronach 35-36 dokumentu Ontario Energy Board). Ontario Energy Board stwierdza wyraźnie, że

Hydro One będzie dostarczać wyłącznie napięcia standardowe. Napięcia te będą zgodne z normami Canadian Standards Association („CSA”).

W rzeczywistości te same normy są powtórzone w „ostatecznym projekcie” oświadczenia Hydro One o warunkach świadczenia usług dla klientów Hydro One (patrz zwłaszcza Tabela 2, Zalecane limity wahań napięcia). Wiemy więc, że standard ten jest stosowany przez Hydro One i że napięcie powinno zawsze znajdować się w zielonej strefie i nigdy nie powinno znajdować się w żadnej z czerwonych stref powyższego wykresu.

Zalecenie CSA dla napięcia w normalnych warunkach pracy to 110 – 125 VAC, ale jak każdy elektryk powie, może być niebezpiecznie pracować przez długie okresy czasu w górnej części tego zakresu. W rzeczywistości, to samo zalecenie CSA określa 127 VAC jako „ekstremalne warunki pracy”, tylko dwa wolty więcej niż górna granica „normalnego” zakresu pracy.

Obecna sytuacja w moim domu – W styczniu średnie napięcie w moim domu wynosiło 122,50 VAC i było wyższe niż napięcie nominalne przez 94,5 procent czasu. Średnie napięcie powoli wzrasta od lata 2020 roku. Zobacz szczegóły moich pomiarów napięcia.

2. How to Tell If You Have Too Much Voltage

Jeśli masz multimetr cyfrowy lub inny odpowiedni przyrząd, który może zmierzyć odpowiedni zakres napięcia, sprawdź napięcie, które pojawia się na gniazdkach elektrycznych w twoim domu. Pamiętaj, że masz do czynienia z prądem zmiennym (AC), a nie stałym (DC), więc wybierz odpowiednie ustawienie na woltomierzu. Zmierzone napięcie powinno mieścić się w granicach kilku woltów od 120 VAC. Jest to dopuszczalne napięcie. Sprawdzaj je o różnych porach dnia i nocy przez kilka dni, aby znaleźć rozsądną średnią. Jeżeli okaże się, że napięcie w gniazdkach ściennych wynosi stale około 124 VAC lub więcej, to znaczy, że masz za dużo prądu w domu i zużywasz i płacisz za znacznie więcej energii niż potrzebują twoje urządzenia.

Please Note – You are dealing with a potentially lethal voltage, so if you cannot check the voltage safely by yourself, please have a qualified electrician, technician, technologist, or engineer do it for you. Nie ma wstydu w poproszeniu o to kogoś innego, a może to uratować ci życie.

3. Jak zbyt wysokie napięcie zwiększy twój rachunek za elektryczność

Jeśli twój rachunek za elektryczność jest zbyt wysoki, jednym z powodów może być to, że twoja firma elektryczna dostarcza zbyt dużo elektryczności, czyli zbyt wysokie napięcie, do twojego domu. W Ameryce Północnej, większość urządzeń elektrycznych jest przystosowana do pracy przy napięciu 120 V prądu zmiennego (VAC) i dopuszcza plus lub minus kilka woltów na zmiany w obciążeniu i straty rezystancyjne w przewodach elektrycznych. Jeśli Twoja firma energetyczna, jak Hydro One, dostarcza napięcia, które są konsekwentnie wyższe niż 120 VAC, wtedy Twoje urządzenia będą konsekwentnie używać więcej mocy niż potrzebują i będziesz musiał zapłacić za więcej energii niż potrzebowałeś.

Możesz pamiętać z klasy fizyki w szkole średniej, że przy 120 V, 100 watowa żarówka rozprasza 100 watów mocy w postaci światła i ciepła (głównie ciepła). To jest normalne i to jest to, za co spodziewamy się zapłacić, kiedy włączamy włącznik światła.

Jednakże, przy 124 VAC ta sama żarówka będzie rozpraszać prawie 107 watów zamiast 100 watów i zapłacisz prawie 7% więcej za energię elektryczną. Przy 126 VAC, żarówka będzie rozpraszać nieco ponad 110 watów i zapłacisz 10,2% więcej za elektryczność. Twoja lodówka, zamrażarka, kuchenka, piec grzewczy z wymuszonym obiegiem powietrza, grzejniki elektryczne, toster, pompa studzienna, pompa wody studziennej, pralka, suszarka do ubrań, ekspres do kawy, wiele żarówek – wszystkie te urządzenia będą miały podobny wpływ na dostarczane wyższe napięcie. A Ty zapłacisz za tę dodatkową energię. Przez cały czas, gdy są włączone.

Uwaga dla czytelników – Zdobędziesz dodatkowe punkty, jeśli zauważysz na powyższym wykresie, że moc i napięcie nie mają „liniowej zależności”. Z wyjątkiem „zasilaczy impulsowych” wspomnianych poniżej, moc i energia są proporcjonalne do kwadratu napięcia, więc wraz ze wzrostem napięcia, moc i energia będą rosły nieco szybciej niż napięcie. Dokładna zależność jest bardzo dokładnie opisana przez prawo Ohma. Zapytaj jakiegokolwiek inżyniera.

Power Used = (Voltage Applied)² / (Load Resistance)
or, P = E² / R

Jedynym wyjątkiem od tego wszystkiego są urządzenia elektroniczne wykorzystujące zasilacze impulsowe, które nie posiadają transformatorów i są specjalnie zaprojektowane do pracy w dużym zakresie napięć, powiedzmy 100-250 VAC. W ich projektowym zakresie napięcia wejściowego te nieliniowe zasilacze nie są zgodne z prawem Ohma, kiedy próbujemy obliczyć ich pobór mocy. Twoja ładowarka do telefonu komórkowego jest prawdopodobnie tego typu.

4. Termodynamika

Co termodynamika ma z tym wspólnego? Cóż, można by pomyśleć, że wyższe napięcie rozgrzewa rzeczy szybciej lub robi inne rzeczy szybciej, kompensując w ten sposób krótszym czasem dodatkowy koszt wysokiego napięcia. Z pewnością obciążenie rezystancyjne, takie jak toster lub podgrzewacz wody, będzie się szybciej nagrzewać i szybciej wyłączać przy wyższym napięciu, ale nadal występują straty z powodu wycieku ciepła, a tych strat nigdy nie da się odzyskać. Z powodu tych strat, krótszy czas nagrzewania przy wyższym napięciu nie może całkowicie zrekompensować dodatkowych kosztów pracy przy wyższym napięciu. Tak więc, mimo że toster (na przykład) o wyższym niż znamionowe napięciu będzie opiekał pieczywo szybciej niż toster pracujący przy napięciu znamionowym (120 VAC), to toster pracujący przy napięciu znamionowym nadal kosztuje mniej niż toster pracujący przy napięciu wyższym niż znamionowe. Podobnie jak w mitycznym dążeniu do perpetuum mobile, termodynamika zawsze w końcu nas dopadnie.

5. Dlaczego Hydro One to robi?

Dlaczego Hydro One dostarcza więcej napięcia niż naprawdę potrzebujesz? Aby zarobić więcej pieniędzy, oczywiście. Hydro One często ma nadwyżkę energii do sprzedania, zwłaszcza w zimie, i dostarcza wyższe napięcia do naszych domów, aby sprzedać nam tę dodatkową energię.

Od kiedy podstawowa ilość energii została wyprodukowana i sprzedana, każda dodatkowa energia jest znacznie tańsza w produkcji, więc zyski są wyższe, gdy Hydro One może sprzedać swoją nadwyżkę energii. Jako klienci, ty i ja jesteśmy nabywcami tej nadwyżki.

Dziwne jest to, że z jednej strony Hydro One zawsze podkreśla znaczenie oszczędzania energii poprzez używanie programowalnych termostatów, kompaktowych lamp fluorescencyjnych (CFL), urządzeń EnergyStar i zwracanie uwagi na harmonogram czasu użytkowania, a z drugiej strony dostarcza poziom napięcia, który niweluje wszelkie oszczędności wynikające z tych wysiłków.

6. It’s a Bit Like …

• zabranie swojej rodziny do drogiej restauracji, gdzie porcje są ogromne i nikt nie może zjeść wszystkiego, co zostało umieszczone na ich talerzach, ale restauracja nie oferuje usługi „doggie bag”, więc musicie zapłacić za całe jedzenie, mimo że nie można było zjeść wszystkiego;
• musisz kupić benzynę na pompie, która celowo przepełnia twój zbiornik i musisz zapłacić za cały gaz, który wylał się na ziemię, mimo że nie możesz go użyć;
• musisz zapłacić za dodatkowe miejsce (puste!) za każdym razem, gdy zabierasz rodzinę do kina.

7. Ekstremalna sytuacja i moja skarga

Napięcie w moim domu

Zima 2015/16 przyniosła ekstremalną sytuację, ponieważ napięcie w moim domu wynosiło średnio między 124 a 125 VAC i było wyższe niż zalecana przez CSA zielona strefa przez około połowę czasu, od czasu do czasu granicząc z górną ekstremalną czerwoną strefą przy 127 VAC. Nic dziwnego, że tamtej zimy przepaliły mi się żarówki, nawet drogie świetlówki CFL, a wysokie napięcie może wyjaśniać, dlaczego nasz drogi odbiornik telewizyjny HD „zamarzał” na wiele godzin, pomimo odbierania silnych sygnałów telewizyjnych.

W rzeczywistości, Hydro One nadal dostarcza napięcia, które są prawie zawsze wyższe niż nominalne 120 VAC. Zobacz tutaj dla podsumowania napięć dostarczanych do mojego domu przez Hydro One w ciągu miesięcy począwszy od grudnia 2015 roku. Chociaż nie są one ekstremalne, te wyższe napięcia powodują, że wszystkie moje urządzenia zużywają więcej energii niż potrzebują do normalnego działania. Szczegóły miesięcznych pomiarów pokazane są w archiwum.

8. Wymówki od Hydro One

W latach minionych, kiedy skarżyłem się Ontario Hydro, obecnie Hydro One, na wysokie napięcie w moim domu, podawali oni kilka różnych „powodów”, ale żaden z tych powodów nie jest logiczny ani ważny.

• „Ale musielibyśmy też zmniejszyć napięcie u twoich sąsiadów”. – Doh! Oczywiście, że byście to zrobili. Wszystkie napięcia moich sąsiadów są za wysokie, tak samo jak moje, a więc należy je obniżyć.
• „Lubimy dostarczać wyższe napięcie, aby silniki łatwiej się uruchamiały.” – Proszę wybaczyć, ale ja mieszkam w dzielnicy mieszkalnej, a NIE w parku przemysłowym, i na palcach jednej ręki mogę policzyć ilość znaczących silników w moim domu. Wszystkie z nich mają napięcie znamionowe 120 VAC i przy tym napięciu pracują po prostu dobrze.
• „Ale napięcie jest zmienne i nie jest wysokie przez cały czas.” – Tak, napięcie waha się w porządku, i to właśnie na czasy, kiedy jest zbyt wysokie, narzekam. W grudniu 2015 roku mierzyłem napięcie 135 razy, mniej lub bardziej losowo w ciągu dnia i nocy (jestem trochę bezsenny), i napięcie nigdy nie było niższe niż 121,0 VAC (już wyższe niż nominalne 120 V) i tak wysokie jak 127,2 VAC. Średnia z moich pomiarów w ciągu miesiąca wyniosła 124,25 VAC, więc ja i moi sąsiedzi zużywaliśmy około 8% więcej energii niż było to konieczne. I, tak, napięcie było nadal zbyt wysokie przez większość czasu przez resztę zimy. (Zobacz wykresy moich pomiarów po więcej szczegółów.)
• „Ale ty masz to wszystko źle! Prąd maleje wraz ze wzrostem napięcia, więc moc pozostaje taka sama.” – Ta „linia” była próbowana na mnie przez kilka osób (jedna z nich to profesjonalista pracujący w branży energetycznej). Jest to całkowite błędne sformułowanie prawa Ohma, co można sprawdzić sięgając do dowolnego podręcznika fizyki lub elektrotechniki. Ogólna zasada „moc pozostaje taka sama” odnosi się tylko do elektrycznych linii przesyłowych, które są zasilane stałą ilością energii ze stacji generującej do podstacji transformatorowej. Twój dom nie jest podstacją transformatorową i zamiast tego jest „zmiennym obciążeniem”, które wymaga stałego napięcia. Zobacz więcej szczegółów tutaj. Twierdzenie, że „moc pozostaje taka sama” jest kłamstwem, sprzecznym z prawami fizyki, i jest zgrabnym kawałkiem propagandy używanym do ukrywania się przed rzeczową krytyką przemysłu energetycznego. Ta linia może działać na polityków i niektórych dziennikarzy, ale nie działa na mnie i nie powinna działać na Ciebie.

Wszystko to z ust Hydro One i przemysłu energetycznego, którzy lubią malować się jako strażnicy ochrony i efektywności energetycznej.

9. The Bottom Line

Idealnie, średnie napięcie w okresie 24 godzin powinno wynosić 120,0 VAC i wahać się między, powiedzmy, 117 a 123 V, lub lepiej między 118 a 122 V, w zależności od warunków zasilania i obciążenia. Tak więc napięcie powinno być wyższe od 120 V mniej więcej przez połowę czasu i niższe od 120 V przez drugą połowę czasu. Hydro One powinna dążyć do osiągnięcia takiego poziomu dostaw dla wszystkich dzielnic mieszkalnych. Jest to sprawiedliwe i właściwe i nie powoduje, że nasze urządzenia zużywają więcej mocy i energii niż powinny lub kosztują nas więcej pieniędzy niż powinniśmy płacić. W moim domu jednak moje pomiary wykazały, że napięcie jest generalnie wyższe niż 120,0 VAC przez ponad 80% czasu od co najmniej początku 2018 roku i do czerwca 2020 roku. Można mieć nadzieję, że sytuacja napięciowa od początku czerwca 2020 roku stanie się regułą, a nie wyjątkiem.

Z inteligentnymi licznikami i innymi systemami telemetrycznymi, Hydro One dokładnie wie, ile napięcia dostarczają i nie mają żadnego usprawiedliwienia dla braku świadomości nadmiernych i kosztownych napięć, które opisałem powyżej.

Wyniki wielu pomiarów w moim własnym domu są podsumowane tutaj. Konieczne jest wykonanie dużej liczby pomiarów każdego miesiąca (obecnie około 4000 automatycznych pomiarów każdego miesiąca) w celu zapewnienia dokładności i przezwyciężenia skutków godzinowych i dziennych wahań obciążenia i wydajności zasilania.

Pomiary napięć za ostatni miesiąc zostały podsumowane tutaj. Zapraszamy również do zapoznania się z archiwum pomiarów za poprzednie miesiące (wstecz do grudnia 2015).