För mycket spänning i huset?

Hög spänning orsakar höga elräkningar

Spänningen i mitt hus

För mycket spänning i ditt hus?

Detta är en lång sida, så följande översikt kan vara till hjälp.

Översikt –

1. Vad bör spänningen vara?
2. Hur man ser om man har för hög spänning
3. Hur för hög spänning ökar din elräkning
4. Thermodynamik
5. Varför gör Hydro One detta?
6. Det är lite som …
7. En extrem situation och mitt klagomål
8. Excuses from Hydro One
9. The Bottom Line

1. Vad bör spänningen vara?

Spänningen vid dina vägguttag bör ligga inom några få volt från 120 VAC, säg 118-122 VAC, beroende på ”belastningen”, det vill säga beroende på hur många och vilken typ av apparater du och dina grannar använder, samt hur långt du befinner dig från den sista transformatorn.

För övrigt bör den genomsnittliga spänningen under perioder på flera dagar eller mer ligga mycket nära 120 VAC, och spänningen bör ligga över 120 VAC ungefär hälften av tiden och under 120 VAC den andra hälften av tiden. Under perioder med extraordinärt hög belastning, t.ex. under mycket varmt eller mycket kallt väder, kämpar dock många elproduktionsföretag för att tillhandahålla dessa nominella 120 VAC till sina kunder.

Alla vanliga hushållsapparater som är godkända för försäljning i Kanada av Canadian Standards Association (CSA) är dimensionerade för att fungera vid 120 VAC (utom naturligtvis de som är dimensionerade för 240 VAC). Mitt elbolag är Hydro One som levererar el direkt till de flesta kunder på landsbygden och vissa förortskunder i provinsen Ontario, Kanada, men många elbolag fungerar på samma sätt som Hydro One.

Den gula zonen i diagrammet ovan är det spänningsintervall som uppmättes vid min bostad under december 2015 och januari och februari 2016, och återigen mer nyligen under 2019 och 2020.

De gröna och röda zonerna ovan är enligt definitionen i Canadian Standards Association-dokumentet CAN3-235-83 Table 3, ”Recommended Voltage Variation Limits for Circuits up to 1000 volts at the Service Entrance”. (Se särskilt ”Spänningsriktlinjer” på sidorna 35-36 i dokumentet från Ontario Energy Board). Ontario Energy Board anger tydligt att

Hydro One endast kommer att leverera standardspänningar. Dessa spänningar kommer att överensstämma med Canadian Standards Association (”CSA”) standarder.

I själva verket upprepas samma standarder i Hydro Ones ”slutliga utkast” till uttalande om villkoren för service till Hydro Ones kunder, (se särskilt tabell 2, Recommended Voltage Variation Limits). Vi vet alltså att denna standard används av Hydro One och att spänningen alltid bör ligga i den gröna zonen och aldrig i någon av de röda zonerna i tabellen ovan.

CSA:s rekommendation för spänning under normala driftsförhållanden är 110-125 VAC, men som vilken elektriker som helst kan berätta för dig kan det vara farligt att arbeta under långa perioder i den övre delen av detta intervall. I samma CSA-rekommendation definieras faktiskt 127 VAC som ett ”extremt drifttillstånd”, bara två volt högre än den övre delen av det ”normala” driftområdet.

Aktuell situation i mitt hus – Under januari månad var den genomsnittliga spänningen i mitt hus 122,50 VAC, och var högre än den nominella spänningen 94,5 procent av tiden. Den genomsnittliga spänningen har långsamt stigit sedan sommaren 2020. Se detaljer om mina spänningsmätningar.

2. Hur du ser om du har för hög spänning

Om du har en digital multimeter eller ett annat lämpligt instrument som kan mäta det lämpliga spänningsintervallet, kontrollera spänningen som visas vid eluttagen i ditt hus. Kom ihåg att du har att göra med växelström (AC), inte likström (DC), så välj lämplig inställning på din voltmeter. Den uppmätta spänningen bör ligga inom några få volt från 120 VAC. Detta är en acceptabel spänning. Kontrollera den vid olika tider på dagen och natten under flera dagar för att hitta ett rimligt genomsnitt. Om du upptäcker att spänningen vid dina vägguttag ständigt ligger runt 124 VAC eller högre har du för mycket el i huset och du använder och betalar för betydligt mer energi än vad dina apparater behöver använda.

Bemärk – Du har att göra med en potentiellt dödlig spänning, så om du inte kan kontrollera spänningen på ett säkert sätt själv, låt en kvalificerad elektriker, tekniker, teknolog eller ingenjör göra det åt dig. Det är ingen skam att be någon annan att göra detta och det kan rädda ditt liv.

3. Hur för mycket spänning ökar din elräkning

Om din elräkning är för hög kan en av orsakerna vara att ditt elbolag levererar för mycket el, det vill säga för hög spänning, till ditt hus. I Nordamerika är de flesta av dina elektriska apparater avsedda att fungera med en spänning på 120 volt växelström (VAC) och tillåter plus eller minus några volt för variationer i belastning och resistansförluster i de elektriska ledningarna. Om ditt elbolag, till exempel Hydro One, levererar spänningar som konsekvent är högre än 120 VAC kommer dina apparater konsekvent att använda mer ström än de behöver och du måste betala för mer energi än du behövde.

Du kanske minns från fysikkursen i gymnasiet att en glödlampa på 100 watt vid 120 volt avger 100 watt effekt i form av ljus och värme (mest värme). Det är normalt och det är vad vi förväntar oss att betala för när vi slår på strömbrytaren.

Men med 124 VAC kommer samma glödlampa att släppa ut nästan 107 watt i stället för 100 watt och du kommer att betala nästan 7 % mer för din el. Vid 126 VAC kommer glödlampan att avge drygt 110 watt och du kommer att betala 10,2 % mer för din el. Ditt kylskåp, din frys, din spis, din värmeugn med tvångsluft, dina elvärmare, din brödrost, din sump- och brunnspump, din tvättmaskin, din torktumlare, din kaffebryggare, många glödlampor – alla dessa apparater påverkas på samma sätt av den högre spänningen som levereras. Och du kommer att betala för den extra energin. Hela tiden som de är på.

Notis till läsarna – Du vinner extra poäng om du har noterat i diagrammet ovan att effekt och spänning inte har ett ”linjärt samband”. Med undantag för de ”switching-mode power supplies” som nämns nedan är effekten och energin proportionell mot kvadraten på spänningen, så när spänningen ökar kommer effekten och energin att öka lite snabbare än spänningen. Det exakta förhållandet beskrivs mycket noggrant av Ohm’s lag. Fråga vilken ingenjör som helst.

Använd effekt = (Tillämpad spänning)² / (Belastningsmotstånd)
eller, P = E² / R

De enda undantagen från allt detta är elektroniska apparater som använder sig av strömförsörjningsaggregat med omkopplingsläge som inte har transformatorer och som är speciellt utformade för att kunna fungera inom ett stort spänningsintervall, till exempel 100-250 VAC. Inom sitt konstruktionsområde för ingångsspänning följer dessa icke-linjära nätaggregat inte Ohms lag när vi försöker beräkna deras energiförbrukning. Din laddare för mobiltelefoner är förmodligen av denna typ.

4. Termodynamik

Vad har termodynamik med detta att göra? Jo, man skulle kunna tro att den högre spänningen skulle värma upp saker snabbare eller göra andra saker snabbare och på så sätt kompensera med kortare tider för den extra kostnaden för den höga spänningen. Visst, en resistiv belastning som din brödrost eller varmvattenberedare kommer att värmas upp snabbare och sedan stängas av tidigare med den högre spänningen, men det finns fortfarande förluster på grund av värmeläckage, och dessa förluster kan aldrig återvinnas. På grund av dessa förluster kan den kortare uppvärmningstiden vid högre spänning inte helt kompensera för den extra kostnaden för drift vid högre spänning. Även om en brödrost (t.ex.) med en högre spänning än den som anges i specifikationen kommer att rosta brödet snabbare än en brödrost som drivs med sin specifikationsspänning (120 VAC), kostar brödrosten med specifikationsspänningen fortfarande mindre i drift än en brödrost med en spänning som är högre än den som anges i specifikationen. Precis som i den mytiska jakten på evig rörelse kommer termodynamiken alltid att få oss på fall till slut.

5. Varför gör Hydro One detta?

Varför levererar Hydro One mer spänning än vad du egentligen behöver? För att tjäna mer pengar, förstås. Hydro One har ofta ett överskott av energi att sälja, särskilt under vintern, och de levererar den högre spänningen till våra hem för att kunna sälja den extra energin till oss.

När en grundmängd energi har producerats och sålts är all extra energi mycket billigare att producera, så vinsterna blir högre när Hydro One kan sälja sin överskottsenergi. Som kunder är du och jag köpare av detta överskott.

Det är märkligt att Hydro One å ena sidan alltid betonar vikten av att spara energi genom att använda programmerbara termostater, kompaktlysrör (CFL), EnergyStar-apparater och genom att vara uppmärksam på schemat för Time of Use, samtidigt som man å andra sidan levererar en spänningsnivå som upphäver alla besparingar från dessa besparingsinsatser.

6. Det är lite som …

• att ta med familjen till en dyr restaurang där portionerna är enorma och ingen kan äta upp allt som läggs på tallriken, men restaurangen erbjuder inte en hundbajsservice så du måste betala för all mat trots att allt inte kunde ätas upp;
• att behöva köpa bensin vid en pump som avsiktligt fyller över din tank och du måste betala för all bensin som spillts ut på marken trots att du inte kan använda den;
• att behöva betala för en extra sittplats (tom!) varje gång du tar med familjen på bio.

7. En extrem situation och mitt klagomål

Spänningen i mitt hus

Vintern 2015/16 innebar en extrem situation, eftersom spänningen i mitt hus i genomsnitt låg på 124-125 VAC och var högre än CSA:s rekommenderade gröna zon ungefär hälften av tiden, och ibland gränsade till den övre extrema röda zonen vid 127 VAC. Det är inte konstigt att mina glödlampor brann ut den vintern, även de dyra CFL-lamporna, och den höga spänningen kan förklara varför vår dyra HD-TV-mottagare ”frös fast” i flera timmar i sträck trots att den tog emot starka TV-signaler.

I själva verket fortsätter Hydro One att leverera spänningar som nästan alltid är högre än de nominella 120 VAC. Se här för en sammanfattning av de spänningar som Hydro One levererade till mitt hus under de månader som började i december 2015. Dessa högre spänningar är visserligen inte extrema, men de gör att alla mina apparater använder mer energi än vad de behöver för att fungera normalt. Detaljer om de månatliga mätningarna visas i arkivet.

8. Ursäkter från Hydro One

Under de senaste åren när jag har klagat till Ontario Hydro, numera Hydro One, om högspänningen i mitt hem har de angett flera olika ”skäl”, men inget av dessa skäl är logiskt eller giltigt.

• ”Men vi skulle behöva sänka spänningen hos dina grannar också”. – Doh! Självklart skulle ni göra det. Alla mina grannars spänningar är för höga, precis som min, och därför bör den sänkas.
• ”Vi vill leverera en högre spänning så att motorerna startar lättare.” – Ursäkta mig, men jag bor i ett bostadsområde, INTE i ett industriområde, och jag kan räkna på en hand antalet betydande motorer i mitt hem. Alla är dimensionerade för 120 VAC och de fungerar utmärkt med den spänningen.
• ”Men spänningen varierar och den är inte hög hela tiden.” – Ja, spänningen varierar visst, och det är de gånger då den är för hög som jag klagar på. Under december 2015 mätte jag spänningen 135 olika gånger, mer eller mindre slumpmässigt under dagarna och nätterna (jag är lite av en sömnlös), och spänningen var aldrig lägre än 121,0 VAC (redan högre än de nominella 120 volterna) och så hög som 127,2 VAC. Genomsnittet av mina mätningar under månaden var 124,25 VAC, så mina grannar och jag använde ungefär 8 % mer energi än nödvändigt. Och, ja, spänningen var fortfarande för hög för det mesta under resten av vintern. (Se diagrammen över mina mätningar för mer information.)
• ”Men du har helt fel! Strömmen minskar när spänningen ökar, så effekten förblir densamma.” – Denna ”replik” prövades på mig av flera personer (en av dem var yrkesverksam och arbetade inom kraftindustrin). Det är en helt felaktig formulering av Ohm’s lag, vilket kan verifieras genom att hänvisa till vilken lärobok i fysik eller elektroteknik som helst. Den allmänna principen om att ”strömmen förblir densamma” gäller endast för elektriska överföringsledningar som matas med en konstant mängd ström från en generatorstation till en transformatorstation. Ditt hem är inte en transformatorstation, utan är i stället en ”variabel last” som kräver en konstant spänning. Mer information finns här. Att påstå att ”strömmen förblir densamma” är en lögn, strider mot fysikens lagar och är ett snyggt stycke propaganda som används för att gömma sig från saklig kritik av kraftindustrin. Denna replik kanske fungerar på politiker och vissa journalister, men den fungerar inte på mig och den bör inte fungera på dig.

Alt detta från Hydro One och kraftindustrin, som gärna framställer sig själva som bevarandets och energieffektivitetens väktare.

9. Bottom line

Den genomsnittliga spänningen under en 24-timmarsperiod bör i princip vara 120,0 VAC och variera mellan, säg, 117 och 123 volt, eller bättre mellan 118 och 122 volt, beroende på försörjnings- och belastningsförhållanden. Spänningen bör alltså ligga över 120 volt ungefär hälften av tiden och under 120 volt den andra hälften av tiden. Hydro One bör sträva efter att uppnå denna försörjningsnivå för alla bostadsområden. Det är rättvist och korrekt och leder inte till att våra apparater förbrukar mer ström och energi än vad de ska eller kostar oss mer pengar än vad vi borde betala. I mitt hem har mina mätningar dock visat att spänningen i allmänhet är högre än 120,0 VAC mer än 80 procent av tiden åtminstone sedan början av 2018 och fram till juni 2020. Man hoppas att spänningssituationen sedan början av juni 2020 kommer att bli regel snarare än undantag.

Med smarta mätare och andra telemetrisystem vet Hydro One exakt hur mycket spänning de levererar och har ingen ursäkt för att inte vara medveten om den överspänning och de kostsamma spänningar som jag har beskrivit ovan.

Resultaten av många mätningar i mitt eget hem sammanfattas här. Det är nödvändigt att göra ett stort antal mätningar varje månad (nu cirka 4 000 automatiska mätningar varje månad) för att säkerställa noggrannhet och för att övervinna effekterna av variationer i belastning och försörjningskapacitet från timme till timme och från dag till dag.

Mätningarna av spänningen för förra månaden sammanfattas här. Se även arkivet med mätningar för tidigare månader (tillbaka till december 2015).