På oppdrag fra Norconsult har NTNU-studentene Haakon Aleksander Dahl, Simon Kjøpstad Finnøy, Simen Rudsengen Hansen og Per Måløy sett på denne problemstillingen, blant annet løsninger som kan redusere startstrømmen. 

Leverandørene oppgir vanligvis hvor mange lyskilder det kan være på hver kurs, som er begrenset av startstrømmen til lyskilden. Dette skal sørge for at sikringen ikke løser ut på grunn av denne. Noen produsenter oppgir også størrelsen og varigheten (pulsbredden) på startstrømmen. Ulempen med å dimensjonere anleggene basert på startstrøm istedenfor nominell strøm, er at en svært liten del av tilgjengelig kurskapasitet blir brukt. 

Testet fem belysningsanlegg

Studentene utføre målinger på fem belysningsanlegg ved NTNU, som totalt var inndelt i ni kurser. Her ble både startstrøm og stasjonær strøm under vanlig drift på alle kursene målt. Målsettingen var å finne ut i hvor stor grad anleggene er overdimensjonert, ved å sammenligne den stasjonære strømmen med merkestrømmen på sikringen.  

Alle kursene hadde 16 A-sikringer. Gjennomsnittlig stasjonær strøm av alle kursene var 3,1 A. Dette betyr at i snitt er kun 19,4 prosent av totalkurskapasiteten brukt. På et av belysningsanleggene var totalt 5,3 A stasjonær strøm fordelt på tre 16 A-kurser. Om alle disse tre kursene var slått sammen til én, hadde kun 33,1 prosent av tilgjengelig kapasitet vært utnyttet. Med utgangspunkt i den stasjonære strømmen var belysningsanleggene overdimensjonerte. 

Startstrømbegrenser

For å teste hvordan en startstrømbegrenser fungerer i praksis, ble modellen ESB101.LED fra Camtec testet på lab med simulerte startstrømmer. Resultatene viste at startstrømmen i snitt ble redusert med 84 prosent fra 183 A til 34 A. Samtidig ble den gjennomsnittlige pulsbredden mer enn tredoblet. 

Studentene testet også begrenseren på Studentersamfundet i Trondheim, der det var installert ny LED-belysning som skapte problemer med startstrømmer. Løsningen var å dele lysanlegget i tre separate kurser, istedenfor én, for å unngå at sikringen løste ut på grunn av startstrømmen. 

Da belysningen ble koblet tilbake på én 16 A-kurs, slik at studentene kunne gjennomføre målinger, løste sikringen ut. Målingene av startstrømmen ga en gjennomsnittlig toppverdi på 728 A. Dette er 165 ganger større enn den stasjonære strømmen som ble målt til 4,4 A. 

Deretter ble startstrømbegrenseren koblet på. Her ble startstrømmen redusert med 94 prosent til 46 A, samtidig som pulsbredden ble mer enn firedoblet. Om sikringen løser ut på grunn av startstrømmen er veldig avhengig av pulsbredden. Jo mindre pulsbredden er, desto høyere strøm tåler vernet. En firedobling av pulsbredden betyr at sikringen tåler mye lavere strøm. Likevel ble startstrømmen så kraftig redusert i dette forsøket at sikringen ikke løste ut på de 20 forsøkene som ble gjort. Målingene tyder derfor på at startstrømbegrenseren fungerer som den skal, og kunne løse problemet på Studentersamfundet. 

Nullgjennomgangsrelé

Studentene testet også nullgjennomgangsreleet Microsafe Relé 2-polt fra CTM Lyng. Siden releer tåler høyere strøm enn vanlige lysbrytere, brukes de gjerne i store belysningsanlegg. Et nullgjennomgangsrelé skiller seg fra vanlige reléer, med at det venter til spenningen krysser null på sinuskurven før det kobler inn lasten. 

Som startstrømbegrenseren ble også nullgjennomgangsreleet testet både på lab og Studentersamfundet. Labmålingene viste at reléet reduserte startstrømmen med 89 prosent, samtidig som pulsbredden ble nesten tidoblet. Studentene konkluderer med at labmålingene viser at reléet begrenser strømmen meget bra, men at pulsbredden øker så mye at det kan skape problemer. 

Målingene på Studentersamfundet bekreftet dette. Reléet reduserte startstrømmene med 83 prosent til 127 A. Samtidig ble pulsbredden nesten seks ganger høyere, som førte til at sikringen hele tiden løste ut.  

Det virker ikke som et nullgjennomgangsrelé begrenser startstrømmen nok med strømstyrker som på Studentersamfundet. Likevel er det et godt alternativ til et vanlig relé. Sannsynligvis vil det fungere bedre i anlegg der startstrømmen er på et lavere nivå enn på dette anlegget.  

Målingene på Studentersamfundet viser at startstrømbegrenseren var den beste måten å redusere startstrømmene på. Dette gjorde det mulig å slå sammen tre kurser til én. Mens nullgjennomgangsreléet er veldig avhengig av hvor stor startstrømmen i anlegget kan bli, reduserer startstrømbegrenseren den til maksimalt 48 A. Dette gjør den mer fleksibel, siden den kan brukes på flere og større anlegg enn reléet. 

Utløserkarateristikk

En automatsikring skal beskytte det elektriske anlegget mot overstrømmer. Merkestrømmen angir hvor høy strøm den skal tillate før den løser ut. I en kort periode kan sikringen overbelastes uten at den løser ut. Produsentene oppgir kurver for dette, såkalte «tid-strøm»-kurver. Disse viser hvor høye strømmer sikringen skal holde i en gitt tid. Kurvene inneholder ofte utløserkarakteristikken i området 5 ms-1 time. Siden startstrømmer fra LED-belysning gjerne ligger i området 0,2-0,5 ms, faller de utenfor disse kurvene. 

Noen produsenter oppgir også kurver for impulsutløserkarakteristikk, som kan brukes for kortere startstrømmer. Disse kan gå helt ned til 0,01 ms, og kan brukes til å finne ut hvor høy startstrøm sikringen kan holde uten å løse ut ved en gitt pulsbredde.  

Studentene testet også impulsutløserkarakteristikken til totalt ni ulike vern fra Siemens, Eaton, Schneider Electric, ABB, Biltema, Chint og Gewiss. Med utgangspunkt i disse målingene laget de også sin egen universalkurve.  

Impulsutløserkarakteristikken som ble målt for Siemens-vernet stemmer ganske godt med kurven selskapet oppgir for sine vern. Måleverdien for ABB-vernet stemte delvis med kurven som blir oppgitt. For Eaton-vernet stemmer impulsutløserkarakteristikken dårlig med det selskapet oppgir for sine vern. 

Startstrømmer fra lysrør

EU har vedtatt at flere typer kvikksølvholdige lysstoffrør skal fases ut i løpet av 2023. Dette gjelder blant annet T5- og T8-lysrør, som er mye brukt i belysningsanlegg i næring- og industribygg. 

Studentene undersøkte om disse vil skape problemer med startstrømmer, siden LED normalt har større startstrømmer enn konvensjonelle lyskilder. Her ble det gjennomført labmålinger.  

Først ble startrømmen fra et 36 W Osram Lumilux lysrør målt. Dette ble byttet med et Osram Substitube 20 W LED-lysrør, som er Osram sin LED-erstatning for nevnte konvensjonelle lysrør. Det kunne ikke påvises at LED-lysrør har betydelig større startstrøm enn konvensjonelle lysrør. Her fremhever studentene at med stor usikkerhet knyttet til målingene er det vanskelig å konkludere.