Entwicklung der Spannungsqualität
Häufig ist auf Fachtagungen von abnehmender Spannungsqualität in unseren Netzen die Rede. Diesen Trend können wir durchaus bestätigen. Als Ursachen sind im Wesentlichen drei Entwicklungen zu nennen:
- Zunahme des Anteils leistungselektronischer Verbraucher
- Zunahme des Anteils leistungselektronischer Erzeuger
- Rückgang von Netzdämpfung und Kurzschlussleistung
Aus effizienz- und prozesstechnischen Gründen kommen heute vermehrt leistungselektronische Verbraucher zum Einsatz. Großverbraucher in der Industrie, wie z.B. Roboter, Krane oder Reversiergerüste, werden aus regelungstechnischen Gründen über Umrichter betrieben. Kleinverbraucher wie z.B. LEDs sind eingangsseitig mit Gleichrichtern beschaltet. Leistungselektronische Verbraucher können die Spannungsqualität der Netze in vielerlei Hinsicht negativ beeinflussen, z.B. indem sie Ströme unterschiedlicher Frequenz emittieren und somit vorhandene Resonanzkreise im Netz anregen. Oder aber auch indem Sie selbst zur Entstehung neuer Resonanzkreise beitragen.
Neben der Zunahme dieser sogenannten "schmutzigen" (also oberschwingungsverursachenden) Verbraucher, ist in den letzten Jahren auch die Zahl der "schmutzige" Erzeuger weiter gestiegen. Hiermit ist speziell der flächendeckende Einsatz von Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu nennen und damit der Einsatz von Wechselrichtern, Vollumrichtern und/oder doppelgespeisten Asynchronmaschinen.
Bei einer Verringerung des Anteils von direkt am Netz betriebenen Verbrauchern sinkt tendenziell die Netzdämpfung. Die Stilllegung konventioneller Kraftwerke führt zu einem Rückgang der Kurzschlussleistung. Beide Einflussfaktoren wirken sich bekanntermaßen negativ auf die Spannungsqualität aus.
Professionelle Messungen und Monitoring
Störungen, die durch Oberschwingungen hervorgerufen werden, treten oft unerwartet auf und sind das Resultat zunächst recht unscheinbarer Anpassungen in der Netz- oder Verbraucherstruktur. Deshalb ist jedem Betreiber zu empfehlen, die Belastung durch Oberschwingungen in regelmäßigen Abständen im Rahmen einer professionellen Netzanalyse messen und auswerten zu lassen.
Für unsere Messungen kommen hochwertige Netzanalysatoren der Firmen Haag und A. Eberle zum Einsatz. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt nach den gültigen Normen. Auf Wunsch erarbeiten Ihnen unsere erfahrenen Experten Empfehlungen zur Verbesserung der Spannungsqualität.
Spannungsqualitätsmessung anfragen
Sie möchten Ihre Anlage mit einer dauerhaften Messung ausrüsten? Wir erarbeiten mit Ihnen das passende Monitoring-Konzept und unterstützen Sie bei der Erstellung einer herstellerunabhängigen Spezifikation.
Verlässliche Analysen durch detaillierte Computersimulationen
Eine allgemeingültige Aussage, um welchen Faktor ein Netz nach einer Umbau- oder Erweiterungsmaßnahme störungsanfälliger wird oder nicht, lässt sich pauschal leider oft nicht treffen. In Verdachtsfällen (z.B. Neuanschluss eines leistungsstarken Umrichters) empfehlen wir deshalb die Durchführung einer Messung mit anschließender Simulation.
Anhand der Messung lassen sich oftmals schon die wirksamen Resonanzstellen identifizieren. Mit Hilfe von Simulationen lassen sich dann zusätzlich Zukunftsszenarien untersuchen und etwa die Verschiebung der Resonanzstellen nach Netzanpassungen prognostizieren.
Aus den Ergebnissen können frühzeitig Aussagen über die Notwendigkeit zusätzlicher Maßnahmen zur Vermeidung von Spannungsqualitätsproblemen abgeleitet werden .
Gezielte Maßnahmen zur Verbesserung der Spannungsqualität
Die günstigste Lösung stellen verdrosselte Kondensatoren oder Passivfilter dar. Mit ihrer Hilfe wird entweder die Resonanzstelle in einen unkritischen Bereich verschoben oder das Netz wird direkt um die kritischen Oberschwingungsströme bereinigt.
In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, virtuelle Saugkreise - sogenannte "Aktivfilter" - einzusetzen. Mit einem Aktivfilter ist eine gezielte Reduzierung bestimmter Oberschwingungsströme möglich.
Studien und Analysen im Bereich der Spannungsqualität sind also äußerst vielschichtig und erfordern viel Erfahrung sowie sehr spezielles know-how, gerade wenn es um das Design von Filteranlagen geht.
