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ENERGIE-EFFIZIENZ

Juni J 2019

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Problemkreis Spannungs- und Netzqualität Rolf Wagner gibt Tipps zum Erkennen und Beheben schlechter Netzqualität Es stimmt schon: Die Versorgungssicherheit bei elektrischer Energie in Deutschland ist hervorragend. Das gilt allerdings nicht für die Spannungs- und Netzqualität, wie Rolf Wagner, Leiter Vertrieb bei Econ Solutions, weiß. Der Spezialist gibt Tipps, welche Hinweise auf Mängel in der Netzund Spannungsqualität hindeuten und wie sich diese überprüfen und beheben lassen. Wenn sich im Unternehmen beispielsweise Störungen bei den Maschinensteuerungen häufen, die IT immer wieder abstürzt sowie Sicherungen und Leistungsschalter aus unerklärlichen Gründen auslösen oder Schäden an Leistungskondensatoren oder Kompensationsanlagen auftreten, sollte man in Erwägung ziehen, dass hierfür eine schlechte Netzqualität verantwortlich sein könnte.

Ursachen zweifelsfrei bestimmen Um zu prüfen, was tatsächlich der Grund für die Schäden oder Ausfälle ist, sind allerdings Messungen nötig. Das Problem hierbei: Da es in den meisten Fällen völlig unvorhersehbar und vor allem in unregelmäßigen Abständen zu den Störungen kommt, hilft es nicht, die Spannungsqualität nur kurzfristig zu überwachen. Stattdessen gilt es permanent zu messen und zu überwachen. Als Messpunkte eignen sich die Stellen nach den Trafoeinspeisungen auf der Niederspannungsseite. Außerdem sollte bei

Kurzfristige Messungen helfen kaum. Deshalb überwacht das Sens3, das im Schaltschrank eingebaut wird, permanent. Wird dann ein Grenzwert überschritten, verschickt das Gerät automatisch eine Meldung per EMail an die zuvor angelegten Empfänger.

elektrischen Leistung, Energie, Ströme und Spannungen erfasse.

Ideale Grenzwerte für die Netzqualität

Rolf Wagner erklärt, warum es vermehrt zu Ausfällen und Schäden durch eine schlechte Netzqualität kommt: „Das hat zwei Gründe: Der erste ist der zunehmende Einsatz von HGÜ-Leitungen, also HochspannungsGleichstrom-Übertragungsleitungen. Weil sie große Strommengen über weite Strecken relativ verlustfrei transportieren, werden sie genutzt, um den Strom von Offshorewindparks aufs Festland zu bringen. Grund Nummer zwei ist der vermehrte Einsatz von nicht linearen Verbrauchern und Leistungselektronik, wie LED-Beleuchtungen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Gleichrichtern, Schweißgeräten, Induktions- und Lichtbogenöfen, aber auch einphasigen Geräten, bzw. deren Netzteilen. Bei diesen Geräten bzw. Komponenten hat der aufgenommene Strom eine andere Kurvenform als die Spannung. Dadurch steigen die nicht sinusförmigen Anteile, die die Spannungsund Stromgrundschwingung überlagern. Diese Oberschwingungsanteile führen dann zu den aufgeführten Problemen.”

großen Verbrauchern, wie z.B. an Umrichtern oder Gleichrichtern gemessen werden. Als Messgerät eignet sich laut Hersteller beispielsweise ein Energieund Leistungsmessgerät wie der Econ Sens3 von Econ Solutions, da er sich schnell und unterbrechungsfrei anschließen lasse und alle wichtigen Merkmale der

Die Norm EN 50160 legt fest, mit welchen Spannungsmerkmalen Energieversorger die Energie in die öffentlichen Nieder- und Mittelspannungsnetze einspeisen. Sie enthält Grenzwerte für alle wesentlichen Merkmale der Netzspannung am Netzanschlusspunkt, zum Beispiel für die Frequenz, Oberschwingungen, schnelle und langsame Spannungsänderungen, Flicker, Unsymmetrie oder Transienten. Werden diese Werte überschritten, kann man von einer ungenügenden Netz- bzw. Spannungsqualität sprechen. Im Messgerät Sens3 sind diese Grenzwerte bereits hinterlegt. Da es je nach Impedanz des Stromnetzes auch schon bei geringeren Abweichungen negative Folgen geben kann, lassen sich die Schwellwerte aber auch individuell verändern. Welche im Einzelfall ideal sind, hängt von vielen Faktoren ab und ist deshalb je nach Situation und Störanfälligkeit zu entscheiden. Wird ein Schwellwert überschritten, löst der Sens3 entweder einen potenzialfreien Kontakt aus oder versendet eine E-Mail mit der Art der Störung im Klartext und dem Strom- und Spannungsverlauf zum Zeitpunkt der Störung. Diese Kurvenform von Spannung und Strom wird zudem für eine

Im EN 50160 Report stellt die Software des Sens3 Grenzwertverletzungen und Netzereignisse wie Oberschwingungen, Spannungsschwankungen, Flicker etc. dar. Bilder: Econ Solutions

Sekunde gespeichert. In einem EN 50160 Report sind dann alle Grenzwertverletzungen und Netzereignisse übersichtlich zusammengefasst.

Netzqualität nachhaltig verbessern Da vor allem ein zu hoher Oberschwingungsanteil die Netzqualität verschlechtert, gilt es diesen zu reduzieren. Die wichtigsten Methoden hierfür sind aktive oder passive Filter. Passive Filter enthalten für jede Oberschwingung einen entsprechenden Saugkreis aus Induktivitäten und Kapazitäten, der genau auf die jeweiligen Oberschwingungen ausgelegt sein muss. Das ist in der Praxis nicht trivial. Bei Änderungen an der Installation oder Verbrauchern kann dar Filter anzupassen sein.

Aktive Oberschwingungsfilter werden parallel zu den Geräten oder Komponenten angeschlossen, die die Oberschwingung erzeugen. Sie analysieren den hier erzeugten Oberschwingungsstrom, produzieren einen gegenphasigen Kompensationsstrom und neutralisieren so die Oberschwingungsströme am Anschlusspunkt. Damit passt sich die Kompensation immer den Gegebenheiten an und bleibt auch bei Änderungen an der Installation wirksam. Auch eine tadellos und übersichtlich ausgeführte Elektroinstallation trägt erheblich dazu bei, die Netzqualität aufrechtzuerhalten. Denn auch hier können sonst unzulässige Ströme entstehen. Eine Messung der Differenzspannung zwischen Neutralleiter und PE in Volt rms zeigt, ob solche Ströme vorliegen. www.econ-solutions.de

Die Grenzwerte sind entsprechend der Norm EN 50160 voreingestellt, lassen sich aber anpassen.

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