- Power-Quality Messungen bis in den supraharmonischen Bereich
- Überprüfung von Installationen und Anlagen mit EMV- Phänomenen
- Überprüfung auf korrekte Erdung und Prüfung des ZEPs
- Analyse der Messdaten
- Lösungsvorschläge
Power Quality im Verteilnetz - Ein Problem?
Die Theorie auf der unsere Netzberechnungen fußen, geht von einem reinen 50 Hz Signal aus. Wie so oft, weichen jedoch Theorie und Praxis voneinander ab: Durch zunehmenden Einsatz von Schaltnetzteilen und elektronischen Lasten sowie Wechselrichtern seitens der Einspeiser, haben die tatsächliche Strom- und Spannungssignale häufig nicht mehr viel mit der Sinusform zu tun.
Die Folge sind unerkannte Überlastungen von Trafos, Störungen der Energieversorgung und empfindlicher Elektronik wie z.B. von IT-Anlagen.
Die Lösung
Um den Problemen bei der Power-Quality auf den Grund zu gehen, sind als erster Schritt entsprechende Messungen erforderlich. Die bisher zum Einsatz kommenden Normen für Power Quality decken dabei nur die unteren Frequenzbereiche mit entsprechenden Vorgaben ab. Speziell im supraharmonischen Bereich tut sich jedoch sehr viel und das oft unerkannt, da die üblichen PQ-Meter dies nicht erfassen können. Es ist also wichtig, die richtige Wahl bei Messgerät und Sensoren zu treffen.
Liegen die Messungen vor, kommt der Hauptteil der Arbeit, die Analyse: Woher rühren die Störungen und wie kann man sie eliminieren?
Praxisbeispiel: EMV-Probleme in einer 100 kV Schaltanlage
Kunde bittet um Hilfe, da die in seiner Hochspannungsanlage verbaute Sekundärtechnik Probleme bereitet: Speziell bei Schalthandlungen gehen Geräte unerklärlicherweise in Störung. Testweise wurden bereits Geräte getauscht, jedoch ergab sich keine Besserung. Eine Begehung ergibt auf den ersten Blick keine Auffälligkeiten: Die Geräte sind geerdet, richtig angeschlossen und korrekt parametriert.
Da jedoch die bei jeder Schalthandlung auftretenden Störungen manuell behoben werden müssen, muss die Ursache gefunden werden. Es folgen verschiedene Versuche die Erdung zu verbessern, Messreihen und Schalthandlungen auf der 100 kV-Seite. Das Ergebnis: Immer bei Schaltung der HV-Trenner treten die Störungen auf. Dies ist auch logisch, da sich diese relativ langsam bewegen und daher vergleichsweise lange ein Lichtbogen auftritt. Dieser Lichtbogen erzeugt die Störsignale.
Die Überprüfung der Verkabelung der Sekundärtechnik bringt dann die Lösung:
Trotz geschirmter Leitungen erweist sich die „ordentliche“ Verlegung in Kabelbündeln als Ursache des Problemes: Eine Steuerleitung zwischen verschiedenen Komponenten der Sekundärtechnik fängt sich durch die Parallelverlegung zu Sensorleitungen der HV-Seite die Störungen ein. Eine separate Verlegung löst das Problem und die Störungen treten nicht mehr auf. Kleine Ursache, große Wirkung, ein klassisches Beispiel von EMV-Problemen.
Ihr Ansprechpartner
Haben Sie Fragen zur Power Quality? Sie können mich über mein Kontaktformular oder per E-Mail und Telefon erreichen:
Dipl. Ing. Andreas Rauwolf
E-mail: info(at)rauwolf-beratung.de
Tel.: +49 711 912 714 20
Inhalte mit AI ergänzt
Was versteht man unter Power Quality?
Unter „Power Quality“ (deutsch: „Netzqualität“ oder „Stromqualität“) versteht man die Beschaffenheit der elektrischen Energie, die von einem Stromversorgungssystem geliefert wird. Diese Beschaffenheit bezieht sich auf verschiedene Parameter und Merkmale der elektrischen Spannung und des elektrischen Stroms, die die Stabilität und Zuverlässigkeit elektrischer Energieversorgungssysteme beeinflussen. Eine gute Power Quality ist wichtig, um sicherzustellen, dass elektrische Geräte und Systeme ordnungsgemäß funktionieren und um mögliche Störungen oder Schäden zu verhindern.
Die Power Quality umfasst verschiedene Aspekte, darunter:
Spannungsqualität: Dies bezieht sich auf die Stabilität und die sinusförmige Form der elektrischen Spannung. Probleme wie Spannungsschwankungen (Fluktuationen), Spannungseinbrüche, Spitzen (Transiente), harmonische Verzerrungen und Oberschwingungen können die Spannungsqualität beeinträchtigen.
Stromqualität: Ähnlich wie bei der Spannungsqualität bezieht sich die Stromqualität auf die Stabilität und die Form des elektrischen Stroms. Stromprobleme wie Unsymmetrie, Stromoberschwingungen und Stromunsymmetrien können auftreten und die Stromqualität beeinträchtigen.
Frequenzstabilität: Die Netzfrequenz sollte in einem bestimmten Toleranzbereich liegen. Abweichungen von der Nennfrequenz können die Leistung von elektrischen Geräten beeinträchtigen.
Kurzzeitige Störungen: Dazu gehören kurze Unterbrechungen des Stroms, die oft durch Blitzeinschläge oder Schaltvorgänge verursacht werden. Diese Störungen können empfindliche Geräte beschädigen.
Harmonische Verzerrungen: Harmonische sind nicht sinusförmige Anteile in der Spannungs- und Stromwelle, die durch nichtlineare Lasten erzeugt werden. Sie können dazu führen, dass Geräte überhitzen oder vorzeitig ausfallen.
Spannungseinbrüche: Dies sind kurzzeitige Abfälle der Spannung unterhalb des Nennwerts. Sie können empfindliche Elektronik stören oder beschädigen.
Spannungsspitzen: Dies sind kurzzeitige Anstiege der Spannung über den Nennwert. Sie können ebenfalls Geräte beschädigen.
Eine schlechte Power Quality kann zu Störungen in elektrischen Systemen führen, die von elektrischen Geräten bis hin zu Industrieanlagen reichen. Um eine gute Power Quality sicherzustellen, setzen Unternehmen und Energieversorgungsunternehmen verschiedene Technologien und Maßnahmen ein, einschließlich Spannungsregelung, Filterung, Kompensation von Blindleistung und Überwachungssystemen. Dies trägt dazu bei, die Stabilität und Zuverlässigkeit des Stromnetzes sicherzustellen und die Ausfallzeiten sowie potenzielle Schäden zu minimieren.
Wie kann man die Power Quality in einem Netz verbessern?
Die Verbesserung der Power Quality in einem Verteilnetz erfordert eine umfassende Analyse, Überwachung und gezielte Maßnahmen, um die verschiedenen Aspekte der Netzqualität zu optimieren. Hier sind einige Möglichkeiten, wie die Power Quality in einem Verteilnetz verbessert werden kann:
Spannungsregelung: Eine effektive Spannungsregelung ist entscheidend, um Spannungsschwankungen und -einbrüche zu minimieren. Dies kann durch den Einsatz von automatischen Spannungsreglern (AVR) oder Spannungskompensationsgeräten erreicht werden.
Filterung von Harmonischen: Die Installation von Filtern, wie Aktiv- oder Passivfiltern, kann dazu beitragen, harmonische Verzerrungen zu reduzieren, die oft von nichtlinearen Lasten erzeugt werden.
Blindleistungskompensation: Die Kompensation von Blindleistung, normalerweise mit Kondensatorbänken, kann die Netzqualität verbessern, indem sie die Leistungsfaktor-Korrektur sicherstellt und die Spannungsstabilität erhöht.
Strom- und Spannungsüberwachung: Kontinuierliche Überwachung von Strom und Spannung ist entscheidend, um Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Dies kann durch den Einsatz von Power-Quality-Messgeräten (PQ-Messgeräten) erreicht werden.
Fehlerstromschutz: Der Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern (RCDs) oder Differentialschutzgeräten kann dazu beitragen, kurzzeitige Störungen und gefährliche Bedingungen zu erkennen und den Stromkreis bei Bedarf abzuschalten.
Erdungssysteme: Ein effektives Erdungssystem ist wichtig, um sicherzustellen, dass Überspannungen ordnungsgemäß abgeleitet werden und um die Sicherheit von Personen und Ausrüstung zu gewährleisten.
Spannungskompensation bei Lastspitzen: Um Spannungseinbrüche während Lastspitzen zu verhindern, können Sie Lösungen wie unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) oder Spannungskompensationsgeräte einsetzen.
Netzplanung und Kapazitätsmanagement: Eine sorgfältige Planung und ein effizientes Kapazitätsmanagement können Überlastungen und Netzengpässe minimieren, die die Power Quality beeinträchtigen können.
Schulung und Sensibilisierung: Schulen Sie das Personal und die Endnutzer darüber, wie sie sich bewusst verhalten können, um die Netzqualität nicht unnötig zu beeinträchtigen, beispielsweise indem sie nichtlineare Lasten zu Stoßzeiten minimieren.
Integration erneuerbarer Energiequellen: Bei der Integration erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarenergie ist es wichtig, geeignete Wechselrichter und Netzmanagementtechnologien zu verwenden, um die Netzqualität zu erhalten.
Die spezifischen Maßnahmen zur Verbesserung der Power Quality können je nach den vorhandenen Problemen im Verteilnetz variieren. Eine gründliche Netzanalyse, gegebenenfalls mit Hilfe von Experten, ist oft der erste Schritt, um die genauen Schwachstellen zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Netzqualität zu entwickeln und umzusetzen.
