Netzanalyse
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Netzqualität nach EN 50160 – was ist das?

 

Diese Norm legt die Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen fest.

D. h. die Ober-  und Untergrenzen der  

• Effektivspannungen  

• Oberschwingungen  

• Flicker (flackernde Lampen)

• Spannungseinbrüche, Unterbrechungen, schnelle Spannungsänderungen, Spannungserhöhungen  

• Unsymmetrie, Frequenz  

  

Warum die Netzqualität messen bzw. eine Netzanalyse durchführen?

Durch die Zunahme von Schaltnetzteilen in PCs, Frequenzumrichtern, Vorschaltgeräten usw. kommt es zu einer Verschlechterung bzw. zu Störungen im Netz. Auch die Energiesparlampen können Netzprobleme nach sich ziehen, weil sie elektronisch angesteuert werden, analog einer Leuchtstoffröhre.

 

Schlechte Netzqualität ist eine potentielle Problemquelle für Motoren, Beleuchtungsanlagen, IT-Netzwerke usw. Ein proaktiver Ansatz zur Fehlersuche und Lösung von Netzqualitätsproblemen kann zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen führen, da so ungeplante Stillstandzeiten, Produktionsausfälle, unnötig hohe Energierechnungen und sogar Bußgelder wegen "Verunreinigung" der Energieversorgung vermieden werden.


Problemfall "verPENnte" Installation

Obwohl nach VDE-Vorschrift alles richtig ausgeführt wurde gibt es Probleme beim Betrieb der Geräte.


Warum? Ursache sind verschleppte Ströme durch PEN – Installation im TN-C bzw. TN-C-S System. Die häufig vorhandene TN-C oder TN-C-S Netzstruktur bewirkt das Fließen von Betriebsströmen im PE und Potentialausgleichssystem und damit eine Verschleppung in Datenleitungen, Gebäudearmierungen, Rohrleitungen und sonstige geerdeten Teilen.

Der Neutralleiter führt die durch 3 teilbaren Oberschwingungsströme ab und wird dadurch unerkannt überlastet. Er brennt oft unbemerkt ab, die dann eintretende Spannungsverlagerung durch offenen Sternpunkt ist verheerend für die angeschlossenen Geräte. Ebenfalls besteht die Gefahr eines Brandes durch den überhitzten Neutralleiter.

 

Eine weitere Auswirkung von Oberschwingungen ist die Beeinflussung von Kompensationsanlagen. Hierbei werden insbesondere die höheren Ordnungszahlen regelrecht "angesaugt". Die starke Ausprägung der Oberschwingungen im Kondensatorstrom wird zu dessen Erhitzung und Zerstörung führen. Neben dem Anlagenschaden kann so auch ein Brand verursacht werden.


Noch ein Problem: Oberschwingungsblindleistung

Was ist das?
Leistung ist als P=UxI definiert. Normalerweise geht man davon aus, dass die Frequenz von Spannung und Strom gleich ist, also zumeist 50 Hz. Dann gilt die klassische Aufteilung in Wirk-, Blind- und Scheinleistung. Die Blindleistung bei 50 Hz (Grundschwingungsblindleistung) kommt durch Energiespeicherung - Umladen des Magnetfeldes einer Induktivität - zustande. Sie kann mit Kondensatoren - umladen eines elektrischen Feldes - kompensiert werden.

Oberschwingungsblindleistung dagegen entsteht aus allen Produkten wo U und I nicht die gleiche Frequenz haben, z. B. 50 Hz Spannung und 150 Hz Strom. Sie ist nicht mit Energiespeicherung verknüpft und kann NICHT durch Kondensatoren kompensiert werden sondern nur mittels elektronischen Filtern.
Geprüft wird das mit einer cos phi und lambda (Leistungsfaktor)-Messung. Der cos phi, er gibt das Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung nur bei Grundschwingung an, lambda das Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung MIT Berücksichtigung der Oberschwingungen. So kann z.B. cos phi = 0,99 sein und lambda = 0,55. Dieses Netz ist NICHT kompensiert, da die Oberschwingungsblindleistung noch vorhanden ist.

 

Eine der wichtigsten Abhilfen wäre:       

Die Elektroinstallation muss vom TN-C- bzw. TN-C-S-System auf ein EMV verträgliches, durchgängiges TN-S-System ab dem Einspeisepunkt (Trafo) umgestellt werden.

 

Es darf nur eine Verbindung von N zu PE geben, der ist z.B. in der Hauptverteilung. Außerdem dürfen die Querschnitte von N und PE nicht mehr reduziert werden. 

 

Die Schäden verursacht durch Oberschwingungsblindleistung sind: Unnötige Netzbelastung und Zerstörung von Kompensationsanlagen und kosten durch verdeckte Leistung.


Zu den typischen Warnsignalen von Netzqualitätsproblemen zählen:  

  • Flackernde Lampen,
  • langsame Computer,
  • Computerausfälle und Datenverlust,
  • das Auslösen von Leistungsschaltern und Antrieben mit regelbarer Drehzahl sowie   
  • überhitzte Motoren und Transformatoren

 

Werden diese Warnsignale ignoriert, können Netzqualitätsprobleme schon bald zu ungeplanten Stillstandzeiten, Produktverlust sowie Prozess- und Maschinenausfällen führen – ganz zu schweigen vom erhöhten Sicherheitsrisiko für Mitarbeiter und den übermäßig hohen Energiekosten.

 

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