Kurzfassung

Durch eine stetige Zunahme an Gleichstromverbrauchern mit Netzteilen, Frequenzumrichtern zur Leistungs- und Drehzahlregelung oder weiteren nichtlinearen Lasten können die Oberschwingungspegel in einem Netz derart zunehmen, dass es zu einer Störung oder zu einer unzulässigen Belastung von anderen Komponenten kommt. Daher ist es sinnvoll, schon in der Planungsphase einer Neuanlage beurteilen zu können, inwiefern von ihr Netzrückwirkungen ausgehen werden. Der Bedarf, die Netzqualität detaillierter zu überwachen und ggf. Gegenmaßnahmen zu ergreifen, steigt dadurch. Eine wichtige Größe in diesem Zusammenhang insbesondere für die Auslegung von Neuanlagen ist die frequenzabhängige Netzimpedanz. Dieser Beitrag beschreibt einerseits ein Verfahren zur nichtinvasiven Messung der Netzimpedanz, welches auf eine einfache Art und Weise in die Beurteilung der Netzqualität integriert werden kann. Das Verfahren basiert auf der Auswertung von transienten Vorgängen im Netz, die das Frequenzspektrum anregen. Als Lösung für die Niederspannung wurde eine Anregungseinheit entwickelt, die für die Erzeugung geeigneter Anregungen im Netz sorgt. Für Messungen in der Mittelspannung, Hoch- und Höchstspannung werden transiente Vorgängen im Netz (z.B. der Einschaltvorgang eines Transformators oder die Zuschaltung einer Freileitung) zur Anregung des Frequenzspektrums verwendet. Andererseits illustriert dieser Beitrag anhand von Fallbeispielen die Anwendung sowie den Mehrwert der messtechnischen Bestimmung von Netzimpedanzen bei der Aufklärung von Netzrückwirkungen.

Einleitung

Die elektrische Energieversorgung von der Niederspannung bis hin zu der Höchstspannung ist heutzutage einer Reihe von Veränderungen ausgesetzt. Sowohl in industriellen als auch in öffentlichen Netzen werden zur effizienten Nutzung der elektrischen Energie zunehmend eine Vielzahl leistungselektronischer Energiewandler eingesetzt - vom Schaltnetzteil und der Energiesparlampe im Watt-Bereich über den Walzenantrieb und die Elektrolyse im Megawatt-Bereich bis hin zur Hochspannungs-Gleichtromübertragung (HGÜ) im Gigawatt-Bereich. Es wird ebenfalls darüber nachgedacht, DC-Netze als Ergänzung zu den klassischen AC-Netzen zu errichten, wie ein Positionspapier des österreichischen Verbands für Elektrotechnik darstellt [1]. In der Niederspannung ist damit zu rechnen, dass vor allem die Anzahl von PV-Anlagen sowie die Anzahl von Ladestationen und Wärmepumpen stetig steigt. In der Mittelspannung ist zu erwarten, dass die Einspeisung aus erneuerbaren Energien (Windkraftanlagen und PV-Anlagen) ebenfalls steigt, wie die aktuelle Fassung einer Studie belegt [2].

Diese Veränderungen stehen stark im Zusammenhang mit einer Zunahme leistungselektronischer Anlagen (LEA) im Netz, welche zur Beeinträchtigung der Spannungsqualität führen können. Demensprechend ist mit einer kontinuierli-chen Veränderung der Netzqualitätssituation im Netz zu rechnen. Daher ist es sinnvoll, sowohl in der Planungsphase einer Neuanlage als auch in Bestandsanlagen beurteilen zu kön-nen, inwiefern Netzrückwirkungen auftreten können. Um gewährleisten zu können, dass durch den Betrieb eines Ge-rätes bzw. durch den Betrieb einer Anlage keine Netzrück-wirkungen auftreten, werden in der Normenreihe IEC 61000-3-X Grenzwerte für die Störaussendung von Gerä-ten und Anlagen festgelegt. Die Festlegung dieser Grenz-werte haben zum Ziel, dass die Gesamtstöraussendung ei-ner Installation immer unterhalb eines bestimmten Verträglichkeitspegel liegt, sodass eine ausreichende Abstand zwischen der Gesamtstöraussendung und der Störfestigkeit der Geräten/Anlagen herrscht (siehe Bild 1).

Autoren:
Dr.-Ing., Juan Velásquez
Hubert Göbel GmbH, Bönen, Germany
j.velasquez@hgmes.de

M. Sc., Alexander Lübke
Hubert Göbel GmbH, Bönen, Germany
a.luebke@hgmes.de

Dipl.-Ing., Bernhard Grasel
Sales Manager, NEO Messtechnik GmbH, Zoebern (Austria)
https://www.linkedin.com/in/bernhard-grasel/
bernhard.grasel@neo-messtechnik.com

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