Power Quality Produkte 2018-10-30T11:24:25+00:00

ECOsine

Aktiver Einsatz für Netzqualität

Aktive harmonische Filter gegen Oberschwingungen und Blindleistung

ECOsine Aktives Harmonisches Netzfilter PDF

Die Qualität der Stromnetze sinkt weltweit. Der Grund: Immer mehr nichtlineare elektrische Betriebsmittel kommen zum Einsatz und verursachen Netzrückwirkungen. Weil dadurch sensible Geräte gestört oder beschädigt werden, hat der Gesetzgeber in der neuen Niederspannungsanschlussverordnung (NAV) alle Anschlussnehmer verpflichtet, Störungen zu verhindern. Als Alternative zur konventionellen passiven Kompensation von Netzrückwirkungen bieten sich die flexibleren aktiven harmonischen Filter (AHF) an.

Die sinkende Qualität der Stromnetze ist kein neues Phänomen: Seit die Elektronik in nahezu alle Lebensbereiche Einzug gehalten hat, senden Frequenzumrichter, Schaltnetzteile und andere Leistungselektronik Störungen aus. Insbesondere Oberschwingungen verursachen als ganzzahliges Vielfaches der Grundschwingung des Stroms im Niederspannungsnetz unvorhergesehene Spannungen und belasten die Stromkreise. Aber auch Blindleistung (Strom, der nicht in Nutzenergie umgewandelt wird) belastet die Versorgungsnetze.

Die Folgen sind unspezifisch und werden deshalb von den Betroffenen oft nicht auf mangelnde Netzqualität zurückgeführt. Zum Beispiel arbeiten elektronisch gesteuerte Maschinen unpräzise, Rechner stürzen häufig ab, Datennetzwerke versagen ihren Dienst, das Licht flackert, Leitungen brennen durch, Motoren überhitzen oder die Energiekosten steigen ohne plausiblen Grund. Genaue Erhebungen zum wirtschaftlichen Schaden durch schlechte Netzqualität gibt es noch nicht. Er dürfte aber allein in Deutschland jedes Jahr weit in die Milliarden gehen.

Diesem Umstand hat der Gesetzgeber mit der neuen Niederspannungsanschlussverordnung (NAV) zumindest teilweise Rechnung getragen. Sie ist zum 1. November 2006 in Kraft getreten und verpflichtet Anschlussnehmer, ihre Anlagen so zu betreiben, dass Störungen anderer Anschlussnehmer ausgeschlossen sind. Werden trotzdem Mängel festgestellt, so ist der Netzbetreiber berechtigt, die Anschlussnutzung zu unterbrechen. Der Netzbetreiber kann bei Störungen der Anschlussnutzung mit bis zu 40 Millionen Euro haftbar gemacht werden. Die Verordnung besagt weiter, dass Erweiterungen und Änderungen von Anlagen sowie die Verwendung zusätzlicher Verbrauchsgeräte dem Netzbetreiber mitzuteilen sind. In der Verordnung sind wörtlich Schweißgeräte sowie Entladungslampen genannt.
Ob und wie stark ein Netz mit Oberschwingungen belastet ist, können Experten nur mit einer genauen Analyse der installierten Betriebsmittel feststellen. Die Analyse muss über einen längeren Zeitraum an definierten Messpunkten durchgeführt und die am häufigsten vorkommenden Netzkonstellationen mit einer möglichst hohen Abtastrate erfasst werden.

Zur Begrenzung von Oberschwingungen lassen sich grundsätzlich drei Methoden nennen

  • Passive Filter
  • Trenntransformatoren und Oberschwingungs-Reduktionstransformatoren
  • Aktive Filter

Die Nachteile von passiven Filterkreisen liegen hauptsächlich darin, dass sie lediglich für einzelne Frequenzen fest abgestimmt sind und Parallelresonanzen anregen können. Es kann zudem negative Einflüsse auf vorhandene Rundsteuerfrequenzen geben. Kommt ein Trenntransformator zum Einsatz, wird die Störung zwar vom einspeisenden Netz getrennt, jedoch bleibt sie grundsätzlich auf der Sekundärseite erhalten. Die alleinige Verwendung von Trenntransformatoren stellt somit keine Störungsbeseitigung im eigentlichen Sinn dar. Auf Grund dieser Betrachtungen sowie der immer häufiger auftretenden komplexen Störungen in elektrischen Netzen, gerät die Bedeutung von aktiven Netzfiltern immer stärker in den Vordergrund, da diese eine flexible und universelle Lösung darstellen.

ECOsine Active ist die neueste Generation aktiver Oberschwingungsfilter und bietet eine Vielzahl zusätzlicher Vorteile gegenüber herkömmlicher Technik. Es analysiert den gemessenen Verbraucherstrom hinsichtlich jeder einzelnen Phasenlage sowie des Oberschwingungs- und Blindleistungsanteils. Als aktives Filter errechnet ECOsine ein inverses Stromsignal mit gleichem Spektrum, welches dann in den betrachteten Stromknotenpunkt eingespeist wird. Mit einer Abtastrate von 31 Mikrosekunden und einer Reaktionszeit von 300 Mikrosekunden kompensiert ECOsine Oberschwingungen (bis zur 50. Harmonischen) und Blindleistung (0-100 Prozent) nahezu in Echtzeit. Dies führt dazu, dass nationale und internationale Normen und Grenzwerte zur Netzqualität zuverlässig eingehalten werden. Dabei ist das Gerät mit 47 Kilo in seiner 50-Ampere-Version ein echtes Leichtgewicht und kann problemlos an der Wand installiert werden.

Da sich das AHF selbständig an wechselnde Störungsmuster anpasst, kann es mit wenigen Arbeitsschritten in Betrieb genommen werden. Wenn die Leistungsgrenze des ECOsine erreicht ist, können bis zu fünf Geräte parallel geschaltet werden, um den Kompensationsstrom in ausreichender Stärke zur Verfügung stellen zu können. ECOsine reduziert durch diese Wirkungsweise Leistungsverluste in der Installation sowie Störungen auf Signalleitungen und Versorgungsnetze. Verluste im thermischen Haushalt der Elektroanlage werden im Vorfeld vermieden. Durch den Einsatz von ECOsine wird das Energiemanagement optimiert, die Produktionssicherheit und -qualität erhöht sowie die Energiekosten gesenkt. Gleichzeitig wird durch den Einsatz des ECOsine Filters ein wirkungsvoller Beitrag zum Umweltschutz erbracht, weil es durch seine effektive Blindleistungskompensation Energieverluste im Netz verhindert.