Berücksichtigung der Oberschwingungsbelastung im Netz bei Blindleistungskompensationsanlagen

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Allgemeine Planungsgrundlagen – Bestimmungen – Installierte Leistung
Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers
Anschluss an das NS-Verteilnetz des Netzbetreibers
Auswahlhilfe HS- und NS-Verteilnetzarchitektur
Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz von Stromkreisen
Schaltgeräte
Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen
Energieeffizienz in elektrischen Verteilnetzen
Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen
Oberschwingungserfassung und - filterung
Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art
Solaranlagen
Wohngebäude und ähnliche Einsatzbereiche sowie besondere Orte und Bereiche
EMV-Richtlinien
Messung

Inhaltsverzeichnis


Bei der Planung eines neuen Verbrauchernetzes

Die Kompensations-Ausführung einer Blindleistungskompensationsanlage in Bezug auf die Oberschwingungsbelastung wird mit Hilfe folgender Parameter ausgewählt:

  • Gh: Summe der Bemessungsleistungen (kVA) aller oberschwingungserzeugenden Geräte (Stromrichter, Wechselrichter, Drehzahlregler usw.), die am Verteiler mit der Kompensationsanlage angeschlossen sind. Werden die Bemessungsleistungen einiger dieser Geräte nur in kW angegeben, ist ein Durchschnittsleistungsfaktor von 0,7 anzunehmen, um die Bemessungsleistung zu erhalten.
  • Sk: Dreiphasige Kurzschlussleistung (kVA) an dem Anschlusspunkt der Kompensationsanlage.
  • Sn: Summe der Bemessungsleistungen (kVA) aller Transformatoren zur Versorgung der Verteilungsebene mit dem Anschlusspunkt der Kompensationsanlage.

Hinweis: Werden mehrere Transformatoren parallel betrieben, werden durch das Ausschalten eines oder mehrerer Transformatoren die Sk- und Sn-Werte wesentlich verändert.

Aus diesen Parametern kann die Ausführungsart der Kompensationsanlage in Bezug auf die prospektive Oberschwingungsbelastung mit Hilfe von Abb. L28b gewählt werden.

Abb. L28aVereinfachtes Schaltdiagramm

Allgemeine Regel für jede beliebige Transformatorgröße
\definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} G_h\le \frac{S_{k} }{120} \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} \frac{S_{k} }{120} \le G_h\le \frac{S_{k} }{70} \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} G_h > \frac{S_{k} }{70}
Gering oberschwin-
gungsbelastetes Netz
Standard-Konden-
satoren (415 V in
400 V-Netzen)
Oberschwingungsbelastetes
Netz
Kondensator-Bemessungs-
spannung überdimensioniert
(480 V in 400 V-Netzen)
Stark oberschwingungsbelastetes Netz
Kondensator-Bemessungsspannung
überdimensioniert (480 V in 400 V-Netzen)
mit vorgeschalteten Drosseln
Vereinfachte Regel bei einer Transformatorbemessungsleistung Sn ≤ 2 MVA
\definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} G_h \le 0,15 S_n  \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} 0,15 S_n < G_h \le 0,25 S_n  \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} 0,25 S_n < G \le 0,60 S_n  \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue} G_h> 0,60 S_n
Gering oberschwin-
gungsbelastetes Netz
Kondensator-Bemes- sungsspannung (415 V in 400 V-Netzen)
Oberschwingungsbelastetes Netz
Kondensator-Bemessungsspannung überdimensioniert
(480 V in 400 V-Netzen)
Stark oberschwingungsbelastetes Netz
Kondensator-Bemessungsspannung überdimensioniert
(480 V in 400 V-Netzen mit
vorgeschalteten Drosseln
Aktive Filter

Abb. L28bAuswahl der Ausführungsart der Kompensationsanlage in Bezug auf die Oberschwingungsbelastung

Abb. L29Vereinfachtes Schaltdiagramm

Für bereits bestehende Verbrauchernetze

Die Auswahl der Kompensations-Ausführung sollte anhand des im Netz vorhandenen Gesamtoberschwingungsgehaltes (THDi) des Stromes getroffen werden.

Auswahlgrundlage für die Ausführung einer Kompensationsanlage in oberschwingungsbelasteten Netzen sollte eine Messung der vorliegenden Netzverhältnisse sein. Bei der Messung müssen die Oberschwingungsströme bei höchster Belastung und ohne Kompensationsanlagen an der Einspeisung der Verteilung vom Transformator (mit Bemessungsscheinleistung Sn) gemessen werden. Die zu diesem Zeitpunkt gemessene Scheinleistung (S) muss entsprechend für die nachfolgende Berechnung genutzt werden.

Ein Netz, das dem Verhältnis

 THDi \times \frac {s}{s_n} \le 5\%

entspricht, kann als gering oberschwingungsbelastetes Netz angesehen werden.

Es können daher in den Kompensationsanlagen Standard-Kondensatoren nach IEC 60831-1 (VDE 0560-46) und IEC 60831-2 (VDE 0560-47) mit einer Bemessungsspannung von 400/415 V in 400 V-Netzen verwendet werden.

Ein Netz, das dem Verhältnis

 5\% \le THDi \times \frac {s}{s_n} \le 10\%

entspricht, kann als oberschwingungsbelastetes Netz angesehen werden.

Es müssen daher überdimensionierte Kondensatoren mit einer Bemessungsspannung von 480 V in 400 V-Netzen verwendet werden.

Ein Netz, das dem Verhältnis

 10\% \le THDi \times \frac {s}{s_n} \le 20\%

entspricht, kann als stark oberschwingungsbelastetes Netz angesehen werden.

Es müssen daher überdimensionierte, mit Filterkreisdrosseln kombinierte Kondensatoren mit einer Bemessungsspannung von 480 V in 400 V-Netzen verwendet werden.