Oberschwingungsfilterung

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Wenn die vorstehend genannten präventiven Maßnahmen nicht ausreichen, muss die Anlage mit Filtersystemen ausgestattet werden.

Es gibt drei Filterarten:

Inhaltsverzeichnis


Passive Filter

(Kompensationsanlagen VarSet mit verdrosselten Kondensatoren)

Typische Anwendungen:

  • Verteilnetze von Industriebetrieben mit einer Reihe von nichtlinearen Lasten (USV, Gleichrichter, elektronische Netzteile, elektronische Vorschaltgeräte, Frequenzumrichter usw.) mit insgesamt mehr als 200 kVA, die eine Gesamtoberschwingungsverzerrung von
 10\% \le THDi \times \frac {s}{s_n} \le 20\%
verursachen und eine Bindleistungskompensation benötigen.
  • Verteilnetze, bei denen die durch Oberschwingungsströme hervorgerufene Spannungsverzerrung verringert werden muss, um Störungen von empfindlichen Lasten zu vermeiden.
  • Verteilnetze, bei denen die Oberschwingungsströme verringert werden müssen, um Überlastungen zu vermeiden.

Funktionsprinzip

Eine Kompensationsanlage mit auf die zu filternden Ordnungszahlen der Oberschwingungsströme abgestimmten Resonanzfrequenz (Verdrosselung) wird parallel zu den nichtlinearen Lasten geschaltet. Dieser Bypass (siehe Abb. M21) absorbiert die Oberschwingungsströme und vermindert damit die Oberschwingungsstrombelastung im vorgelagerten Verteilnetz.

Abb. M21Funktionsprinzip eines passiven Filters

Im Allgemeinen ist die Resonanzfrequenz des passiven Filters nahe der wesentlichen Ordnungszahl der zu unterdrückenden Oberschwingungsströme abgestimmt. Mehrere parallel angeschlossenen Filterzweige können verwendet werden, wenn eine signifikante Verringerung der Anteile an Oberschwingungsströmen mehrerer Ordnungen erforderlich ist.

Aktive Filter

(Filter AccuSine)

Typische Anwendungen:

  • Verteilnetze von Bürogebäuden mit einer Reihe von nichtlinearen Lasten (USV, Bürogeräte, elektronische Vorschaltgeräte, Frequenzumrichter usw.) mit insgesamt bis zu 200 kVA, die eine Gesamtoberschwingungsverzerrung von
     THDi \times \frac {s}{s_n} \le 20\% verursachen.
  • Verteilnetze, bei denen die durch Oberschwingungsströme hervorgerufene Spannungsverzerrung verringert werden muss, um Störungen von empfindlichen Lasten zu vermeiden.
  • Verteilnetze, bei denen die Oberschwingungsströme verringert werden müssen, um Überlastungen, insbesondere die der Neutralleiter, zu vermeiden.

Funktionsprinzip

Der aktive Filter (AHC - Active Harmonic Filter) wird parallel zu den Oberschwingungserzeugern angeschlossen (siehe Abb. M22). Der Filter analysiert den von den nichtlinearen Lasten erzeugten Oberschwingungsstrom und liefert einen gegenphasigen Kompensationsstrom (Ihar = -Iakt). Je nach Einstellung kann der Filter das gesamte Spektrum von der 3. bis 25. Harmonischen oder gezielt ausgewählte Harmonische neutralisieren. Am Anschlusspunkt ist der Netzstrom Is somit wieder nahezu sinusförmig.

Abb. M22Funktionsprinzip eines aktiven Filters

Hybridfilter

(Kombination aus verdrosselten Kondensatoren und aktivem Filter AccuSine)

Typische Anwendungen:

  • Verteilnetze von Industriebetrieben mit einer Reihe von nichtlinearen Lasten (USV, Gleichrichter, elektronische Netzteile, elektronische Vorschaltgeräte, Frequenzumrichter usw.) mit insgesamt mehr als 200 kVA, die eine Gesamtoberschwingungsverzerrung von
     THDi \times \frac {s}{s_n} \le 20\%
    verursachen und eine Bindleistungskompensation benötigen.
  • Verteilnetze, bei denen die durch Oberschwingungsströme hervorgerufene Spannungsverzerrung verringert werden muss, um Störungen von empfindlichen Lasten zu vermeiden.
  • Verteilnetze, bei denen exakte Grenzwerte für die Oberschwingungsaussendung einzuhalten sind.
  • Verteilnetze, bei denen die Oberschwingungsströme verringert werden müssen, um Überlastungen zu vermeiden.

Funktionsprinzip

Passive und aktive Filter werden in einem System kombiniert und stellen damit einen Hybridfilter dar (siehe Abb. M23). Diese neue Filterlösung bietet die Vorteile beider Filterarten und deckt eine Vielzahl von Energie- und Leistungspegeln ab.

Abb. M23Funktionsprinzip eines Hybridfilters