Berücksichtigung der Oberschwingungsbelastung im Netz bei Blindleistungskompensationsanlagen

Bei der Planung eines neuen Verbrauchernetzes

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

• G_h: 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.
• S_k: Dreiphasige Kurzschlussleistung (kVA) an dem Anschlusspunkt der Kompensationsanlage.
• S_n: 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 S_k- und S_n-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. L28a – Vereinfachtes Schaltdiagramm

Abb. L28b – Auswahl der Ausführungsart der Kompensationsanlage in Bezug auf die Oberschwingungsbelastung

Allgemeine Regel für jede beliebige Transformatorgröße
[math]\displaystyle{ G_h\le \frac{S_{k} }{120} }[/math]	[math]\displaystyle{ \frac{S_{k} }{120} \le G_h\le \frac{S_{k} }{70} }[/math]	[math]\displaystyle{ G_h \gt \frac{S_{k} }{70} }[/math]
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
[math]\displaystyle{ G_h \le 0,15 S_n }[/math]	[math]\displaystyle{ 0,15 S_n \lt G_h \le 0,25 S_n }[/math]	[math]\displaystyle{ 0,25 S_n \lt G \le 0,60 S_n }[/math]	[math]\displaystyle{ G_h\gt 0,60 S_n }[/math]
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. L29 – Vereinfachtes 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 S_n) gemessen werden. Die zu diesem Zeitpunkt gemessene Scheinleistung (S) muss entsprechend für die nachfolgende Berechnung genutzt werden.

Ein Netz, das dem Verhältnis

[math]\displaystyle{ THDi \times \frac {s}{s_n} \le 5\% }[/math]

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

[math]\displaystyle{ 5\% \le THDi \times \frac {s}{s_n} \le 10\% }[/math]

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

[math]\displaystyle{ 10\% \le THDi \times \frac {s}{s_n} \le 20\% }[/math]

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.