Warum müssen Oberschwingungen erfasst und reduziert werden?

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Störungen durch Oberschwingungen

Oberschwingungen in Verteilnetzen vermindern spürbar die Netzqualität. Dies kann eine Vielzahl von negativen Auswirkungen auf die einzelnen Betriebsmittel im elektrischen Netz haben:

Kabel und Leiter

  • Überlastung des Neutralleiters und dadurch erhöhtes Brandrisiko
  • Gefahr der Unterbrechung des Neutralleiters mit stark sinkender bzw. steigender Phasenspannung
  • größere Leistungsverluste
  • Erzeugen von starken Magnetfeldern

Generatoren, Motoren und Transformatoren

  • größere Leistungsverluste
  • Überlastung des Sternpunktes
  • Resonanzrisiko
  • höherer Geräuschpegel

Kondensatoren

  • größere Leistungsverluste
  • Resonanzrisiko
  • vorzeitige Alterung der Kondensatoren und dadurch Reduzierung der Lebensdauer

Netz

  • Verzerrung der Versorgungsspannung, wodurch empfindliche Lasten gestört werden können
  • Störungen in Kommunikationsnetzen und Telefonanlagen

Wirtschaftliche Auswirkungen von Störungen

Oberschwingungen haben erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen:

  • Durch die vorzeitige Alterung der Geräte müssen diese früher ausgetauscht werden, sofern sie nicht bereits zu Beginn überdimensioniert wurden;
  • Durch die Überlast im Verteilnetz können höhere als mit dem Netzbetreiber vereinbarte Energiemengen benötigt werden, was zu finanziellen Mehrbelastungen führt;
  • Die Verzerrung der Stromschwingungen bewirkt unerwünschtes Auslösen von Schutzeinrichtungen, was zu Produktionsausfällen führen kann.

Zunehmend ernsthafte Konsequenzen

Vor mehr als fünfzehn Jahren wurden Oberschwingungen noch nicht als gravierendes Problem betrachtet, weil ihre Auswirkungen auf die Verteilnetze im Allgemeinen gering waren. Der massive Einsatz von Leistungselektronik in einer Vielzahl von Geräten hat jedoch zu einer Verschärfung dieser Auswirkungen in allen wirtschaftlichen Aktivitätsbereichen geführt.

Darüber hinaus sind die Geräte, welche die Oberschwingungen erzeugen, oftmals von entscheidender Bedeutung für das Unternehmen oder die Organisation.

Welche Oberschwingungen müssen gemessen und reduziert werden?

In dreiphasigen Verteilnetzen treten am häufigsten Oberschwingungen ungerader Ordnung auf. Die Oberschwingungsamplituden sinken normalerweise mit dem Anstieg der Frequenz. Über der 50. Ordnung sind die Oberschwingungen vernachlässigbar und Messungen daher bedeutungslos. Hinreichend genaue Messwerte werden beim Messen von Oberschwingungen bis zur 30. Ordnung erzielt.

Von den Energieversorgungsunternehmen werden die Oberschwingungen der 3., 5., 7., 11. und 13. Ordnung kontrolliert. Um eine ausreichende Netzqualität sicherzustellen, reicht im Allgemeinen die Betrachtung von Oberschwingungen der niedrigsten Ordnungen (bis 13) aus. Bei Einsatz von sehr empfindlichen Betriebsmitteln im Netz müssen die Oberschwingungen bis zur 25. Ordnung in die Korrekturmaßnahmen mit einbezogen werden.