Moderne elektrische Anlagen sind effizienter denn je, doch dieser Fortschritt hat auch eine Kehrseite. Der zunehmende Einsatz von Leistungselektronik führt zu einer wachsenden „Verunreinigung“ von Spannung und Strom. Oberschwingungen sind ein komplexes Phänomen der Stromqualität, das zu unerklärlichen Störungen, Überhitzung und sogar zu Bränden in Ihrer Anlage führen kann.
Für Betriebsleiter und technische Leiter ist es entscheidend, diese Risiken rechtzeitig zu erkennen. Wo früher lineare Lasten die Norm waren, erzeugen moderne nichtlineare Lasten wie LED-Beleuchtung und drehzahlvariable Antriebe eine verzerrte Sinuswellenform. HyTEPS hilft Ihnen, die Signale zu erkennen und bietet eine strukturelle Lösung, um Ihre Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Die Ursache: Nichtlineare Lasten (wie LED, drehzahlvariable Antriebe, EV-Ladegeräte) verzerren die sinusförmige Form des Stroms.
Das Risiko: Diese Verzerrung führt zu zusätzlicher Wärmeentwicklung, Komponentenverschleiß, Nullstrom und unerklärlichen Ausfällen von empfindlichen Geräten.
Die Norm: EN 50160 legt einen Grenzwert von 8 % für die Gesamtspannungsverzerrung (THDu) fest, aber in kritischen Umgebungen empfehlen wir einen Höchstwert von 4 %.
Die Lösung: Messen ist Wissen. Ein aktiver Oberschwingungsfilter (AHF) kann Verschmutzungen dynamisch kompensieren und die Stromqualität wiederherstellen.
Oberschwingungsverschmutzung ist in jeder modernen Umgebung mit viel Leistungselektronik ein Problem. Dieser Artikel wurde speziell für:
Installationsmanager in der Industrie, die mit drehzahlvariablen Antrieben und Produktionsausfällen zu tun haben.
Technische Leiter in Krankenhäusern und Rechenzentren, wo Kontinuität lebenswichtig ist.
Ingenieure bei Schiffsprojekten, bei denen Inselbetrieb und Generatoren besonders anfällig für Verschmutzung sind.
Facility Manager in großen Bürogebäuden mit vielen LED-Beleuchtungen, Wärmepumpen und Ladestationen.
Im Idealfall ist die Spannung in Ihrer Anlage eine perfekte Sinuskurve mit einer Frequenz von 50 Hz. Von Oberschwingungsverschmutzung spricht man, wenn diese Sinusform verzerrt wird. Diese Verzerrung entsteht, weil bestimmte Geräte den Strom nicht gleichmäßig, sondern in Impulsen aufnehmen.
Technische Definition: Oberschwingungen sind Spannungen oder Ströme mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Grundfrequenz (50 Hz) ist. Die 3. Oberschwingung hat beispielsweise eine Frequenz von 150 Hz, die 5. von 250 Hz.
Ein Vergleich: Stellen Sie sich ein Orchester vor, das eine perfekte Sinfonie spielt (die 50-Hz-Sinuswelle). Oberwellenverschmutzung ist vergleichbar mit Instrumenten, die in falschen Tonhöhen durch das Stück spielen. Wenn dies zu laut geschieht, kann die ursprüngliche Melodie nicht mehr gehört werden. In Ihrer Anlage bedeutet dies, dass die Geräte die "Melodie" (die Spannung) nicht mehr erkennen und nicht mehr funktionieren.
Es klingt widersprüchlich: Gerade die Geräte, die wir zur Energieeinsparung und Modernisierung installieren, sind die größte Quelle von Oberschwingungsbelastungen. Wir nennen sie Geräte mit nichtlinearen Lasten.
Gemeinsame Quellen sind:
Diese Geräte nutzen Leistungselektronik (z. B. Dioden und Thyristoren) zur Stromregelung. Bei diesem Prozess entstehen Oberschwingungsströme, die in das Netz zurückfließen und dort die Spannungsqualität für andere Geräte beeinträchtigen.
Die Lösung von Oberschwingungsverschmutzungen erfordert ein schrittweises Vorgehen. Der einfache Einbau eines Filters ohne Analyse ist nicht empfehlenswert.
1. Messen und Analysieren Alles beginnt mit einer Messung der Netzqualität (Ausgangswertmessung). Unsere Ingenieure erfassen das Oberschwingungsspektrum (THDu, THDi und bestimmte Ordnungen). Wir analysieren, ob die Werte innerhalb der Normen liegen (z. B. EN 50160 oder IEC 61000-2-4).
2. Aktiver Oberschwingungsfilter (AHF) Die effektivste Lösung ist oft ein aktiver Oberschwingungsfilter. Dieses Gerät fungiert als eine Art „Anti-Rausch“-System für Ihren Strom. Der Filter misst kontinuierlich die Oberschwingungen und speist blitzschnell einen Gegenstrom ein.
3. Passivfilter (spezifische Situationen) Bei einer sehr konstanten Last kann manchmal ein Passivfilter ausreichen. Dabei handelt es sich um eine statische Lösung, die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist. Diese ist weniger flexibel als ein Aktivfilter.
Wenn es um Power Quality geht, sehen wir in der Praxis immer wieder die gleichen Missverständnisse:
Fokus auf THDu statt THDi: Häufig wird nur die Spannungsverzerrung (THDu) betrachtet. Die Stromverzerrung (THDi) ist jedoch die Quelle des Problems. Ein niedriger THDu bedeutet nicht automatisch, dass keine schädlichen Oberschwingungsströme vorhanden sind.
„Es entspricht der Norm, also ist es in Ordnung“: Die Standardnorm (EN 50160) lässt bis zu 8 % Oberschwingungen zu. Für empfindliche Geräte in Krankenhäusern oder Rechenzentren ist dies oft bereits zu hoch. HyTEPS wendet hier eine strengere Richtlinie von 5 % an.
Blindes Vertrauen in Kondensatorbänke: Der Einbau einer Standard-Kondensatorbank in ein gestörtes Netz ist gefährlich. Ohne Filterdrosseln kann es zu Resonanz kommen, was zu Schäden führt.
Symptommanagement: Der Austausch einer defekten Leiterplatte oder Sicherung behebt nicht die Ursache (die Verschmutzung). Das Problem wird sich wiederholen.
Erkennen Sie die Signale in Ihrer Anlage. Wenn Sie einen oder mehrere der unten aufgeführten Punkte erkennen, sind weitere Untersuchungen erforderlich:
Nächster Schritt: Erkennen Sie diese Signale? Dann vereinbaren Sie eine Messung. Ohne Daten ist keine Diagnose möglich.
Die Symptome sind oft unauffällig, bis die Dinge schief laufen. Achten Sie auf unerklärliche Maschinenausfälle, flackerndes Licht, heiß werdende Kabel oder brummende Transformatoren. Auch wenn Elektronik (SPS, Treiber) früher ausfällt, als es die Lebensdauer vermuten lässt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Stromqualität unzureichend ist. Eine Messung der Netzqualität liefert die Antwort.
Dies ist möglich, wenn Sie über einen hochwertigen Netzqualitätsanalysator (gemäß IEC 61000-4-30 Klasse A) und das Wissen zur Interpretation der Daten verfügen. Das Sammeln von Daten ist einfach, die Analyse der Zusammenhänge zwischen Ereignissen, Oberschwingungen und Ihren spezifischen Geschäftsprozessen erfordert spezielles Ingenieurwissen. Wir unterstützen Sie gerne bei der Analyse.
Nicht per Definition. NEN-EN 50160 beschreibt die Mindestanforderungen an die Spannung am Übergabepunkt des Netzbetreibers. Moderne Geräte können jedoch empfindlicher sein und selbst dann nicht funktionieren, wenn die Spannung innerhalb dieser Norm liegt. Wir schauen deshalb über die Norm hinaus: Wir schauen auf die Kompatibilität zwischen Ihrer Stromversorgung und Ihrer angeschlossenen Last.
Seelenfrieden, Sicherheit und Einblick. Sie erhalten eine klare Diagnose des "Zustands" Ihrer elektrischen Anlage. Wir ermitteln die Ursache von Fehlern, so dass Sie ungeplante Ausfallzeiten vermeiden und Brandrisiken oder unnötige Energieverluste reduzieren können. Sie erhalten einen konkreten Beratungsbericht mit praktischen Hinweisen für Verbesserungen.
Nein, das ist ein Irrglaube. Ein Filter ist ein leistungsfähiges Werkzeug, aber kein Allheilmittel. Manchmal liegt die Lösung darin, die Einstellungen der Transformatoren zu ändern, die Lasten neu zu verteilen oder die Verkabelung anzupassen. HyTEPS empfiehlt immer eine gründliche Analyse und Simulation, bevor wir Hardware empfehlen, um unnötige Investitionen zu vermeiden.
Ja, deutlich. Wechselrichter für Solarmodule und LED-Beleuchtungstreiber sind nichtlineare Lasten, die Oberschwingungen und manchmal auch Überschwingungen verursachen. Dies kann zu Interferenzen mit anderen Geräten oder zur Überlastung des Neutralleiters führen. Bei der Renovierung oder Instandhaltung ist eine Prüfung der Netzqualität unerlässlich, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Wir nennen dieses Phänomen 'Störungsauslösung'. Oft liegt die Ursache nicht in der Gesamtstrommenge, sondern in der Verzerrung des Stroms (Oberschwingungen) oder in kurzen Stromspitzen, die Ihre Messgeräte übersehen. Diese Verunreinigungen können thermische Schutzvorrichtungen zusätzlich aufheizen oder elektronische Schutzvorrichtungen verwirren, so dass sie fälschlicherweise abschalten. Eine spezialisierte Messung kann genau herausfinden, warum ein Schutz reagiert.
Um ein zuverlässiges Bild zu erhalten, messen wir in der Regel mindestens ein bis zwei Wochen. Dies ist notwendig, um einen vollständigen Betriebszyklus zu erfassen, einschließlich Wochenenden und Spitzenlasten. Bei bestimmten akuten Ausfällen können wir auch Kurzzeitmessungen durchführen oder eine kontinuierliche Wellenformaufzeichnung" einsetzen, um Transienten zu erfassen.
Ihr Installateur ist ein Experte für Installation und Wartung (der "Allgemeinmediziner"). HyTEPS ist der Spezialist (der 'Power Quality Doctor'). Wir verfügen über moderne Messgeräte, Simulationssoftware und fundierte Kenntnisse der theoretischen Elektrotechnik und der Vorschriften. Wir arbeiten oft mit den Installateuren zusammen, um komplexe Probleme zu lösen, die nicht zum Standardwissen gehören.
Nach der Messung erhalten Sie einen Bericht mit Schlussfolgerungen in verständlicher Sprache sowie technischen Details. Falls erforderlich, simulieren wir die möglichen Lösungen in unserer Software. So wissen Sie schon im Vorfeld genau, wie sich eine Maßnahme auswirken wird. Anschließend überwachen wir die Umsetzung und verifizieren das Ergebnis mit einer Folgemessung.
Warten Sie nicht auf einen Ausfall, um Ihren Prozess stillzulegen. Unsere Ingenieure können Ihre Anlage simulieren, messen und die richtige Lösung (z. B. einen aktiven Oberwellenfilter) implementieren. Wir übernehmen die Verantwortung von der Diagnose bis zur Inbetriebnahme.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
