Moderne Elektroinstallationen werden durch die Zunahme von Leistungselektronik und erneuerbarer Energieerzeugung immer komplexer. Eine Standard-Lastflussberechnung (50 Hz) sagt nur die halbe Wahrheit. Möchten Sie Resonanzen, unerklärliche Ausfälle und Überhitzung vermeiden? Dann ist der Oberschwingungslastfluss unverzichtbar. Auf dieser Seite erfahren Sie, wie Sie fortschrittliche Simulationen nutzen können, um die Auswirkungen der Oberschwingungsbelastung vorherzusagen und zu kontrollieren. Auf diese Weise gewährleisten Sie Betriebssicherheit und Kontinuität, noch bevor das erste Kabel angeschlossen oder die neue Maschine in Betrieb genommen wird.
Was ist das? Eine Simulationsmethode, die berechnet, wie sich Oberschwingungsströme (verursacht durch nichtlineare Lasten) in der Anlage ausbreiten und Spannungsverzerrungen verursachen.
Das Risiko: Ohne diese Analyse werden Resonanzpunkte übersehen, was zum Ausfall von Komponenten (z. B. Kondensatorbatterien) und zum unerwarteten Auslösen von Schutzeinrichtungen führen kann.
Wenn nötig: Bei Neubauten, Erweiterungen mit hoher Leistungselektronik (z. B. VSDs oder EV-Ladegeräte) oder bei der Installation von Kondensatorbatterien.
Die Lösung: Die Software-Modellierung der Anlage ermöglicht es, Engpässe im Voraus zu erkennen und Filtermaßnahmen zu dimensionieren.
Oberschwingungslastflussanalysen gehören nicht zum Alltag eines jeden Elektroingenieurs, sind aber für Fachleute, die für die Integrität schwerer oder komplexer Anlagen verantwortlich sind, unerlässlich:
Bei einer Standard-Lastflussberechnung betrachtet man nur die Last bei 50 Hz. Man berechnet, ob die Kabel dick genug für die geforderte Leistung sind. Ein harmonischer Lastfluss schaut tiefer. Dabei wird berechnet, wie sich hochfrequente Ströme (z. B. 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz) durch die Anlage bewegen.
Ursache und Wirkung:
THDi gegenüber THDu: Um die Ergebnisse einer Simulation zu verstehen, ist die Unterscheidung zwischen Strom- und Spannungsverzerrung wichtig.
THD berechnen:
Die gesamte harmonische Verzerrung wird als Prozentsatz ausgedrückt und gibt an, wie viel der Grundspannung (50 Hz) aus Oberschwingungen besteht. Er wird nach der folgenden Formel berechnet:
Für die gilt:
Warum simulieren?
Viele Ingenieure machen den Fehler, Oberschwingungsströme arithmetisch zu addieren, aber das ergibt ein verzerrtes Bild. 1 + 1 ist hier selten 2. Aufgrund von Phasenverschiebungen können sich die Ströme gegenseitig verstärken oder auslöschen. Außerdem ist der Widerstand (die Impedanz) Ihrer Anlage bei jeder Frequenz unterschiedlich. Ein Simulationsmodell berechnet dieses komplexe vektorielle Zusammenspiel und sagt genau voraus, wo in der Anlage Resonanz oder übermäßiger THDu auftritt.
Das Ignorieren von Oberschwingungsströmen bei der Planung oder dem Management birgt Risiken, die die Zuverlässigkeit von Anlagen direkt beeinträchtigen.
Die Situation: Ein Industrieunternehmen expandiert mit einer neuen Produktionslinie voller drehzahlvariabler Antriebe. Der Hauptanschluss scheint reichlich vorhanden zu sein. Nach der Inbetriebnahme lösen jedoch regelmäßig Leistungsschalter aus und das Steuerungssystem fällt aus, obwohl die Stromstärke (RMS) innerhalb der Normen zu liegen scheint.
Analyse: Eine Messung und anschließende Oberschwingungslastflusssimulation ergab eine Resonanz um 350 Hz (7. Harmonische). Die vorhandene Blindstromkompensation bildet zusammen mit dem Leistungstransformator einen Stromkreis, der genau bei dieser Frequenz in Resonanz tritt.
Lösung: Auf der Grundlage der Simulation wurde die Kondensatorbatterie mit Drosseln (Verstimmung) versehen. Dadurch wird der Resonanzpunkt auf eine sichere Frequenz (z. B. 189 Hz) verschoben, bei der keine Oberschwingungsströme vorhanden sind. Die Störungen verschwinden sofort.
Eine zuverlässige Simulation hängt von der Qualität der Daten ab. In der Regel folgen wir diesen Schritten:
Einbrüche im öffentlichen Netz lassen sich nicht gänzlich vermeiden, schließlich kann der Netzbetreiber weder das Wetter noch Baggerschäden beeinflussen. Sie können aber Ihre Anlage dagegen widerstandsfähig machen. Wir unterscheiden drei Ebenen von Lösungen:
Verwenden Sie diese Checkliste, um festzustellen, ob eine Oberschwingungsanalyse für Sie relevant ist:
Können Sie eine oder mehrere Fragen mit "Ja" beantworten? Dann empfiehlt sich eine eingehende Analyse durch Messung oder Simulation.
Simulationssoftware ist leistungsstark, aber die Interpretation der Diagramme erfordert Erfahrung. Wann ist eine Überschreitung zufällig und akzeptabel, und wann ist sie ein akutes Risiko für die Sicherheit Ihres Unternehmens?
HyTEPS-Ingenieure kombinieren theoretisches Wissen über Simulationsmodelle mit jahrelanger praktischer Erfahrung in diesem Bereich. Wir liefern keinen Haufen von Diagrammen, sondern eine klare Diagnose mit einem konkreten Verbesserungsplan. Ob Dimensionierung eines Filters oder Neugestaltung einer Verteilung: Wir sorgen dafür, dass Ihre Anlage den Normen entspricht und für die Zukunft gerüstet ist.
Resonanz in elektrischen Netzen
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.
Gehen Sie bei Ihrer Installation keine unnötigen Risiken ein. Sprechen Sie mit einem Ingenieur von HyTEPS über Ihre spezifische Situation. Wir helfen Ihnen gerne dabei, über einen geeigneten Mess- oder Simulationsaufbau nachzudenken.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
