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
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
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