In der idealen Welt ist die elektrische Spannung eine konstante Sinuswelle, die rund um die Uhr verfügbar ist. Die Realität in der Industrie, in Krankenhäusern und Rechenzentren ist jedoch unberechenbar. Eine kurz- oder langfristige Unterbrechung - umgangssprachlich oft als Stromausfall oder Blackout bezeichnet - bedeutet, dass die Spannung auf einer oder mehreren Phasen fast vollständig ausfällt. Selbst eine Unterbrechung von wenigen Millisekunden kann in modernen Anlagen zum Stillstand kritischer Prozesse, zu Datenverlusten und erheblichen finanziellen Einbußen führen.
Bei HyTEPS stellen wir fest, dass sich viele Anlagenbetreiber auf die Vermeidung langfristiger Ausfälle konzentrieren, während gerade die kurzen Unterbrechungen(Transienten und kurze Spannungseinbrüche, die in eine Nullspannung übergehen) häufiger vorkommen und schwieriger zu diagnostizieren sind. In diesem Artikel erläutern wir den technischen Hintergrund, die Unterscheidung zwischen kurzen und langen Unterbrechungen gemäß den Normen (z. B. EN 50160) und - ganz wichtig - wie Sie Ihre Anlage gegen diese unvermeidlichen Ereignisse widerstandsfähig machen können.
Was ist das: Eine Situation, in der die Spannung auf <1% (oder <5%, je nach Definition) des Nennwerts abfällt.
Der Unterschied: kurze (< 3 Minuten) resultieren oft aus automatischen Netzkorrekturen; lange (> 3 Minuten) deuten auf dauerhafte Fehler hin.
Das Risiko: Ungeplante Ausfallzeiten, Sicherheitsrisiken für das Personal, Schäden an der Ausrüstung und Verlust von Produktionsdaten.
Die Lösung: gründliche (kontinuierliche) Überwachung der Netzqualität, USV-Systeme, korrekte Selektivität beim Schutz und regelmäßige Wartung.
Um die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, müssen wir zunächst die Definitionen schärfen. Nach der europäischen Norm EN 50160 und internationalen Richtlinien spricht man von einer Unterbrechung, wenn die Versorgungsspannung an den Übergabestellen auf weniger als 1 % der vereinbarten Nennspannung abfällt. In der Praxis wird häufig die 5 %- oder 10 %-Grenze verwendet, je nach der Empfindlichkeit der angeschlossenen Geräte.
Wir unterscheiden zwischen zwei Arten, basierend auf der Dauer:
Nuance - Einbruch vs. Unterbrechung: Es ist wichtig, einen Spannungseinbruch (Durchhang) nicht mit einer Unterbrechung zu verwechseln. Bei einem Spannungseinbruch sinkt die Spannung vorübergehend (z. B. auf 50 %), aber die Energie ist noch vorhanden. Bei einer Unterbrechung ist die Energieversorgung praktisch gleich Null. Ein PC kann manchmal während eines kurzen Einbruchs weiterarbeiten, fällt aber bei einer Unterbrechung ohne USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) unwiderruflich aus.
Ein Spannungseinbruch oder Spannungsabfall ist technisch in der europäischen Norm EN 50160 definiert. Von einem Einbruch spricht man, wenn die Spannung plötzlich auf einen Wert zwischen 90 % und 1 % der vereinbarten Nennspannung abfällt, gefolgt von einer schnellen Erholung auf das normale Niveau.
Funktionen auf einen Blick:
Ein einfacher Vergleich: Stellen Sie sich den Wasserdruck in Ihrer Dusche vor. Wenn jemand anders im Gebäude plötzlich die Toilettenspülung betätigt, fällt der Wasserdruck für einen Moment ab, um dann sofort wieder zu steigen. Sie haben zwar noch Wasser, aber der Druck reicht nicht aus, um bequem zu duschen. Genau das passiert mit der elektrischen Spannung bei einem Spannungsabfall: Es ist zwar noch Energie vorhanden, aber der "Druck" (die Spannung) ist zu niedrig, als dass Ihre Geräte weiterhin korrekt funktionieren könnten.
Hinweis: Verwechseln Sie einen Spannungseinbruch nicht mit einer Unterspannung. Ein Einbruch ist ein kurzzeitiges Ereignis (ein "Event"), während eine Unterspannung eine langfristige Veränderung ist, bei der die Spannung über einen längeren Zeitraum zu niedrig bleibt.
Ein häufiger Fehler ist es, bei einem Ausfall direkt auf den Netzbetreiber zu zeigen. Obwohl externe Faktoren eine Rolle spielen, entstehen viele Probleme innerhalb der eigenen Anlage oder an der Schnittstelle (Point of Connection).
Häufige Ursachen:
Die Rolle der Messung und Analyse: Da eine kurze Unterbrechung manchmal so schnell vorbei ist, dass nicht einmal das Licht blinkt, sondern eine Maschine stillsteht, ist eine ständige Überwachung erforderlich. Mit modernen Netzqualitätsmessgeräten können wir mithilfe der kontinuierlichen Aufzeichnung der Wellenform genau sehen, was in den Millisekunden vor, während und nach dem Ausfall passiert ist.
Problem: In einer Lebensmittelfabrik fielen Verpackungsmaschinen unregelmäßig aus. Messung: HyTEPS installierte Netzqualitätsanalysatoren.
Analyse: Die Daten zeigten keinen Spannungseinbruch aus dem Netz, sondern eine interne Kurzunterbrechung an einem bestimmten Unterverteiler.
Fazit: Ein schwerer Motor am gleichen Verteiler zog beim Anfahren einen so hohen Einschaltstrom, dass die Spannung aufgrund einer schlechten Verbindung (Übergangswiderstand) in der Verkabelung lokal kurzzeitig auf Null zusammenbrach.
Lösung: Die Verkabelung wurde repariert und der Motor erhielt einen Softstarter.
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:
Sie können das öffentliche Stromnetz nicht kontrollieren, aber Sie können Ihre Anlage immun (resilient) machen. Der Ansatz von HyTEPS basiert auf dem "Strukturmodell": erst analysieren, dann optimieren.
1. Schnelle Erfolge (operativ)
2. Hardware und Technik (strukturell)
Hinweis zur USV-Auswahl: Eine USV ist selbst eine nichtlineare Last, die Oberschwingungsbelastungen verursachen kann. Eine falsch gewählte USV kann die Netzqualität im Rest Ihrer Installation verschlechtern. Lassen Sie sich über das Zusammenspiel von USV und Installation beraten.
Sie möchten die Betriebssicherheit erhöhen? Gehen Sie diese Punkte durch.
Häufige Fehler:
Roadmap für wiederkehrende Ausfälle:
Spannungsausfälle treten selten isoliert auf. Sie sind Teil des breiteren Spektrums der Power Quality. Vielleicht sind die folgenden Themen auch für Ihre Situation relevant:
Spannungseinbrüche: Die häufigste Ursache für Maschinenausfallzeiten.
Oberschwingungsverschmutzung: Wie die Verzerrung der Sinuswelle Ihre Geräte belastet.
Nulldurchgang und Transienten: Schnelle Störungen, die die Elektronik beschädigen.
EN 50160: Die Norm für Netzqualität erklärt.
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.
Haben Sie den Verdacht, dass kurze oder lange Ausfälle Ihre Effizienz untergraben? Warten Sie nicht bis zum nächsten Produktionsstillstand. Sprechen Sie mit einem Ingenieur von HyTEPS. Wir werden den Zustand Ihrer Anlage mit genauen Messungen erfassen und eine Lösung anbieten, die zu Ihrem spezifischen Risikoprofil passt.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
