Es ist ein Szenario, das wir bei HyTEPS immer häufiger sehen: Anlagen, die auf unerklärliche Weise ausfallen, Steuersysteme, die "geistern" und LED-Leuchten, die flackern, während der Power Quality Analyser einen sauberen, grünen Status anzeigt. Die Oberschwingungsbelastung (THD) ist gering und die Spannung ist stabil. Dennoch steht Ihr Prozess still. Wahrscheinlich haben Sie es mit Oberschwingungen zu tun: Verschmutzung im Frequenzbereich von 2 bis 150 kHz.
Dieses Phänomen wird von vielen als der "blinde Fleck" der modernen Elektrotechnik bezeichnet. Und warum? Weil die Standardnorm(EN 50160) und die meisten Messgeräte nur bis 2,5 kHz (die 50. Harmonische) messen. Alles, was darüber liegt, wird ignoriert.
In einer modernen Umgebung voller Wechselrichter, LED-Treiber und EV-Ladegeräte ist dieser Bereich jedoch alles andere als ruhig. Superharmonische Störungen stellen ein wachsendes Risiko für die Betriebssicherheit moderner Anlagen dar. Wo Standardlösungen aufhören, beginnt das Know-how von HyTEPS. Wir machen das Unsichtbare sichtbar, analysieren die Wechselwirkung zwischen Ihren Geräten und der Anlage und bieten eine definitive Lösung.
Was ist das: Hochfrequente Spannungs- und Stromverzerrungen (2 kHz - 150 kHz).
Die Ursache: Schaltfrequenzen der Leistungselektronik (PV, EV, VSD, LED).
Das Risiko: SPS-Ausfälle, defekte Kondensatoren, Kommunikationsausfälle (Smart Grid).
Die Lösung: Messung mit hoher Abtastrate (>2,5 kHz) und Impedanzkorrektur.
Die Supraharmonik ist untrennbar mit der Energiewende und der Digitalisierung verbunden. Alte, lineare Anlagen (mit Motoren direkt am Netz und Glühbirnen) leiden nicht darunter. Das Problem entsteht gerade dort, wo in die Effizienz investiert wurde.
Diese Informationen sind wichtig für:
Technische Leiter und Installationsleiter (IV): Sie sind für die Kontinuität verantwortlich. Wenn neue Anlagen (z. B. Wärmepumpen oder Ladestationen) zu Störungen in bestehenden Prozessen führen, müssen Sie in der Lage sein, die Ursache gegenüber der Geschäftsleitung oder den Lieferanten zu benennen.
Elektroingenieure: Sie entwerfen oder verwalten komplexe Installationen. Die Kenntnis des Impedanzverhaltens bei höheren Frequenzen ist notwendig, um Resonanzprobleme bereits in der Entwurfsphase zu vermeiden.
Facility Manager: Sie erhalten nach einer Renovierung Beschwerden über brummende Geräusche, defekte Beleuchtung oder stockende Gebäudemanagementsysteme.
Wartung Parteien: Sie suchen nach einer Ursache, wenn Komponenten wie Kondensatoren oder Netzteile viel schneller ausfallen, als die Spezifikationen versprechen.
Das Paradoxe an der Supraharmonik ist, dass die Technologie, die uns hilft, nachhaltiger zu werden (Wechselrichter, Active Front End-Antriebe), auch die Quelle dieser Verschmutzung ist. Ohne die richtigen Kenntnisse und Maßnahmen kann eine Investition in die Nachhaltigkeit zu einer Abnahme der Zuverlässigkeit führen.
Um die Superharmonischen zu verstehen, müssen wir das gesamte Frequenzspektrum von Power Quality und EMC (Electromagnetic Compatibility) betrachten. In der Vergangenheit gab es eine Lücke in der Regulierung und der Aufmerksamkeit:
Supraharmonische Frequenzen liegen im Zwielicht zwischen diesen beiden Bereichen: von 2 kHz bis 150 kHz.
Lange Zeit ging man davon aus, dass es in diesem Frequenzbereich kaum Emissionen gibt. Mit dem Aufkommen der modernen Leistungselektronik hat sich dies grundlegend geändert. Geräte wandeln Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um - und umgekehrt - mit Hilfe von Schalttechniken (Switching). Die Schaltfrequenzen dieser Bauteile liegen genau in diesem "vergessenen" Bereich.
Ein wichtiger Unterschied zu den klassischen Oberschwingungen ist ihr Verhalten. Während niedrige Oberschwingungen oft statisch sind, sind Oberschwingungen sehr dynamisch. Sie entstehen oft nicht durch eine einzige dominante Quelle, sondern durch eine komplexe Interaktion (Resonanz) zwischen den Filtern verschiedener Geräte und der Impedanz der Anlage. Es handelt sich um ein Systemphänomen, nicht um ein reines Gerätephänomen.
Die Gefahr von Superharmonischen wird oft unterschätzt, da die Spannungspegel in diesem Frequenzbereich relativ niedrig sind. Aufgrund der Naturgesetze der Elektrizität können jedoch schon geringe Spannungen bei hohen Frequenzen verheerende Ströme verursachen.
Da Ihr Standard-Leistungsmessgerät keinen Alarm auslöst, sollten Sie auf sekundäre Symptome achten.
Oberschwingungen sind ein Nebenprodukt der modernen elektrischen Energieumwandlung. Fast alle modernen Geräte arbeiten mit Schaltnetzteilen (SMPS) oder Wechselrichtern.
Primäre Befähiger:
Der Resonanzeffekt (Verstärkung): Oft liegt die Emission eines Geräts innerhalb der Grenzwerte. Das Problem ergibt sich aus der Wechselwirkung. Jedes Gerät hat einen EMV-Filter mit Kondensatoren. Die Netzinduktivität und die Kapazität all dieser Filter bilden zusammen einen Resonanzkreis. Wenn die Resonanzfrequenz dieses Kreises mit der Schaltfrequenz eines Wechselrichters zusammenfällt, wird der Strom um ein Vielfaches verstärkt. Dies erklärt, warum ein Problem manchmal erst dann auftritt, wenn ein "unschuldiges" Gerät hinzugefügt wurde.
Die Lösung supraharmonischer Probleme erfordert eine andere Herangehensweise als klassische Power Quality-Probleme. Die blinde Platzierung von Kondensatoren oder die Installation von Standardfiltern ist kontraproduktiv.
Schritt 1: Hochfrequenzmessung (Continuous Waveform Recording)
Da Standardmessgeräte oberhalb von 2,5 kHz blind sind, setzen die HyTEPS-Ingenieure moderne Messgeräte ein, die bis in den MHz-Bereich hinein messen. Wir führen eine Spektrumanalyse durch, um genau zu sehen, welche Frequenzen (z. B. 23 kHz oder 48 kHz) dominieren. Mit Continuous Waveform Recording erfassen wir auch transiente Spitzen, die während eines bestimmten Schaltverhaltens auftreten.
Schritt 2: Impedanzanalyse
Messen ist Wissen, aber Verstehen ist Lösen. Wir betrachten nicht nur die Verschmutzung, sondern modellieren auch die Impedanz Ihrer Anlage. Wo sind die Resonanzpunkte? Welches Gerät 'kämpft' mit welchem anderen Gerät?
Schritt 3: Gezielte Maßnahmen
Je nach Analyse beraten wir:
In der Praxis sehen wir oft Lösungsversuche, die das Problem noch verschärfen.
Haben Sie den Verdacht auf supraharmonische Störungen? Gehen Sie diese Punkte durch:
Nicht jeder Ausfall erfordert eine eingehende supraharmonische Analyse. In den folgenden Situationen ist Abwarten jedoch keine Option:
HyTEPS verfügt über das Fachwissen und die Werkzeuge, um dieses unsichtbare Problem zu erkennen und die Verantwortung für die Lösung zu übernehmen.
Suchen Sie nicht länger im Dunkeln. Eine Standardmessung wird Ihnen keine Antworten geben, eine Spezialanalyse von HyTEPS schon. Sprechen Sie mit einem unserer Ingenieure, um Ihre Situation zu besprechen und einen Aktionsplan zu erstellen. Wir sorgen dafür, dass Ihre Anlage wieder das tut, wofür sie konzipiert wurde: zuverlässig laufen.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
