Netzqualität geht inzwischen uns alle an
Netzprobleme frühzeitig erkennen und beheben
Spätestens mit dem Beginn einer so genannten Energiewende, kommt der Spannungsqualität in elektrischen Verteilnetzen (= Netzqualität) eine immer wichtigere Bedeutung zu. Im Idealfall weist die Spannung in elektrischen Netzen eine Sinusform auf. Diese wird durch Spannungshöhe, Frequenz und Kurvenform bestimmt.
Beispiel einer optimalen Sinuswelle
Was hat sich verändert
Durch das Zusammenspiel von geänderten Netzverhältnissen sowie dem vermehrten Einsatz von nicht linearen Verbrauchern und Erzeugern, treten zunehmend Phänomene auf. Resultierend daraus, wird die individuelle Sinusform von Strom und Spannung beeinflusst. Besagtes führt zu Veränderungen in der Netzqualität und kann dadurch zu ungewollten Symptomen bei anderen Verbrauchern führen. Das wiederum ist ein möglicher Trigger für ungeplante Kosten für Betreiber von elektrischen Anlagen als auch für die Endverbraucher.
Netzqualität – Vereinfacht dargestellt
Paul hat Kopfschmerzen – obwohl seine Grundwerte stimmen
Herzfrequenz ist ok
Blutdruck ist ok
Kein Blutverlust
… und trotzdem Kopfschmerzen. Warum?
Die Umweltbedingungen zum «Kopfweh» haben sich verändert:
- Zunahme von nicht-linearen Verbrauchern und Erzeugern
- Zentralisierte Einspeisung mit Netzrückwirkung
- Dezentrale Einspeisung (z. B. PV, etc.)
- Micro-Grids mit interner Netzrückwirkung (z. B. RZ, etc.)
Zwischen-Resumee
Man könnte einer Vorerkrankung, und somit den resultierenden Symptomen, mit einer präventiven Vorsorgeuntersuchung zuvor kommen. Aber wer geht schon gerne zum Arzt um zu erfahren, dass etwas im Grundsatz nicht in Ordnung ist?!
WIE LASSEN SICH NETZPROBLEME ERKENNEN?
Eine permanente Netzüberwachung hilft, Netzphänomene bereits früh zu erkennen und Anlagenausfällen vorzubeugen. Mit modernen PQI – vorzugsweise metrologisch zertifizierten Klasse A Geräten – lassen sich alle gängigen Störgrößen und Spannungs-Ereignisse dauerhaft aufzeichnen und bewerten. Zusätzlich ist es möglich, mit Hilfe einer permanenten Differenzstrom-Messung gefährliche Isolationsfehler frühzeitig aufzuspüren.
Beispiel von realen Signalformen im Netz
Typische Beispiele für auftretende Phänomene aufgrund einer schlechten Netzqualität:
- Überhitzung von Motoren & Transformatoren
- Unerwünschte Ausschaltung von Fehlerstromschutzeinrichtungen sowie Sicherungen
-
Überlastung der Neutralleiter (Brandgefahr)
- Überbeanspruchung der Kondensatoren zur Leistungsfaktorkorrektur (Power Factor Correction)
- Flackern von Leuchtstofflampen sowie Monitoren
- Ausfall von elektronischen Vorschaltgeräten
- Generelle Funktionsbeeinträchtigungen von elektronischen Geräten & Steuerungen (z. B. Aufzugssteuerungen, Telefonanlagen, Produktionsanlagen, Messeinrichtungen, usw.)
- Ungewolltes Herunterfahren von Servern (z. B. in Rechenzentren, usw.)
- Beeinträchtigung der Übertragung von Rundsteuersignalen (z. B. in Verteilnetzen, usw.)
- Beeinträchtigung sowie Täuschungsalarme von funkvernetzten Rauchwarnmeldern
- Erhöhte Blindarbeit und damit erhöhte Energiekosten (ǂ Energieeffizienz)
- Reduktion der erwarteten Lebensdauer von Komponenten (z. B. Ausfall von LED-Beleuchtung, Ausfall von Servern, Motorensterben, Transformatorenausfall, usw.)
- Störende Geräuschentwicklung (im Frequenzbereich bis 16 kHz für das menschliche Ohr)
- Skin-Effekte als Tendenz eines hochfrequenten Wechselstroms, nur durch die äußere Schicht eines Leiters zu fließen
- Leitungs- und Kabelschäden
- u. v. m.
Mangelnde Netzqualität belastet und beeinträchtigt deswegen elektrische Verbraucher und kann im schlimmsten Fall zur Gefährdung von Personen und Sachanlagen führen. Den wirtschaftlichen Schaden durch Netzphänomene bezifferte eine Studie bereits in 2007 auf 157 Milliarden Euro pro Jahr. Dies mit stark wachsender Tendenz. Netzqualität ist somit kein neues Thema, obwohl es in den letzten Jahren, bedingt durch eine immer höher technologisierte und auch anfälligere Welt, mehr und mehr in den Fokus rückte. Die Betrachtung und die Grenzen für die elektrischen Phänomene leiten sich aus der Normung für die elektromagnetische Verträglichkeit der IEC 61000-x-x ab.
Fazit
Sobald Störungen oder Ausfälle in einem Netz als auch bei Betriebsmitteln dauernd oder auch sporadisch auftreten, die unter normalen fachmännischen Voraussetzungen der Fehlersuche nicht erklärbar sind, ist oftmals eine beeinträchtigte Netzqualität die Ursache.