ZERTIFIZIERTE NETZQUALITÄTSANALYSE

Mittel zur Rechtssicherheit für EN50160

inklusive Differenz- Strommonitor und zertifizierten Verbrauchswerten

Ausgangslage

Das Thema Netzqualität (auch PQ genannt) zeichnet mittlerweile viele Facetten. So werden nicht nur die eigentlichen Phänomene der Netzqualität gemäss Normung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) nach IEC 61000-x-x betrachtet. Vielmehr kommen immer weitere wichtige Parameter hinzu, die eine Versorgungssicherheit, teilweise sogar eine Rechtssicherheit auf der Verbraucherseite unterstützen sollen. Dazu zählen auch immer häufiger die Verbrauchswerte, die relevant sind, um den CO2-Ausstoss auf einen klimaverträglicheren Rahmen zu reduzieren. In Kombination und im Minimum bedingen aber alle oben genannten Kriterien eine solide Messung als Basis.

Problemstellungen

Genauigkeit der Messung in Frage gestellt

Messgeräte werden in der Regel nach Normen und Genauigkeit klassifiziert. Die Genauigkeit ist ein wichtiges Indiz, um in der Analyse und deren resultierenden Massnahmen auf ein solides Messergebnis nutzenbringend aufbauen zu können. Indessen ist zu beobachten, dass die eingesetzten Messgeräte zwar einer geforderten Genauigkeitsklasse entsprechen, die notwendigen Sensoren oftmals weniger im Fokus stehen.

So ist festzustellen, dass eingesetzte Klasse A-Messgeräte in Power Quality-Anwendungen zwar einer Datenblatt-Genauigkeit von 0.1 % bei U/I und 0.2S am Energiezähler entsprechen, vorgeschaltete Stromwandler oftmals deutlich schlechter ausgelegt werden (z. B. 0.5 % oder schlechter). Zudem stellt sich die Frage, unter welchen Kriterien die Energiemessung referenziert ist, um die o. g. Genauigkeitsklasse 0.2S überhaupt einzuhalten. Und dies abgesehen davon, dass bei Messungen im Bereich der Netzqualität nicht nur die Genauigkeit eine Rolle spielt, sondern auch die unumgängliche Verträglichkeit gegen Oberwellen – einer der modernen und wachsenden Hauptakteure in der Netzqualität.

Fehlmeldungen im Differenzstrommonitor

Oftmals dürfen aus betrieblichen Gründen für den Brand- und Anlagenschutz bei ortsfesten Installationen keine abschaltenden Fehlerstrom-Überwachungssysteme (eng. RCD) eingesetzt werden. Dies sind in der Regel Anschlüsse mit messbarem Betriebsfehlerstrom, z. B. in USV-Netzen, Rechenzentren, Produktionsanlagen, Flughafen, usw. Hier kann ein Differenzstrommonitor (eng. RCM) als Schutzeinrichtung sinnvoll platziert werden, sofern
kein RCD als Personenschutz vorgeschrieben wird.

Aber auch hier ist mehr und mehr zu beobachten, dass eingesetzte RCM-Systeme anfällig sind. In der Regel stören wiederholt Oberwellen die Messung, die Fehlmeldungen auslösen. So z. B. der Meldung einer Grenzverletzung, obwohl keine Störung vorliegt. Dies verursacht Unsicherheit beim Betreiber und führt zudem zu unnötigem Aufwand bei der Fehleranalyse. Schlimmer wird es jedoch, wenn bei Missachtung oder Fehlmessung in einem echten Fehlerfall tatsächlicher Schaden entsteht, z. B. dem Auslösen einer Löscheinrichtung.

Lösungsansätze

Zertifizierte Netzqualitäts-Analyse

Um die Daten einer sicheren Messung im Bereich Netzqualität rechtssicher darzustellen, zu bewerten als auch zu dokumentieren, z. B. eine statistische Bewertung nach EN50160, empfiehlt es sich, metrologisch zertifizierte Analysegeräte einzusetzen. Bei der Camille Bauer Metrawatt AG, am Werkplatz Schweiz in Wohlen/AG mit der angehängten Academy zur Weiterbildung, werden solche stationäre als auch mobile Endgeräte entwickelt und produziert. Dabei wurden die Geräte durch das Eidgenössische Institut für Metrologie METAS in Bern nach Klasse A zertifiziert.

24/7 Power Quality

Stromwandler bis 20kHz

Zu rechtssicheren Gesamtkontext sollte darauf geachtet werden, auch passende Sensoren in den Einsatz zu bringen. Dazu sind im stationären Bereich Stromwandler der Serie XCTB, XKBU und XKBR zur Netzqualitätsanalyse vorteilhaft. Diese Generation von Wandlern garantiert einen störungsfreien Einsatz auch im Oberwellenband bis zu 20kHz. Somit wird das metrologisch zertifizierte Geräte-Messverfahren der Camille Bauer Metrawatt AG nach IEC 61000-4-30 Ed. 3, Klasse A vom Sensor bis zum Endgerät der Serie LINAX PQ3000, LINAX PQ5000 und LINAX PQ5000-RACK systemisch und dauerhaft gewährleistet.

Optimierung des Differenzstrom-Monitors

Um einen Beitrag zur Optimierung des Differenzstrommonitors zu leisten, können Differenzströme als auch Erdleiterströme in derselben Applikation mit der LINAX PQ-Serie gemessen und bewertet werden. Dazu werden Differenzstromwandler der Serie DACT und KBU eingesetzt. Um auch hier bei anliegenden Oberschwingungen möglichst keine Fehlmessung zuzulassen, ist das Messsystem auf 1kHz des überwachten Frequenzspektrums begrenzt. Zudem verhelfen Vorteile, wie z. B. die Anzahl der frei wählbaren Überwachungskanäle (0/2/4/6/8), Auswahl zur Differenz und/oder Erdleiterstrom- Überwachung, Leiterbruchüberwachung, frei wählbare Grenzwerte, Erdleiterstrom-Messung auch mit Standard-Stromwandlern, Protokollierung von Verletzungen der Alarm- und Vor-warnschwellen, direkte Alarmierung via digitale Ausgänge, usw., ein stabiles System zu betreiben. Insbesondere ist die Flexibilität bei der Auswahl der überwachbaren Kanäle hervorzuheben, die erlaubt, eine schnelle Fehlerlokalisierung im echten Bedarfsfall durchzuführen.

Zertifizierte Wirkenergie

Schlussendlich, um die Genauigkeit der Wirkenergie-Zähler zu verifizieren, wurden die Zählerklasse 0.2S an den LINAX PQ-Geräten wiederum durch das Eidgenössische Institut für Metrologie METAS nach IEC 62053-22 bewertet, geprüft und zertifiziert. Dadurch ergeben sich keinerlei Anwendungs-Einschränkungen mehr, wie man diese bei Zählern vorfindet, bei denen die Klasse 0.2S nur unter Verwendung von /5A-Wandlern gegeben ist. Dadurch werden die Messdaten unabhängiger, erhöhen dabei den Anteil an Präzision und leisten dazu einen Beitrag, um energetisch das System optimal beurteilen und optimieren zu können.