Weitere Informationen zu Oberschwingungsfiltern

Verbesserung der Netzqualität, Energieeinsparung und Stabilisierung der Netzspannung

Die stetig ansteigende Anzahl nichtlinearer Verbraucher in unseren Stromnetzen verursacht eine zunehmende "Netzverschmutzung”. Man spricht auch von Netzrückwirkungen, ähnlich wie wir es aus der Umwelt bei der Wasser- und Luftverschmutzung kennen. Generatoren produzieren im Idealfall einen reinen, sinusförmigen Strom an den Abgangsklemmen. Diese sinusförmige Spannungsform wird als ideale Wechselspannungsform betrachtet, jegliche Abweichung davon wird als Netzstörung bezeichnet. Mehr und mehr Verbraucher entnehmen dem Netz einen nichtsinusförmigen Strom. Die FFT-Fast-Fourier-Transformation dieser "verschmutzten" Stromformen ergibt ein breites Spektrum an Oberschwingungsfrequenzen – üblicherweise auch als Oberschwingungen bezeichnet.

Oberschwingungen sind für elektrische Netze schädlich, bisweilen sogar gefährlich und angeschlossene Verbraucher leiden darunter. Ähnlich wie verschmutztes Wasser ungesund für unseren menschlichen Körper ist. Es kommt zur Überlastung, reduzierter Lebensdauer und unter Umständen sogar Frühausfällen von elektrischen und elektronischen Verbrauchern. Oberschwingungsbelastungen sind die Hauptursache für unsichtbare Energiequalitätsprobleme mit enormen Kosten für Instandsetzung und Investitionen für den Ersatz von defekten Geräten. Unzulässige hohe Netzrückwirkungen und daraus resultierende schlechte Netzqualität können darüber hinaus zu Problemen in Fertigungsprozessen bis hin zu Fertigungsstillständen führen.

Was können Sie machen um Ihre Spannungsqualität zu verbessern?

Es gibt verschiedene Lösungsansätze zur Begrenzung von Oberschwingungsströmen, die durch nichtlineare Verbraucher hervorgerufen werden, und damit zur Verbesserung der Spannungsqualität.

I. Verdrosselte Blindleistungskompensationsanlagen (passive, verstimmte Filter)

Zu den traditionellen Maßnahmen gehören passive Netzfilter und verdrosselte Blindleistungskompensationsanlagen. In verdrosselten Blindleistungskompensationsanlagen werden Leistungskondensatoren einzeln oder als Gruppen dem Netz zugeschaltet und der Leistungsfaktor ausgeregelt. Durch die den Kondensatoren in Reihe geschalteten Filterkreisdrosseln werden Tiefpassfilter, mit einer vom Verdrosselungsgrad abhängigen mehr oder weniger breitbandigen Filterwirkung (zu höheren Frequenzen hin) generiert. Dadurch werden Resonanzerscheinungen vermieden und Oberschwingungen vom Netz "abgesaugt".

Durch eine Netzoptimierung mit verdrosselten BLK-Systemen (Oberschwingungsfiltern) von Janitza electronics ergeben sich folgende Vorteile:

II. Saugkreise (abgestimmte Oberschwingungsfilter)

In speziellen Fällen, wie z.B. schwachen (niedrige Kurzschlussleistung) Netzen und hohen Oberschwingungsbelastungen (z.B. bei DC-Antrieben oder Skilift), oder in Fällen wo die Energieversorgungsunternehmen oder kritische Produktionsprozesse besonders hohe Anforderungen an niedrige THD-U Werte stellen, d.h. höchste Anforderungen an eine "saubere" Stromqualität (z. B. Rechenzentren, Halbleiterindustrie, lange Prozessketten …), kann es nötig sein, dass eine stärkere Oberschwingungsreduzierung benötigt wird, als dies herkömmliche verdrosselte Anlagen leisten können.

In solchen Fällen können Saugkreise eine Lösung darstellen. Saugkreise werden auf die zu kompensierenden Oberschwingungsströme abgestimmt, (üblicherweise 5te, 7te und 11te OS) und stellen für diese Ströme mit den entsprechenden Frequenzen eine sehr niedrige Impedanz dar. Konsequenterweise werden diese Ströme "abgesaugt" – das Netz wird von den schädlichen Oberschwingungsströmen bereinigt.

Saugkreise sind kundenspezifische Lösungen und werden in diesem Katalog nicht als Standardprodukt aufgeführt. Wir bitten Sie dazu unseren Fragebogen "Spannungsqualität" von unserer Homepage runterzuladen, auszufüllen und uns für die Filterauslegung zuzusenden.

III. Aktive Oberschwingungsfilter ‐ AHFI

Passive Kompensationsanlagen sind nur in der Lage ausgewählte Oberschwingungen zu kompensieren. Je nach Netzverhältnissen neigen passive Kompensationsanlagen zu Resonanzen und können überlastet werden. Aktive Oberschwingungsfilter dienen der Reduzierung der von nichtlinearen Verbrauchern verursachten Oberschwingungen und stellen bei Bedarf Blindleistung hochdynamisch zur Verfügung. Aktive OS-Filter werden parallel zu den Oberschwingungserzeugern angeschlossen. Der AHFI analysiert das von den nichtlinearen Verbrauchern erzeugte Oberschwingungsspektrum und speist einen gegenphasigen OS-Kompensationsstrom in das Netz ein. Dadurch werden die entsprechenden Oberschwingungsverzerrungen am Anschlusspunkt neutralisiert.

Neben der guten Filterwirkung aufgrund der hohen Bandbreite und herausragender Spitzenstromeigenschaften des AHFI stellt auch die extrem hohe Dynamik, d.h. schnelle Reaktion auf sich ändernde OS‐Belastung, einen wesentlichen Vorteil des AHFI‐Oberschwingungsfilters dar.

Auf Grund der höheren Kosten im direkten Vergleich mit passiven Filterlösungen finden aktive Filter vorwiegend in folgenden Fällen ihren Einsatz:

Typische Anwendungsbereiche sind:

• Öl-, Gas
• und Stahlindustrie
• Wasseraufbereitung
• Zement
• und Automobilindustrie
• Papier
• und Produktionsindustrie
• Werkzeugmaschinen, Antriebstechnik (Frequenzumrichter, Servoapplikationen, DC-Antriebe, DCVersorgungen)
• Schweißanlagen
• USV Systeme, Computer Zentren (Computer
• und Netzwerkanbindungen)
• Banken, Rechenzentren
• Aufzugindustrie, Tunnelversorgungen (-belüftungen)