Oberwellen erkennen und eliminieren: Warum?

Da moderne elektrische Systeme immer komplexer werden, ist das Auftreten von Oberschwingungen in Stromnetzen zu einem kritischen Problem geworden. Oberschwingungen sind unerwünschte elektrische Frequenzen, die die sinusförmige Grundwellenform verzerren und so zu Ineffizienzen, Geräteschäden und erhöhten Betriebskosten führen. Das Verständnis der Bedeutung der Erkennung und Beseitigung von Oberschwingungen ist daher entscheidend für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität. Stromqualität und die Langlebigkeit elektrischer Systeme zu gewährleisten.

Was sind Obertöne?

Oberschwingungen sind Spannungs- oder Stromverzerrungen, die bei ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz auftreten. In einem typischen 50-Hz- oder 60-Hz-System können Oberschwingungen bei 150 Hz, 250 Hz oder höheren Frequenzen auftreten. Sie werden häufig durch nicht-elektrische Störungen verursacht.Lineare BelastungBeispiele hierfür sind:

• Frequenzumrichter (FU)
• Computer und Server
• LED-Beleuchtung
• Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen
• Systeme für erneuerbare Energien wie Solarwechselrichter

Diese Geräte ziehen Strom auf nicht-sinusförmige Weise und führen so zu Oberwellenverzerrungen im Stromnetz.

Harmonische Störungen und ihre Risiken

Oberschwingungen in Verteilungsnetzen stellen Störungen im Stromfluss dar. Die Qualität des Stroms verschlechtert sich, und die Effizienz des Systems sinkt. Im Folgenden werden die wichtigsten Risiken im Zusammenhang mit Oberschwingungen aufgeführt:

• Überlastung der Verteilungsnetze: Oberschwingungen erhöhen die Effektivströme und überlasten das Netz.
• Überlastung der Neutralleiter: Neutralleiter können aufgrund von Oberwellenunsymmetrien Ströme führen, die die Phasenströme übersteigen.
• Vorzeitige Alterung der Ausrüstung: Generatoren, Transformatoren, Motoren und Kondensatoren leiden unter Überhitzung, Vibrationen und vorzeitigem Verschleiß.
• Spannungsverzerrung: Empfindliche Verbraucher werden durch Verzerrungen der Versorgungsspannung gestört.
• Kommunikationsstörungen: Oberwellen können Kommunikationsnetze und Telefonleitungen stören.

Ökonomische Auswirkungen von Oberwellenstörungen

Harmonische Störungen schädigen nicht nur Geräte, sondern haben auch erhebliche wirtschaftliche Folgen:

• Vorzeitiger Geräteaustausch: Oberschwingungen beschleunigen die Alterung von Bauteilen, sodass diese früher ausgetauscht werden müssen, es sei denn, sie sind von vornherein überdimensioniert.
• Höhere Gerätebewertungen: Eine Überlastung des Netzes erhöht den Bedarf an Geräten mit höherer Nennleistung und an abgerechneten Leistungspegeln, was zu größeren Leistungsverlusten führt.
• Produktionsstopps: Stromverzerrungen können zu unerwünschten Auslösungen führen und Produktionsprozesse stören.

Warum sollte man Oberwellen erkennen und eliminieren?

1. Schutz der Gerätelebensdauer Oberschwingungen erzeugen zusätzliche Wärme in elektrischen Bauteilen, was zu einer Überhitzung von Transformatoren, Motoren und Kondensatoren führt. Mit der Zeit verkürzt diese überschüssige Wärme die Lebensdauer der Geräte und erhöht das Ausfallrisiko.
2. Verbesserung der Energieeffizienz Oberschwingungen erhöhen die Energieverluste in Form von Wärme. Durch die Reduzierung von Oberschwingungen können Unternehmen diese Verluste verringern, die Energiekosten senken und die Gesamteffizienz des Systems verbessern.
3. Sicherstellung der Einhaltung der Standards Internationale Normen, wie beispielsweise die von IEEE, IEC und EN, legen Grenzwerte für Oberwellenemissionen fest. Verstöße können zu Strafen führen, weshalb Maßnahmen zur Oberwellenreduzierung unerlässlich sind.
4. Systemzuverlässigkeit verbessern Oberschwingungen können in empfindlichen elektronischen Geräten zu unregelmäßigem Verhalten führen und dadurch häufige Ausfallzeiten und kostspielige Störungen verursachen. Die Erkennung und Beseitigung von Oberschwingungen gewährleistet einen stabilen Systembetrieb.
5. Optimierung der Stromqualität Schlechte Stromqualität aufgrund von Oberschwingungen kann zu Spannungsschwankungen und Geräteausfällen führen. Die Beseitigung von Oberschwingungen verbessert die Stromqualität und gewährleistet einen reibungslosen Betrieb.

Wie man Oberwellen erkennt

Die Erkennung von Oberschwingungen erfordert fortschrittliche Mess- und Überwachungssysteme, die die Netzqualität analysieren können. Netzqualitätsmessgeräte und -analysatoren können Folgendes messen:

• Gesamtklirrfaktor (THD)
• Einzelne harmonische Komponenten
• Spannungs- und Stromwellenformen

Mithilfe dieser Instrumente lassen sich Quelle und Schweregrad der harmonischen Verzerrung ermitteln, wodurch gezielte Korrekturmaßnahmen ermöglicht werden.

Wie man Obertöne eliminiert

1. Aktive Oberwellenfilter (AHFs) AHFs sind dynamische Geräte, die das Stromnetz in Echtzeit überwachen und Kompensationsströme einspeisen, um Oberwellenverzerrungen auszugleichen. Sie sind besonders effektiv bei nichtlinearen Lasten und variablen Betriebsbedingungen.
2. Passive Filter Passive Filter nutzen Induktivitäten, Kondensatoren und Widerstände, um bestimmte Oberwellenfrequenzen zu blockieren. Sie sind zwar kostengünstig, aber im Vergleich zu AHFs weniger flexibel.
3. Statische Variablengeneratoren (SVGs) SVGs mindern nicht nur Oberschwingungen, sondern korrigieren auch Blindleistungsprobleme und verbessern so den Gesamtleistungsfaktor und die Systemstabilität.
4. Designoptimierung Durch die Optimierung der Auslegung elektrischer Systeme lässt sich die Oberwellenerzeugung minimieren. Dies umfasst die Auswahl von Betriebsmitteln mit geringer Oberwellenemission und die Konfiguration von Schaltungen zur Reduzierung nichtlinearer Lasten.

Lösungen von Intone Power zur Oberwellenreduzierung

Bei Intone Power bieten wir modernste Lösungen zur Erkennung und Beseitigung von Oberschwingungen und gewährleisten so eine überragende Stromqualität für Ihren Betrieb. Aktive Oberwellenfilter (AHFs) sind so konzipiert, dass sie eine Echtzeit-Oberschwingungskompensation bieten, die auf Ihre individuellen Systemanforderungen zugeschnitten ist. Darüber hinaus bieten unsere Statische Variablengeneratoren (SVGs) Sie geht sowohl auf Oberwellenverzerrungen als auch auf Blindleistungsprobleme ein und bietet somit eine umfassende Lösung zur Verbesserung der Stromqualität.

Anwendungen in der Praxis

1. Industrieanlagen Schwere Maschinen und Frequenzumrichter in industriellen Umgebungen erzeugen erhebliche Oberschwingungsverzerrungen. Unsere AHFs haben die Oberschwingungspegel erfolgreich reduziert und so die Anlagenleistung und Energieeffizienz verbessert.
2. Gewerbegebäude Moderne Gebäude mit LED-Beleuchtung, Aufzügen und Klimaanlagen stehen vor Herausforderungen im Bereich der Oberwellen. Unsere Lösungen gewährleisten die Einhaltung der Stromqualitätsstandards und erhöhen gleichzeitig die Zuverlässigkeit.
3. Systeme für erneuerbare Energien Photovoltaik-Wechselrichter und Windkraftanlagen erzeugen Oberschwingungen im Stromnetz. Die Produkte von Intone Power tragen zur Netzstabilität bei und gewährleisten so die optimale Integration erneuerbarer Energien.

Die Erkennung und Beseitigung von Oberschwingungen ist nicht nur eine technische Notwendigkeit, sondern auch eine strategische Entscheidung, um Investitionen zu schützen, Kosten zu senken und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Mit den fortschrittlichen Lösungen von Intone Power erreichen Sie eine unübertroffene Stromqualität und -zuverlässigkeit.

Bei Fragen oder Interesse können Sie sich gerne an uns wenden: sales@intonepower.com