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Bauteile-Lebensdauer

Oberschwingungen eliminieren und damit Energie sparen

15. Mai 2012, 9:11 Uhr | Karin Zühlke

Analysen am Hauptverteiler sind mit dem Fluke 435 wegen seiner hohen Schutzklasse problemlos möglich.

Die Störemissionen von Hochleistungselektronik mindert die Lebensdauer der Bauteile. Um gegensteuern zu können, empfiehlt Holger Janssen, Messtechnik-Experte des Katalogdistributors Distrelec Schuricht den Ist-Zustand über einen längeren Zeitraum zu analysieren.

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Energieverluste und eine sinkende Lebensdauer der Bauteile aufgrund von Wärmeentwicklung sind die Folge. Eine Faustregel sagt: 10 % Mehrbelastung durch Wärme reduziert die Lebensdauer um 50 %. Zwar nutzt die Mehrheit der Industriebetriebe seit vielen Jahren Kompensationsanlagen, die Oberschwingungen begrenzen. Doch diese Maßnahme ist oft nicht effektiv genug, wie Janssen weiß: »Herkömmliche Kompensationsanlagen reduzieren lediglich die Blindleistung durch eine Korrektur des Verschiebungsfaktors cos ϕ, eliminieren aber nicht die Oberschwingungen. Zudem mangelt es an einer regelmäßigen Überprüfung und Ausrichtung der Kompensation am tatsächlichen Bedarf. Die Folge: die Anlagen arbeiten fehlerhaft und zerstören damit auf Dauer sich selbst. Erste Anzeichen für eine Überlastung durch Oberschwingungen sind beispielsweise defekte Kondensatoren. Moderne Kompensationsanlagen sind in der Lage, das Spektrum der Oberschwingungen zu analysieren und gezielt entgegen gesetzte Schwingungen ins Netz zu speisen. Die Überlagerung der Oberschwingungen löscht die störenden Frequenzen aus. Das Leistungsvermögen und die Reaktionszeit dieser Anlagen sind jedoch begrenzt.

Analyse des Ist-Zustands

»Für die Optimierung der Oberschwingungskompensation gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Bevor jedoch konkrete Maßnahmen ergriffen werden können, sollte eine Analyse des Ist-Zustands des eigenen Stromnetzes mit einem Netzanalysator erfolgen«, rät Holger Janssen. Sein Unternehmen hat für die Analyse der Stromversorgung unter anderem den Fluke 435 im Programm. Der Netzanalysator entspricht in allen Punkten der Norm EN61000-4-30 und liefert reproduzierbare, zuverlässige Messwerte. »Zur regelmäßigen Kontrolle der Kondensatoren empfiehlt sich der Einsatz einer Thermographie-Kamera. Sie zeigt Überhitzungen an und ermöglicht das rechtzeitige Eingreifen«, führt der Fachmann aus.

Die Analyse des Ist-Zustands sollte über einen längeren Zeitraum erfolgen. Janssen empfiehlt eine Messung analog zur Spannungsqualitätsnorm EN50160 mit zusätzlichen ereignisgesteuerten Messfunktionen. Diese Norm schreibt einen Analysezeitraum von einer Woche mit zehnminütigen Messungen des Effektivwerts (RMS) vor. Zusammen mit den zeitgleich aufgezeichneten Strömen ergeben sich daraus Schein-, Wirk- und Blindleistung sowie die entsprechenden Oberschwingungen. »Die Betrachtung des Ist-Zustands über den Zeitraum von einer Woche hat den großen Vorteil, dass auch Schwachlastzeiten im Schichtbetrieb und am Wochenende berücksichtigt werden«, erläutert Janssen. Moderne Messgeräte wie der Netzanalysator von Fluke zeichnen bei den Messungen neben den Mittelwerten auch die Minimal- und Maximalwerte während der einzelnen Messperioden auf. Damit geben sie wichtige Hinweise für die Auslegung und Dimensionierung der Kompensationsanlage.

Ist der aktuelle Zustand der Anlage bekannt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Störungen zu beseitigen:
•    Neuabstimmung der bestehenden Kompensation auf die Oberschwingungen
•    Einsatz von EMV-Filtern am Verursacher
•    Nutzung aktiver Kompensationsanlagen
•    Verwendung eines aktiven Power Factors
•    Verwendung moderner USV-Anlagen

Schulungen und Mess-Service

Neben Analyse- und Messgeräten offeriert Distrelec Schuricht seinen Kunden gemeinsam mit der Meinke Consult Seminare und Workshops zum Thema Power Quality und Netzanalyse. Kunden, die nicht in eigene Geräte und Schulungen investieren wollen, bietet Meinke Consult einen besonderen Service: Fachleute des Katalogdistributors nehmen die Analyse des betrieblichen Stromnetzes vor, präsentieren anschließend die Situation und mögliche Lösungsvorschläge.