Basiswissen kompakt
Spannungsqualität normgerecht messen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Spannungsqualitätsstandards und ihre Definition
In den Spannungsqualitätsstandards sind messbare Grenzwerte dafür spezifiziert, wie weit die verschiedenen Parameter von ihren Sollwerten abweichen dürfen. Für die einzelnen Komponenten des Elektrizitätsversorgungssystems gelten jeweils verschiedene Normen. In der Norm IEC 61000-4-30 der International Electrotechnical Commission (IEC) etwa sind die Messmethoden und die Ergebnisinterpretation von Spannungsqualitätsparametern für Wechselstrom-Versorgungssysteme festgelegt. Dabei sind die Spannungsqualitätsparameter für Grundfrequenzen von 50 Hz und 60 Hz definiert. Die Norm unterscheidet außerdem zwischen zwei Klassen von Messgeräten – Klasse A und Klasse S.
➔ Klasse A definiert das höchste Maß an Genauigkeit und Präzision für die Messung von Spannungsqualitätsparametern. Sie wird bei Instrumenten angewandt, die für Vertragsangelegenheiten und zur Beilegung von Streitfällen äußerst präzise Messwerte liefern müssen. Diese Klasse gilt auch für Geräte, die dazu dienen, die Einhaltung des Standards zu verifizieren.
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➔ Klasse S wird zum Bewerten der Spannungsqualität, für statistische Analysen und zur Diagnose von Spannungsqualitätsproblemen mit geringer Unsicherheit verwendet. Instrumente dieser Klasse können eine begrenzte Teilmenge der von der Norm spezifizierten Parameter dokumentieren. Mit Instrumenten der Klasse S durchgeführte Messungen lassen sich an verschiedenen Stellen eines Netzes, für komplette Standorte oder auch für einzelne Anlagenteile vornehmen (Bild 5).
Hervorzuheben ist, dass der Standard zwar die Messmethoden festlegt, eine Anleitung zur Interpretation der Ergebnisse bietet und die Leistungsfähigkeit des Spannungsqualitäts-Messgerätes spezifiziert, aber keinerlei Richtlinien für das Design des Messinstruments selbst enthält.
Der Standard IEC 61000-4-30 definiert die folgenden Spannungsqualitätsparameter (Bild 6) für Messgeräte der Klassen A und S:
➔ Netzfrequenz
➔ Höhe von Versorgungsspannung und -strom
➔ Flicker
➔ Einbrüche und Anstiege der Versorgungsspannung
➔ Spannungsunterbrechungen
➔ Schieflasten
➔ Oberschwingungen und Zwischenharmonische von Spannung und Strom
➔ Steile Spannungsänderungen
➔ Unterschreitungen und Überschreitungen
➔ Netz-Signalspannungen auf der Versorgungsspannung
Obwohl Klasse A ein höheres Maß an Genauigkeit und Präzision definiert als Klasse S, beschränken sich die Unterschiede keineswegs nur auf die Genauigkeit.
Die Instrumente müssen vielmehr auch Anforderungen beispielsweise an die Zeitsynchronisation, die Qualität der Messsonden, die Kalibrierzeitspannen, die Temperaturbereiche usw. erfüllen. In der Tabelle sind Anforderungen aufgelistet, die Messinstrumente für die Einordnung in die jeweilige Klasse zu erfüllen haben.
Zusammenfassung
Probleme mit der Spannungsqualität treten in der gesamten Elektrizitätsversorgungs-Infrastruktur auf. Equipment zur Überwachung solcher Probleme helfen bei der Verbesserung der Leistungsfähigkeit, der Dienstqualität und der Anlagenlebensdauer und reduzieren gleichzeitig die wirtschaftlichen Einbußen. Im zweiten Teil der Artikelserie lesen Sie in einer der folgenden Ausgaben der Elektronik, wie man ein standardkonformes Spannungsqualitäts-Messgerät designt. Dabei zeigen die Autoren eine integrierte Lösung und eine umgehend verwendbare Plattform, mit der eine deutlich schnellere und nicht zuletzt kostengünsti- gere Entwicklung von Produkten zur Überwachung der Spannungsqualität möglich ist.
Literatur
1. Panuwat Teansri, Worapong Pairindra, Narongkorn Uthathip Pornrapeepat Bhasaputra, und Woraratana Pattaraprakorn: „The Costs of Power Quality Disturbances for Industries Related Fabricated Metal, Machines and Equipment in Thailand”. GMSARN International Journal, Vol. 6, 2012.
2. Sai Kiran Kumar Sivakoti, Y. Naveen Kumar und D. Archana: „Power Quality Improvement In Distribution System Using D-Statcom in Transmission Lines”. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), Vol. 1, Issue 3.
3. Gabriel N. Popa, Angela Lagar und Corina M. Diniş: „Some Power Quality Issues in Power Substation from Residential and Educational Buildings”. 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), IEEE, 2017.
Der Autor
Jose Mendia
kam 2016 zur Energy and Industrial System Group von Analog Devices. Zurzeit arbeitet er im Designzentrum in Edinburgh (UK) als Senior Engineer im Bereich Produktapplikationen.
- Spannungsqualität normgerecht messen
- Spannungsqualitätsstandards und ihre Definition
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