Wandel in der Energietechnik – Teil 2

Veränderungen mit Blick auf Power Quality

Normen spielen für Spannungsqualität Messungen eine große Rolle. Dementsprechend ist es essentiell, dass auch diese an die neuen Gegebenheiten im Zuge des Wandels in der Energietechnik angepasst werden. Im zweiten Beitrag unserer Reihe befassen wir uns mit den gängigen Normen und wie diese mit Bezug auf die hohen Schaltfrequenzen auszulegen sind.

Für jede Messung die passende Norm

Für jede Messung im Bereich Power Quality ist es wichtig, die Normen zu berücksichtigen, die für das jeweilige Netz gelten. So werden im Zuge der Spannungsharmonischen im Niederspannungsnetz häufig zwei Normen gewählt: Die EN 50160 sowie die IEC 61000-2-2. Die heutige EN 50160 ist insofern eingeschränkt, da sie bei den Verträglichkeitswerten für das öffentliche Netz oberhalb der 25. Harmonischen keine Verträglichkeitspegel mehr besitzt.

Dementsprechend kann bei einer Messung zusätzlich zur EN 50160 die IEC 61000-2-2 hinzugenommen werden, die die Merkmale für Verträglichkeitspegel für niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen und Signalübertragungen in öffentlichen Niederspannungsnetzen beschreibt. Vergleicht man die zwei Normen miteinander, wird folgender Unterschied im Hinblick auf die Messung auffallen:

  • Die EN 50160 ist gedacht für den Übergabepunkt zum Kunden: Im Privatbereich würde man also am Hausanschluss des Kunden messen
  • Die IEC 61000-2-2 beschreibt den sogenannten PCC (= Point of coming Coupling), was bedeutet, dass der Punkt betrachtet wird, an dem andere Verbraucher hinzukommen

Gemäß dem Fall, dass ein Kabelverteilerkasten verwendet wird und an diesem Kabelverteilerkasten zum einen eine 100 m lange Leitung zum Kunden A hängt und zum anderen eine weitere Leitung zu Kunden B, wäre der passende Messpunkt in diesem Falle laut IEC Norm der Kabelverteilerkasten. Dies wäre in diesem Fall der PCC. Würde bei einem Mehrfamilien-Haus mit mehreren Zählern gemessen werden, wäre der Messpunkt der Zähler und somit sowohl für die EN 50160 als auch für die IEC 61000-2-2 der gleiche.

Die IEC 61000-2-2

Bis vor ein paar Jahren gab es in der IEC 61000-2-2 eine Lücke zwischen der 50. Harmonischen und 150 kHz. Das bedeutet, dass es bis zur 50. Harmonischen Verträglichkeitswerte im Netz gab. Ab der 150kHz aufwärts gab es schon immer EMV-Normen bis zu einigen GHz. Dort wurde definiert, was ein Verbraucher an Störungen emittieren darf. Der Bereich oberhalb der 50. Harmonischen bis zu 150 kHz war bis zum Jahr 2018 nicht geregelt. Das bedeutet, wenn ein Verbraucher, z. B. 8 kHz ins Netz einbringt und andere Verbraucher damit stört, dann wurde bis dahin kein Grenzwert verletzt.

Bild 1 gibt einen Übersicht der gültigen Pegel bis 9kHz.

Bild 1: Verträglichkeitspegel für niederfrequente leistungsgeführte Störgrößen im öffentlichen Niederspannungsnetz

Bild 2 zeigt den Grenzwert im Bereich von 9 kHz bis 30 kHz. Was Energietechnikern an dieser Stelle etwas auffällt: Normalerweise ist man gewohnt, die Verträglichkeitspegel in Absolutwerten oder in %-Abweichung vom Nennwert zu definieren, diese Norm definiert allerdings in dB(μV). Eine kleine Hilfe, wie diese Werte in mV-Werte umzurechnen sind, liefert der untere Teil der Tabelle.

Bild 2: Verträglichkeitspegel für niederfrequente leistungsgeführte Störgrößen im öffentlichen Niederspannungsnetz

VDE Anschlussrichtlinien

Betrachtet man z. B. die VDE Anschlussrichtlinien (VDE AR-N-4100/ VDE AR-N-4110/ VDE AR-N-4120/ VDE AR-N-4130), erkennt man, dass auch hier Grenzwerte für Ströme bis 9 kHz definiert sind. An dieser Stelle wandert die Power Quality vom niederfrequenten in den Bereich höherer Schaltfrequenzen.

Für den Anschluss einer Kundenanlage an das Niederspannungsnetz gäbe es gemäß Bild 3 Verträglichkeitswerte der Ströme einer Kundenanlage von 2 kHz bis 9 kHz. Die Besonderheit bei diesem Fall: Es handelt sich nicht von einem Vielfachen der 50 Hz. Im Bereich zwischen 2 kHz und 9 kHz werden immer 200 Hz-Bänder zusammengefasst.

Der obere Bereich von Bild 1 zeigt auf, dass im Bereich zwischen 8,8 kHz und 9 kHz vom Messgerät alle Spektrallinien gruppiert werden und die Mittenfrequenz angegeben wird. Eine 8,9 kHz bedeutet dementsprechend, dass alle Rückwirkungen zwischen 8,8 kHz und 9 kHz enthalten sind und dafür bestehen wiederum Grenzwerte.

Bild 3: Messung 2 bis 9 kHz in 200 Hz Bändern nach IEC 61000-4-7

Mit der Normauswertung die richtigen Schlüsse ziehen

Eine Normauswertung könnte wie folgt aussehen: Über eine Woche hinweg wird die Spannungsqualität im Bereich bis 150 kHz gemessen (siehe Bild 4). Über die Software WinPQ mobil kann die Grenzwertlinie eingeblendet werden. Unsere Software bietet die Möglichkeit, wahlweise diese prozentual in Bezug auf die Grundschwingung anzuzeigen oder in dB(μV). Man erkennt in der Messung, dass je höher die Frequenzen werden, der Grenzwert sinkt. In diesem Beispiel sind Grenzwertverletzungen erkennbar.

Bild 4: Grenzwerte 2 bis 150 kHz (Darstellung in dB/µV)

Ein weiteres Beispiel aus der Praxis wurde an einer Technischen Hochschule durchgeführt. Die Schule verfügt über eine große Solaranlage sowie einige Ladestationen für E-Mobile. Nun wurde untersucht, welchen Einfluss die E-Autos auf Rückwirkungen im Netz haben. Bei Kunden und verschiedenen Energieversorgern kam der Verdacht auf, dass verschiedene Fahrzeuge nicht miteinander netzverträglich sind und aufgrund von gegenseitiger Beeinflussung aufhören zu laden, falls ein anderes Fahrzeug parallel geladen wird.

Bild 5 zeigt die Messung eines E-Mobiles an der Ladesäule. Der Graph zeigt eine Netzrückwirkung bei 10 kHz auf dem Strom. Das ist die Schaltfrequenz des Ladereglers im Fahrzeug. Über die Impedanz des Netzes sieht man im oberen Graphen die Rückwirkung auf der Spannung. Der Spannungspegel beträgt in unserem Fall 1,75 V. Wie bereits beschrieben: Die 10 kHz mit 1,75 V suchen sich irgendeinen Verbraucher, über den sie sich kurzschließen können. Tatsächlich ist es so, dass sich Fahrzeuge gegenseitig so stören können, dass der Ladevorgang abgebrochen wird. Die gesamte Messung finden Sie in unserem Applikationsbericht paralleles Laden von E-Mobilen: https://www.a-eberle.de/applikationsberichte/paralleles_laden_von_e-mobilen/

Bild 5: Messung eines E-Mobiles; Spannung und Strom – 10 kHz Pegel

Autor
Jürgen Blum, Produktmanager Power Quality Mobil

Sie haben Fragen zu unseren Produkten?

Kontaktieren Sie uns hier!


Jetzt Kontaktaufnehmen

Neuigkeiten aus der Produktgruppe

PQMobil - News

Wissensbeitrag

Spannungsüberwachung

Erfahren Sie in diesem Beitrag alles über das Thema »Spannungsüberwachung«. Was ist Spannungsüberwachung, warum ist Spannungsüberwachung sowohl für EVUs wie auch Industrieunternehmen essenziell und wie wird sie normkonform umgesetzt?

Mehr erfahren

Schulungsvideo

»PQMobil« Schulungsvideo 4: PQ-Berichte erstellen und konfigurieren mit der Software WinPQ mobil

In diesem Video wird alles zur Erstellung und Konfiguration von Power Quality Berichten mit der Software »WinPQ mobil« erklärt.

Mehr erfahren

Wissensbeitrag

Was ist eine Lastgangmessung/Leistungsmessung?

Dieser Beitrag befasst sich mit Definition und Unterschied von registrierende Lastgangmessung (RLM), registrierende Leistungsmessung und Standard-Last-Profil. Dies sind wichtige Verfahren zur genauen Erfassung des Energieverbrauchs in Gewerbe, Großindustrie & Haushalt.

Mehr erfahren

Schulungsvideo

»PQMobil« Schulungsvideo 3: Benutzereinführung & Funktionen der PQ Box App

In diesem Video erhalten Sie eine Einführung in Benutzerführung und Funktionen der »PQ-Box App« für unsere mobilen Netzanalysatoren.

Mehr erfahren

Schulungsvideo

»PQMobil« Schulungsvideo 2: Menüführung und Bedienung der PQ-Box

In diesem kurzen Einführungsvideo präsentieren wir Ihnen die Navigation und Bedienung der mobilen Netzanalysatoren »PQ-Box 150«, »PQ-Box 200« & »PQ-Box 300« aus der PQ-Box Familie.

Mehr erfahren

Schulungsvideo

»PQMobil« Schulungsvideo 1: Erste Schritte mit der PQ-Box

In diesem Video wird detailliert gezeigt, wie Sie die »PQ-Box« anschließen und Messungen aufzeichnen können. Anschließend wird die Software »WinPQ mobil« verwendet, um die Messdaten zu visualisieren, zu analysieren und einen Bericht zu erstellen.

Mehr erfahren

Wissensbeitrag

Differenzstrommessung

In diesem Beitrag erfahren Sie, was Differenzstrommessung & Differenzstromüberwachung sind und warum es wichtig ist, Differenzstrom zu messen.

Mehr erfahren

Wissensbeitrag

Power Quality

Versorgungsqualität sicher im Blick: Definition, Bewertungskriterien, Videoserie und mehr zum Thema Power Quality. Viel Spaß beim Lesen!

Mehr erfahren

Wissensbeitrag

Blindleistung – Definition, Berechnung und Messung

Die Schlüsselrolle der Blindleistung in der Elektrotechnik: Definition, Berechnung, Messung und die Unterschiede zu Wirkleistung und Scheinleistung. Erfahren Sie, wie Blindleistung die Effizienz von Stromnetzen beeinflusst und die Energieübertragung formt.

Mehr erfahren

Wissensbeitrag

Was ist Scheinleistung und wie wird diese berechnet?

Dieser Beitrag befasst sich mit der Frage, was Scheinleistung ist und wie man sie berechnet. Ein Verständnis der Scheinleistung ist entscheidend für die korrekte Dimensionierung von Wechselrichtern und somit für die optimale Effizienz und Leistungsfähigkeit von Photovoltaikanlagen.

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 24: Integrationsleitfaden zur Vermessung einer Erzeugungsanlage (EZA) nach VDE-AR 4110 und VDE-AR 4120

Auch nach dem Ablauf der Übergangsfristen zur Zertifizierung von Erzeugungsanlagen (EZA) nach ...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 23: Richtung von Harmonischen Verursacher von Harmonischen im Energienetz

Die Leistungsflussrichtung von Oberschwingungen ist durch das Vorzeichen...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 25: Definition der Leistungsmessgrößen nach den Normen DIN 40110-2 und IEEE 1459

Das Angebot an elektronischen Messmitteln zur digitalen Messung von Leistungsgrößen ist...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 20: Kapazität von Leitungen

Bei den Leitungen der elektrischen Energieversorgung unterscheidet man zwischen...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 19: Die Bewertung der Spannungsqualität und Erfassung von Netzstörungen im Mittelspannungsnetz

Das Interesse für eine permanente Überwachung der Spannungsqualität im Mittelspannungsnetz nimmt...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 8: Scheinleistung und Blindleistung in Drehstromnetzen

Das Angebot an elektromechanischen und elektronischen Messmitteln in Analog- und Digitaltechnik zur...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 5: Verlagerungsspannung im Drehstromnetz

Bei symmetrischem Netzbetrieb und Ungleichheit der Impedanzen in der Verbraucherschaltung sind...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 4: Summierung von Wechselströmen

Bei der Parallelschaltung von Stromquellen gilt das Überlagerungsprinzip, wenn ...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 2: Messwandler in Drehstromnetzen (Teil 2)

Im symmetrisch belasteten Dreileiter-Drehstromnetz kann zur Leistungsmessung ein zweipolig...

Mehr erfahren

Infobrief

Info-Brief Nr. 1: Messwandler in Drehstromnetzen (Teil 1)

Der direkte Anschluss der Messmittel an das Netz ist aus sicherheitstechnischen Gründen...

Mehr erfahren

Applikationsbericht

Ferraris Zähler vs. Digital Zähler

In diesem Fachbericht wird die Analyse einer Leistungsmessung bei einem großen Industriekunden durchgeführt. Der Kunde verzeichnet sehr große Ströme und Spannungen der fünften Harmonischen während der Produktionszeit, was zu einer schlechten Spannungsqualität führt.

Mehr erfahren

Applikationsbericht

Winkelbestimmung von Spannungs- und Stromharmonischen in der Praxis

Heute gibt es kaum mehr Verbraucher, welche einen rein sinusförmigen Strom aus dem Energienetz beziehen. Sobald eine Anlage einen Strom nicht sinusförmig bezieht, sind zusätzlich zur Grundschwingung, Stromharmonische vorhanden. Diese Stromharmonischen erzeugen über die Netzimpedanz im Netz entsprechende Spannungsabfälle und somit Spannungsharmonische.

Mehr erfahren

Applikationsbericht

Alles Supra bei Ihnen im Netz?

Die heutigen Geräte und Betriebsmittel wie Schaltnetzteile, durch Frequenzumrichter geregelte Antriebe, Ladeeinrichtungen für E-Mobile oder LED-Beleuchtungen arbeiten intern mit hohen Taktfrequenzen, um Leistungen effizient zu regeln. Diese können sowohl zu leitungsgebundenen als auch zu feldgebundenen (eingekoppelten) Beeinflussungen im Energienetz führen. In diesem Fachbericht erläutern wir Ihnen, wie Sie diese Verursacher von Störeffekten im Netz mit geeigneter Messtechnik detektieren können.

Mehr erfahren

Applikationsbericht

Power Quality Messung/Analyse: Tipps und Tricks II

Nützliche Tipps & Tricks im Umgang mit Power Quality Messgeräten und typische Anwenderfehler – Teil zwei! Dieser Artikel bietet tiefere Einblicke in die Power Quality sowie praktische Tipps und Anwendungsbeispiele für die Analyse der Netzqualität.

Mehr erfahren

Applikationsbericht

Power Quality Messung/Analyse: Tipps und Tricks I

Praktische Tipps & Tricks im Umgang mit Power Quality Messgeräten und typische Anwenderfehler - jetzt in unserem zweiteiligen Beitrag! In diesem Beitrag erhalten Sie wertvolle Tipps und Tricks zur Durchführung von Power-Quality-Messungen. Es wird erläutert, welche Anschlussfehler gemacht werden können und welche Vorüberlegungen vor dem Einsatz eines Messgeräts getroffen werden sollten.

Mehr erfahren

Kontaktanfrage:



* Pflichtfelder

Ihre Daten werden verarbeitet

a-eberle kontakt newsletter ×

Unsere Seminare &
Webinare

► Hier anmelden!

x