Harmonische Oberschwingungen , Netzrückwirkungen - Netzqualität Analyse

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1mkRE
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Harmonische Oberschwingungen , Netzrückwirkungen - Netzqualität Analyse

Beitrag von 1mkRE » Samstag 14. März 2015, 01:08

Hallo zusammen, ich wurde momentan bei der Arbeit mit einem Thema Konfrontiert welches ich in meiner Ausbildung nur oberflächlich kennengelernt habe.
Es geht um Oberwellen und Netzrückwirkungen. Folgende fragen habe ich dazu


Wie Analysiere ich und was brauche ich alles um herauszufinden welche Netzrückwirkungen auftreten bei der Projektierung einer Anlage erstmal mit mit einem und dann mit zwei Frequenzumrichtern? Habt ihr Praktische Beispiele dazu Formeln?

Was mich noch zusätzlich interessiert, was ist eigentlich genau mit der Ordnung der Harmonischen gemeint? Sind es Oberwellen die Gleichzeitig zum Vorschein kommen?Ich verstehe das nicht so ganz? Warum spricht man immer von 5,7,11 ... Ordnung?



Was die Thematik der Spannungs Verzerrung angeht habe ich verstanden und auch wie man die berechnet jedoch weiß ich nicht wieviele Harmonische ich z.B. in einem Netz bei einem FU sehe.Oder ob es nur eine Oberwelle ist?
Mir fehlt dort immer wieder der Zusammenhang.


Würde mich sehr über eure Antwort freuen.

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Elt-Onkel
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Beitrag von Elt-Onkel » Samstag 14. März 2015, 04:17

Hallo
1mkRE hat geschrieben:
Wie Analysiere ich und was brauche ich alles um herauszufinden welche Netzrückwirkungen auftreten bei der Projektierung einer Anlage erstmal mit mit einem und dann mit zwei Frequenzumrichtern? Habt ihr Praktische Beispiele dazu Formeln?

Was mich noch zusätzlich interessiert, was ist eigentlich genau mit der Ordnung der Harmonischen gemeint? Sind es Oberwellen die Gleichzeitig zum Vorschein kommen?Ich verstehe das nicht so ganz? Warum spricht man immer von 5,7,11 ... Ordnung?



Was die Thematik der Spannungs Verzerrung angeht habe ich verstanden und auch wie man die berechnet jedoch weiß ich nicht wieviele Harmonische ich z.B. in einem Netz bei einem FU sehe.Oder ob es nur eine Oberwelle ist?
Mir fehlt dort immer wieder der Zusammenhang.


Würde mich sehr über eure Antwort freuen.
Es gibt hier Spezialisten,
die Antworten haben.

Zuerst einmal: Moin

Frequenzumrichter, Schaltnetzteile und Inverter machen unseren
schönen Sinus kaputt.

Praktisches Beispiel: "Das halbe Büro abgebrannt".

Die ungeraden Zahlen der Oberwellen malträtieren im Drehstromnetz
unseren armen Neutralleiter.
Es gibt eine Forderung meinerseits,
den Neutralleiter immer eine Stufe höher auszuwählen.

Bevor hier Berechnungsformeln diskutieren,
sollten wir von dem Objekt sprechen.

...

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Oberwelle
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Beitrag von Oberwelle » Samstag 14. März 2015, 09:35

Moin..

das Beste wird sein, wenn du dich einließt und dann offene Fragen hier stellst.
Das Thema ist sehr weitläufig.

Was hast du damit zu tun, bei euch in der Firma sollen Frequenzumrichter eingesetzt werden ?
Welche Größenordnung ( kW ), wie werdet ihr versorgt..

Zum einlesen ist dieser Link brauchbar: http://www.energie.ch/harmonische-obers ... zqualitaet


OW
.
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DBY656
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Beitrag von DBY656 » Samstag 14. März 2015, 18:50

Hallo zusammen,
viele Frequenzumrichter und Netzteile haben noch die superschlechte Eigenheit viel Ableitstrom, bedingt durch ihre primitiven Netzfilter, auf den Schutzleiter zu legen. Hinzu kommt das es zwischen 2,5 und 9 kHz keine Norm für irgendeine Begrenzung des Oberwellenanteil gibt.

Zu diesem Thema benötigt man richtig gutes Fachwissen, mal eben schnell geht nicht!

Gruß Markus

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PQ_Trainer
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Beitrag von PQ_Trainer » Samstag 14. März 2015, 22:30

1mkRE hat geschrieben: Was mich noch zusätzlich interessiert, was ist eigentlich genau mit der Ordnung der Harmonischen gemeint? Sind es Oberwellen die Gleichzeitig zum Vorschein kommen?Ich verstehe das nicht so ganz? Warum spricht man immer von 5,7,11 ... Ordnung?
Servus 1mkRE,
Diese Frage bezieht sich auf Basics, es ist ein weiter Weg um Deine Aufgabestellung zu erfüllen.
Kurze Info:
Harmonische=Oberschwingungen=OS sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung, z.B. in der Energie Versorgung, welche im nicht Fehlerfall nur als ungeradzahlige OS auftreten. Abhängig vom Gleichrichter Typ einphasig B4 Brücke = 3. & 5. OS, 3 phasig B6 Brücke = 5. & 7. auch 11. & 13.OS auf.
Ganz einfach, abhängig von der Anzahl der Dioden in der Gleichrichtung, kann man sofort +-1 der Anzahl der Dioden die Ordnung der OS bestimmen.
Es gibt für sehr hohe Leistungen auch 2x B6 oder sogar 4x B6 aber dann im Megawatt Bereich.
Für die Netzrückwirkung der OS Ströme auf die Spannung gibt es genauso Normen wie für die Netzrückwirkungen durch Kommutierungseinbrüche.
Das ist nur mal eine Beantwortung deiner Frage nach den Basics.
Ohne weitere Kenntnis über Netzrückwirkungen werden diese allerdings sehr schwer zu verstehen sein.
Um Netzrückwirkungen berechnen zu können muß auch die Netzimpedanz bekannt sein. Über diese Impedanz wird durch OS Ströme auf die Spannung rückgewirkt.
Man kann natürlich auch die NORM Impedanz für eine Berechnung zugrunde legen.
Wenn Du ganz hart einsteigen willst, einen link:
http://www.e-control.at/de/marktteilneh ... regeln/tor
Diese Technisch Organisatorische Regel = TOR wurde zwischen DE,AUT,CH & CZ harmonisiert und beschreibt auch Berechnungen für Netzrückwirkungen der verschiedensten Lasten.
Ansonsten einen Kursus besuchen.

L.G. Richard
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.:D
! Ich warne alle Elektro Laien vor Arbeiten mit Spannungen >50V !

geloescht

Beitrag von geloescht » Sonntag 15. März 2015, 15:21

Hallo 1mkRE,

um zu verdeutlichen was wir mit den Generatoren tun indem wir Ihnen Oberwellen zumuten hier ein praktisches Besipiel:

Nehmen wir mal eine einfache Gleichrichterschaltung mit nachgeschaltetem Glättungskondensator.

Während einer Halbwelle kommt es zu einem kurzfristigen, aber extrem hohem Ladestrom.

Nehmen wir an wir hätten beim Radfahren die gleiche Situation!.

Das würde bedeuten, dass Du während einer Kurbelumdrehung einmal kurzzeitig eine ziemlich hohe Last zu bewältigen hättest und dann - bis zum Auftreten des nächsten Lastfalles (mehr als 2/3 einer Kurbelumdrehung) - völlig ins Leere trittst.

Spaß würde das Radfahren dann nicht mehr machen! Oder?.

Gruß

Alois

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Beitrag von 1mkRE » Sonntag 15. März 2015, 22:36

Hallo zsammen,

erstmal danke an alle, mit sovielen Antworten habe ich nicht gerechnet.
So nun versuche ich mal auf jede Frage von euch einmal im gesamten einzugehen.

1. Was habe ich mit dem Thema zu tun. Nunja bei der Neuanlage wird es einige kleine bis 5kW Frequenzumrichter geben aber auch mehrere 600kW Frequenzumrichter. Mein Ziel ist mich vorzubereiten, da ich gegenprüfen werde mit einer Projektfirma ob die Anforderungen der Netzbetreiber eingehalten werden.

2. PQ_Trainer der Link sieht super aus aber viel zu lesen :-) Danke!!
Zusätzlich die Oberwellen enstehen doch aufgrund der Zwischenkreisspannung Kondensators des Frequenzumrichters. Müsste es dann nicht bei höherer Diodenanzahl bzw. Glätterer Spannung weniger Oberwellen geben?Weil dann doch die Stromspitzen Ladestrom kleiner werden?

Für den Energieversorger ist doch am Ende wichtig, das die Oberwellenspannungen nicht die Grenzwerde übersteigen und die Spannung nicht zu stark verzerrungen hat. Das ist doch richtig? Dazu muss ich ja aber zuerst wissen welche Oberwellen ich nun im Netzt erwarten werde. Wenn ich nun zwei Frequenzumrichter als Beispiel habe und weiß das diese B6 Gleichrichter haben, dann kann ich daraus Rückschlüsse ziehen, das mein Netz 5. & 7. auch 11. & 13.OS haben wird. Jetzt muss doch mit diesem wissen einfach die Oberwellenspannungen hochrechnen und den THDu ausrechnen. Ist das der richtige weg?

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Oberwelle
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Beitrag von Oberwelle » Montag 16. März 2015, 06:04

Moin..

aufgrund der Netzimpedanz und der Umrichterströme kann man die Oberschwingungs-Spannung am Übergabepunkt errechnen.
Dies gilt für die Netzfrequenz sowie auch für alle anderen Frequenzen.
Da das vorgelagerte Netz aber nur einen gewissen Anteil an Oberschwingungen verträgt, könnt ihr aber nur den Teil vom "Kuchen" abhaben, den ihr auch beantragt bzw. bezahlt.
Es geht also nicht, daß z.B. 10% der möglichen Netzleistung abgenommen wird, aber 50% der Netz-Verträglichen-Oberschwingungsströme produziert werden..

Um das alles festzustellen müsste die Netzimpedanzen bei <> 50Hz bekannt sein, dies geht in der Praxis wohl nur mit einem Netzberechnungsprogramm > Versorger.

Die >600kW Umrichter werden auch im Generatorbetrieb ( Bremsen )gefahren ?
Das bitte unbedingt dem Versorger im Vorfeld mitteilen, sonst gibt es im nachhinein mächtig ärger !

Ich empfehle dir auch eure Kompensation anzuschauen, Umrichter und Kompensation müssen abgestimmt werden.
Den Versorger ansprechen, wenn dieser eine Rundsteuerung betreibt, dann muss einiges beachtet werden.

Ach ja eine Frage ist noch offen, mit der Leistung habt ihr bestimmt einen Mittelspannungsanschluß, auf wie viel Trafos mit welcher Leistung soll was aufgeteilt werden ?


OW
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Beitrag von PQ_Trainer » Montag 16. März 2015, 11:44

1mkRE hat geschrieben:
2. PQ_Trainer der Link sieht super aus aber viel zu lesen :-) Danke!!
Zusätzlich die Oberwellen enstehen doch aufgrund der Zwischenkreisspannung Kondensators des Frequenzumrichters. Müsste es dann nicht bei höherer Diodenanzahl bzw. Glätterer Spannung weniger Oberwellen geben?Weil dann doch die Stromspitzen Ladestrom kleiner werden?
Servus 1mkRE
OS Rückwirkung der Ströme über die Netzimpedanz entstehen durch die Gleichrichtung, wobei die Siebung mit C,L Einfluß auf die Kurvenform
des Stromes hat.
Es gibt in nachstehender Norm die Grenzwerte für die OS Ströme.
Ich habe vor Jahren eine Excel Makro Datei für die Auswertung von Messdaten nach dieser Norm erstellt.
DIN EN 61000-2-4 VDE 0839-2-4:2003-05
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Eine "höhere Anzahl von Dioden" wird durch 2xB6 Brücken erzielt.
Dazu benötigt man allerdings eine Phasenverschiebung von 60° zueinander.
Wird entweder mit 2 Trafos oder 1 Trafo mit Stern- und Dreieck Wicklung realisiert. Ist natürlich wesentlich teurer.
Durch diese Anordnung heben sich die 5. & 7. OS gegeneinander auf.
Der Strom wird Sinus schon recht ähnlich.
Bei leistungen im MW Bereich z.B. Gasverdichtern werden 2 dieser B12 als Brücke geschalten, damit wird ein wirklich fast sinusförmiger Strom erzielt.

L.G. Richard
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Beitrag von 1mkRE » Montag 16. März 2015, 18:13

Hallo


Oberwelle: Die Übergabestelle ist dann der Netztrafo der in unserem Fall 6,3kV auf 690V Transformiert bzw. die Unterspannungsseite ist das richtig? Die Netzimpandeanz wird dann auch die Unterspannungseite des genannten Transformators sein? Nicht das ich das mit der einfachen Schleifeninpendanzmessung verwechsle.
Nein in diesem Fall ist es kein Bremsbetrieb bei den FUs.

Die beiden FUs hängen an einem Doppelt Gewickelten Transformator mit einer Phasenverschiebung, der auf natürlichem Wege die Oberwellen kompensieren soll. Das ist mein neuer Stand. Jedoch denkt man nach falls das nicht ausreichen sollte Active front ends zu verwenden. Trotzdem muss man dem Netzbetreiber eine Analyse vorlegen.

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