Experten erwarten, dass der weltweite Energiebedarf um etwa 5 Prozent jährlich wächst. Menge und Komplexität der an das Versorgungsnetz angeschlossenen Geräte werden weiter steigen und proportional dazu werden Störungen der Stromqualität zunehmen. Einer aktuellen Studie des Electric Power Research Institute (EPRI) zufolge verlieren Betreiber von großen Industrieanlagen in den USA Jahr für Jahr über 100 Milliarden Dollar durch Probleme bei der Stromversorgung wie zum Beispiel Spannungsschwankungen und andere Spannungsstörungen. Wenn die Beleuchtung in Privathaushalten flackert, ist das ärgerlich. In Fabriken jedoch können Störungen der Energieversorgung Fehlfunktionen und Frühausfälle bei teuren Geräten und Anlagen verursachen.

Kleine Probleme in der Stromqualität werden von herkömmlichen Schutznetzwerken oft nicht entdeckt und tragen im Laufe der Zeit zum Verschleiß von Equipment bei. Ursache für viele Stromqualitätsprobleme sind an das Versorgungsnetz angeschlossene Lasten, die bewirken, dass sich Störungen über benachbarte Anlagen und Gebäude ausbreiten.

Probleme überwinden

Um Probleme mit der Stromqualität zu überwinden, ist es erforderlich, Eingänge und durch Lasten erzeugte Störungen zu überwachen. Durch die Überwachung der Stromqualität lässt sich ein geeigneter Schutz für Geräte bereitstellen und entsprechende Techniken zur Verbesserung der Stromqualität finden.

Bild 1: Verschiedene Ursachen für Stromqualitätsprobleme in a) USA und b) Europa

Bild 1: Verschiedene Ursachen für Stromqualitätsprobleme in a) USA und b) Europa Analog Devices

Leitungs- und Erdungsprobleme, Schalttransienten, Lastschwankungen und Oberwellenerzeugung beeinflussen beispielsweise die Stromqualität. In manchen Fällen kann eine schlechte Stromqualität unentdeckt bleiben und teure Geräte beschädigen. In Europa ist die Qualität der von einem Netzbetreiber bereitgestellten elektrischen Energie definiert durch die in den nationalen Grid Codes und den europäischen Standards (EN 50160) festgelegten Referenzparametern.

Ist die Versorgungsspannung verzerrt, nimmt ein Gerät nicht sinusförmige Ströme auf und kann technische Probleme wie Überhitzung, Fehlfunktionen und vorzeitige Alterung verursachen. Nicht sinusförmiger Strom verursacht außerdem Wärme- und Isolationsbelastungen an Netzwerkgeräten wie Transformatoren und Einspeiseleitungen. Eine schlechte Netzqualität führt zu höheren Maschinenstillstandszeiten, vermehrten Instandhaltungsmaßnahmen, kürzerer Lebensdauer und verursacht Kosten.

Woher kommen Störungen der Stromqualität?

Bild 1a zeigt die Ergebnisse einer Studie, die das Electric Power Research Institute in den USA bei 24 Energieversorgern durchgeführt hat, um die Ursachen herauszufinden, die die Netzqualität beeinträchtigen. Der größte Teil (85 Prozent) der Ursachen ist laut der Studie auf Spannungseinbrüche oder Spannungsüberhöhungen, Oberwellen und Verkabelung sowie Erdungsprobleme zurückzuführen.

Bild 1b veranschaulicht die Ergebnisse einer Studie zur Untersuchung der Netzqualität (European Power Quality) in Europa. Die Studie schätzt, dass Netzqualitätsprobleme in 25 EU-Ländern pro Jahr finanzielle Verluste von über 156 Milliarden Dollar (150 Milliarden Euro) verursachen. Im Industrieumfeld können durch das Starten und Stoppen von großen Lasten Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen entstehen, durch die die Netzspannungen ihren normalen Bereich verlassen. Da die meisten Geräte so ausgelegt sind, dass sie unter bestimmten Betriebsbedingungen arbeiten, verursachen länger anhaltende Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen Stillstände und Prozessunterbrechungen.

Bild 2. Netzspannungen und Ströme bei verschiedenen Störeinflüssen.

Bild 2: Netzspannungen und Ströme bei verschiedenen Störeinflüssen. Analog Devices

Viele Unternehmen erwägen die Installation von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie, wie zum Beispiel Solar- und Windkraftanlagen, oder verfügen bereits über solche Lösungen. Häufig machen verteilte Energiequellen Schaltnetzteile in elektrischen Installationen erforderlich.

Nächste Seite: Weit verbreitete Quelle von Netzwerkproblemen

Seite 1 von 3123