Netz- vs. Generatorbetrieb
Gegenüber dem speisenden Netz verhalten sich Frequenzumrichter nicht neutral. Sie erzeugen Netzrückwirkungen in Form von Stromoberschwingungen oder Harmonische, die der Frequenzumrichter ins speisende Netz zurückgibt und damit dessen Qualität negativ beeinflusst. Spannungsverzerrungen entstehen erst im Zusammenspiel mit der Netzimpedanz des speisenden Netzes, hier also durch die Transformator- respektive der Generatorspeisung.
An der Induktivität der Energieversorgung verursachen die Oberschwingungsströme einen Spannungsabfall, der sich zur gegebenen Spannung hinzuaddiert und die Spannung verzerrt. Der Querschnitt und die Länge der Anschlussleitungen haben ebenfalls einen Einfluss auf die Netzimpedanz.
Somit sind die Verbraucher zwar die Ursache, aber die mit der Netzimpedanz, d. h. mit dem gesamten System. Ansteifen Netzen ist dies meist unbedenklich, nutzen jedoch angeschlossene Systeme die Netzversorgungen leistungsmäßig stark aus, ergibt sich daraus eine steigende Belastung der Netzqualität.
Aktiver Filter für saubere Netze
Da die Spannungsverzerrungen abhängig zur Netzinduktivität sind, entstehen bei gleicher Leistungsabnahme, bzw. gleichbleibenden Verbrauchern an einer großen Induktivität höhere Verzerrungen, als bei einer geringeren Netzinduktivität. Aus diesem Grund ist der Generatorbetrieb als kritischer Betriebszustand anzusehen, da die nichtlinearen Verbraucher, bei gleichbleibender Stromaufnahme, aufgrund der höheren Reaktanz im Vergleich zur Trafoversorgung höhere Spannungsverzerrungen erzeugen. Betrachtet man dann noch den Realfall, bei dem die Generatoren meist kleiner ausgelegt sind als die normale Netzversorgung durch ein starres Netz mit Transformatoren, ist sofort einsichtig, dass die Betreiber Maßnahmen zur Reduzierung der Oberschwingungen und für einen sicheren Betrieb ergreifen mussten.
Der Zweckverband entschied sich dafür einen VLT Advanced Active Filter AAF 006 von Danfoss (Bild 4) im Generatorbetrieb einzusetzen, um die Netzbelastung auf ein Minimum zu reduzieren. Dieser nutzt mit einem maximalen Ausgangsstrom von 190 A im Leistungsbereich angepasste Halbleiter in Verbindung mit moderner Mikroprozessortechnik. Er speist einen komplementären Strom zu den Oberschwingungsströmen ein, und erzeugt damit wieder einen gut sinusförmigen Strom. Hierbei stellt sich der Filter automatisch auf jegliche Belastungssituationen optimal ein. Der AAF 006 bietet hohe Energieeffizienz, bedienerfreundliche Schnittstellen, Rückwandkühlung und hohe Schutzklassen der Gehäuse. Ein weiterer Vorteil ist der beliebige Anschlussort im zu kompensierenden Netz.
Literatur
- Zweckverband Wasserversorgung Trollmühle, Windesheim: www.trollmuehle.de
- Danfoss GmbH, Offenbach.