Aufbau einer Kompensationsanlage

Neben den nötigen Schutzeinrichtungen, wie Sicherungen, besteht eine Kompensationsanlage (Bild 1) im einfachsten Fall aus elektronischen oder mechanischen Schaltern, über welche die Kondensatoren auf das Netz aufgeschaltet werden können. Häufig erfolgt eine binäre Abstufung der Kondensatorbatterien (1C/2C/4C). Da netzparallele Kondensatoren dazu neigen, mit der Netzimpedanz in Resonanz zu geraten, werden sie verdrosselt. Als Kennwert dient der Verdrosselungsfaktor p, der das Verhältnis der induktiven zur kapazitiven Reaktanz beschreibt. Die Resonanzfrequenz des so entstehenden Reihenschwingkreises ist so zu wählen, dass sie unterhalb der niedrigsten vorkommenden Spannungsoberschwingung liegt, welche in der Projektierungsphase der Kompensationsanlage durch eine Netzanalyse ermittelt wird. Die Verdrosselung dient damit zum Schutz der Kondensatoren vor unzulässig hoher Stromoberschwingungsbelastung. Die Grenzwerte hierzu definiert die Norm DIN EN 60831-1 (VDE 0560-46 ).

Mögliche Schaltgeräte und Zuschaltverfahren

Die Zuschaltung der Kondensatoren kann über mechanische oder elektronische Schalter erfolgen. Da der Schaltzeitpunkt bei mechanischen Schaltern (Schütze) nicht genau definiert werden kann, treibt die auftretende Spannungsdifferenz zwischen der Netzspannung und der vorhandenen Restspannung des Kondensators einen hohen Einschaltstrom, der im Wesentlichen durch die Verdrosselung begrenzt wird. Zudem ergeben sich schwach gedämpfte einschwingende Vorgänge. Durch Verwendung elektronischer Schalter – in der Regel Thyristoren – lassen sich die Kondensatoren zu einem genau definierten Zeitpunkt zuschalten. Dieser ist so zu wählen, dass die Kondensatorspannung genau der Netzspannung entspricht. Dadurch lässt sich der hohe Einschaltstrom vermeiden, allerdings treten auch hier einschwingende Vorgänge auf (Bild 2 oben). Besser ist es die Kondensatoren auf den Scheitelwert der Kondensatorspannung zu laden und sie zum Zeitpunkt des Scheitelwerts der Netzspannung zuzuschalten. Dann ergeben sich keine einschwingenden Vorgänge mehr, da der Kondensatorstrom zu diesem Zeitpunkt ohnehin seinen natürlichen Nulldurchgang besitzt und sich somit nach dem Zuschalten die Schaltung sofort in einem stationären, eingeschwungenen Betriebszustand befindet (Bild 2 unten).