Wer belastet die Spannungsqualität?

Zur Feststellung der Herkunft der Spannungsqualitätsbelastungen und deren Betrag ist eine Messeinrichtung im Energieübergabepunkt (PCC; engl. Point of Common Coupling) einer der wichtigsten Messpunkte in einem Überwachungssystem. In der Praxis wird mindestens in den Einspeisefeldern der Niederspannungshauptverteilungen (NSHV) gemessen, der Anteil an Messeinrichtungen mit dem Schwerpunkt der Spannungsqualitätsmessung im Mittelspannungsnetz steigt jedoch zudem. Besonders ist dieser Trend beim Umbau oder der Neuerrichtung von Mittelspannungsanlagen zu beobachten. Neben der Möglichkeit der Nachrüstung der Messeinrichtungen durch kapazitive, induktive oder ohmsche Spannungsteiler und entsprechende Stromwandler werden im Bereich der Neuplanung häufig bereits entsprechende Spannungs- und Stromabgriffe eingeplant und bauseitig vorbereitet.

Zudem können bei einer Messeinrichtung in der Mittelspannungsebene auch Nebeneffekte durch Niederspannungstransformatoren ausgeschlossen werden. Entstehende Investitionen bei beiden Varianten amortisieren sich in der Regel schnell: Einsparpotenziale bei der Störungssuche sowie deren Lokalisierung in der Anlage oder dem Versorgungsnetz sind enorm, Fehler lassen sich einfacher reproduzieren. Auch entstehen auf Verbraucherseite zunächst normative Nachweise zur Entlastung gegenüber des Netzbetreibers. Zudem ergeben sich Möglichkeiten zur Übermittlung erster Messergebnisse zur Störungssuche bei Fehlern im Versorgungsnetz des Energieversorgers.

Bei der Auslegung der Messtechnik im Energieübergabepunkt ist neben der bereits genannten DIN EN 50160 auf die Normkonformität folgender Leitnormen zu achten:

In der Norm DIN EN 61000-4-30 (VDE 0847-4-30) [2] und deren Klasse A werden für jeden Netzqualitätsparameter die Messverfahren, die zeitliche Aggregation, Genauigkeit und Auswertung festgelegt. Schwerpunkt der Norm sind zuverlässige, wiederholbare und vergleichbare Ergebnisse zu generieren. Darüber hinaus legt die Norm DIN EN 62586- 1 (VDE 0415-1) [3] den Mindestumfang an Parametern fest, der bei Messeinrichtungen zur Netzqualitätsüberwachung vorhanden sein muss.

In Zusammenarbeit zwischen Energieversorger, Netzbetreiber und Verbraucher lassen sich so auch zunächst mysteriös erscheinende Störungssymptome schnell erkennen und zielführende Maßnahmen zur Fehlerbehebung einleiten. Hilfe bietet auch die skalierbare Netzanalysesoftware Gridvis von Janitza [4] (Bild 3), welche sich für das Energiemanagement, die Spannungsqualitätsüberwachung sowie die Differenzstrommessung eignet.

„Probleme? Bei uns ist alles in Ordnung, nur…“

Die Antwort auf die Frage nach Spannungsqualitätsproblemen adressiert an den Betreiber beginnt sehr häufig mit einer Verneinung. Ausfälle von Elektronikkomponenten, erhöhte Temperaturen bei Niederspannungstransformatoren, Leitungen und Betriebsmitteln bis hin zu mysteriösen akustischen Erscheinungen in Form von hochfrequenten oder brummenden Geräuschen aus den Anlagen sind nur einige der häufig auftretenden Phänomene in der Praxis.

Auch ein nicht reproduzierbares Auslösen von Hauptschaltern in Niederspannungshauptverteilungen deutet häufig auf Spannungsqualitätsprobleme hin. Es empfiehlt sich hier eine genauere Analyse zu starten. Auf den Punkt gebracht: Oberschwindungsbelastungen resultieren in Blindleistung – Leistung die der Verbraucher ohne Gegenwert bezahlt!

„Alarmstufe Rot:“ Erhöhte Oberschwingungs-Pegel

Wenn eine Analyse in Kooperation mit dem Netzbetreiber keine versorgungsnetzseitigen Fehler oder Belastungen am Übergabepunkt ergeben, folgt in der Praxis häufig folgender vereinfachter Lösungsansatz: Zunächst gilt es, mittels der fest installierten oder mobil anzuschließenden Netzanalysatoren die erhöhten Oberschwingungsbereiche in den nachgelagerten elektrischen Anlagen zu lokalisieren. Gebäudehauptverteilungen, Unterverteilungen bis hin zu Verbrauchern größerer oder kleinerer Bauform werden dabei auf spannungsqualitätsrelevante Fehler durchleuchtet.

Neben der zusätzlich resultierenden Anlagentransparenz und der Datenbasis für ein Energiemanagement begründet das leistungsabhängige Verhalten der potenziellen Fehlerquellen sehr häufig die dauerhafte Installation der Messtechnik in die Anlagen. Die Unterstützung bei der Fehlerlokalisierung durch einen Experten aus dem Bereich Spannungsqualität erweist sich häufig als besonders effizient. Profunde Erfahrungswerte in der gesamtstrategischen Herangehensweise sowie bei der Detektion der Fehlerquellen bilden allein wirtschaftlich einen Mehrwert durch resultierende Zeitersparnis.