Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 10: Gestörtes industrielles Netzwerk

Die Zeiten, in denen lineare Empfänger, wie z. B. direkt aus dem Stromnetz gespeiste Induktionsmotoren, Glühlampen oder thermische Geräte die Industrie dominierten, sind lange vorbei. Derzeit beziehen die meisten Elektrogeräte mehr oder weniger nichtlinearen Strom aus dem Netz. Dies führt zu einer Reihe von Problemen mit der Stromqualität. Darunter auch die ärgerlichsten, nämlich Geräteschäden.

Beschreibung des erkannten Problems

In einer Industrieanlage, die von einem eigenen Transformator versorgt wird, kommt es häufig zu Ausfällen der Kondensatorbatterie, da es sich um eine Batterie ohne Drosseln handelt (aus der Zeit vor der Modernisierung von Produktionslinien). Die überwiegende Mehrheit der installierten Elektroantriebe wird von Wechselrichtern gespeist. Es ist notwendig, die Ursache von Problemen mit Schäden an der Kondensatorbank zu diagnostizieren.

Eingesetzte Messinstrumente:

• Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
• Zangensatz F-3A (In=3000 A)
• Software Sonel Analysis

 

Abb. 1. Spannungs- und Stromverläufe am Transformator während der Produktion (Ströme 0,6…1,25 kA)

 

Abb. 2. Wellenformen von Wirkleistung und THD U während der Produktion

 

Vorläufige Schlussfolgerungen:

1. Der Einfluss der Last auf die Reduzierung der Versorgungsspannung von 8 V bei Strömen von 1 kA ist sichtbar.
2. Eine starke Belastung während der Produktion wirkt sich sehr stark auf die Erhöhung der Spannungsverzerrung aus.
3. Der THD U-Faktor liegt mit 6…9 % auf einem sehr hohen Niveau (Ziffer 1). Die Norm EN 50160 lässt maximal 8 % zu.
4. Der Leerlauf-THD-U-Pegel bestätigt, dass Spannungsverzerrungen nicht vom Netz kommen (Ziffer 2).

Nach der Analyse der vorläufigen Schlussfolgerungen wurden die Verteilungen der Harmonischen während des Betriebs und im Stillstand analysiert (entsprechend Ziffern 1 und 2 in Abb. 2).

In Abb. 3 ist während des Betriebszyklus der Anlage (Ziffer 1 von Abb. 2) der signifikante Einfluss von dreiphasigen Wechselrichtern und variablen einphasigen Lasten auf den Gehalt der Harmonischen in der Spannung zu sehen.

In Abb. 4 ist während des Abschaltzyklus der Anlage (Ziffer 2 von Abb. 2) ein viel geringerer Anteil an höheren ungeraden Harmonischen zu erkennen. Insbesondere die 5. Harmonische sank von 4,4 % auf 1,4 %. Harmonische höherer Ordnung wie 13, 15, 17 fielen auf fast 0 %.

 

Abb. 3. Verteilung der Harmonischen während der Produktion (für Markierung Nr. 1 in Abb. 2)

 

Abb. 4. Verteilung der Harmonischen im Stillstand (für Markierung Nr. 2 in Abb. 2)

 

Abb. 5. Verteilung des tg(φ)-Koeffizienten vor dem Hintergrund der Wirkleistung im Transformator

 

Abschliessende Schlussfolgerungen:

1. Eine sehr große lastinduzierte Spannungsschwankung weist auf eine niedrige Kurzschlussleistung hin.
2. Der hohe Wert von THD U bei drossellosen Batterien und der hohe Anteil der Spannungsharmonischen rechtfertigen eindeutig die häufigen Ursachen für Kondensatorausfälle.
3. Der aktuelle Zustand der Kondensatorbank zeigt, dass tg(φ) während der Produktion effektiv auf dem Niveau von ca. 0,35 gehalten wird. Dies liegt unter dem von den polnischen Vorschriften geforderten Schwellenwert von tg(φ)=0,4.
4. Probleme mit Überkompensation, Asymmetrie und Aufrechterhaltung von tg(φ) < 0,4 bei niedriger Last können auf eine teilweise Beschädigung der kleinsten Stufen der Kondensatorbank hindeuten.

Überprüfen Sie die Kondensatorbänke auf mögliche Schäden.

1. It is necessary to check whether the capacitor battery has been damaged.

 

Autoren:
Krzysztof Lorek, Marcin Szkudniewski