Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 8: Funktion des Stromgenerators

Die Stromqualität bedeutet auch keine Unterbrechungen der Stromversorgung. Von den verfügbaren Lösungen werden die am häufigsten verwendeten Stromgeneratoren von Dieselmotoren angetrieben. Sie ermöglichen es, die Kontinuität der Stromversorgung sowohl bei vorübergehenden Ausfällen als auch bei langfristigen Unterbrechungen in Energieverteilungssystemen sicherzustellen. Aufgrund vorübergehender Arbeitsbedingungen sieht die Norm PN-EN 50160 gesonderte Qualitätsparameter im Inselbetrieb vor.

Beschreibung des erkannten Problems

Die Einheit arbeitet kontinuierlich und liefert ein Fragment eines sensiblen und rastlosen technologischen Prozesses. Es ist notwendig, die Auswirkungen einer Lastsprungänderung auf den Betrieb des Generators und wesentliche Qualitätsparameter der Stromversorgung zu bewerten. Die Analyse basierte auf einer 24-Stunden-Momentaufnahme eines typischen Produktionszeitraums.  

Eingesetzte Messmittel

• Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
• Zangensatz F-1A 
• Software Sonel Analysis

Abb. 1. Bild von Spannungen und Strömen während des Betriebs des Generators

 

Abb. 2. Das Bild der Frequenz vor dem Hintergrund der Ströme während des Betriebs des Generators

 

Abb. 3. Spannungsdiagramm für den Betrieb des Stromgenerators

 

Vorläufige Schlussfolgerungen:

1. Lastschwankungen (siehe 1. und 2.) wirken sich sichtbar auf die Frequenz des Netzes aus, die durch die Drehrichtungsänderung verursacht werden (siehe 3. und 4.).
2. Drehzahlschwankungen verursachen zusätzlich sichtbare Auswirkungen von Spannungsschwankungen (siehe 4.).

Ungewöhnliche Beobachtungen:

RMS-Variationen in der Spannung können durch eine Frequenzänderung verursacht werden. Ein weiterer Grund kann die Zuordnung der Periode der Signalvariabilität mit der Mittelungszeit im Messgerät sein, kombiniert mit schnellen Änderungen in der Form von Spannungs- und Stromwellenformen. Dadurch kann ein nicht intuitives Bild der Situation entstehen.

Die beobachteten Überspannungsereignisse (siehe 5.) sind ein mathematischer Effekt, bei dem der RMS-Wert die Signalenergie und nicht die momentanen Pegel darstellt, was in Verbindung mit der Wellenform (siehe 6.) sichtbar ist.

 

Abb. 4. RMS-Bild von 20 ms (1/2) Phasenspannungen und -strömen des Spannungserhöhungsereignisses während des Generatorbetriebs

 

Abb. 5. Oszillographisches Bild von Phasenspannungen und -strömen des Spannungserhöhungsereignisses während des Generatorbetriebs

 

Abb. 6. Schnittbild von Frequenz- und Phasenspannungen während des Generatorbetriebs

 

Abb. 7. Ein bruchstückhaftes Bild von Änderungen der Phasenspannungen infolge schneller Laständerungen während des Aggregatbetriebs

 

Schlussfolgerungen

1. Schwankungen im Effektivwert der Spannung (Abb. 6) können durch eine Frequenzänderung und die Zuordnung der Variabilitätsperiode zur Mittelungszeit sowie durch eine nicht periodische Änderung der Form von Spannungs- und Stromwellenformen verursacht werden, was zu einem nicht intuitiven Bild der Situation führen kann.
2. Der Generator ist keine sehr „starre“ Stromquelle, daher können abrupte Laständerungen große Spannungseinbrüche und Änderungen der Netzfrequenz in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verursachen (Abb. 6.).
3. Die Interpretation von Ereignissen im Zusammenhang mit der Überschreitung von RMS-Werten erfordert eine zusätzliche Analyse von Oszillogrammen, die das tatsächliche Verhalten von Signalen zeigen.

 

Autor:
Krzysztof Lorek