Schädliche Oberschwingungen
Unruhiger Wellengang kann schnell zu Schiffbruch führen
Oberschwingungen reduzieren die Netzqualität vor allem im eigenen Firmennetz. Das hat negative Auswirkungen auf Mensch, Maschinen und IT. Nicht nur im Brandfall kann‘s richtig teuer werden.
Oberschwingungen werden auch als „Harmonische“ bezeichnet, denn ihre Frequenz ist ein ganzzahlige Vielfaches der 50-Herz-Grundschwingung die wir in unseren Stromnetzen haben. Somit addieren sie sich zu skurrilen Rhythmen im Netz auf und machen der ästhetisch anmutenden Sinuskurve den Garaus. Man spricht von „Verschmutzung“ des Netzes.
Einfluss auf Betriebssicherheit
Alles halb so wild, wären Oberschwingungen nicht schädlich für Geräte und Maschinen und sogar relevant für die Betriebssicherheit. Würden IT-Systeme durch sie nicht schachmatt gesetzt werden und Produktionslinien in Folge streiken. Würden nicht sogar normgerecht dimensionierte Nullleiter durch Oberschwingungen überlastet werden und zu Kabelbränden führen. Die umfangreiche Literatur zu diesem Thema liest sich trotz mangelnder Beliebtheit wie ein Krimi!
Aber sollten Sie Oberschwingungen in Ihrem Firmennetz haben, so sind Sie damit nicht alleine, denn jedes Netz kennt die Harmonischen. Handlungsbedarf besteht jedoch wenn Störungen oder gar Gefahren bestehen. Ärgerlich nur, dass sich die garstigen Dinger gut verstecken und es häufig erst zu Ausfällen und weiterem kommen muss um sich der Sache anzunehmen.
„Wir hatten wenig Transparenz über den Energieverbrauch. Aber auch hatten wir Sorge um die Betriebssicherheit. Strom-Oberschwingungen belasten Trafos und den N-Leiter und können im Extremfall zu Schäden oder Bränden der Anlagen führen.“
Techniker eines Unternehmens in Stuttgart
Aus der Praxis:
Gemessen und dargestellt werden Oberschwingungen meist als die gesamte harmonische Verzerrung im Netz (THD – Total Harmonic Distortion). Hierbei wird jede Harmonische in der Größe ihres Verhältnisses zu Grundschwingung dargestellt. Die untere Messung in einem Stuttgarter Betrieb zeigt eine deutliche Auffälligkeit bei der vierten und sechsten Harmonischen.
Doch was können Sie tun um die Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter nicht durch flackerndes Licht und brummende Leuchtstoffröhren zu verringern oder Motoren wegen ständiger Erwärmung nicht frühzeitig auf die Halde bringen zu müssen? Und was liegt in Ihrer Macht, dass Sie sich im Schadens- oder Brandfall gegenüber der Versicherung nicht unangenehm rechtfertigen müssen? Die Lösungen sind vielfältig und sollten gut auf die Situation angepasst werden. Verursacher, Quellen, Auswirkungen zu kennen ist ein guten Anfang. Hierzu sind hochfrequente Messungen im Firmennetz wichtig. Eine gute Analyse hilft bei der Bewertung und Lösungsfindung.
Moderne Verbraucher ändern die Spielregeln
Wen es genauer interessiert: Der Wechselstrom im deutschen Übertragungsnetz beschreibt eine nahezu perfekte Sinuskurve mit einer Frequenz von 50 Herz. Weder Transformator noch Glühbirne, weder Heizstab noch Synchronmotor beeinflussen die Sinusform nennenswert. Doch moderne Verbraucher verändern die Spielregeln im Netz.
Oberschwingungen verformen die benötigte Grundschwingung. Die Folgen sind vielfältig, häufig sogar gravierend und teuer. Oberschwingungen sind ebenfalls Sinuskurven mit einer ganzzahlig vielfachen Frequenz der 50-Herz-Grundschwingung. Ihre Frequenz kann folglich 100, 150, 200, 250 …Herz sein, somit addieren sie sich „harmonisch“ zu jedem Intervall der Grundschwingung. Wegen ihrer Ähnlichkeit bzw. Vielfältigkeit zur 50-Herz-Amplitude spricht man auch von der 2., 3., 4., 5. bis n-ten Harmonischen.
Verzerrungen der Sinuskurve
Die Hauptursache für die Verschmutzung der ästhetisch anmutenden Sinusform ist Elektronik, denn sie kann mit Wellengang nichts anfangen, sondern benötigt eine konstante Gleichspannung. Diese wird in Netzteilen mit Kondensatoren und anderen Bauteilen erzeugt. Dazu laden die Kondensatoren sich in jeder Welle der Grundschwingung mit einem kurzen Stromimpuls auf. Die Folge sind Verzerrungen der Sinuskurve und Oberschwingungen in jeglicher Variation. Einschaltvorgänge und Anlaufströme von Maschinen, so wie Frequenzregler und Dimmer tragen ebenfalls zur Verunreinigung der Netzfrequenz bei.
Unterschiedliche Störquellen haben dabei meist typische Harmonische zur Folge. Sollten Sie beispielsweise nun den Berater Ihrer Wahl anrufen wollen und die Telefonanlage streikt mal wieder, so könnte dies an Oberschwingungen der 20. bis 30. Harmonischen liegen, denn die setzen gerne Telefonanlagen außer Betrieb!
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