Netzqualität

Das Stromnetz sollte sich wie eine ideale Spannungsquelle verhalten, ohne Innenwiderstand, mit Sinusausgang und konstanter Spannung an allen Versorgungsstellen.

Die wichtigsten Parameter, die durch eine Störung verändert werden kann (als 50,160 unter der Norm EN) gilt Folgendes:

• Die Hauptparameter, die durch irgendeine Störungsart geändert werden können, sind (gemäß der Festlegung in der Norm EN 50.160):
• Frequenz
• Amplitude: Transienten, Überspannungen, Unterspannungen, ...
• Wellenform: Oberwellen
• Symmetrie des Dreiphasensystems

In den letzten Jahren wurden sehr große Fortschritte bei der Minimierung der Auswirkungen der Stromnetzstörungen auf die versorgten Geräte erzielt.

Insbesondere in Europa hat die verbindliche Erfüllung der Richtlinien (Gesetze) zur elektromagnetischen Verträglichkeit von der Europäischen Gemeinschaft zu einer wichtigen Verbesserung bei beiden Störungsaspekten beigetragen:

• Einerseits die Beschränkung der Emissionen, die von den gestörten Geräten geleitet und ausgestrahlt werden, auch wenn sie wegen Telekommunikationssendern, atmosphärischen Entladungen, und der Nutzung von gewerblichen Stromversorgungen bestehen.
• Anderseits die Verringerung der Empfindlichkeit der Geräte auf die Störungen.

Trotz der Verbesserungen wird es immer Störungen geben, die zu Fehlfunktionen und/oder Ausfälle der Anlagen führen. Nachfolgend eine Aufzählung der häufigsten Auswirkungen.

Lernen Sie die wichtigsten elektrischen Störungen kennen:

Stromspitzen (Spike) und Kerben (Notch)

Zwei Typen:

• Störungen, die durch atmosphärische Entladungsinduktionen (Blitze) von den Luftlinien erzeugt werden.
• Störungen, die durch abrupte Schwankungen von Lastströmen und durch Ein- und Abschaltungen von induktiven oder kapazitiven Lasten erzeugt werden.

Auswirkung: Wenn die vorgesehenen Grenzwerte überschritten werden, werden Fehler in den Isolierungen oder in den Halbleitern erzeugt.

Stromunterbrechungen

Das sind starke oder völlige Spannungsabfälle, die nur wenige Millisekunden andauern. Sie haben zwei verschiedene Ursachen:

Kurzschlüsse in der Nähe der Entnahmestelle, die später durch den entsprechenden Schutz aufgehoben werden.

Unterbrechungen in der Versorgung, die durch Leitungsumschaltung und Auslösung von Schutzvorrichtungen erzeugt wurden, mit automatischem Neustart.

Auswirkung: Bei Geräten mit Speicher- oder Logikfunktionen kann eine Unterbrechung in der Versorgung (auch wenn von kurzer Dauer) Funktionsstörungen verursachen. Die IT-Geräte sind in der Regel sehr empfindlich gegen diese Störungen, die zum Verlust von Daten mit unschätzbarem Wert führen können.

Überspannungen: kurzzeitige (Surges) / längere

Kurzzeitige oder längere Überspannungen wegen Entlastungen in den Netzen mit mittelmäßiger Regulierung (hoher Impedanz).

Auswirkung:

Sie sind die Ursachen zahlreicher Probleme bei allen Geräte- und Installationsklassen:

• Bei Beleuchtungsinstallationen wird die Lebensdauer der Lampen verkürzt.
• Bei IT-Geräten werden Störungen bei den Versorgungen und Monitoren erzeugt.

Unterspannungen: kurzzeitige (Sags) / längere

Sind kurzzeitige Spannungsabfälle aufgrund von zeitweiligen oder permanenten Überlastungen im Netz.

Auswirkung:

• Maschinen, die durch Wechselstrommotoren angetrieben werden, reduzieren ihre Geschwindigkeit und erhöhen ihren Verbrauch.
• Die Beleuchtungsinstallationen mit Leuchtstoffröhren weisen dunkle Stellen auf.
• Systemstillstände durch Eintritt in den Bereich der minimalen Betriebsspannung

Abgestufte und längere Unterspannungen (Brownout)

Progressiver Spannungsabfall über mehrere Sekunden, der in der Regel mit einen Totalausfall der Versorgung endet. Diese werden erzeugt, wenn starke Störungen bei der Nutzung von Stromnetzen und Energieerzeugungsanlagen vorhanden sind. (Leistungsausfall, Synchronitätsverlust etc.)

Auswirkung: gleiche Folgen wie bei einer Unterbrechung oder Mikrounterbrechung.

Ausfall der Energieversorgung (Blackout)

Totalausfall, in der Regel aufgrund einer unvorhergesehenen Auslösung einer Schutzvorrichtung aus dem Verteilungsnetz.

Auswirkung: Die Versorgungsausfälle führen unvermeidlich zu Stillständen der Geräte, außer wenn sie über ein eigenes vom Außenraum unabhängiges Energiesystem verfügen.

Wenn aber der Stillstand unerwartet erzeugt wird, können Gefahren bezüglich der Sicherheit von Personen oder Gegenständen sowie Verluste von wertvollen Daten (wie im Falle der IT-Geräte) entstehen.

Oberschwingungsstrom und/oder Oberschwingungsspannung

Bestimmte Empfänger verbrauchen nicht lineare Lasten, d. h., Oberschwingungsstrom. Diese Ströme erzeugen Oberschwingungsspannungsabfälle, die die am Ursprung (an den Generatoren der Zentralen) erzeugte Sinusspannungswelle verändern.

Hochfrequenzstörungen

Das sind Hochfrequenzsignale, die die Versorgungsspannung überlagern. Sie können aus festgelegten Frequenzsignalen oder Breitbandsignalen, stationären Signalen, Burst-Signalen oder wiederholenden Impulssignalen bestehen.

Sie sind das Ergebnis von unerwünschten Kopplungen der Leitungen des kommerziellen Netzwerks mit Geräten, die Technologien mit höherer Frequenz oder Umschaltung einsetzen. Je nach Kopplungstyp können diese eine gemeinsame oder differentiale Art annehmen.

Auswirkung: Diese Störungen können alle Arten von Fehlern an den Geräten verursachen: von Funktionsfehlern bis hin zu permanenten Ausfällen.

Frequenzschwankungen

Die kontinental miteinander verbundenen kommerziellen Netzwerke (wie die meisten in Europa) liefern eine Frequenz fast ohne Schwankungen und sehr nah an der Nennfrequenz. Dies ist so, da sie durch ein Mega-System kontrolliert wird, das eine sehr hohe Anzahl von synchronen Maschinen mit einer enormen Gesamtleistung und einer nahezu unendlichen Trägheit einschließt.

Dagegen werden auf sehr vielen Inseln und in anderen isolierten Gebieten oder in unabhängigen Anlagen mit kleineren Kraftwerken (oder Stromerzeuger) häufig beachtliche Frequenzschwankungen erzeugt. Die Schwankungen sind praktisch unvermeidlich, wenn eine Ein- und Abschaltung von Leistung, die mit der Gesamtleistung des Systems vergleichbar ist, vorliegt.