Power Quality – Bewertungskriterien für Industrieproduktion und Labor am selben Netz

Erfahrungen aus der Praxis

Bei der Beschaffung von modernen elektrischen Betriebsmitteln im industriellen Kontext, spielen EMV- bzw. Power Quality– Bewertungskritereien bisher eine untergeordnete Rolle. Ohne fundierte Kenntnisse über die bereits vorliegende elektrische Versorgungsqualität sowie schwer zugängliche Angaben zu Störemissionen der neuen Anlagen/Geräte, lässt sich selbst für fachkundige Anlagenplaner oder den „intelligenten Laien“ nur schwer abschätzen, wie sich Neugeräte bzw. Werkserweiterungen auf die elektrische Versorgungsqualität auswirken werden.

Welche Bewertungskriterien für die verschiedenen Umgebungen gelten?

Ist an den Abgängen der Niederspannungshauptverteilung (NSHV) – wie im vorliegenden Beispiel, vgl. vereinfachtes Einphasendiagramm – neben einem Potpourri an leistungselektronischen Produktionsanlagen, ein Abgang zur Energieversorgung von Laborgeräten angeschlossen, so ist darüber hinaus auch die Bewertung der Power Quality-relevanten Störemissionen zusätzlich erschwert. Für Labore bzw. sensible Geräte gelten z.B. Grenzwerte für harmonische Oberschwingungen bzgl. Spannung nach der Industrienorm EN 61000-2-4 der Umgebungsklasse 1, während für die industrielle Produktion die Umgebungsklasse 2 gilt (u.U. Umgebungsklasse 3).

Was sind Quellen für schlechte Power Quality?

Eine hohe Zahl großer Leistungselektronik in der Produktion, zeigte bei „vernünftiger“ Netzimpedanz unter Power Quality Bewertungskriterien der Umgebungsklasse 2 keine Grenzwertverletzungen (und endsprechend keine bzgl. Umgebungsklasse 3). Am Abgang zur Laborunterverteilung (Umgebungsklasse 1), wurden jedoch Grenzwertverletzungen zum einen bei einzelnen Oberschwingungen (insbesondere der durch die in der Produktion zum Einsatz kommenden Frequenzumrichter erwarteten Anteile der 5. Ordnung mit f = 250 Hz) aber auch für die „gesamte Harmonische Verzerrung“ (THD, engl. Total Harmonic Distortion) festgestellt.

Neben den oft fehlenden Power Quality / EMV Kriterien für Geräteneuanschaffungen, wirkt eine solche Form der Installation (Produktion und Labor werden über den gleichen elektrischen Verknüpfungspunkt gespeist) zusätzlich ungünstig, was jedoch in den meisten Fällen aus anderen Gründen entschieden wurde. Um die dadurch entstandenen Schäden im Laborbereich künftig zu unterbinden, kommen technisch betrachtet verschiedene Lösungsansätze infrage, welche nicht verallgemeinert werden können. Neben professionellen Messungen müssen auch Kriterien wie der realisierten Installation, der angeschlossenen Betriebsmittel aber auch die wirtschaftlichen Interessen des Kunden berücksichtigt werden.

Aufgrund der stetigen Zunahme von leistungselektronisch geregelten Anlagen (wie die genannten Frequenzumrichter) wird erwartet, dass es künftig zu höheren Belastungen und Störemissionen in industriellen Netzen kommt – und damit auch zu Grenzwertverletzungen nach Umgebungsklasse 2.  In jedem Fall ist der Trend steigender Störemissionen, u.a. durch harmonische Oberschwingungen, aus unzähligen verschiedenen Messungen in entsprechender Umgebung seit einigen Jahren eindeutig.