CE-Test61k: Das Prüfsystem misst Oberschwingungen und Netzrückwirkungen auch zwischen 2kHz und 9kHz.
Erschienen in: Energy 2.0 Juli 2011, S. 18
Netz  |  

Oberschwingungen von 2 bis 9 kHz messen

Netzrückwirkungen aufspüren

Die Verbreitung von Leistungshalbleitern und anderen nichtlinearen Verbrauchern in elektrischen Geräten und in Anlagen zur Erzeugung von regenerativer Energie führt zu immer stärkeren Netzrückwirkungen. Ein Frequenzband wurde dabei lange vernachlässigt. *  Text: Georg Zimmer, ZES Zimmer Electronic Systems Foto: ZES  

Störungen der Netzspannung im öffentlichen Stromnetz, die durch Verbraucher verursacht werden, müssen möglichst vermieden werden. Verantwortlich sind die Hersteller von Geräten, die dafür zu sorgen haben, dass die Geräte entstört werden. Innerhalb der europäischen Union dürfen nur Geräte in Verkehr gebracht werden, die mit einem CE-Zeichen versehen sind. Damit bestätigt der Hersteller, dass das Gerät sämtliche relevanten Normen erfüllt. Eine weitere Quelle für Störungen der öffentlichen Stromnetze resultiert aus der Verwendung regenerativer Energien. In den vergangenen Jahren ist durch die aktuelle energiepolitische Situation der Anteil der elektrischen Energie, der mit Windenergie- und Photovoltaikanlagen erzeugt wird, stetig gestiegen. Auch hier sind moderne Leistungshalbleiter, beispielsweise IGBTs, im Einsatz, die Netzstörungen verursachen können.

Oberschwingungsmessung: In dieser exemplarischen Messung ist eine ausgeprägte Störung bei 5kHz zu erkennen.
Geschäftsführer ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH

Aktuelle Normenlage

Für Netzrückwirkungen elektrischer Geräte durch Oberschwingungen sind je nach Gesamtstromaufnahme die Normen EN 61000-3-2 (für Ströme bis 16A) beziehungsweise EN61000-3-12 (für Ströme zwischen 16A bis 75A) zu berücksichtigen. In den Normen sind die Messung und die Bewertung von Oberschwingungen bis zur 40. Harmonischen – also für Frequenzen bis 2kHz bei 50Hz Netzfrequenz – festgelegt. Dieser Frequenzbereich umfasst beispielsweise die Störemissionen von Netzteilen oder geregelten Antrieben mit Thyristoren. Die Tatsache, dass die Normen nur Grenzwerte für Frequenzen bis 2kHz festlegen, haben Hersteller in der Vergangenheit bei der Entwicklung ausgenutzt und im Bereich 2kHz bis 9kHz kaum für Entstörung gesorgt. Die einschlägigen EMV-Normen, nach denen leitungsgebundene Störungen gemessen werden, greifen erst ab einer Frequenz von 9kHz. Die Norm EN 61000-4-7 beschreibt im Anhang B ein Verfahren, wie man Signalanteile oberhalb der 40. Harmonischen messen muss. Die Messung erfolgt durch eine diskrete Fouriertransformation mit 200ms Rechteckfenster. Gefordert ist eine Gruppierung der Messwerte in Gruppen von 200Hz mit jeweils 40 Linien im Abstand von 5Hz. Die Messfenster dürfen keine Lücken und keine Überlappungen aufweisen. Für eine normgerechte, wiederholbare Messung ist die netzseitige Impedanz exakt anzugeben. Durch Einfügen einer Netznachbildung mit einer genormten Impedanz für den Bereich von 2kHz bis 9kHz wird die Messung weitestgehend unabhängig von der Impedanz der Stromversorgung. Als Stromversorgung kann das Netz verwendet werden, wenn die Spannung und Frequenz innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen. Alternativ kann eine entsprechende Leistungsquelle eingesetzt werden. In der Norm EN61000-4-7 wird die Dimensionierung der Netznachbildung für Ströme bis 16A angegeben. Die Ausgangsimpedanz der normgerechten Netznachbildung steigt von 3kHz bis 9kHz nahezu linear auf einen Wert von 10Ohm. ZES hat sein Prüfsystem CE-Test61k dahingehend erweitert, dass auch im Frequenzbereich von 2kHz bis 9kHz normgerechte Prüfungen durchgeführt werden können. Das System besteht aus einem Präzisionsleistungsmessgerät der Baureihe LMG, einer Netznachbildung und optional einer Leistungsquelle. Es ist modular aufgebaut, so dass der Anwender eventuell vorhandene Komponenten einsetzen kann. Ein Laptop steuert die Abläufe während der Prüfung und speichert die Messdaten. Die Software des Prüfsystems ermöglicht normgerechte Prüfabläufe. Die Messdaten werden aufgezeichnet und analysiert, und die Software generiert, speichert und druckt das für den CE-Nachweis notwendige Prüfprotokoll. Software und Firmware der Leistungsmessgeräte lassen sich durch Updates auf neue Grenzwertsätze anpassen. Der Anwender kann dadurch auch in Zukunft Prüfungen gemäß der aktuellen Normenlage durchführen. Typische Anwendungsgebiete für das Prüfsystem liegen im Test von Komponenten und Systemen, die bei der Erzeugung erneuerbarer Energie, beispielsweise in Windkraft- oder Photovoltaikanlagen, eingesetzt werden.

Großprüflinge

Prüflinge mit Strömen von 16A bis 75A können bei Stromoberschwingungsmessungen von 2kHz bis 9kHz in der Regel nur direkt ans Netz angeschlossen werden. Eine Zwischenschaltung zur Netznachbildung wäre zu aufwendig. Mit dem Präzisions-Hochspannungsteiler der Baureihe HST lassen sich Spannungsoberschwingungen direkt am Mittelspannungsnetz messen.☐

• more@click-Code: E20611650

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