Spannungen konditionieren
Flicker
Die Spannungsversorgung in einem Industriebetrieb kann zeitlichen Schwankungen unterliegen, die durch Laständerungen großer Verbraucher hervorgerufen werden.
Der Flicker (dt. Flimmern) bezeichnet die Änderungen der Lichtstärke von ungeregelten Beleuchtungsmitteln, die durch diese Schwankungen hervorgerufen werden. Als Wert stellt er ein wichtiges Kriterium zur Einschätzung der Spannungsqualität im betreffenden Energienetz dar. Da sich das Flimmern über die Ausbreitung der Spannung auswirkt, tritt es großflächig auf und ist nicht auf einen Raum begrenzt. Die Stärke der auftretenden Flickerpegel wird maßgeblich durch die Netzimpedanz bestimmt. Ab einer gewissen Intensität können diese Lichtänderungen vom Menschen wahrgenommen werden und zum Beispiel in Büros die Gesundheit und Psyche belasten. Neben den Lichtänderungen können unter anderem auch unkontrollierte Neustarts von PC’s, Regelungsfehler, Momentenschwankungen in Motoren oder Netzwerkstörungen auftreten.
Spannungseinbrüche
(engl. „voltage dips“, amerik. „voltage sags“)
Ein Spannungseinbruch bezeichnet eine plötzliche Verringerung des Effektivwertes (< 1 min. bei Abweichung der Nominalspannung > 10 %*) der Spannung an einem bestimmten Punkt im Stromnetz, wenn dieser unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes sinkt, gefolgt von einer Wiederherstellung des ursprünglichen Spannungsniveaus innerhalb eines kurzen Zeitintervalls.
Spannungseinbrüche gelten als zweidimensionales Phänomen, das von der Höhe der Spannung und der Zeitdauer abhängt. In der elektrischen Energieversorgung sind sie die Hauptursache für kostspielige, ungeplante Produktionsstillstände.
Sie treten häufig durch einen Kurzschluss und dessen Unterbrechung (Klärung) oder durch Laständerungen, wie zum Beispiel das Einschalten größerer Maschinen, auf. Bei Letzteren fällt durch den anfallenden hohen Einschaltstrom die Spannung im System am Innenwiderstand schlagartig ab.
Normativ sind Grenzwerte festgelegt, um die Störung und den Ausfall verschiedener Geräte zu verhindern. Das betrifft unter anderem Frequenzumrichter, Schaltnetzteile, Schütze und in Extremfällen sogar robuste Verbraucher, wie Asynchronmotoren.
Über-/ & Unterspannungen
(langfristige Spannungsabweichungen vom Nominalwert)
Eine Überspannung liegt vor, sobald die Spannung die Nennspannungstoleranz (+10%) überschreitet. Man unterscheidet von langzeitiger Überspannung (eine Sekunde oder länger) und Transienten. Überspannung ist Sache des Energieversorgers, da dieser die Leistungszufuhr regelt.
Überspannungen können zum Beispiel durch folgende Vorgänge auftreten: -technischer Defekt einer Anlage in der Umgebung, die höhere in Netz immitiert
-große Last schaltet ab (-> Ausgleich der Leistungszufuhr)
-Abschaltung eines Netzsegments durch Schutzvorrichtung (Sicherung trennt einen Teil vom Netz -> Ausgleich der Leistungszufuhr)
Folgen von längeren Überspannungen können thermische Überbelastung (zum Beispiel am Transformator) oder Schädigung von elektronischen Bauteilen (Extremfall Brand / Explosion) sein.
„Unterspannung“ liegt dann vor, wenn der Spannungseinbruch länger als 60 Sekunden eintritt. Bei einer Spannung unterhalb der Nennspannungstoleranz (-10%) wird zwischen den oben genannten Spannungseinbrüchen und Unterspannungen differenziert.
Unsymmetrien
Im dreiphasigen Drehstromnetz sind die Spannungen symmetrisch, wenn sie um 120° verschoben und die Amplituden gleich sind. Dieser ideale Verlauf wird in der Regel durch die Generatoren in der Energieerzeugung gewährleistet. Allerdings kann dieser Verlauf – vor allem in kleineren Netzen – durch verschieden angeschlossene Lasten im Netz verzerrt werden. Sind die Phasen ungleich verschoben oder unterscheiden sich die Amplitudenwerte, spricht man von Unsymmetrie. Dieses Phänomen führt zu ungleicher Belastung des Netzes, höheren Verlusten, Störungen und anderen Problemen, wie zum Beispiel uncharakteristische harmonische Oberschwingungen.