Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch Seite 76

Grundlagen und Systembeschreibung
Projektierungshinweise
Ein gebräuchliches Maß für die resultierende Verzerrung einer Größe ist der Gesamtverzerrungsfaktor THD (Total
Harmonic Distortion). Er ist definiert als das Verhältnis des Effektivwertes der Summe aller Oberschwingungsanteile
zum Effektivwert des Grundschwingungsanteils.
THD [%]
Darin ist:
Q die betrachtete elektrische Größe (Spannung U oder Strom I)
h die Ordnungszahl der Oberschwingung (Oberschwingungsfrequenz bezogen auf die Netzfrequenz)
Q der Effektivwert des Oberschwingungsanteils mit der Ordnungszahl h
h
Q der Effektivwert des Grundschwingungsanteils (Ordnungszahl 1)
1
Weil die einzelnen Betriebsmittel und Verbraucher in einem Energieversorgungsnetz wie z. B. Generatoren, Transfor-
matoren, Kompensationsanlagen, Umrichter, Motoren, usw. prinzipiell für den Betrieb an sinusförmigen Spannungen
ausgelegt sind und durch zu hohe Oberschwingungsanteile in ihrer Funktion beeinträchtigt oder im Extremfall sogar
zerstört werden können, müssen die Verzerrungen der Spannungen und Ströme durch Verbraucher mit nichtlinearer
Charakteristik begrenzt werden.
Zu diesem Zwecke werden in den entsprechenden Normen Verträglichkeitspegel bzw. Grenzwerte sowohl für die
einzelnen Oberschwingungen als auch für den Gesamtverzerrungsfaktor THD festgelegt. Einige Normen geben Werte
nur für die Spannung an (z. B. IEC 61000-2-2:2002 und IEC 61000-2-4:2002), andere für Spannung und Strom (z. B.
IEEE 519:2014). Auf diese Normen wird am Ende des Abschnitts "Netzrückwirkungen" genauer eingegangen.
Wegen des stetig steigenden Einsatzes von drehzahlveränderbaren Antrieben gewinnt die Beurteilung von Netzrück-
wirkungen immer mehr an Bedeutung und die Betreiber von Versorgungsnetzen sowie die Betreiber von drehzahlver-
änderbaren Antrieben fordern in zunehmendem Maße Aussagen über das Oberschwingungsverhalten der Antriebe,
damit sie bereits im Stadium der Planung und Projektierung überprüfen können, ob die von den Normen geforderten
Grenzwerte eingehalten werden.
Hierzu ist die Berechnung der Oberschwingungsbelastung erforderlich, welche sich aus der Wechselwirkung zwischen
den angeschlossenen Verbrauchern einerseits und dem Transformator einschließlich des ihn speisenden Netzes
andererseits ergibt. Für die exakte Berechnung der Oberschwingungsströme und Oberschwingungsspannungen
werden daher folgende Angaben benötigt:
•
Anzahl der drehzahlveränderbaren Antriebe am Netz
•
Wellenleistung im Betriebspunkt der drehzahlveränderbaren Antriebe
•
Art der Gleichrichterschaltung der drehzahlveränderbaren Antriebe
(z. B.: 6-pulsig, 6-pulsig mit Line Harmonics Filter, 12-pulsig)
•
Daten der Netz(kommutierungs)drosseln der drehzahlveränderbaren Antriebe (bezogene Kurzschlussspg. u
•
Daten des Transformators (Bemessungsleistung, bezogene Kurzschlussspannung u
auf der Oberspannungsseite und der Unterspannungsseite)
•
Daten des Netzes, welches den Transformator speist (Kurzschlussleistung)
Für die meisten Antriebe der SINAMICS-Reihe können diese Berechnungen mit dem Projektierungstool „SIZER for
Siemens Drives" exakt und komfortabel ausgeführt werden.
Hinweis:
Der ermittelte Wert für den Gesamtverzerrungsfaktor der Spannung THD(U) berücksichtigt nur die Oberschwin-gungs-
anteile durch die betrachteten Antriebe. Oberschwingungsanteile durch andere, nicht weiter bekannte elektrische
Verbraucher, die ebenfalls an das betrachtete Netz bzw. den betrachteten Transformator angeschlossen sind, werden
nicht berücksichtigt. Daher ist der berechnete Wert THD(U) nicht als absoluter Wert zu verstehen, sondern als ein
Wert, um den sich der Gesamtverzerrungsfaktor THD(U) am PCC erhöht, wenn die betrachteten Antriebe an den PCC
angeschlossen werden.
Für viele praktische Fragestellungen ist eine exakte Bestimmung aller Oberschwingungsanteile von Strom und Span-
nung nicht erforderlich und es reichen oftmals schon Angaben über die Größenordnung der zu erwartenden Strom-
oberschwingungen aus. Diese Angaben sind leicht möglich, wenn man sich folgende generell gültigen Zusammen-
hänge verdeutlicht:
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
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© Siemens AG
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