Line Harmonics Filter (Lhf) Mit Eigenständigem Gehäuse (6Sl3000-0J - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

Der netzseitige Saugkreis besteht aus dem Line Harmonics Filter und der Netzinduktivität. Er ergibt sich zwangsläufig
aus dem Filteraufbau und filtert prinzipbedingt im Netz vorhandene Oberschwingungen heraus. Dieses Verhalten ist
aber höchst unerwünscht, weil das Line Harmonics Filter als eine dem Umrichter zugeordnete Komponente nur die
umrichterseitigen, jedoch nicht die netzseitigen Oberschwingungen herausfiltern soll. Da sich der netzseitige Saugkreis
aber prinzipiell nicht vermeiden lässt, ist er so dimensioniert, dass die netzseitige Filterwirkung möglichst gering ist.
Dieses Verhalten wird erreicht, indem man den netzseitigen Saugkreis anders dimensioniert als den umrichterseitigen
und die Resonanzfrequenz des netzseitigen Saugkreises auf die 3. Oberschwingung abstimmt. Diese ist in drei-
phasigen Drehstromnetzen praktisch nicht vorhanden, so dass das Filter bei seiner Resonanzfrequenz nahezu nicht
belastet wird. Die 5. und auch die 7. Oberschwingung werden auf der Netzseite zwar herausgefiltert, aber in wesentlich
geringerem Umfang als auf der Umrichterseite. Die blaue, gestrichelte Kurve in der Abbildung auf der vorhergehenden
Seite zeigt die netzseitige Filtercharakteristik, die ein Maß dafür ist, wie stark die im Netz vorhandenen
Oberschwingungen vom Filter aufgenommen werden. Für die in Netzen mit 6-pulsigen Gleichrichterschaltungen
relevanten Oberschwingungen mit den Ordnungszahlen h = 5, 7, 11, 13, 17, 19, ..... liegt die blaue Kurve erheblich
unter der schwarzen Kurve, so dass das Filter – wie gewünscht – im Wesentlichen die umrichterseitigen
Oberschwingungen herausfiltert und nur in deutlich geringerem Umfang die im Netz vorhandenen Oberschwingungen.
Somit filtert das Line Harmonics Filter in erster Linie den Umrichter und nicht das speisende Netz. Eine Überlastung
des Line Harmonics Filters durch die im Netz vorhandenen Oberschwingungen ist ausgeschlossen, so lange die
Oberschwingungsbelastung des Netzes unterhalb der Verträglichkeitspegel gemäß IEC 61000-2-4:2002, Klasse 3
liegt, die einen Gesamtverzerrungsfaktor in der Spannung von THD(U) < 10 % zulässt entsprechend einer relativ rauen
Industrieumgebung. Details sind im Abschnitt „Netzrückwirkungen", Unterabschnitt „Normen und zulässige Ober-
schwingungen" zu finden.
Wirkungsgrade der Umrichter mit Line Harmonics Filtern
Im Line Harmonics Filter entstehen Verluste, die den Wirkungsgrad des Umrichters verschlechtern. Dieser sinkt durch
den Einsatz von Line Harmonics Filtern LHF und LHF compact bei Umrichtern SINAMICS G130 / G150 um typischer-
weise ca. 1 % von 98 % auf 97 %. Die starke Reduktion der Oberschwingungen gegenüber 6-pulsigen Umrichtern
ohne Line Harmonics Filter geht also mit einer eher geringen Abnahme des Wirkungsgrades einher.
Zur Reduktion der Oberschwingungen können als Alternative zu SINAMICS G130 / G150 mit Line Harmonics Filtern
LHF und LHF compact prinzipiell auch Umrichter SINAMICS S150 mit aktiver, gepulster Einspeisung eingesetzt wer-
den. Diese erzeugen netzseitig zwar noch etwas geringere Oberschwingungen, doch dafür ist deren Wirkungsgrad mit
typischerweise 96 % schlechter, so dass diese Alternativlösung aus rein energetischer Sicht nicht zu empfehlen ist.
Im Folgenden werden die zu beachtenden Randbedingungen für den Einsatz der zwei Ausführungen von Line
Harmonics Filtern im Detail beschrieben:
•
Line Harmonics Filter (LHF) mit eigenständigem Gehäuse (6SL3000-0J_ _ _-_AA0).
•
Line Harmonics Filter compact (LHF compact) als Option L01 für Schrankgeräte SINAMICS G150.
1.5.2.2 Line Harmonics Filter (LHF) mit eigenständigem Gehäuse (6SL3000-0J_ _ _-_AA0)
Line Harmonics Filter (LHF) sind eigenständige Filter in einem eigenständigen Gehäuse der Schutzart IP21, die in
Kombination mit den Umrichter-Einbaugeräten SINAMICS G130 sowie den Umrichter-Schrankgeräten SINAMICS
G150 eingesetzt werden können und die zwischen der anlagenseitigen Niederspannungsverteilung und dem
SINAMICS Umrichter installiert werden.
Voraussetzung für den Einsatz der Line Harmonics Filter (LHF) ist
•
eine netzseitige Absicherung des LHF,
•
ein umrichterseitiges Hauptschütz oder ein umrichterseitiger Leistungsschalter,
•
eine umrichterseitige Netzdrossel mit einer bezogenen Kurzschlussspannung u
Netzanschluss-
externe
punkt PCC
netzseitige
Absicherung
PCC
Für den Einsatz von eigenständigen Line Harmonics Filtern (LHF) erforderliche Zusatzkomponenten
Grundlagen und Systembeschreibung
Line
Haupt-
Harmonics
schütz
Filter
LHF
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
= 2 %.
k
Umrichter mit
6-pulsigem
Gleichrichter
G130 / G150
Netz-
~
drossel
~
u = 2%
k
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