Energie & Erneuerbare Energien

Windparks, Solar-PV, Öl & Gas, Pipelines, Generatoren

Interharmonische Störungen – die Netzqualitätsstörung, die bei Standard-Oberschwingungsanalysatoren nicht auftritt

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Interharmonische – Frequenzkomponenten, die keine ganzzahligen Vielfachen der Grundschwingung sind (z.B.. 75 Hz, 130 Hz auf a 50 Hz-System) — werden von PV-Wechselrichtern erzeugt, Windkraftanlagen, EV-Ladegeräte, Zyklokonverter, und HGÜ-Verbindungen. Ihre gefährlichste Wirkung: eine Interharmonische bei 58 Hz erzeugt eine 8 Hz-Schwebungsfrequenz – genau im Bereich der höchsten menschlichen Sehempfindlichkeit. Feldfall: gleichzeitige PV + Ladegerät für Elektrofahrzeuge + Mikrowellen auf einem Niederspannungskreis erzeugen stochastische Zwischenharmonische, die Lichtflimmern verursachen. Standard-IEC 61000-4-7 Analysatoren können sie nicht richtig charakterisieren.

Spannungsungleichgewicht in DER-reichen Netzwerken – wann Solar-PV hilft und wann nicht

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Einphasige PV-Module können die Spannungsunsymmetrie an Niederspannungseinspeisungen entweder verschlimmern oder verbessern – ganz abhängig von der vorhandenen Lastphasenverteilung. Die Analyse von UPM Madrid zum IEEE European LV Test Feeder zeigt, dass PV den mittleren VUF reduziert 1.255% zu 0.702% in einem Szenario mittlerer Unwucht, aber erhöhte es von 0.787% zu 0.963% in einem Szenario mit geringer Unwucht. Ebenso wichtig: IEEE PVUR1- und PVUR2-Indizes können die tatsächliche VUF in DER-reichen Netzwerken um den Faktor 10–16 überschätzen – der CIGRE-Index ist die einzige zuverlässige Alternative, die nur Netzspannungsgrößen erfordert.

Erstaunlicher Intl – Generatoren und nichtlineare Lasten: Wie Oberwellenminderung die Überdimensionierung überflüssig macht

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Mirus International zeigt, dass Generatoren, die nichtlineare Lasten versorgen, gedrosselt oder überdimensioniert werden müssen, um eine übermäßige Spannungsverzerrung zu verhindern – die Standardpraxis erhöht die Generatorkapazität um 20–25 %. Der Breitspektrumfilter (Lineator) eliminiert die erforderliche Überdimensionierung, indem der vom Generator entnommene Oberschwingungsstrom reduziert wird, Dies ermöglicht die Auswahl der richtigen Generatorgröße und erhebliche Kapital- und Kraftstoffeinsparungen.

Erstaunlicher Intl – Sinusfilter vs. dV/dT-Filter für Langkabel-VFD-Anwendungen: Ein direkter Feldvergleich

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VFD-Anwendungen mit langen Kabeln erzeugen Kabelresonanzen, die dV/dt an den Motorklemmen verstärken – was zu Isolationsbelastungen und vorzeitigem Motorausfall führt. Ein dV/dt-Filter begrenzt die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, erzeugt jedoch keine echte Sinuswelle. Ein Sinusfilter eliminiert sowohl die Resonanz als auch den Oberwellenanteil. Ein Feldvergleich bei der San Antonio Water Authority zeigt die gemessene Motorklemmenspannung für beide Filtertypen.

Erstaunlicher Intl – Harmonische Kontrolle an einer abgelegenen Ölquelle: Besser als 18-Puls-Leistung bei 12-Puls-Kosten

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Entlegener Ölbohrstandort mit einer VFD-Anwendung mit Einzelantrieb: Ansätze mit Mehrpulstransformatoren waren an diesem Standort nicht praktikabel. Der passive Mirus Lineator-Filter erzielte bei 12-Puls-Kosten eine bessere harmonische Leistung als 18-Pulse – gemessener THID unten 5% am Antriebseingang. Der Fall zeigt, dass passive Oberschwingungsfilter Mehrpulstransformatoren im Einzelantrieb übertreffen können, isolierte Anwendungen.

Erstaunlicher Intl – Oberschwingungsminderung für ein von einem Generator gespeistes Motorkontrollzentrum: Erdgas-Süßungsanlage

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Erdgas-Süßungsanlage mit einem von einem Generator gespeisten Motorsteuerzentrum: Die hohe Quellenimpedanz des Generators verstärkte die harmonische Spannungsverzerrung durch VFD-Lasten auf ein Niveau, das zu Fehlfunktionen des Steuerungssystems führte. Bei der Auswahl des Mirus-Filters mussten die Impedanzeigenschaften des Generators berücksichtigt werden und nicht die Annahme, dass der Bus unendlich ist – ein häufiges Versehen bei der Entwicklung von Oberschwingungsfiltern, die von einem Generator gespeist werden.

Erstaunlicher Intl – Oberschwingungsminderung und Generator-Rightsizing – Eine Fallstudie zu einer Pipeline-Pumpstation

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Pipeline-Pumpstation mit vom Generator gespeisten Frequenzumrichtern: Der Oberschwingungsstrom der Antriebe führte dazu, dass der Generator deutlich überdimensioniert war, was die Kapitalkosten erhöhte und die Kraftstoffeffizienz verringerte. Der Sinusfilter von Mirus reduzierte den Oberschwingungsstrom, um die richtige Dimensionierung des Generators zu ermöglichen, Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und Reduzierung der Anschaffungskosten für Generatoren. Feldergebnisse zeigen die gemessene harmonische Verzerrung und die Generatorbelastung vorher und nachher.

Erstaunlicher Intl – Sinusfilter für den ESP-Motorschutz: Eine Feldfallstudie zum Filterdesign und zur thermischen Reaktion des Motors

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Tauchfähiges ESP (Elektrische Tauchpumpe) Motoren werden über VFDs über lange Kabel gespeist: Beim Design des Sinusfilters muss die Kabelkapazität berücksichtigt werden, Motorinduktivität, und die eigene Resonanzfrequenz des Filters. Ein falsches Filterdesign kann zu Resonanzen bei einer harmonischen Frequenz führen, Verzerrungen verstärken, statt sie zu reduzieren. Case dokumentiert den Filterdesignprozess und die gemessene thermische Reaktion des Motors unter harmonischer Belastung.

Machen Windkraft zuverlässiger (Zuverlässige Power Inc.)

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Ein 27 MW-Windpark in Neufundland – neun 3 MW-Turbinen – erfordern eine zuverlässige Umspannwerkssteuerung und Schutzleistung, um Fehler sicher zu erkennen und zu isolieren. Im Umspannwerk wurde eine USV installiert, um die Verfügbarkeit des Schutzsystems bei Netzstörungen aufrechtzuerhalten, Verhinderung des Verlusts des gesamten Windparks bei einem Netzfehler.

Stromrichter und Power Quality

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Labormessungen an a 2.2 kW-Antrieb mit einstellbarer Drehzahl, der kontrollierten Spannungseinbrüchen unterschiedlicher Größe und Dauer ausgesetzt ist. Die DC-Bus-Kondensatoren und die Überbrückungsfähigkeit des ASD werden charakterisiert und zeigen die Grenze zwischen Überbrückung und Auslösung als Funktion der Durchhangtiefe und -dauer. Bietet die experimentelle Grundlage für die Spezifikation der ASD-Immunität in sensiblen Industrieanwendungen.

Verteilte Stromerzeugung und Power Quality

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Segment des belgischen MV-Verteilungsnetzes zur Untersuchung der Auswirkungen dezentraler Erzeugungstechnologien (Wind, PV, BHKW) auf Stromqualität und Spannungsstabilität. Vier Kabelzuführungen von a 14 MVA 70/10 kV-Transformator. Die Analyse zeigt, wie sich die DG-Penetration auf Spannungsprofile auswirkt, harmonische Injektion, und Spannungsstabilität – mit praktischen Auswirkungen auf die Netzplanung mit hoher DG-Penetration.

Wind Power Generation (HIOKI)

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Die Windenergieerzeugung schafft einzigartige PQ-Herausforderungen: Die Ausgangsspannung schwankt mit der Windgeschwindigkeit, Frequenz weicht vom Nennwert ab, Transiente Überspannungen entstehen durch Blitzschlag und Netzumschaltungen, Einschaltstrom und Oberschwingungen begleiten den Betrieb des Wechselrichters. Die gleichzeitige Messung aller Parameter ist für die Beurteilung der Konformität der Netzzusammenschaltung unerlässlich.

Solar-Power Generation (HIOKI)

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Solar-PV-Stromaufbereiter halten die Leistung aufrecht, indem sie die Netzspannung und -frequenz überwachen – versagen jedoch, wenn die Netzspannung über den Schwellenwert steigt oder die Frequenz abweicht. Zu den Problemen gehören Wechselrichterauslösungen, Unfähigkeit, Strom aufgrund von Überspannung zurückzuverkaufen, und Einspeisung von Oberwellen höherer Ordnung aus benachbarten PV-Systemen. Die Feldmessung identifiziert die dominierende Störungsart.

Wind Generation Power Quality & Interconnect Fragen (Dranetz)

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Die Verbindung von Windkraftanlagen erfordert eine Bewertung der Oberschwingungen, Flimmern, Spannungsschwankungen, Frequenzabweichung, und Fault-Ride-Through-Fähigkeit. Die Überwachungslösungen von Dranetz decken sowohl die temporäre als auch die permanente Inbetriebnahmebewertung ab 24/7 Überwachung zur kontinuierlichen Überprüfung der Verbindungskonformität in Windparks jeder Größe.

Flüssig-und Gas-Pumpe / Pipeline Anwendungen (American Superconductor)

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Pipeline-Pumpstationen werden auf größere Motoren umgestellt – 4160 V im Bereich von 2.000–4.000 PS, 15kV-Klasse bei 8.000–15.000 PS – erzeugt erhebliches Flimmern, Harmonische, und Herausforderungen beim Blindleistungsmanagement. Das PQ-SVC-System von American Superconductor bietet dynamische Blindkompensation und ermöglicht so größere Motorgrößen in bestehenden Umspannwerken, ohne dass Umspannwerks-Upgrades erforderlich sind.

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