Bis zur 40. Harmonischen (2 kHz bei 50 Hz) werden von Verbrauchern verursachte Oberschwingungen nach den
Normen EN 61000-3-2 und -12 gemessen und bewertet. Dieser Frequenzbereich umfasst z.B. die Störemission von Netzteilen und geregelten Antrieben mit Thyristoren o.Ä.. Ab 9 kHz gelten die einschlägigen EMV-Normen, nach denen die leitungsgebundenen Störungen zu messen sind.
Der Bereich von 2 … 9 kHz hingegen ist bisher weitgehend unreglementiert. Er wird darum bevorzugt für z.B. Schaltnetzteile, elektronische Vorschaltgeräte und Frequenzumrichter genutzt. Das Fehlen von Grenzwerten erspart Entstöraufwand und macht die entsprechenden Geräte günstiger.
In den letzten Jahren wird immer mehr Leistung aus dezentralen Kraftwerken (Windenergie, Photovoltaik) in das Netz eingespeist. Auch hier wurde durch moderne Halbleiter wie z.B. IGBTs die nicht reglementierte Frequenzlücke von 2 … 9 kHz stark genutzt. Die jetzt vorhandenen und in Zukunft wachsenden Netzstörungen in diesem Frequenzbereich machen nun entsprechende Messungen erforderlich.
Die EN61000-4-7 beschreibt in Anhang B ein Verfahren, wie man Signalanteile oberhalb der 40. Harmonischen messen muss und die Messwerte gruppiert.
Die Norm fordert im Wesentlichen die Erfüllung folgender Punkte:
2 … 9 kHz Grenzwerte sind u. A. definiert in den Technischen Richtlinien für Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, Abschnitt 2.4.3, herausgegeben vom BDEW (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.) Die zulässigen Oberschwingungsströme werden auf die Netzkurzschlussleistung am Einspeisepunkt bezogen. Beispielweise ist am 10 kV-Netz der zulässige auf die Kurzschlussleistung bezogene Strom für die n-te Oberschwingung 0,18 A/(MVA*n) für n > 40.
Üblicherweise sind die in der Praxis zu messenden Signale nicht direkt mit einem Gerät messbar, es werden genaue Strom-/Spannungswandler benötigt.
Nachfolgend eine Auflistung gängiger ZES ZIMMER® Strom-/Spannungswandler, jeweils mit Nennwert und Fehler bei 9 kHz:
Nennwert |
Fehler bei 9 kHz |
|
Strommesszange Z06 | 40 A | 1,00 % |
Breitbandiger Präzisions-Stromwandler WCT100 | 100 A | 0,25 % |
Präzisions-Stromwandler LMG-Z5xx | 1,5 kA … 10 kA | 0,02 % |
Hochspannungsteiler HST12 | 12 kV | 0,20 % |
Hochspannungsteiler HST30 | 26 kV | 0,50 % |
Um die Wiederholbarkeit von Messungen zu verbessern, muss die netzseitige Impedanz exakt angegeben werden. Es wird eine Netznachbildung mit einem genormten Impedanzverlauf im Bereich 2 … 9 kHz zwischen Prüfling und Stromversorgung eingefügt. Als Stromversorgung wird der Einsatz einer Leistungsquelle empfohlen, was aber nicht zwingend notwendig ist.
Die Dimensionierung einer Netznachbildung für Ströme bis 16 A ist in EN 61000-4-7:2002 + A1:2009 aufgeführt. Ebenso das Diagramm Ausgangsimpedanz |Z| über der Frequenz f. Die Impedanz wächst nahezu linear ab 3 kHz bis 9 kHz auf 10 Ohm
Die Messgeräte
Präzisions-Leistungsmessgerät LMG500 und
Präzisions-Leistungsmessgerät LMG95 und die Prüfsoftware des Systems
CE-Test61k können die Messungen im Frequenzbereich 2 … 9 kHz normkonform durchführen. Die dafür zukünftig gültigen Grenzwertsätze werden durch Firmware- und Software-Updates (siehe
Download Bereich) jederzeit nachrüstbar sein.