Unser neues Fallbeispiel zeigt wie Resonanzen auch in instabilen Inselnetzen unter Kontrolle gebracht werden können.

Der aktive Breitbandfilter ABM ist DAS Werkzeug für die Resonanzdämpfung und die Kompensation von Supraharmonischen.

Sicherheitsbeleuchtungen müssen funktionieren – auch bei Netzausfall

Sportstadien müssen eine Sicherheitsstromversorgungsanlage haben, die bei Ausfall der Stromversorgung den Betrieb der sicherheitstechnischen Anlagen und Einrichtungen aufrecht hält. Das ist insbesondere wichtig bei der Beleuchtung und Flutlichtanlage, wenn sie als Sicherheitsbeleuchtung dienen. Die Notfallbeleuchtungen müssen unter allen Umständen funktionieren. Gerade im Ernstfall darf es nicht zum Auslösen der Sicherungen kommen. Das vorliegende Fallbeispiel zeigt auf, welche hohen Spannungsverzerrungen durch moderne Vorschaltgeräte bei Versorgung über eine Notstrom-Batterieanlage auftreten können. Durch Resonanz erhöhte Ströme führen zum Sicherungsfall. Ein aktiver Breitbandfilter beseitigt die Störungen und sichert die Notbeleuchtung.

Aufgabe

Bei der Sanierung der Elektroinstallation in einem Fußballstadion erfolgte auch die Erneuerung der Flutlichtbeleuchtung und Notbeleuchtung. An den Flutlichtmasten sind je 2 Sicherheitsleuchten eingebaut, die im Notfall leuchten sollen, um eine ausreichende Leuchtstärke für die Evakuierung des Stadions bereitstellen zu können. Bei Netzausfall stellt eine Batterieanlage mit Wechselrichter den Betrieb sicher.
Im laufenden Betrieb hat sich gezeigt, dass die Sicherungsautomaten der Sicherheitsleuchten auslösen, obwohl gemäß Datenblatt deren Nennstrom nicht erreicht wurde. Somit war die Funktionsfähigkeit der Anlage im Batteriebetrieb nicht gewährleistet. Für eine genauere Untersuchung der Problematik wurde PQ ENGINEERING Nosswitz GmbH beauftragt.

Abbildung 1 Notstromversorgung für Sicherheitsbeleuchtung (Gleichrichter und Batterien)

Die Netzanalyse zeigte, dass sich die Stromaufnahme der Leuchten für den Normalbetrieb und den Batteriebetrieb stark unterscheidet. Während im Normalbetrieb der tatsächliche Laststrom dargestellt ist, kommt im Wechselrichterbetrieb eine massive Überlagerung des Resonanzstroms hinzu. Die Versorgungsspannung war derart verzerrt, dass der Wechselrichter nicht stabil arbeitete. Wie die Power Quality Messung zeigte, verschiebt sich die Resonanzstelle mit Zuschaltung jeder Leuchte. Sobald acht Leuchten über das Batterienetz gespeist werden, fließt ein erheblicher Oberschwingungsstrom, der die Sicherungsautomaten erwärmt und somit das vorzeitige Auslösen begünstigt.

Abbildung 2 Spannungen der drei Phasen ohne Filter

Abbildung 3 Ströme der drei Phasen ohne Filter

Lösung

Ein spannungsgeführter aktiver Breitbandfilter PQE ABM stellt die ideale Lösung zur nachträglichen Problemlösung dar. Im Gegensatz zu einem konventionellen Aktivfilter mit Strommessung ist der PQE ABM in der Lage mit einer Reaktionszeit von weniger als 20 Mikrosekunden auf sich aufschwingende Resonanzen zu reagieren und diese effizient zu dämpfen.

Die Resonanzstelle wird im Batteriebetrieb gedämpft und damit auch der hohe Resonanzstrom (=Oberschwingungsstrom) über die Sicherungsautomaten reduziert.

Abbildung 4 Spannungen der drei Phasen mit zugeschaltetem PQE ABM

Abbildung 5 Ströme der drei Phasen mit zugeschaltetem PQE ABM

Sowohl im Netz- wie auch im Batteriebetrieb werden die Pegel der harmonischen Oberschwingungsspannungen deutlich reduziert, die Resonanzeffekte gedämpft. Es liegen normgerechte Bedingungen vor. Die Versorgungsspannung zeigt wieder den idealen Verlauf.

Vorteile

  • Stabile Versorgungsspannung in allen Betriebszuständen

  • Vollautomatischer Betrieb – Der Filter reagiert direkt auf die Spannungsverzerrungen

  • Sehr geringe Verluste des Filters, somit keine zusätzliche Belastung der Notstromversorgung

  • Einfache Integration in Bestandsanlagen – Es sind nur die drei Phasen anzuschließen!

  • Geringer Wartungsaufwand der Filteranlage

  • Einhaltung der Vorgaben von DFB und DFL

Durch diese Maßnahme können jetzt die Notleuchten, sowohl im Normalbetrieb als auch im Batteriebetrieb, stabil betrieben werden und es wird ein Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit im Fußballstadion geleistet.

Im Sinne des 4A-Konzeptes von PQ ENGINEERING wurde das Problem analysiert, die Lösung ausgelegt und geliefert und im After Sales Service betreut – Alles aus einer Hand!

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