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Modulares Prüflastnormal (PLN) für Netzrückwirkungsmesssysteme

20.11.2018

Die PTB hat sich in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus der Wirtschaft das Ziel gesetzt, ein Prüflastnormal (PLN) zur rückgeführten Kalibrierung von Netzrückwirkungsmesssystemen zu entwickeln.

 

 

Die elektromagnetische Verträglichkeit zwischen verschiedenen am Stromnetz betriebenen Komponenten gewinnt zukünftig immer mehr an Bedeutung, da die Anzahl an Geräten mit leistungselektronischen Komponenten, wie z.B. Frequenzumrichter für Motorantriebe, elektronische Vorschaltgeräte in der Beleuchtungstechnik und auch Wechselrichter zur dezentralen Energieeinspeisung immer weiter zunimmt.

Vor dem Inverkehrbringen solcher Geräte ist es erforderlich, dass sie auf ihre Auswirkungen auf das Stromnetz überprüft werden und dass sie je nach der Klasse, in die sie eingeordnet werden, die entsprechenden Grenzwerte einhalten.

Ein Messsystem, mit dem die Überprüfung auf Einhaltung der Grenzwerte durchgeführt werden kann, besteht üblicherweise aus folgenden Komponenten:

1) Leistungsquelle zur Versorgung des Prüflings
2) Netznachbildung, mit der das Verteilnetz nachgebildet wird
3) Messsystem zur Bestimmung der Netzrückwirkungen des Verbrauchers an dessen Anschlusspunkt

Netzrückwirkungsmesssysteme mit den oben genannten Komponenten müssen ihrerseits den Normen DIN EN 61000-3-2, -3-3, -3-11, -3-12 und DIN EN 61000-4-7, -4-15 entsprechen, wenn sie zur Konformitätsbewertung eingesetzt werden sollen.

Allerdings ist es problematisch, dass manchmal Messungen z.B. durch den Hersteller eines Gerätes die Einhaltung vorgegebener Grenzwerte belegen, bei anderswo durchgeführten Vergleichsmessungen jedoch Überschreitungen der Grenzwerte festgestellt werden. Offenbar kann es zu nicht unerheblichen Differenzen zwischen Messungen kommen, die von verschiedenen Stellen durchgeführt werden.

Eine Ursache dieser Abweichungen könnte darin liegen, dass die bisherigen Normen sich immer nur auf die oben genannten Teilkomponenten des Netzrückwirkungsmesssystems beziehen und nicht auf das Gesamtsystem. Bisher ist eine Verifikation eines solchen Gesamtmesssystems in den Normen nicht vorgesehen.

Für eine Validierung solcher Messsysteme sind in der PTB sechs unterschiedliche Prüflasten entwickelt und sukzessiv verbessert worden. Diese ermöglichen es, Vergleichsmessungen zur Bestimmung von harmonischen Netzrückwirkungen sowie Flickermessungen durchzuführen. Durch die Vergleichbarkeit der Messungen und die Schaffung einer Kalibiermöglichkeit der Gesamtsysteme sollen zukünftig Messunterschiede vermieden und damit ein Beitrag zur Verbesserung der Netzqualität geleistet werden.

 

  Prinzipieller Aufbau eines Netzrückwirkungsmesssystems (NRM)

Abbildung 1: Prinzipieller Aufbau eines Netzrückwirkungsmesssystems (NRM) mit dem entwickelten Prüflastnormal, bestehend aus einem Poweranalyzer-Referenzmesssystem (REF) und einzelnen Prüflastmodulen.

 

 

 

 Harmonische-Prüflast (HPL) mit Netzrückwirkungsmesssystem (NRM) und Referenzmesssystem (REF)

Abbildung 2: Eine Harmonische-Prüflast (HPL) mit einem Netzrückwirkungsmesssystem (NRM) und einem Referenzmesssystem (REF) im Betrieb.