• Gossen Metrawatt
  • Camille Bauer

Erhöhung der Netzspannung im Industrienetz

Kontinuierliche Überwachung der Netzqualität verlängert Lebensdauer von Anlagen und Maschinen

EINFÜHRUNG

Die Industrieanlage zur Herstellung von Autoteilen hat sich wiederholt über die Aktivierung von Überspannungsschutzgeräten und Stromausfälle in einigen Produktionshallen beschwert. Um die Ursache zu finden und den Fehler zu lokalisieren, wurden Messungen der Versorgungsspannungsqualität von Produktionsmaschinen auf der Niederspannungsseite durchgeführt. Für Messungen und Analysen wurde ein dreiphasiger Netzanalyser Mavowatt 70 verwendet.

Zunächst wurde die Messung am Hauptverteilerschrank der Anlage durchgeführt, wo häufige Beschwerden über Stromausfälle registriert wurden. Danach wurde eine siebentägige Messung der Spannungsqualität durchgeführt.

MESSDATENANALYSE

Messungen am Schaltschrank zeigen Spannungswerte, die am Grenzwert schwingen (Un + 10 %). An einem Punkt kommt es zu einem plötzlichen Spannungsanstieg, dann zu einem kurzfristigen spannungsfreien Zustand und erneut zu einem Spannungsanstieg, der länger als eine Stunde dauert.

Aufzeichnung der Spannungsbedingungen in allen drei Phasen

Abbildung 1: Aufzeichnung der Spannungsbedingungen in allen drei Phasen

Überschreitung der oberen Spannungsgrenze

Abbildung 2: Überschreitung der oberen Spannungsgrenze (Un + 10%)

Eine detaillierte Analyse der Aufzeichnung zeigt, dass um 05:59 Uhr ein Spannungsanstieg von dem Wert (Un + 9 %) auf den Wert (Un + 30,4 %) auftritt, der um 06:04:52,25 Uhr erreicht wird. Dann tritt ein spannungsfreier Zustand auf. Der Übergangsprozess ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 3 zeigt den Fall des Überschreitens des oberen Spannungsgrenzwerts. Trends und Zahlenwerte wurden registriert.

Abbildung 3 zeigt den Fall des Überschreitens des oberen Spannungsgrenzwerts

Abbildung 3: Moment des Überschreitens des oberen Spannungsgrenzwerts (Un + 10 %)

Momentaufnahme der Unterbrechung und Wiederherstellung der Spannung
Momentaufnahme der Unterbrechung und Wiederherstellung der Spannung

Abbildung 4: Momentaufnahme der Unterbrechung und Wiederherstellung der Spannung

Um 06:08:27,20 Uhr wurde die Spannung auf den Wert (Un + 31,7 %) wiederhergestellt, wie in Abbildung 2 gezeigt. Ein solcher Hochspannungswert hält unannehmbar lange an. Mavowatt registrierte diese hohen Werte bis 07:41 Uhr.

Die Wartungselektriker registrierten auch übermäßige Spannungswerte. Die Transformatoren begannen zu zittern und machten seltsame Geräusche. Während dieses Prozesses wurden sichtbare Schäden an Arbeitsmaschinen in Produktionsanlagen und elektrischen Geräten festgestellt. Die Stromkreise der Netzteile von CNC-Maschinen, Kompressoren, Kondensatorbatterien an Kompensationsgeräten usw. wurden beschädigt.

Nach der Wiederherstellung der Netzspannung in den Anlagen wurden einzelne Maschinen nach Möglichkeit nacheinander unter Spannung gesetzt. In einigen Produktionslinien war es nicht möglich, die Stromversorgung wiederherzustellen, da die Schutzvorrichtungen beschädigt waren.

Nach einem solchen Ereignis wurde beschlossen, einen zweiten Netzanalysator zur Überwachung des Spannungszustands in der 10 kV-Schaltanlage zu installieren, um mögliche unerwünschte Ereignisse in den kommenden Stunden/Tagen zu registrieren und die Identifizierung der Ursache des Ereignisses zu erleichtern.

Es wurden zwei gleichzeitige Messungen gestartet: eine auf der Niederspannungsseite - die die Maschinen mit Strom versorgt, und die andere auf der Hochspannungsseite - auf der 10 kV-Schaltanlage.

MESSUNGEN AUF DER NIEDERSPANNUNGSSEITE

Die Abbildungen 5, 6 und 7 zeigen die mittleren, maximalen und minimalen Spannungswerte nach diesem Ereignis. Alle registrierten Werte liegen im Wertebereich (Un ± 10 %). Während dieses Messzeitraums wurden weder die Spannungseinbrüche noch die Überspannungen registriert.

MESSUNGEN AUF DER 10 KV SEITE

Abbildung 8 zeigt die mittleren Spannungswerte auf der 10 kV-Seite. Alle Werte liegen im Bereich (Un ± 10 %). Auch die minimalen und maximalen Spannungswerte blieben innerhalb der gleichen Grenzen. Auf der 10 kV-Schaltanlage wurden weder die Spannungsausfälle noch die Überspannungen registriert. 

Mittlere Spannungswerte auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Abbildung 5: Mittlere Spannungswerte auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Maximalwerte der Spannung auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Abbildung 6: Maximalwerte der Spannung auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Minimale Spannungswerte auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Abbildung 7: Minimale Spannungswerte auf der Niederspannungsseite nach dem Ereignis

Mittlere Spannungswerte bei 10 kV-Schaltanlagen nach dem Ereignis

Abbildung 8: Mittlere Spannungswerte bei 10 kV-Schaltanlagen nach dem Ereignis

MESSUNGEN AUF DER NIEDERSPANNUNGSSEITE

Messungen am Schaltschrank zeigen Spannungswerte, die am Grenzwert schwingen (Un + 10 %). An einem Punkt kommt es zu einem plötzlichen Spannungsanstieg, dann zu einem kurzfristigen spannungsfreien Zustand und erneut zu einem Spannungsanstieg, der länger als eine Stunde dauert.

  • Im Rahmen dieser Analyse wurden insgesamt drei Messungen durchgeführt:
    • Messungen am Schaltschrank vor und während eines Anstiegs der Netzspannung
    • Messungen am Schaltschrank nach dem Anstieg der Netzspannung
    • Messungen an 10 kV Schaltanlagen nach Netzspannungsanstieg
  • Während dieses Prozesses trat ein unerwünschtes Ereignis auf bzw. ein Anstieg der Netzspannung auf den Betrag (Un + 31,7 %), dessen Dauer in einem Zeitraum von mehr als 2 Stunden registriert wurde. Während diesem Vorfall kam es zu Schäden und Ausfällen von Produktionsmaschinen und elektrischen Geräten.
  • In Anbetracht der Tatsache, dass die erhöhte Spannung länger als 2 Stunden anhielt, ist zu vermuten, dass die Teile elektrischer Anlagen, hauptsächlich Leistungstransformatoren, einer Überlastung ausgesetzt wurden, was letztendlich zu einer verkürzten Lebensdauer dieser Anlagenteile führen kann.
  • Den Verantwortlichen der Industrieanlage wird empfohlen, den Stromversorger und Stromverteiler so bald wie möglich über das Auftreten des unerwünschten Ereignisses zu informieren und die Ursache des Ereignisses sowie die Verantwortung dafür zu ermitteln.


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