Lebensdauerbeeinträchtigungen von Geräten durch Ausgleichsströme beim Betrieb im industriellen offenen DC-Netz

Abstract

Heute bietet Gleichstrom bzw. Gleichspannung gegenüber Wechselspannung weitreichende Vorteile [1]. Im Bereich der Energieversorgung wächst der DC-Anteil stetig und ist teilweise schon Stand der Technik für zum Beispiel Offshore-, Automotive- oder Datacentersysteme. Im Hinblick auf angestrebte Klimaziele bietet dabei insbesondere auch die energieeffiziente Produktion im industriellen Umfeld großes Potenzial: Weniger verlustbehaftete Wandler, leichteres Einbinden von weiteren, regenerativen Energiequellen und Speichern, höhere Ausfallsicherheiten und Spitzenlastreduktion als Teil der Netzdienlichkeit sind einige Vorteile. Außerdem bietet DC im Bereich der Antriebswechselrichter durch den Wegfall von Gleichrichtern automatisch die Möglichkeit der Rückspeisung von Bremsenergie in das Netz. Durch die DC-Kopplung von Geräten, wie Antriebswechselrichter, können dabei Ausgleichsströme zwischen den einzelnen Zwischenkreisen fließen. Diese dürfen unter keinen Umständen zur vorzeitigen Alterung oder sogar Schädigung von Nachbargeräten führen. Für das Systemkonzept vom Verbundforschungsprojekt und DC-INDUSTRIE werden dazu Verhaltensregen erforscht und in mehreren verschiedenen Modellanlagen evaluiert [2]. Der Schwerpunkt dieses Beitrags liegt auf leitungsgebundenen Störaussendungen im Frequenzbereich bis 150 kHz, den damit verbundenen Herausforderungen und Möglichkeiten zur Feststellung, sowie zur Lösung. Nach einem kurzen Einblick in DC-INDUSTRIE (ein offenes, herstellerübergreifendes industrielles DC-Netz) wird im Folgenden auf Störaussendungen fokussiert, die zur vorzeitigen Alterung von Bauteilen und damit dem Ausfall von Geräten führen können.