Analyse von Dämpfungs- und Diversitätseffekten bei Oberschwingungen mittels Frequenz-Kopplungs-Admittanz-Matrizen

Abstract

Mit der Verdrängung konventioneller linearer Lasten im Energieversorgungssystem durch mehr und mehr nichtlineare, oberschwingungserzeugende Betriebsmittel steigt das gesamte Oberschwingungslevel an. Da Oberschwingungseffekte wie Neutralleiterüberlastung, Fehlfunktionen von Schutzeinrichtungen, Betriebsmittelausfälle und zusätzliche Verluste ungewollt sind, ist es notwendig, die Oberschwingungsbelastung im System zu bewerten. Konventionelle Methoden, die in Oberschwingungsstudien zum Einsatz kommen, nehmen üblicherweise eine unverzerrte Spannungsform an den Klemmen der entsprechenden nichtlinearen Last an und betrachten die resultierenden Oberschwingungsströme, die ins System zurückwirken. Da diese Ströme durch die Netzimpedanzen fließen, verursachen sie Oberschwingungsspannungsabfälle, die wiederum die Klemmenspannungen anderer linearer und nichtlinearer Betriebsmittel verzerren. Zur Vereinfachung werden diese Wechselwirkungseffekte üblicherweise vernachlässigt. Wenn mehrere nichtlineare Lasten die gleiche Netzimpedanz teilen, treten zudem Effekte auf, die als Dämpfung und Diversität bekannt sind [1]. Im Folgenden werden verschiedene Methoden diskutiert, die diese Effekte berücksichtigen. Basierend auf Labormessungen werden die Oberschwingungsströme sowohl von einzelnen Oberschwingungserzeugern als auch Kombinationen dieser analysiert. LED Lampen dienen dabei als Testobjekte. Nach der Bewertung der Eingangsströme in Abhängigkeit des Oberschwingungsgehaltes der Klemmenspannung wird für ausgewählte Lampen ein Modell, das auf Frequenz-Kopplungs-Admittanz-Matrizen basiert und Wechselwirkungseffekte berücksichtigt, abgeleitet. Die Methode wurde ursprünglich in [2] vorgeschlagen, in [3] erweitert und in [4] erneut aufgegriffen. Die Matrizen einzelner Lampen werden kombiniert um das Verhalten parallel geschalteter Lampen zu prognostizieren. Dabei werden auch Dämpfungsund Diversitätseffekte berücksichtigt.