Warum Ihre Anlage harmonie-dämpfende Verteilungslösungen benötigt
Die elektrischen Installationen von heute sind mit denen vor einigen Jahrzehnten kaum noch vergleichbar. Die Zunahme von Frequenzumrichtern, LED-Beleuchtung, USV-Anlagen, Batterieladegeräten und anderen Leistungselektronikkomponenten hat das elektrische Lastprofil verändert. Obwohl diese Geräte Vorteile hinsichtlich Effizienz und Steuerung bieten, führen sie zudem harmonische Ströme in das Verteilungssystem ein, die die Spannungsformen verzerren, zu einer Überhitzung der Geräte führen und die Gesamtzuverlässigkeit des Systems verringern. Harmonische Schwingungen sind mittlerweile ein besorgniserregendes Thema und eine alltägliche betriebliche Herausforderung für Facility-Manager und Anlageningenieure. Harmonie-dämpfende Verteilungslösungen basieren auf innovativen Transformatortechnologien und ermöglichen die Minderung von Geräteschäden, die Minimierung von Verlusten sowie die Erhaltung der Stromqualität. Jiangsu Ryan Electric bietet diese Lösungen an Anlagen in über 80 Ländern an und stellt damit sicher, dass moderne Lasten betrieben werden können, ohne die Integrität der Verteilungssysteme zu gefährden.
Oberschwingungen verursachen Kosten, die sich in allen Bereichen des Anlagenbetriebs summieren und sich oft erst dann bemerkbar machen, wenn es bereits zu spät ist. Die kurzfristige Wirkung ist thermischer Natur – die Oberschwingungsströme erhöhen die Gesamtströme, tragen jedoch nicht zur nutzbaren Arbeit bei und führen zu höheren Temperaturen in Transformatoren, Kabeln und Schaltanlagen. Bei Transformatoren bedeutet dies eine beschleunigte Alterung der Isolation mit jeder Temperaturerhöhung um 6 °C bis 10 °C eine Halbierung der verbleibenden Lebensdauer. Bei Kabeln bedeutet dies eine geringere Stromtragfähigkeit und die Gefahr einer Isolationsbeschädigung. Bei Motoren führt dies zu zusätzlicher Erwärmung und Drehmomentpulsationen, die mechanische Systeme belasten.
Neben thermischen Effekten führen Oberschwingungen zu unerwünschtem Auslösen von Schutzeinrichtungen, Störungen empfindlicher Elektronik und einer verringerten Leistungsfaktor, was zu Netzbetreiberstrafen führen kann. Die monetären Kosten summieren sich aus verschwendeter Energie in Form von Wärme, verschwendeten Geräten aufgrund vorzeitigen Austauschs, Produktionsausfällen durch unerwartete Ausfälle sowie monatlichen Stromrechnungen infolge eines schlechten Leistungsfaktors. Die Oberschwingungsdämpfungslösungen von Ryan Electric greifen diese Kosten an ihrer Ursache an, um die gesamte Oberschwingungsverzerrung (THD) zu minimieren und die Anlagenassets vor den nicht offensichtlichen Schäden durch Oberschwingungen zu schützen.
Normalverteilungstransformatoren werden bei sinusförmigen Strömen und linearen Lasten eingesetzt. Bei harmonischen Strömen moderner Anlagen unterliegen sie jedoch hohen Wirbelstromverlusten in den Wicklungen, einer Erwärmung der Bauteile durch Streufelder sowie einer Überhitzung der Neutralleiter in Dreiphasensystemen. Die Lösung sind speziell für Harmonische ausgelegte Transformatoren.
Die von Ryan Electric hergestellten Transformatoren sind K-Faktor-gerecht ausgelegt, um nichtlineare Lasten bewältigen zu können. Um sowohl Triplen-Oberwellenströme als auch elektrostatische Abschirmung zu unterstützen, verwenden unsere Konstruktionen Neutralleiter mit größerem Querschnitt als bei Wechselstrom gleicher Frequenz sowie Wicklungskonfigurationen, die speziell darauf optimiert sind, Wirbelstromverluste bei Oberwellenfrequenzen zu reduzieren. Kerne und Wicklungen sind für eine höhere Kühlkapazität ausgelegt, wodurch die Temperatur der heißen Stellen selbst bei sehr belastenden Betriebsbedingungen innerhalb zulässiger Grenzen bleibt. K-Faktor-Transformatoren werden nach ihrer Fähigkeit bewertet, die Nennlast bei nichtlinearen Lasten ohne übermäßigen Temperaturanstieg bereitzustellen: K-4 für moderate Oberwellen, K-13 für ausgeprägte Oberwellen und K-20 für den Extremfall. Diese Spezialtransformatoren ermöglichen einen hochwertigen Betrieb, den Standardgeräte aufgrund ihres hohen Anteils an Drehzahlreglern (VFDs), USV-Systemen oder Rechenzentrumslasten nicht gewährleisten können.
Während K-Faktor-Transformatoren Oberschwingungen überstehen, beseitigen Phasenschieber-Transformatoren diese aktiv. Diese Transformatoren erzeugen gezielte Oberschwingungen, die magnetisch kompensiert werden, bevor sie durch gezielte Phasenverschiebungen zwischen mehreren Sekundärwicklungen in das Verteilungsnetz eingespeist werden.
Mehrphasentransformatoren bei Ryan Electric: Ryan Electric verfügt über die Grundlage für passive Oberschwingungsunterdrückung bei großen Lasten an Gleichrichtern: den Mehrphasentransformator, der in 12-, 18- und 24-Puls-Ausführungen sowie darüber hinaus angeboten wird. Zwei sechspulsige Gleichrichter, die von Sekundärwicklungen des Transformators mit einer Phasenverschiebung von 30 Grad gespeist werden, bewirken die Unterdrückung der 5. und 7. Oberschwingung. Bei 18-Puls- und 24-Puls-Systemen werden weitere Oberschwingungen unterdrückt, sodass der Primärstrom nahezu sinusförmig bleibt. In großen Anlagen mit variablen Frequenzumrichtern oder Gleichstromversorgungen sowie bei elektrolytischen Lasten fungieren diese Transformatoren als Gleichstrom-Oberschwingungsfilter, wodurch das Gesamtsystem eine hohe Effizienz aufweist. Unsere phasenverschiebenden Konstruktionen sind speziell auf den Oberschwingungsgehalt einer jeweiligen Anwendung zugeschnitten und gewährleisten eine maximale Unterdrückung sowie eine minimale Restverzerrung. Unterstützt durch unsere umfangreichen Prüflösungen – beispielsweise Oberschwingungsleistungsprüfungen in unseren CNAS-zertifizierten Labors – bietet Ryan Electric phasenverschiebende Lösungen, die Oberschwingungserzeuger in lastfreundliche Verbraucher verwandeln.
Eine harmonische Netzführung beschränkt sich nicht nur auf einzelne Transformatoren, sondern umfasst das gesamte Verteilnetz. Die von Ryan Electric vorgeschlagenen Lösungen zur Harmonischen-Dämpfung beinhalten integrierte Ansätze, die verschiedene Minderungsmaßnahmen kombinieren, um eine umfassende Verbesserung der Netzqualität sicherzustellen.
K-Faktor-Transformatoren mit vorgesehenen passiven Filtern können in unseren Unterverteilungsanlagen installiert werden und sind auf die Oberschwingungsfrequenzen der Anlage abgestimmt. Um Anwendungen zu unterstützen, die sowohl eine Oberschwingungsreduktion als auch eine Spannungsregelung erfordern, bieten wir Konstruktionen mit Phasenschiebertransformator und lastgeschaltetem Stufenschalter an. Bei Anlagen für erneuerbare Energien und Energiespeicher weisen unsere Transformatoren zusätzliche Merkmale auf, um die spezifischen Oberschwingungseigenschaften von Wechselrichtern und Batterieladegeräten zu mindern. Jede Lösung wird individuell so ausgelegt, dass sie sich problemlos in nachgeschaltete Schaltanlagen, vorgelagerte Schutzeinrichtungen sowie Systeme zur Anlagenüberwachung integrieren lässt, um so eine umfassende Lösung für das Power-Quality-Management bereitzustellen.
Der Wert beschränkt sich nicht nur auf den Schutz der Ausrüstung, sondern umfasst auch betriebliche und finanzielle Vorteile. Ein hoher Leistungsfaktor vermeidet oder mindert Netzbetreiberstrafen. Geringere Oberschwingungsströme schaffen mehr Spielraum in der Verteilung, um zusätzliche Lasten aufzunehmen. Reduzierte Betriebstemperaturen verlängern die Lebensdauer der Geräte und verringern den Wartungsaufwand. Saubere Energie verbessert die Prozessstabilität und minimiert Qualitätsprobleme bei empfindlichen Fertigungsverfahren. Für Facility-Manager, die vor den Herausforderungen moderner Lasten stehen, bieten die schwingungsdämpfenden Verteilungslösungen von Ryan Electric zuverlässige, effiziente und qualitativ hochwertige Stromversorgung – erprobt in mehr als 50 Ländern und vertraut von Kunden in Microsoft-Rechenzentren bis hin zu Industrieanlagen weltweit.
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