Versorgungsnetze unter Dauerbeschuss
Aus der Praxis
Getaktete Netzteile, Phasenanschnittsteuerungen, Thyristorenschaltungen, IGBT’s und Leistungstransistoren takten alle im ms-Bereich und damit im unteren KHz – Bereich (2-10 kHz). Die 1. 3. und 5. Oberwelle befinden sich ebenfalls, je nach Taktfrequenz im unteren kHz – Bereich und verursachen neben erheblichen Oberwellenanteilen auch energiereiche Spikes und Transienten.
Diese energiestarken Spikes und Transienten wirken mit einem sehr hohen dU/dt (Spannungsanstieg über die Zeit) ins Versorgungsnetz ein und erreichen häufig zwischen 100 V und >500 V/µs auf der Netzseite und bis zu 10 KV/µs auf der FU – Ausgangsseite zum Motor.
Eine weitere, nicht zu vernachlässigende zerstörerische Größe ist der Blitzschlag in das Netz selbst, oder über das Erdreich und somit über den Schutzleiter (PE).
Eine Tages - Satellitenauswertung erfasste ca. 2000 Gewitter/Tag und ca. 100 Blitzeinschläge pro Sekunde auf die Erde.
Im mitteleuropäischen Raum muß mit 15-35 Gewittertagen im Jahr und mit ca. 1-5 Blitzeinschlägen /km2 gerechnet werden. Die höheren Werte gelten für die südlichen Regionen.
Der allgemeine Sicherheitsaspekt:
Standard – Bauelemente, wie X1; X2; Y oder MKP – Kondensatoren, welche netzparallel betrieben werden, sind je nach Güte auf eine dU/dt – Verträglichkeit von bis zu 50V/µs ausgelegt. Je kleiner die elektronischen Baugruppen (Miniaturisierung) werden müssen, umso dünner werden auch die Filmdicken von Folienkondensatoren (2-6µmm) und desto geringer wird auch die Spannungsimpuls- u. dU/dt – Belastungsgrenze.
Natürlich sind X1; X2 und Y- klassifizierten Kondensatoren selbst löschend und heilen nach einem Durchschlag aus, aber dieser Vorgang darf sich nur begrenzt ereignen.
Kapazitätsverluste und erhöhte Stromwerte im Durchschlagszeitpunkt zeigen die bereits fortgeschrittene Vorschädigung des Bauelementes, bis letztendlich beim letzten Durchschlag der Maximalstrom fließt und somit auch die physikalische Zerstörung des Kondensators eintritt.
3KV Spitzenspannungswerte in Wohnbereichen, hervorgerufen durch Kurzschlüsse und andere Netzeinwirkungen und bis zu 10KV in Industrienetzen sind keine Seltenheit.
Neben den Störgrößen verursacht durch Schaltvorgänge im ms-Bereich (Taktfrequenzen), gibt es zahlreiche Verbraucher, welche breitbandige Netzrückwirkungen als massive Störgrößen ins Netz einspeisen.