Wie sich ein stabiles Stromnetz für Wolkenkratzer sicherstellen lässt

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Eine Komplettlösung verbessert die Netzqualität

Das Lastenprofil der Verbraucher in Hochhäusern und anderen großen Gebäuden ist hoch komplex und erfordert sowohl eine dynamische Blindleistungskompensation als auch eine Oberwellenunterdrückung über ein breites Frequenzspektrum hinweg. Die Komplettlösung zur Netzstabilisierung mit aktiven harmonischen Filtern der PQSine S-Serie ist dafür hervorragend geeignet.

Zunächst analysieren TDK-Applikationsingenieure zusammen mit auf Netzqualitätslösungen spezialisierten Distributionspartnern das Stromnetz eines Wolkenkratzers im Detail. Dies geschieht während der Bauphase. Dabei werden im Regelfall in allen Zuleitungen im Gebäudenetz deutlich erhöhte Oberschwingungsanteile und transiente Verzerrungen festgestellt (Bild 1). So war in einem typischen Wolkenkratzer die harmonische Verzerrung in der 3., 5., 7., 11. und 13. Ordnung besonders groß.

Anhand der Analyse und mit Hinblick auf die Anforderungen bezüglich Netzqualität, Energieeinsparung und Zuverlässigkeit stellen aktive harmonische Filter der PQSine S-Serie eine optimale Lösung dar (Bild 2). Die Filter erweitern das TDK-Angebot an Bauelementen und Systemen zur Verbesserung der Netzqualität. Das Portfolio umfasst Produkte wie aktive und passive harmonische Filter, unverdrosselte Kondensatorbänke sowie automatische Systeme zur Blindleistungskompensation im Nieder- und Mittelspannungsbereich.

PQSine S-Serie – leistungsstark und zuverlässig

Die PQSine S-Serie ist konzipiert für 3-phasige Netze mit und ohne Neutralleiter. Mit PQSine S können harmonische Oberschwingungen bis zur 50. Ordnung (2500 Hz/3000 Hz) erfasst und gefiltert werden (Tabelle).

Zusätzlich zu der leistungsstarken Filterfunktion stellen die aktiven harmonischen PQSine-Filter einen Lastausgleich aller drei Phasen sicher. Bei vieradrigen Verbrauchern werden auch Ströme im Neutralleiter kompensiert. Dank dieser Eigenschaften helfen sie, Resonanzen in der Leitung zu vermeiden und gewährleisten eine hohe Leistung und Verlässlichkeit.

Die wesentlichen Merkmale der aktiven harmonischen Filter der PQSine S-Serie sind:

Doppelfunktion als Oberschwingungs- und Blindleistungskompensation.

Die aktiven Filter bieten eine wirksame Oberschwingungskompensation und eine schnell ansprechende Blindleistungskompensation sowohl für kapazitive als auch für induktive Lasten. Dadurch kann der Leistungsfaktor des Systems auf annähernd 1,0 gehalten werden.

Intelligente Schalttechnik: Ein spezielles Bussystem sorgt dafür, dass zwei der drei Hilfssteuerbusschränke (zwei Zuleitungen und ein Buskoppler) immer für eine optimierte Performance und Redundanz geschaltet werden.

Ultraschnelle Reaktionszeiten: Die aktiven Filter der PQSine S-Serie verfügen über eine Reaktionszeit von unter 50 µs und reagieren somit schnell auf hohe und schnell wechselnde Lasten.

Modularität und Skalierbarkeit: Um auch zukünftigen Anforderungen an die Netzqualität gerecht zu werden, verfügt jeder PQSine Schaltschrank über zwei oder drei freie Steckplätze für Systemerweiterungen.

Für die hohe Zuverlässigkeit sorgt eine Reihe von Selbstüberwachungssystemen. Die wichtigsten sind: Überlastschutz, Abschaltung bei Übertemperatur, Schutz vor Über- oder Unterspannung sowie Lüfterüberwachung. Zur benutzerfreundlichen Eingabe und Ablesung der Daten verfügen die Geräte über ein 7-Zoll-TFT-Color-Touchscreen. PQSine hat Modbus- (RTU) und TCP/IP- (Ethernet) Schnittstellen für Steuerung, Programmierung und Diagnose.

Die aktiven harmonischen Filter der PQSine S-Serie basieren auf dem neuesten Stand der Technik im Bereich Leistungselektronik. Sie werden parallel zu den mit Oberschwingungen behafteten Lasten geschaltet. Der aktive Filter analysiert den Netzstrom und dessen Oberschwingungen und generiert einen Kompensationsstrom, der die Oberschwingungen neutralisiert und so einen annähernd sinusförmigen Stromverlauf erzeugt (Bild 3). Dank der schnellen Reaktionszeit bietet der PQSine eine hervorragende Leistung bei schnell wechselnden Lasten, wie etwa jene von Aufzügen. Anhand der in Echtzeit ermittelten Daten speist der PQSine einen Kompensationsstrom in das Netz ein, der die Nicht-Linearität des Laststroms aufhebt.

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