Störschutz

Normen wie IEC 60384-14 sind nicht mehr zeitgemäß und müssen angepasst werden

| Autor / Redakteur: Nach Unterlagen der Bajog Electronic, Pilsting / Thomas Kuther

Störer und Gestörter: Wechselrichter, EVGs und Schaltnetzteile können ein Smart Meter (rechts oben im Bild) empfindlich stören
Störer und Gestörter: Wechselrichter, EVGs und Schaltnetzteile können ein Smart Meter (rechts oben im Bild) empfindlich stören (Bild: Rainer Sturm/pixelio, VBM-Archiv)

Störschutzbauelemente wie X2- oder Y2-Kondensatoren fallen immer häufiger aus, was oft böse Folgen hat. Der Grund: die von Normen wie IEC 60384-14 geforderten Tests sind heute nicht mehr zeitgemäß.

Störungen aus dem Stromnetz können äußerst unangenehme Folgen haben. Häufige Geräte- und Anlagenausfälle, falsche Stromabrechnungen bedingt durch Smart-Meter-Beeinflussungen, die Zerstörung von Komponenten, meist Kondensatoren, oder auch die Zerstörung von Mittelspannungstransformatoren sind nur ein kleiner Auszug aus einer langen Liste, wie sich Beeinflussungen aus dem Versorgungsnetz auswirken können. Wie aber kommen solche, zum Teil zerstörerischen Störgrößen im Versorgungsnetz zustande?

Getaktete Systeme stören zwischen 1 und 150 kHz

Bild 1: Der Frequenzbereich zwischen 1 und 150 kHz wird bislang noch von keiner Norm abgedeckt
Bild 1: Der Frequenzbereich zwischen 1 und 150 kHz wird bislang noch von keiner Norm abgedeckt (Bild: Bajog)

Häufige Störer im Versorgungsnetz sind Solarwechselrichter, Frequenzumformer, Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) für Beleuchtungen, Schaltnetzteile, IGBTs, Tyristorschaltungen, MOSFETs. Ihre Schaltvorgänge verursachen Spannungssteilheiten von 10 kV/μs und Stromsteilheiten von bis zu 1000 A/μs in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 150 kHz.

Und gerade dieser Frequenzbereich ist eine Grauzone, die bislang noch von keiner Norm erfasst und hinsichtlich der maximalen Störgrenzwerte reguliert wird (Bild 1). Und das sind die typische Taktfrequenzen dieser Störquellen:

  • Frequenzumrichter: 5 … 20 kHz,
  • USV-Anlagen: 15 … 25 kHz,
  • Schaltnetzteile: 20 … 300 kHz,
  • Leuchten-EVGs: 20 … 200 kHz,
  • Induktionsanlagen: 100 … 150 kHz,
  • LEDs: 3 … 10 kHz.

Die von ihnen verursachten Auswirkungen auf das Stromnetz und damit auch auf die angeschlossenen Verbraucher hat Bajog electronic seit 1996 immer wieder veröffentlicht. Details finden Sie hier.

Die aktuellen Normen müssen angepasst werden

Aus diesen Tatsachen ergibt sich die Notwendigkeit, dass die aktuellen Normen wie IEC 60384-14 im Bereich der Spannungsfestigkeit und Lebenszeitzyklus unbedingt angepasst werden müssn. Dazu haben die EMV-Spezialisten bei Bajog electronic einen Vorschlag zu einem Testverfahren erarbeitet, das den aktuellen Netzgegebenheiten entspricht und den bekannten Störgrößen aus dem Versorgungsnetz standhält.

Verschiedene Filter in einem unabhängigen Testlabor

Dazu ließ Bajog electronic in einem unabhängigen Testlabor die eigenen Filterprodukte mit Kondensatoren aus der Eigenproduktion testen sowie zeitgleich auch Filter mit Standard X2- und Y2-Kondensatoren.

Ergänzendes zum Thema
 
IEC 60384-14

Bild 2: In einem unabhängigen Testlabor wurden vier Filter mit uinterschiedlichen X2- und Y2-Kondensatoren über 500 Stunden getestet
Bild 2: In einem unabhängigen Testlabor wurden vier Filter mit uinterschiedlichen X2- und Y2-Kondensatoren über 500 Stunden getestet (Bild: Bajog)

Insgesamt vier Filter wurden über 500 Stunden getestet (Bild 2). Aus diesen Testergebnissen wurde anschließend ein Test-Schnelltestverfahren erstellt, das sicher nachweisen kann, ob die verbauten Komponenten den aktuellen Netzbelastungen standhalten und die oft geforderte Lebenszeitdauer mehr als 15 Jahren von passiven Komponenten wie Kondensatoren und Netzentstörfilter sicher einhalten. Diesem Testverfahren unterzieht Bajog electronic zukünftig alle seine Filterprodukte.

Die erforderlichen Testparameter im Detail

Um ein realistisches Testergebnis und eine Aussage zur Zuverlässigkeit treffen zu können, das den Störanforderungen des aktuellen Versorgungsnetzes gleich kommt, sind die folgende Testparameter nötig:

Testphase 1:

  • Angelegte Nominalspannung während der gesamten Testphase (min. 42 Dauerteststunden),
  • positive Temperatur von 85 °C mit 85% Luftfeuchte, anschließend
  • negative Temperatur von –40 °C mit 0% Luftfeuchte, anschließend
  • negative Temperatur von –10 °C mit 10% Luftfeuchte.

Nach dieser Testphase 1 folgt eine Hochspannungsprüfung mit 2500 V Phase gegen PE sowie 1500 V Phase gegen N. Anschließend wird bei angelegter Nominalspannung ein zusätzlicher dU/dt-Puls von +2 kV/μs und –2 kV/μs Phase inklusive N beaufschlagt.

Testphase 2:

  • In Testphase 2 werden alle oben genannten Testparameter wiederholt.

Filter mit Standard-Kondensatoren fallen beim Test durch

Bild 3: Der Testbericht des unabhängigen Testhauses zeigt, dass Filter 3 und 4 mit Eigenkondensatoren die Testphase 2 bestanden haben und die anschließend gemessenen Bauelemente-Werte beider Filter den Startwerten entsprachen.
Bild 3: Der Testbericht des unabhängigen Testhauses zeigt, dass Filter 3 und 4 mit Eigenkondensatoren die Testphase 2 bestanden haben und die anschließend gemessenen Bauelemente-Werte beider Filter den Startwerten entsprachen. (Bild: Bajog)

Nach der Testphase 2 fielen die Filter mit Standard-X2- und Y2-Kondensatoren (Filter 1 und 2) aus. Bei den dU/dt–Test konnte ein Strom von über 900 A gemessen werden. Filter 3 und 4 mit Eigenkondensatoren dagegen haben die Testphase 2 bestanden. Die anschließend gemessenen Bauelementewerte beider Filter entsprachen den Startwerten. Details dazu finden Sie auch im Testbericht des unabhängigen Testhauses in Bild 3.

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
Sehr geehrter Herr Both, vielen Dank für Ihren Kommentar. Wir gehen bei Bildern, die uns von...  lesen
posted am 11.10.2013 um 13:52 von Thomas Kuther

Sehr geehrter Herr Kuther, es ist schon eine Frechheit von der Fa. Bajog, die schematische...  lesen
posted am 10.10.2013 um 10:05 von Elcap

Wenn man davon absieht, daß es nur positive Temperaturen gibt ........  lesen
posted am 10.10.2013 um 07:47 von Unregistriert


Mitdiskutieren
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 42310983 / Passive)