Ungleichmäßige Belastung – Bedeutung, Ursache und Lösung

Die primäre Energiequelle für die meisten Industrieanlagen sowie zahlreiche kleine Geschäfte und Werkstätten ist die allgegenwärtige dreiphasige Stromversorgung. Dreiphasige Stromversorgungssysteme dienen als grundlegender Rahmen für die moderne elektrische Infrastruktur und bieten eine belastbare und effiziente Methode zur Verteilung elektrischer Energie. Um sowohl Sicherheit als auch Effizienz zu gewährleisten, ist es unerlässlich, den Aufbau eines dreiphasigen Stromsystems sorgfältig zu planen.

In diesem Artikel erläutern wir die Bedeutung von Schieflasten in einem Drehstromsystem und gehen auf ihre möglichen Ursachen ein. Darüber hinaus werden wir die Diskussion mit dreiphasigen Solarstromsystemen verknüpfen und erläutern, wie solche Ungleichgewichte gemildert werden können . Darüber hinaus werden wir die Funktion der unsymmetrischen Ausgabe in Solarenergiesystemen einführen, um die Stabilität und Effizienz des Gesamtsystems zu verbessern.

 

 

Bedeutung und Ursachen der ungleichmäßigen Belastung

Eine unsymmetrische Belastung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn der Strom oder die Spannung in jeder Phase eines dreiphasigen Stromnetzes ungleich ist.

In einem perfekt ausgeglichenen Dreiphasensystem sind die Lasten auf jeder Phase hinsichtlich Größe und Leistungsfaktor identisch. In realen Szenarien können die an jede Phase angeschlossenen Lasten jedoch unterschiedliche Leistungsanforderungen haben.

Dieses Ungleichgewicht kann auftreten, wenn bestimmte Geräte dreiphasigen Strom benötigen, während andere unabhängig voneinander mit einphasigem Strom arbeiten. Darüber hinaus kann eine ungleiche Leistungsverteilung auf die Phasen aus Schwankungen im Gesamtstromverbrauch der Geräte in den einzelnen Phasen resultieren.

Neben der ungleichmäßigen Verteilung des Stromverbrauchs auf elektrische Geräte ist es auch möglich, dass Komponenten des Stromnetzes zu ungleichmäßigen Lasten beitragen, wie zum Beispiel:

• Ungleiche Impedanzen
  Schwankungen in der Impedanz von Komponenten, die auf unterschiedliche Kabellängen, Drahtgrößen oder Schwankungen in den Transformatorwiderständen zurückzuführen sein können.
• Fehler im System
  Störungen treten auf, wenn in einem Dreiphasensystem eine der Phasen ausfällt. Dies kann auf eine durchgebrannte Sicherung, einen defekten Schutzschalter oder einen beschädigten Leiter zurückzuführen sein. Die verbleibenden zwei Phasen müssen dann die gesamte Last tragen, was zu einem Ungleichgewicht führt.
• Harmonische
  Oberwellen, die ein Vielfaches der Grundfrequenz sind, können in einem Dreiphasensystem zu unsymmetrischen Strömen und Spannungen führen. Nichtlineare Lasten wie Antriebe mit variabler Drehzahl können zu Oberschwingungen beitragen.

 

Was passiert, wenn die Last im Dreiphasensystem unausgeglichen ist?

1. Unausgeglichene Lasten in einem Dreiphasensystem können in einigen Phasen zu einer Überlastung und in anderen zu einer Unterlast führen, was sich auf die Geräteleistung und Systemeffizienz auswirkt und das Risiko einer Überhitzung und Beschädigung der Geräte mit sich bringt.

2. Es können harmonische Ströme und Spannungen erzeugt werden, die zu Resonanzproblemen im System führen, die wiederum Spannungsverzerrungen, Geräteschäden und zusätzliche Leistungsverluste verursachen.

3. Unsymmetrische Lasten können auch zu einer schlechten Leistung des Leistungsfaktors führen, wobei ein niedriger Leistungsfaktor zu einem erhöhten Energieverbrauch und höheren Stromrechnungen führt.

 

Schieflastschutz

1. Blindleistungskompensation

Sammeln und zeichnen Sie in der Praxis relevante Daten auf, um die Vorhersagefähigkeit hinsichtlich der Stromlastbedingungen zu verbessern. Der Einsatz von Blindleistungskompensationsgeräten trägt zusammen mit der strategischen Verbindung unterschiedlicher Kondensatormengen zwischen entsprechenden Phasen und Neutralleitern erheblich zur Kompensation jeder Phase und zur wirksamen Minderung unsymmetrischer Blindströme bei.

2. Kontrollieren Sie die Ungleichgewichtsrate

Das Erreichen eines absoluten Lastgleichgewichts in realen dreiphasigen Energiesystemen ist oft eine Herausforderung, und unser Fokus liegt auf dem Streben nach einem relativen Gleichgewicht. Um dieses Ziel zu erreichen, messen Sie die dreiphasigen Leitungsströme und verteilen Sie die Last von der Phase mit dem höchsten Strom um, um die dreiphasigen Ströme so gut wie möglich auszugleichen . Dadurch wird sichergestellt, dass das Ungleichgewicht der dreiphasigen Ströme den von nationalen und zuständigen Behörden festgelegten Gleichgewichtskriterien entspricht. Das maximale Ungleichgewicht zwischen den Phasen sollte nicht mehr als 5 % betragen .

Bei der Berechnung der Unsymmetrie von Drehstromströmen wird üblicherweise folgende Formel verwendet:

 

Zum Beispiel :
Unter der Annahme, dass die dreiphasigen Ströme IA=9A, IB=8A, IC=4A sind, beträgt der durchschnittliche dreiphasige Strom 7A. Die Unterschiede zwischen Phasenströmen und dem dreiphasigen Durchschnitt betragen 2A, 1A, 3A. Nimmt man die maximale Differenz, also (MAX. Phasenstrom – dreiphasiger Durchschnittsstrom) = 3A, beträgt die dreiphasige Stromunsymmetrie 3A/7A * 100 %.

Dreiphasige Wechselrichter verfügen typischerweise über Überlastschutz- und Überspannungsschutzfunktionen. Im Falle einer schwerwiegenden Unsymmetrie wird der Wechselrichter automatisch entsprechende Schutzmaßnahmen ergreifen. Daher gilt die Bezugnahme auf die oben genannte Berechnungsmethode und die entsprechende Lastverteilung auch für dreiphasige Solaranlagen.

Bevor der dreiphasige Wechselrichter zur Versorgung der Last aktiviert wird , ist es daher wichtig, die an jede Phase anzuschließenden elektrischen Geräte im Voraus zu planen und sicherzustellen, dass die Leistung für jede Phase möglichst gleich ist . Unter der Annahme, dass die Gesamtausgangsleistung des Wechselrichters 15 kW beträgt, sollte die Leistung jeder Phase ein Drittel der Gesamtleistung ausmachen, also 5 kW. Im Anlagenbetrieb kann die genannte Methode zur Überwachung eingesetzt werden.

Für dreiphasige Photovoltaikanlagen empfehlen wir dringend den Hybrid-Wechselrichter SOLXPOW . Dieser Wechselrichter ermöglicht ein Lastungleichgewicht von 100 %/110 %, sodass Benutzer Lasten flexibel zuordnen und die Vorteile der Solarenergie maximieren können, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems gewährleistet wird.

 

Warum benötigen Sie einen 110 % unsymmetrischen Wechselrichter auf Phasenebene?

Der Wechselrichter der SOLXPOW-Serie ist ein multifunktionaler netzgekoppelter Hybrid-Wechselrichter, der mit einem speziellen intelligenten Stromzähler ausgestattet ist. Die Cloud-Plattform überwacht und steuert das gesamte Stromsystem und unterstützt eine unausgeglichene Leistung von 110 %/100 % (abhängig vom jeweiligen Modell).

 

Was ist ein Wechselrichter mit 100 % oder 110 % unsymmetrischem Ausgang?

Ein 100 % unsymmetrischer Ausgang bedeutet, dass jede Phase des dreiphasigen Wechselrichters eine Leistung im Bereich von 0 bis 1/3 der Nennausgangsleistung erzeugen kann. Mit anderen Worten: Die Leistungsabweichung zwischen zwei beliebigen Phasen kann bis zu 1/3 der Nennleistung betragen.

Eine 110 % unsymmetrische Ausgangstoleranz berücksichtigt eine unsymmetrische Lastrate von 110 %, was bedeutet, dass die Ausgangsleistung jeder Phase im Wechselrichter jetzt das 1,1-fache des Wertes erreichen kann, der mit einem 100 % unsymmetrischen Ausgang erreicht wird (0 bis 11/30 der Nennleistung). Leistung). Die unsymmetrische Ausgangsfunktion verbessert die Flexibilität des Solarsystems und die Gesamtleistung.

 

Die Vorteile einer unausgeglichenen Ausgabe

Wenn Sie auf Situationen wie Exportbeschränkungen in bestimmten Ländern oder einzelne Phasenstromladungen an bestimmten Standorten stoßen, ist der dreiphasige Wechselrichter von SOLXPOW aus folgenden Gründen die optimale Wahl:

1. Maximaler Eigenverbrauch

In Ländern, in denen der Export eingeschränkt ist , passt der unsymmetrische Ausgang des Wechselrichters die Ausgangsleistung an den Lastverbrauch jeder Phase an. Dieser Ansatz unterscheidet sich von der Ausgabe begrenzter Leistung auf der Grundlage des Mindestphasenbedarfs und verhindert so eine erhebliche Verschwendung von Solarenergie .

2. Mindestens die Stromrechnung

An Standorten, an denen der Strom für jede Phase einzeln abgerechnet wird,
Der Wechselrichter verteilt die Leistung individuell auf jede Phase, unabhängig von der Mindestlastphase. Bei unzureichenden Solarbedingungen erfolgt ein reibungsloser Übergang zur Netzstromversorgung, was die Abhängigkeit verringert und erhebliche Kostenvorteile bietet. Überschüssige Energie wird ins Netz eingespeist, um die Gesamteffizienz zu steigern.

 

Abschluss

Hier finden Sie einen Überblick über Konzept, Ursachen, Berechnung und Empfehlungen zur Minderung von Schieflasten in Drehstromnetzen.

In unseren kommenden Blogbeiträgen werden wir tiefer in die Welt der dreiphasigen Photovoltaikanlagen eintauchen und Wechselrichter mit 100 % symmetrischem und 100 % unsymmetrischem Ausgang vergleichen . Wir werden die Vorteile der Verwendung eines Wechselrichters mit 100 % asymmetrischem Ausgang in verschiedenen Szenarien hervorheben und seine überlegene Leistung unter verschiedenen Bedingungen erläutern. Abonnieren Sie gerne unseren Newsletter für weitere Einblicke oder kontaktieren Sie uns für Produktanfragen.