Suchen

ABB Frequenzumrichter für saubere Netze für die Wasserbranche

| Redakteur: Reinhard Kluger

In der Wasser- und Abwasserbranche gewinnen Low Harmonic Drives zunehmend an Oberwasser, tragen sie doch den vermehrt gestellten Forderungen der Energieversorger nach einer höheren Qualität der Netzspannung in idealer Weise Rechnung. ABB als ein Vorreiter bei der Entwicklung von Frequenzumrichtern mit geringen Oberschwingungen beliefert den Markt seit fünf Jahren erfolgreich mit effizienten und wirtschaftlichen Lösungen, ohne Einsatz von Aktivfiltern.

Firma zum Thema

Der ACS800-31 ist ein Frequenzumrichter mit geringen Oberschwingungen für die Wandmontage
Der ACS800-31 ist ein Frequenzumrichter mit geringen Oberschwingungen für die Wandmontage
( Archiv: Vogel Business Media )

Oberschwingungsströme entstehen durch nichtlineare Lasten, die an das Stromnetz angeschlossen sind. Die daraus resultierende Spannungs-Verzerrung ist eine Form der „Verschmutzung“ einer elektrischen Anlage, die Probleme verursachen kann, wenn die Summe der Oberschwingungsströme bestimmte Grenzen überschreitet.

Nichtlineare Verbraucher wie DC-Stromrichter, Frequenzumrichter oder selbst Leuchtstofflampen können in der Netzspannung und dem Netzstrom erhebliche Verzerrungen verursachen. Solche unzulässig hohen Oberschwingungen können andere Verbraucher stören, z. B. zu einer zusätzlichen Erwärmung von Transformatoren, Kabeln, Motoren, Generatoren und Kondensatoren führen, und Schäden bei Geräten verursachen, die an das gleiche Netz angeschlossen sind. Die Reduzierung der Oberschwingungen hat bei allen Verbrauchern deshalb eine hohe Priorität, weil sonst Strafen durch den Netzbetreiber drohen.

Bildergalerie

Vor allem die Wasser- und Abwasserbranche muss niedrige Oberschwingungswerte einhalten, um Schäden an den Einrichtungen nahe gelegener Wohngebäude zu vermeiden, die an das gleiche Netz angeschlossen sind. Die Verbesserung der Qualität der Netzspannung durch Reduzierung der Oberschwingungen ist insbesondere in dieser Branche eine zentrale Anforderung.

Hohe Netzqualität mit niedrigem Oberschwingungsgehalt

Low Harmonic Drives bieten hier eine einfache Lösung, um Oberschwingungsprobleme zu vermeiden. ABB ist Technologieführer bei diesen Geräten mit gut fünfjähriger Erfahrung. Der Antriebsspezialist verfügt über ein umfangreiches Portfolio an Low Harmonic Drives in einem Leistungsbereich von 5,5 bis 2.800 kW (400 bis 690 V).

Die Niederspannungs-Frequenzumrichter aus der Serie der ABB Industrial Drives sorgen für eine hohe Netzqualität mit niedrigem Oberschwingungsgehalt. Ihr Oberschwingungsverhalten ist besser als bei 12- und 18-Puls-Lösungen. Die kompakten Geräte lassen sich platzsparend ohne aufwendige Verkabelung installieren, da sie keinen Mehrwicklungs-Transformator oder externe Filter benötigen. Die Geräte für die Wandmontage (ACS800-31) und die Schrankgeräte für anspruchsvolle Industrieapplikationen (ACS800-37) sind in verschiedenen Schutzarten bis IP 54 lieferbar.

Herzstück der ABB Low Harmonic Drives ist die aktive Einspeiseeinheit. Strom und Spannung werden dadurch phasengleich geregelt und sind nahezu sinusförmig. Das Ergebnis ist ein ausgezeichneter Leistungsfaktor bei geringen Oberschwingungen. Der aktive Leistungsteil der Low Harmonic Drives ähnelt im Aufbau einem Motorwechselrichter mit IGBT-Leistungshalbleitern. Für einen geringen Oberschwingungsgehalt ist dies von entscheidender Bedeutung. Der wesentliche Vorteil liegt darin, dass auf spezielle Einrichtungen zur Oberschwingungsdämpfung wie beispielsweise Aktivfilter oder Leistungskompensation verzichtet werden kann. Der Low Harmonic Drive arbeitet im Gegensatz zu passiven Filterlösungen unter allen Betriebsbedingungen mit einem Grundschwingungs-Leistungsfaktor cos φ = 1 und kann sogar Blindleistung anderer Verbraucher kompensieren.

Kombination von drei Technologien

ABB nutzt neben der aktiven Einspeiseeinheit zwei weitere Technologien: die direkte Drehmomentregelung (DTC) und Low Harmonic-Filter. Mit der Kombination dieser drei Technologien wird eine Stromverzerrung von rund vier Prozent erreicht. Das entspricht den Anforderungen der internationalen Normen G5/4 und IEEE 519 und ermöglicht geringere Abmessungen und günstigere Transformatoren in der Spannungsversorgung.

Darüber hinaus bewirken Low Harmonic-Filter, DTC und die aktive Einspeiseeinheit, dass Oberschwingungen über den gesamten Frequenzbereich und in allen Betriebszuständen des Antriebs auf ein Minimum reduziert werden und nicht nur bei Nennlast. Diese wesentlichen Merkmale unterscheiden den Low Harmonic Drive von ABB von anderen Frequenzumrichtern auf dem Markt.

Im Folgenden soll an den Referenzen Hamburger Stadtentwässerung und Berliner Wasserbetriebe aufgezeigt werden, wie sich durch den Einsatz von ABB Low Harmonic Drives das Problem von Netz-Oberschwingungen lösen lässt.

Hohe Netzqualität bei HSE

Die Hamburger Stadtentwässerung (HSE) ist Konzernunternehmen von Hamburg Wasser, dem größten deutschen Trinkwasserversorgungs- und Abwasserbeseitigungsunternehmen in kommunaler Hand. Kernaufgabe der HSE ist die Beseitigung des anfallenden Abwassers von rund 2,2 Mio. Haushalten, Gewerbe- und Industriebetrieben sowie von 28 Umlandgemeinden. Bei der Modernisierung einer Antriebslösung im Klärwerk Köhlbrandhöft stand die Netzqualität im Fokus.

(ID:322547)