1. Probleme durch nichtlineare Lasten ohne aktives Filter (APF)

1. Verzerrung der Netzspannungs- und Netzstromwellenformen, Abweichung von der Standard-Sinuswelle
2. Zusätzliche Wärmeverluste in Transformatoren, Kabeln und Motoren, Verkürzung der Lebensdauer der Geräte
3. Auslösung fehlerhafter Schaltvorgänge bei Schutzeinrichtungen, SPS und Präzisionsinstrumenten
4. Hervorrufen von Resonanzen mit herkömmlichen passiven LC-Filtern, Verstärkung der Oberschwingungsbelastung
5. Verursachen eines niedrigen Leistungsfaktors, führen zu hohen Blindleistungsstrafen durch das Versorgungsunternehmen
6. Verursachen einer dreiphasigen Stromunsymmetrie, Überhitzung und Durchbrennen der Neutralleiter

2. Einschränkungen herkömmlicher passiver LC-Filter

• Sie zielen nur auf bestimmte Oberschwingungsfrequenzen ab und sind nicht in der Lage, variablen Last-Oberschwingungen zu bewältigen
• Leicht zu einer Resonanz mit der Netzimpedanz führen, was zu einem Unfall durch Verstärkung von Oberschwingungen führen kann
• Sperrig, schwer, beansprucht viel Installationsraum
• Schlechte dynamische Reaktion, kann schnellen Lastverzerrungen nicht folgen
• Einzelfunktion: Filtert entweder nur Oberschwingungen oder kompensiert lediglich Blindleistung

3. Einzigartige Vorteile, die den APF unverzichtbar machen

(1) Komplexe Gesamtregelung aus einer Hand

(2) Ausgezeichnete dynamische Echtzeitreaktion

(3) Kein Resonanzrisiko mit dem Stromnetz

(4) Breites Kompensationsfrequenzband

(5) Stabile Kompensationswirkung bei schwankendem Netz

(6) Geringer Platzbedarf, flexible Installation

4. Wirtschaftliche Vorteile der APF-Installation

1. Beseitigung von Strafgebühren für niedrigen Leistungsfaktor durch Netzbetreiber
2. Reduzierung des zusätzlichen Stromverbrauchs und der Wärmeverluste von Verteilungsanlagen, Senkung der Stromkosten
3. Verlängert die Lebensdauer von Transformatoren, Motoren und Präzisionssteuergeräten und senkt Wartungs- und Austauschkosten
4. Vermeidet Produktionsausfallverluste, die durch Fehlfunktionen oder Ausfälle von Geräten aufgrund einer schlechten Netzqualität verursacht werden

Fallbeispiel 1: Automobil-Schweiß- und Lackierfertigungslinie

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Starke Oberschwingungsverzerrung der 5., 7. und 11. Ordnung; THDi erreichte 70 %
2. Starke Stromunsymmetrie zwischen den drei Phasen; Überhitzung der Neutralleiter
3. Häufiges Auslösen von SPS, Relaischutzsystemen und Ausfall von Kondensatorbänken
4. Leistungsfaktor so niedrig wie 0,72; monatliche Strafgebühren für schlechten Leistungsfaktor

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. THDi sank von 70 % auf 4,4 % und erfüllt damit vollständig den IEEE-519-Standard
2. Grad der Dreiphasen-Ungleichverteilung sank von 102 % auf 6,1 %
3. Leistungsfaktor stabilisiert über 0,99; Strafgebühren entfallen
4. Kein unvorhergesehener Produktionslinien-Ausfall infolge von Störungen der Netzqualität

Fallbeispiel 2: Großes Telekommunikations-Rechenzentrum

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Massive Ansammlung der 3. Oberwelle im Neutralleiter, verstecktes Brandrisiko
2. Oberwellenresonanz zwischen Kondensatoranlagen und Netz, Spannungsverzerrung
3. Häufige Abstürze von Speicherservern und Kommunikationsgeräten

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. Strom der 3. Oberwelle im Neutralleiter um über 90 % reduziert
2. Filterreaktionszeit ≤ 5 ms, Unterdrückung der 2. bis 51. Oberwelle
3. Unterstützt Cloud-Überwachung aus der Ferne und passt zum betriebslosen Betrieb von Rechenzentren
4. Keine ungewöhnlichen Server-Neustarts mehr nach der Modernisierung

Fallbeispiel 3: Einkaufszentrum und Gewerbekomplex

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Gemischte Mehrfachoberwellen aus verstreuten, dezentralen nichtlinearen Lasten
2. Zusätzliche Wärmeverluste im Transformator, hoher Stromverbrauch
3. Fehlfunktion des Aufzugssteuerungssystems, Lichtflackern

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. THDi unter 5 % gehalten, Spannungsform glatte Sinuswelle
2. Temperaturabfall am Transformator um 8–12 °C, jährlicher Leistungsverlust um 7 % reduziert
3. Lichtflackern und Störungen der Aufzugssteuerung beseitigt

Fallbeispiel 4: Cluster von Schnellladesäulen für Elektrofahrzeuge (EV)

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Sofortige, starke Schwankung von Oberschwingungs- und Blindstrom beim Laden/Abfahren der Fahrzeuge
2. Netzspannungseinbruch und Oberschwingungsstörungen der Stromversorgung in benachbarten Wohngebieten
3. Hinweis der zuständigen Stromversorgungsbehörde zur Verbesserung der Netzqualität

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. Dynamische Erfassung schnell wechselnder Ladeleistungen innerhalb von Mikrosekunden
2. Leistungsfaktor auf Netzebene stets über 0,98
3. Keine Beschwerden zur Netzqualität seitens der umliegenden Anwohner

Fallbeispiel 5: Photovoltaik- und LNG-Industrieanlage für erneuerbare Energien

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. PV-Wechselrichter speisen hochfrequente Oberschwingungen in das interne Netze des Werks ein
2. Herkömmliche passive LC-Filter neigen leicht zur Resonanz mit PV-Anlagen
3. Netzanschluss-Qualität der Einspeisung erfüllt nicht den Netzanschlussstandard

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. Risiko einer Resonanz zwischen Filter und Erneuerbare-Energien-Netz vollständig vermieden
2. Erfüllt die netzseitigen Anforderungen an Oberschwingungen und besteht die Abnahme durch die zuständige Netzbetreibergesellschaft
3. Stabilisiert die Werkspannung während Schwankungen der PV-Leistungsabgabe

Fallbeispiel 6: Krankenhaus und Raum für medizinische Präzisionsgeräte

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Oberschwingungsrauschen verfälscht medizinische Bilddaten
2. Störung medizinischer Lebenserhaltungssysteme, potenzielle Sicherheitsgefahr für Patienten

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. Saubere Stromversorgung ohne elektrisches Rauschen
2. Stabiles medizinisches Bildsignal, keine ungewöhnlichen Gerätealarme

Fall 7: Metallurgie- und Lichtbogenofen-Fabrik

Lastquelle

Ursprüngliche Probleme

1. Schwerer Spannungsflimmer, hoher negativer Sequenzstrom
2. Beschleunigte Alterung des Transformators, hohe Wartungskosten

Lösung mit aktiven Filtern (APF)

Wirkung nach Inbetriebnahme

1. Gleichzeitige Unterdrückung von Flimmern und negativem Sequenzstrom
2. Verlängern Sie die Lebensdauer des Transformators um mehr als 5 Jahre