EMV mit Bayka: BayEnergy® TN-S-Kabel
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EMV Elektromagnetische Verträglichkeit in Stromverteilnetzen

Ausgangslage

Schaden_1 Quelle: Gustav Hensel GmbH & Co. KG Schaden_4 Quelle: Gustav Hensel GmbH & Co. KG

In den letzten jahren haben die Einflüsse von Frequenzumrichtern, Schaltnetzteilen, elektronischen Geräten auf die bestehende Elektroinstallation erheblich zugenommen. Als Folge davon treten unerklärliche Fehler an Geräten auf. EDV-Verantwortliche verzweifeln daran, dass in manchen Werksteilen Rechner aussteigen, während der selbe Computer im Serverraum oder in einer anderen Werkshalle problemlos funktioniert.

Kleine Steckernetzteile, die trotz Überspannungsschutzeinrichtung abbrennen, flimmernde Bildschirme oder Fehler in der Beleuchtungssteuerung lassen manche Betreiber an Geister glauben. Was mancher dann als Elektrosmog bezeichnet, hat jedoch weit tiefere Gründe.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), Netzfilter, Sonderstromkreise bringen aber nur mäßigen Erfolg. Die Analyse von Spannungsspitzen und Überspannung ergeben keinen aussagekräftigen Hinweis auf die Ursache.

Spätestens wenn Korrosionsschäden an Leitungen, Rohren, Erdern und Blitzschutzsystemen auftreten, wird klar, dass das Problem tiefer liegt.


Quelle: Markus Scholand, Sachverständiger für elektrische Anlagen, Blitzschutzsysteme und EMV-Maßnahmen


TNC1 Quelle: Markus Scholand, Sachverständiger für elektrische Anlagen, Blitzschutzsysteme und EMV-Maßnahmen

Ursachen

  • Alle Energieverteiler, Erdungssysteme und Telekommunikationsnetze sind im Gebäude leitend verbunden im TN-C System.
  • Vagabundierende Ströme sind Ströme, welche betriebsmäßig nicht über das elektrische Leitungsnetz (L1, L2, L3, N) fließen.
  • Früher gab es sinusförmige Stromverbraucher, wie Glühlampen, Transformatoren und Drehstrommotoren.
    Heute gibt es vermehrt nichtlineare Stromverbraucher, wie 5-12V DC (z.B. Trafos für LED-Lampen), Antriebstechnik, Computer und viele andere.
  • Durch die verschiedenen Schaltnetzteile im Dreiphasen-Wechselstromsystem werden die Rückströme nicht aufgehoben sondern sie addieren sich.
  • Oberschwingungen belasten und überlasten den Neutralleiter (bis zum 3-fachen Wert des Grundstroms).

Wirkungen

Oberschwingungen durch elektronische Verbraucher

Elektronische Netzteile, Frequenzumrichter USV-Anlagen und andere nichtlineare Verbraucher verzerren den sinusförmigen Stromverlauf. Oberschwingungen breiten sich unkontrolliert auf dem Netz aus.

Korrosion/Lochfraß an Leitungen

Der stromführende PEN-Leiter ist an verschiedenen Punkten und über Sammelschienen der Haupt- und Unterverteilung, Potentialausgleich untereinander und mit Erde verbunden. Ausgleichsströme, die über dieses vermaschte System ohne definierten zentralen Erdungspunkt fließen führen zu Lochfraß und Korrosion an den Erdverbindungen.

Hohe Magnetfelder in der Leitungsumgebung

Unsymmetrische Kabel und unvorteilhafte Leitungsführung verursachen hohe Magnetfelder um Kabel. Hohe Feldbelastung am Arbeitsplatz und flimmernde Monitore sind die Folge davon.

Netzwerkprobleme

Ausgleichsströme, die über den Erdanschluss und Schirmen von Signal- und Datenleitungen fließen können Störungen und Schäden an Netzwerkkomponenten und Systemen verursachen.

Rückwirkung

Störungen wirken sich auf die darüberliegende Netzebene aus, also von der Unterverteilung in Gebäuden auf die Haupverteilung auf dem Fabrikgelände bis zum Verteilnetz der Energieversorger.


Gesetzgebung und Normen

  • EMV-Richtlinie der EU (2004/108/EG) vom 15. Dezember 2004 ist in Kraft und einzuhalten.
    Dort sind Vorgaben zur Behandlung ortsfester Anlagen definiert. Der Betreiber der Anlage wird im Fehlerfall zur Verantwortung gezogen. Außerdem werden dort minimale Störfestigkeitsanforderungen definiert.
  • EMC Richtlinie 2014/30/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014 zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit, mit Gültigkeit ab dem 20. April 2016.
  • DIN EN 50310 VDE 0800-2-310:2011-05 Anwendung von Maßnahmen für Erdung und Potentialausgleich in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik (Deutsche Fassung EN 50310:2010)
  • DIN EN 50160 Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen DIN EN 61000-4-30 VDE 0847-4-30:2004-01 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

In der Gesetzgebung und in Normen werden Grenzwerte vorgeschrieben, bei der Umsetzung wird der Planer oder Betreiber im Regen stehen gelassen. Konkrete Vorgaben oder Ausführungsbestimmungen fehlen.


Netzformen
Lösungsversuche

Lösungen

Ursachen beseitigen und nicht Symptome bekämpfen

Die Praxis zeigt, dass hier in Vergangenheit mit vielen teuren Einzelmaßnahmen versucht worden ist, die Probleme in den Griff zu bekommen.

Voraussetzung für eine EMV-gerechte Verkabelung ist ein durchgehendes TN-S-Netz, sowohl in der Gebäudeverkabelung, als auch im Campusbereich. Idealerweise wird auch die Verteilebene bei Energieversorgungsunternehmen EVU als TN-S-System ausgeführt.

 

Als Beispiel seien hier Schweizer Energieversorger genannt, die mit TN-S-Netzen summenstromfreie und magnetfeldarme
Energieübertragung realisieren.

Für TN-S Netze bei Energieversorgern, Industrieanlagen, Solar- und Windparks bietet die Bayka optimierte 4½- und 5-Leiterkabel (4-adrig mit konzentrischem Außenleiter) an.

Ihre Vorteile

  • Montagefreundlicher Ceanderleiter (konzentrischer CW-Leiter). Montage ohne Nachsetzen der Phasenleiter
  • Aderisolierung  auf die Anwendung abgestimmt (PVC bis 70°C oder für höhere Strombelastbarkeit VPE bis 90°C)
  • Mantelwerkstoffe auf die Anwendung abgestimmt (PVC, VPE oder flammwidrig und halogenfrei)

Referenzprojekte

  • SAP AG, Walldorf, Neuer Campus
  • WIRSOL Rhein-Neckar-Arena, TSG 1899 Hoffenheim
  • Pasing Arkaden, München
  • Eisstadion Bietigheim-Bissingen