Elektromagnetische Verträglichkeit in der Elektroinstallation

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1 Herbert Schmolke, Erimar A. Chun, Reinhard Soboll, Johannes Walfort Elektromagnetische Verträglichkeit in der Elektroinstallation Das Handbuch für Planung, Prüfung und Errichtung Hüthig & Pflaum Verlag München/Heidelberg

2 Inhaltsverzeichnis Richtlinien, Gesetze und Normen Einführung Begriffe der EMV Von der europäischen Richtlinie zur harmonisierten Norm Europäische Richtlinien Richtlinienkonformität EMV-Richtlinie Europäisch harmonisierte Normen Inverkehrbringen von Produkten Besonderheiten bei Anlagen 24 Störgrößen: Quellen und Auswirkungen Oberschwingungen und Spannungsschwankungen Störungen durch Oberschwingungen Spannungsschwankungen Magnetische und elektrische Felder Was ist ein Feld? Magnetisches Feld Elektrisches Feld Natürliche Felder Technische Felder Felder im Bereich von Freileitungen Felder im Bereich von Kabeln und elektrischen Betriebsmitteln Felder im Bereich elektrischer Verbraucher Entladung statischer Elektrizität (ESD) Überspannungen infolge von Schalthandlungen Blitzschlag Einleitung Potentialanhebung Induktionsspannungen in Leiterschleifen Induktiver Spannungsfall in einem Leiter 60

3 10 Inhaltsverzeichnis 3 Kopplungsmechanismen Galvanische Kopplung Induktive Kopplung Kapazitive Kopplung Wellen- und Strahlungskopplung Physikalische Grundlagen Wellenkopplung Strahlungskopplung Zusammenfassung 85 4 EMV-Maßnahmen in der Elektroinstallation Potentialausgleich, Massung und Erdung Errichten der Erdungsanlage Netzsysteme Erdung des einspeisenden Systems Aufbau und Ausführung des Potentialausgleichs Hauptpotentialausgleich (HPA) Zusätzlicher Potentialausgleich Fremdspannungsarmer Potentialausgleich Potentialausgleich als Sternsystem Potentialausgleich als Maschensystem Leitungsbetrieb und Trassierung Konzept einer EMV-gerechten Verkabelung Leitungsbemessung Allgemeines Schutz des Neutralleiters Mindestquerschnitt des Neutralleiters Auswirkungen von Oberschwingungsströmen auf symmetrisch belastete Drehstromsysteme Verlegeabstände und Kabelkategorien Allgemeines Verlegeabstände zwischen unterschiedlichen Systemen Kabelkategorien Symmetrisch und asymmetrisch betriebene Signalleitungen Kabelrinnen und Kabelwannen 126

4 Inhaltsverzeichnis Schirmung Grundlagen Schirmung von Geräten, Gebäuden und Leitungen Allgemeines Gebäude-und Raumschirmung Schirmung von Leitungen Korrosionsschutz Filterung Einführung Filtereinsatz Schaltschrank Verminderung von Einflüssen magnetischer Störfelder Verbindung der inaktiven Teile des Schrankes bzw. Massung Schaltschrank-Zonenkonzept Schirmung des Schaltschrankes Maßnahmen zur Vermeidung von Überspannungen Abstände von Monitoren Nachrüstungen in bestehenden Anlagen Einführung eines TN-S-Systems Behandlung der Einleiterkabel und parallelen Stromschienen Nachrüstung des Potentialausgleichs Behandlung der Schirme Trennung und Schirmung der Systeme Zusätzliche Maßnahmen (Ersatzmaßnahmen) Oberschwingungen Allgemeines Störgrößen und ihre Auswirkungen Wichtige Begriffe Augenblickswert (Momentanwert) Effektivwert und Gleichrichtwert Formfaktor ; Scheitelfaktor (Crestfaktor) Weitere Begriffe 180

5 12 Inhaltsverzeichnis Wirk-, Blind- und Scheinleistung (ohne Oberschwingungen) Grundsätzliches zur Oberschwingungstheorie Oberschwingungserzeuger Besonderheiten der 3. Harmonischen Blindleistung durch Oberschwingungen Neutralleiterüberlastung und Neutralleiterunterbrechung Bemessung bzw. Auslegung des Stromversorgungssystems Spannungseinbrüche bei gesteuerten Stromrichtern (Kommutierungsprobleme) Kopplungsarten Leitungsgebundene Kopplung Kopplung über das magnetische Feld Maßnahmen gegen die Auswirkungen von Oberschwingungen Errichten des Stromversorgungssystems Auswahl von störungsarmen Betriebsmitteln Netzentlastung durch Filter Maßnahmen ohne Netzentlastung Verdrosselte Kompensationsanlagen Aktive Netzfilter Besonderheiten bei Frequenzumrichtern Funktionsprinzip von Frequenzumrichtern Frequenzumrichter als Störquelle Ableitströme von Frequenzumrichtern Stationäre Ableitströme Variable Ableitströme Transiente Ableitströme Zusammenfassung Filter EMV-Filter Hz-Kompensationsfilter Sonstige Filter Hinweise für die Errichtung Isolationsüberwachung 221

6 Inhaltsverzeichnis Aufbau eines IT-Systems mit Isolationsüberwachung Permanente Isolationsüberwachung in TN-Systemen Aufteilung der Umrichter auf verschiedene Stromkreise Planungsgrundlagen Die vier Planungsphasen Planung an einem Beispiel Vorprojektphase (Phase 1) Fundamenterder Gebäudeüberschreitende Leitungen und Kabel Gebäudeschirmung und Raumschirmung EMV-gerechter Potentialausgleich Äußerer und innerer Blitzschutz einschließlich Überspannungsschutz Angebotsphase (Phase 2) Realisierungsphase (Phase 3) Betriebsphase (Phase 4) Berücksichtigung von Oberschwingungen Verträglichkeitspegel Theoretische Netzanalyse Auswahl eines 150-Hz-Filters (Neutralleiterfilter) Zusätzliche Überlegungen bei der Planung von Frequenzumrichterantrieben Prüfungen Allgemeine Prüfpflicht für elektrische Anlagen Prüfungen nach EMV-Gesichtspunkten Erstprüfung Allgemeines Typische EMV-Messungen Prüfung der Netzqualität bei vermuteten Oberschwingungen Wiederkehrende Prüfungen Dokumentation Fachliche Voraussetzungen für Personen zum Prüfen von elektrischen Anlagen 258

7 14 Inhaltsverzeichnis 7.5 Sachkundiger gemäß VdS-Richtlinien (VdS 2596) Erforderliche Messgeräte Kalibrierung der Messgeräte 260 Literaturverzeichnis 261 Bücher, Informationsschriften 261 Normen 262 VdS-Richtlinien 263 Register 265