VonFrank Müller

VSEH Nord – Warnemünde

Auch im Jahr 2023 werden seitens des VSEH Nord e.V. wieder zwei Sachverstätigen-Tagungen durchgeführt.

Dieses Jahr fand im Mai der rege Austausch mit den Sachverständigen des Elektrotechniker Handwerkes in Warnemünde statt.

Dabei habe ich in diesem Frühjahr erneut die An- und Abreise mit dem Fahrrad getätigt.
Dabei konnte ich mit in Summe 370km die blühende Landschaft von Mecklenburg vor Pommern „pur“ erleben.

Eines der Fortbildungs- und Schulungsmaßnahmen war ein Vortrag von mir, über die richtige Verlegung von hochstrom-genutzten Einzelleitern.

Auszug aus dem "Sprachrohr"

(TEXT-Wiedergabe des Beitrag aus dem „SPRACHROHR:)

Zur diesjährigen VSEH-Nord e.V. Frühjahrstagung in Warnemünde hat Herr Frank Müller, öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger einen Vortrag zum Thema fachgerechter „Einzelleiter-Verlegung“ gehalten.

Die Verlegung von Einzelleitern führt zu einer Reihe von elektrischen bzw. elektromagnetischen Einschränkungen sowie Beeinflussungen, wenn diese nicht fachgerecht und nicht auf Basis von elektrotechnischen Grundlagen installiert werden.

Aus einer nicht fachgerechten Installation von Einzelleitern sind eine Vielzahl von Beeinflussungen und Störungen zu erwarten!

Mögliche Störungen können unter anderem Beeinflussungen von sehr hohen magnetischen Einkopplungen und nicht symmetrische Stromaufteilungen über die Kabelsysteme sein.

Besonders bei einer sehr hohen Strombelastung, wie sie zum Beispiel bei den Leitungsverbindungen zwischen einem Transformator und der Niederspannungshauptverteilung (NSHV) oder einer sehr großen Maschine vorkommen, führt eine nicht fachgerechte Elektroinstallation zu negativen Begleiterscheinungen in der eine zufriedenstellende, elektromagnetisch verträgliche (emv) Umgebung nicht gewährleistet werden kann.

Das Regelwerk der Normen DIN VDE 0298-4 beschreibt hierzu im Anhang „D“, wie eine normative Einzelleiter-Installation auszusehen hat. Es zeigt sich aber, dass selbst diese verschiedenen normativen Installationsvorschläge nicht zwingend zu einem störsicheren Betrieb führen.

In dieser normativen Betrachtung wurde zum Beispiel der Schutzleiter fälschlicherweise gar nicht berücksichtigt. Hierdurch ist zu erwarten, dass sich bei einer nicht fachgerechten Installation sehr hohe induktive Ströme in das Schutzeitersystem einprägen. Dadurch kommt es zu sehr hohen vagabundierenden Schutzleiterströmen, welche sich auch durch weitere bauliche oder elektrotechnische Maßnahmen nicht kompensieren lassen.

In der DIN VDE 0298-4; 4.3.3 wird eine gleichmäßige Stromaufteilung mehrerer Einzelleiterkabelsysteme angenommen, wenn die Leiter:

  • aus demselben Werkstoff sind,
  • denselben Nennquerschnitt,
  • etwa die gleiche Länge und
  • keine Verzweigungen auf der gesamten Stromkreislänge aufweisen und
  • die parallel geschalteten Leiter in mehradrigen oder verseilten einadrigen Kabeln oder Leitungen enthalten sind oder
  • die parallel geschalteten Leiter in einadrigen Kabeln oder Leitungen bei eng gebündelter oder ebener Anordnung einen Nennquerschnitt ≤ 50 mm² Cu oder ≤ 70 mm² Al aufweisen.

In dem Vortrag von Herrn Müller wird gutachterlich über einen Vollbrand einer sehr großen und sehr kostenintensiven Druckmaschine berichtet, welcher durch eine nicht fachgerechte Einzelleiter-Verkabelung ausgelöst worden ist.

Durch induktive, transformatorisch eingekoppelte Schutzleiterströme und Fehl-Differenzströme kam es zu einer thermischen Durchzündung, der im EX-Bereich befindlichen Farben und Kunststoffen an der Maschine zur Folienbedruckung.

In einem mehrere Jahrzehnte altem AEG-Fachbuch wurde genau zu diesem Thema eine sehr interessante Untersuchung durchgeführt, bei der die 3-phasige, 2.800A hohe Stromaufteilung auf 11 Einzelleitungen untersucht wurde.

Die beschriebene Untersuchung des Unternehmens AEG handelt über den „Proximity – Effekt“ (Nachbarschaftseffekt), welches die Wechselstrom-Verlusteffekte in elektrischen Spulen wiedergibt. Es werden die Beeinflussungen durch Magnetfelder und der Verlustwärme aus den Streufeldern der Wirbelströme beschrieben.

Mit vier unterschiedlichen Verlegearten wurden die Versuchs- und Messreihen von der Firma AEG dokumentiert.

Die vorgestellten Ergebnisse geben die naturwissenschaftlichen Grundlagen der Elektrotechnik wieder. Im Gedankengut des geschlossenen Stromkreises, dass was „hin“ fließt, muss auch wieder „zurück“ fließen, zeigt sich das,  wenn ein elektromagnetisch verträgliches „Kabelsystem“ gebaut wird, eine unsymmetrische Stromaufteilung sowie eine Beeinflussung und / oder Störung benachbarter Systeme vermieden wird.

Die Verlegung der Einzelleiter muss zwingend als gebündeltes Kabelsystem erfolgen!

VonFrank Müller

14.12.2022 4. DOEPKE Talk

… mit meinem sehr geschätzten Sachverständigenkollegen Markus Scholand und den Herren Stefan Davids und Johann Meints vom Veranstaltungsausrichter Doepke Schaltgeräte GmbH.

Es ist soweit, bereits am 14.12.2022 findet noch vor Weihnachten der 4. Doepke Talk statt. Mit meinem Sachverständigenkollegen, Herrn Markus Scholand sprechen wir dieses mal über das Thema „Elektromagnetische Verträglichkeit“ in elektrischen Anlagen!

Programm der Online-Veranstaltung
10.00–12.15 Uhr

  • EMV in elektrischen Anlagen
  • Was versteht man eigentlich unter EMV?
  • Welche Störgrößen gibt es und wo kommen sie her?
  • Welche normativen bzw. gesetzlichen Anforderungen gibt es?
  • EMV bereits in der Planung berücksichtigen
  • Typische Anzeichen von EMV Störungen
  • Gefahren durch Störeinflüsse
  • Fälle aus der Praxis

13.15–14.45 Uhr

Fortsetzung des Vormittags

LIVE-Vorführung

  • Wie verhalten sich Neutralleiterströme?
  • Powerfaktorkorrektur – Was ist PFC?
  • Strom auf dem Potentialausgleich

14.45 Uhr–Ende

Erfahrungsaustausch/Diskussionsrunde und Ausklang der Veranstaltung

Seien Sie live dabei! Wir freuen uns auf Sie!


NACHLESE:
Schon ist alles wieder vorbei!
Auf der Anreise durfte ich noch kurz das Ostfriesische Land, eingehüllt im zarten Schneekleid bei Minus 10°C aus dem Auto bewundern.

VonFrank Müller

10.10.2022 VSEH Herbsttagung

Auf der diesjährigen VSEH-Nord e.V. Jahresversammlung im Herbst 2022, werde ich erneut einen Vortrag zur Weiterbildung meiner Sachverständigenkollegen halten.

Die Themen sind alle aus dem elektrischen Umfeld eines Serverraumes, bzw. eines Rechenzentrums.

  • unterbrechungsfreie Wiederholungsprüfung (DGUV V3 + DIN VDE 0105-100)
  • Prüffähige Verteilungen in der Kommunikationstechnik (IT)
  • USV-Betrieb im Rechenzentrum
  • 3- und 4-polige Schaltung
  • Messungen der Ableitfähigkeit
  • Differenzstrommessungen
  • Erfahrungsaustausch
VonFrank Müller

Ladeverluste beim Elektroauto

Der ADAC hat sich am 13.09.2022 dem Thema der Lade-Verlustleitung bei Elektrofahrzeuge angenommen. Egal, ob der ADAC Elektro-Fahrzeuge gut oder nicht so gut wie Fahrzeuge mit fosiller Brennstofftechnologie findet, ist der Beitrag lesenswert und sollte in der ganzheitlichen Betrachtung Berücksichtigung finden.

Aus Copyright Gründen kann der Inhalt des Textes nicht wieder gegeben werden.

https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/laden/ladeverluste-elektroauto-studie/

VonFrank Müller

09.09. Planertage bei Janitza

Nachdem Corona die Zeit der Präsentveranstaltungen stark eingeschränkt hat, werden ich in diesem Jahr in Hannover, am 09.09.2022 für Fachplaner der TGA und Elektrotechnik zum Thema der Netzrückwirkungen und Blindstromverzerrungen einen 90min Vortrag halten.

Ich freue mich auf ein gutes Gelingen und konstruktiven sowie interessanten Fachgesprächen.

NACHLESE:
Vielen Dank an dieser Stelle, dass ich bei diesem tollen und sehr spannenden Event teilnehmen und mich mit einbringen durfte.

Es ist mir immer wieder eine Freude, wenn ich viele Personen erreiche, mit denen ich meine Sachverständigentätigkeiten teilen darf.
DANKE!

VonFrank Müller

03.09. Wulfsdorfer Radelspaß

eine aussergewöhnliche Radveranstaltung
Samstag, 3. September 2022, Beginn 13 Uhr
Wulfsdorfer Weg 199, Ahrensburg

LINK Gut Wulfsdorf

https://gutwulfsdorf.de/veranstaltungsdetails/wulfsdorfer-radelspass-373.html?day=20220903&times=1662206400,1662220800

LINK Hermann-Jülich-Werkgemeinschaften

https://www.werkgemeinschaften.de/veranstaltungen/wulfsdorferradelspass/


Auch in diesem Jahr freuen wir uns erneut, unseren Anteil zum Gelingen dieser besonderen Veranstaltung betragen zu dürfen.

Beim Wulfsdorfer Radelspaß fahren Menschen mit und ohne Assistenzbedarf gemeinsam als Team auf einem ca. 2 km langen Rundkurs fernab vom Straßenverkehr. Die Strecke kann mehrere Male gefahren werden.

Jeder ist herzlich eingeladen sich ebenfalls sportlich und emotional einzubringen.

2021 – www.CyclingTeamHolstein.de

NACHLESE

Goschi und Frank
VonFrank Müller

Juli 2022 – Reetdachhaus brennt nach Blitzeinschlag

Das Reetdach eines Gebäudes an der Straße „Hinterm Horn“ in Hamburg Allermöhe stand nach einem Blitzeinschlag in der Nacht 01.07.2022, gegen 02:45 Uhr in Flammen.
Das Dach konnte leider auch von der Feuerwehr nicht mehr gerettet werden.
Das Haus ist zur Zeit nicht bewohnbar.

Besonders Reetdachhäuser sind den Urgewalten einer athmospärischen Entladung ausgesetzt und müssen gegen die Auswirkungen eines direkten / indirekten Blitzeinschlages geschützt werden.

VonFrank Müller

Mai 2022 – Gravel – GRASH 300

… es muss auch mehr, wie nur die Arbeit geben!

Um meine physische und psychische Ausgeglichenheit zu halten, bin ich sehr viel mit dem Rad unterwegs.

Viele meiner Arbeitswege ins Trittauer Büro fahre ich mit dem Fahrrad.

Zum diesjährigen „Himmelfahrtstag“ habe ich mir ein kleines Highlight gesetzt und an einem Stück, Tag und Nacht durchgängig eine 300km lange Radfahrt durch Schleswig-Holstein unternommen.

Perfekt organisiert wurde die Ausfahrt vom Radsport Team Lübeck e.V.

Die Gravel-Tour wurde GRASH getauft – oder auch GRavel-Across-Schleswig-Holstein!

So ging es bei suboptimalen Wetterbindungen um kurz von 15Uhr los, mit anfänglichen, vereinzelten Sonnenstrahlen gegen den stürmischen Westwind von Lübeck in Richtung Brunsbüttel.

Leider hat es nachts auch noch für drei Stunden angefangen zu regnen. Zu diesem Zeitpunkt musste ich meinen „inneren Schweinehund“ schon mehrfach überzeugen weiter zu fahren.

Kurz vor 8 Uhr morgens bin ich dann nach 327km und einer Nettofahrzeit von 14,5 Stunden, sturzfrei und durchaus glücklich sowie sehr zufrieden wieder zurück in Lübeck angekommen.

Ein wirklich tolles Erlebnis!

… ein ausführlicher Bericht befindet sich auf der CyclingteamHolstein.de

VonFrank Müller

Mai 2022 – Der Leistungsfaktor ist der Tod des CosPhi

Vortrag von Frank Müller, Sachverständigenbüro Perfekte Netze GmbH


Unsere Niederspannungsversorgungsnetze verändern sich!

Durch die Verwendung von immer mehr, nicht-linearer Betriebsmittel, entstehen unter anderem sogenannte Netzrückwirkungen. Netzrückwirkungen haben wir schon immer in unseren Stromversorgungssystemen gehabt. Was ist dabei neu? Was hat sich so verändert, dass der CosPhi seine Bedeutung verloren hat?

Der CosPhi beschreibt nur die fundamentale Netzgrundschwingung bei einer Frequenz von 50Hz. Der Phasenverschiebungswinkel CosPhi verschiebt in der zeitlichen Abhängigkeit „nur“ den Strom-Nulldurchgang zum Sinus der Spannung.

Eilt der Strom der Spannung voraus, so entsteht eine kapazitive, verschobene Blindleistung (Qkap). Ist der Nulldurchgang des stromgeführten Sinus zum Sinus der Spannung verspätet, so ist die Blindleistung induktiv (Qind.).

In den letzten Jahrzehnten wurde die in den Niederspannungsnetzen zu viel erzeugte, induktive Blindleistung mit konventionellen Kompensationsanlagen beschaltet. Beispielweise wurde die konventionell geschaltete, induktive verschobene Motorblindleistung stufenweise mit kapazitiven Strömen kompensiert!

Im heutigen Betriebszustand unser Netzversorgung gibt es kaum noch konventionell betriebene, ohmsche, bzw. sich lineare verhaltende Betriebsmittel. Alles wird mit einer Leistungselektronik elektrisch angeschlossen, vom kleinen Netzteil eines Smartphone, über die LED-Beleuchtung, bis hin zu drehzahlgeregelten Motorantrieben mit vorgeschalteten Frequenzumformer.

Mit dem „Verlust“ der ohmschen, sich linear verhaltenden Betriebsmittellast ist eine Strom-Spannungs-Phasenverschiebung in alter Betrachtungsweise kaum noch zu erwarten. Hierbei ist der Phasenverschiebungswinkel CosPhi dann 1, was bedeutet, dass die Stromaufnahme phasensynchron mit der Spannung ist. Bei einem CosPhi von 1, müsste die Scheinleistung (S) dann eigentlich gleich der Wirkleistung (P) entsprechen. Das ist aber nur die Theorie! In der Praxis zeigt sich, dass dennoch eine Blindleistung in den Niederspannungsnetzen vorhanden ist. An dieser Stelle spricht man nicht mehr von der verschobenen Blindleistung (Q), sondern von der verzerrten Blindleistung (D´).

Durch die heutige Nutzung unzähliger nicht-linearen Verbraucher, Betriebsmittel und elektrischen Anlagen kommt es durch die Vielfachen der Netzgrundschwingungen zu einer Verzerrung des Stromsinus. Diese Stromverzerrung entsteht durch die harmonischen Vielfachen der Netzgrundschwingung. Diese Verzerrung des Betriebsmittelstromes lässt Harmonische oder auch sogenannte Oberschwingungen entstehen.

Die Oberschwingungen dieser verzerrten Stromaufnahme können sich bis in den höheren Kilohertzbereich ausbreiten. Dabei beschreibt die Grundversorgungsnorm DIN EN 50160 „nur“ ein Vielfaches der Grenzwertbestimmung von 50 x 50Hz = 2.5kHz. Die Netzrückwirkungen der Oberschwingungen sind aber durchaus bis weit über 100kHz feststellbar, mit zum Teil störenden oder zerstörenden Auswirkungen der angeschlossenen Betriebsmittel und elektrischen Anlagen.

Vortragsfolienauszug „der Leistungsfaktor ist der Tod es CosPhi“

Anhand der Illustration ist erkennbar, dass sich jetzt eine größere Scheinleistung einstellt. Diese Scheinleistung (S´) ist die quadratische Addition vom Wirkanteil (P), 50Hz-Blindanteil (Q) und dem verzerrten Blindanteil (D´) und trägt nun auch einen erhöhten Scheinstrom (Iges.) der Grundschwingung und zusätzlich den der vielfachen Harmonischen.

Als Hinweis sei gesagt, dass viele Strommessgeräte nur die Grundschwingung abbilden können.  Hochwertigere Echteffektivmessgeräte (TRMS) können an dieser Stelle auch den Oberschwingungsanteil mitmessen.

Vortragsfolienauszug „Strom-Oberschwingungen in der Darstellung der Fourieranalyse“

An diesem zuvor genannten exemplarischen Beispiel ist erkennbar, dass zu der 50Hz Grundschwingung eine Vielzahl von geradzahligen und ungeradzahligen Oberschwingungen die verzerrte Scheinleistung (D´) darstellen.

Die Fourieranalyse zerlegt die Oberschwingungen in ihre Einzelteile und gibt diese in einer nebeneinander aufgestellten Balkendiagramm-Darstellung wieder.

Bei einem ohmschen, sich linear verhaltenden Betriebsmittel, wie zum Beispiel eine herkömmliche Glühlampe entstehen außer der 50Hz Grundschwingungsströme keine Vielfachen der Harmonischen.

Vortragsfolienauszug „Stromverzerrung einer LED-Leuchte“

Bei nicht linearen Betriebsmittelströmen, wie in diesem dargestellten Beispiel einer LED-Leuchte, kommt es zu einer Stromverzerrung und der Entstehung von Oberschwingungen bis in den höheren Frequenzbereich. Auch ist bei einer erhöhten, verzerrten Blindstrombelastung mit einem wesentlich höheren Scheinstrom zu rechnen, gegenüber dem Wirkstromanteil.

Diese erhöhten Scheinströme erwärme die Elektroinstallationsverkabelung und lassen Schutzorgane, wie Leistungsschalter unerwartet durch eine Stromüberlast auslösen!

In Versorgungsnetzen mit sehr vielen nicht-linearen Betriebsmitteln und elektrischen Anlagenteilen ist die Blindleistungsverschiebung des Phasenverschiebungswinkels CosPhi selten noch vorhanden. Der 50Hz Phasenverschiebungswinkel CosPhi ist fast immer „1“. In herkömmlicher Betrachtung würde das bedeuten, dass die Wirkleistung (P) gleichgroß der Scheinleistung (S) ist.

Bei nicht-linearen Betriebsmittelanschlüssen bestimmt auch nicht mehr die Blindleistungsphasenverschiebung (Q), sondern zu größten Teilen nur noch die Blindleistungsverzerrung (D´) den „Wirkungsgrad“ (Leistungsfaktor LF) der elektrischen Anlagen und Betriebsmittel. Der  Leistungsfaktor gibt das Verhältnis zwischen Wirkleistung (P) und Scheinleistung (S) wieder und sollte immer ansatzweise gleichgroß sein und im Verhältnis 1 stehen.

LF = P / S

Wenn die Grundversorgung der Versorgungsnetzbetreiber (VNB) eine hohe Kurzschlussstromleistung (= kleine Netzimpedanzen) in ihrer Netzversorgung anbieten, dann lässt sich die Spannung von den impulshaften, höherfrequenten Strömen und Stromspitzen wenig beeinflussen. Ist die Stromversorgung aber über längere Leitungswege hergestellt, wie zum Beispiel in ländlicher Umgebung, so kann es sehr wohl sein, dass die Spannung „weicher“ ist (hohe Netzimpedanzen) und sich vom verzerrten Strom anregen lässt. Wenn die verzerrte Stromaufnahme nun auch den Sinus der Spannung beeinflusst, dann entstehen an allen angeschlossen Betriebsmitteln dieser Spannung sonderbare Phänomene.

Anhand eines realen Beispiels wurden die verschiedenen Betriebszustände einer industriell genutzten Anlage einmal im Betrieb hinter einem Transformator (niedrige Netzimpedanz) und einmal im Betrieb hinter einer Netzersatzanlage (NEA = wesentlich höhere Netzimpedanzen) messtechnisch und analytisch vorgetragen.

Vortragsfolienauszug „Spannungsverzerrung/-verformung hinter Transformator“

Vortragsfolienauszug „Spannungsverzerrung/-verformung hinter Netzersatzanlage“

An den beiden letzten Vortragsfolien ist deutlich zu erkennen, wie bei fast gleicher Strombelastung die „reduzierte Spannungsfestigkeit“ der hohen Netzimpedanzen einer Netzersatzanlage (NEA), die angeschaltete Netzversorgung zum Kollabieren bringt. Die Spannung fängt im Störimpuls des völlig verzerrten Anlagenstromes an zu takten und an zu schwingen.

Durch die angeschlossenen, Frequenzumrichter (FU) angetrieben Systeme verliert die Spannungsversorgung die Sinusform der 50Hz Grundschwingung. In diesem Betriebszustand wird die Motorregelung der Netzersatzanlage zeitnah aus „Eigenschutz“ ihre Notstromversorgung einstellen.

Mit einer hybriden Lösung eines strom- und spannungsgeführten aktiven Sinusfitersystems wird die Stromverzerrung „aktiv“ mit gegenläufigen Stromkenngrößen der jeweiligen Harmonischen und zusätzlich zur Beruhigung der Spannung kompensiert.

Diese modernen, aktiven Filterkreise dienen der Leitungsfaktorkorrektur (Power Factor Correction = PFC) und schaffen dabei eine sichere sowie verfügbare Strom- und Spannungsversorgung.

Die richtige Wahl und Dimensionierung der aktiven Filterkreise muss vorab durch eine Strom- und Spanungsqualitätsmessung in einem PowerAudit bewertet werden.

Der Erfolg dieser neuen „Kompensationsanlagen“ eines aktiven Filterkreises ist mit Abschluss der Maßnahmen erneut zu dokumentieren.

Diese aktiven Filterkreise „beruhigen“ nicht nur die verzerrten Strom- und Spannungssignale der Blindleistungsverzerrung (D´) sondern können auch den Phasenversatz der Blindleistungsverschiebung (Q) kompensieren.

VonFrank Müller

Mai 2022 Frühjahrstagung VSEH Nord in Braunschweig

Auch im diesem Jahr durfte ich im Mai 2022 bei der Frühjahrstagung des VSEH-Nord zwei Vorträge in Braunschweig halten. Hier wurden über die, zum Teil dramatischen Veränderungen unserer Niederspannungsnetze referiert und diskutiert sowie ein Beitrag von Lochungen in Stromschienen und der damit verbundenen Herabsetzung der Stromtragfähigkeit gehalten.