Stark gestiegen ist in den letzten Jahren die Nachfrage auf dem Gebiet des Netzstörungsschutzes. Zum einen wird nämlich das Stromversorgungsnetz neuartigen Belastungen ausgesetzt, die zu häufigen Störungen führen. Zum anderen ist die moderne. hochgezüchtete Elektronik sehr störanfällig. So kann beispielsweise ein Computer im Ernstfall sämtliche Speicherdaten verlieren. Über verschiedene Störungsarten und darüber, wie der Anwender mit ihnen zurechtkommen kann, berichtet Staffan Reveman von der Ulveco Elektronik GmbH.
Der internationale Verband der Energieversorgungsunternehmen Unipede hat vor einigen Jahren den Mitgliedsländern empfohlen, Informationen über Störungen der Netzspannung herauszugeben. In der Informationsschrift wird erklärt, daß die Elektrizitätslieferanten nicht verpflichtet sind, die bessere Spannungsqualität bereitzustellen, die für die direkte Speisung der meisten Computer erforderlich ist. Weiter heißt es, Computerlieferanten oder -anwender müßten die Ausrüstung so anpassen, daß eine voll zufriedenstellende Stromversorgung gewährleistet ist. Also Strom mit Computerqualität.
Verschiedene Störungsarten
Man kann die Netzstörungen ihrer Art nach einteilen:
- Langsam verlaufende Spannungsveränderungen, sogenannte Tagesschwankungen
- Spannungsschwankungen aufgrund plötzlicher Belastungsänderungen
- Transienten, das heißt positive oder negative Spannungsspitzen
- Hochfrequente Überlagerungen
- Verzerrungen
- Stromausfall
Alle diese Störungen sind natürlich Kriterien der Netzqualität.
Ein Netz guter Qualität sollte also möglichst störungsfrei sein. Von Ort zu Ort und von einem Zeitpunkt zum anderen gibt es jedoch starke Schwankungen. Die Netzqualität wird teils von der Leistungskraft des Netzes (Kurzschlußleistung) beeinflußt, teils von der Möglichkeit alternativer Versorgungspfade, aber auch von Größe, Veränderung und Eigenschaften der Belastung am aktuellen Übergabepunkt. Eine hohe Belastung mit großen, schnellen Schwankungen führt zu einer Verschlechterung. Auch die Witterung übt ihren Einfluß auf das Netz aus Häufige Gewitter, kräftiger Wind und Salzoxydation beeinträchtigen die Sicherheit der Versorgung und damit die Qualität des Netzes insgesamt. Wartungszustand, installierte Leistung und verfügbare Energie sind Faktoren, die auf die Netzqualität einwirken.
Wie geht es weiter mit dem Netzstrom
Die Ereignisse der letzten Zeit zeigen deutlich, daß eine Versorgungsalternative seitens der Elektrizitätslieferanten bei normalem Betrieb nicht existiert. Wenn eine Hochspannungsleitung ausfällt, werden auch einige andere in Mitleidenschaft gezogen und große Gebiete sind dann ohne Netzspannung.
Ebenso hat sich auch die Kraft des Netzes gradweise verschlechtert, da die Leistungsentnahme in den letzten fünf Jahren stark zugenommen hat. Wenn die Kurzschlußleistung des Netzes abnimmt, kommt es auch häufiger zu Transienten mit größerer Stärke und Dauer.
Eine schlechtere Netzqualität ist heute eine Realität - und es wird eher noch schlimmer kommen. Die nächsten zehn Jahre werden es uns beweisen.
Schutz gegen Netzstörungen
Wie groß der Einsatz der Mittel sein sollte, ist von den Folgen und Kosten der Betriebsstörungen oder Betriebsunterbrechungen abhängig. Die Aufwendungen für einen solchen Schutz stellen oft nur einen Bruchteil der Kosten für Betriebsstörungen und Service/Fehlersuche dar.
Störschutztransformatoren (NPT/ Noise Protection Transformers) stellen einen preisgünstigen und effektiven Schutz gegen Transienten sowie andere hochfrequente Störungen dar. Ein NPT ist zum Beispiel dem magnetischen Spannungskonstanthalter bei der Dämpfung von Transienten dadurch überlegen, daß er eine geringe kapazitive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite auf weist. Es ist heute durchaus üblich, Computer bei einem Service-Besuch als erste Maßnahme mit einem NPT zu versehen.
Spannungsschwankungen und kurze Spannungslücken
Der magnetische Spannungskonstanthalter (MCB) ist ein häufig vorkommender, sozusagen schon Tradition gewordener Netzschutz. Eine Spannungsschwankung zwischen 178 Volt und 253 Volt wird auf 218 Volt bis 222 Volt stabilisiert. Auch sehr kurze Unterbrechungen von maximal einer halben Periode können überbrückt werden. Ein magnetischer Spannungskonstanthalter sorgt außerdem für eine Transientendämpfung, die manchmal ausreichend sein kann. Bei der Anwendung als reiner Transientenschutz werden die Kasten höher als beim NPT, bei Größen über 2 kVA wesentlich höher.
Ausfälle und andere Störungsarten
Eine USV - eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage - ist der vollständige Schutz, der alle Schwierigkeiten mit Netzstörungen beseitigt. Ausfälle werden mit ständig angeschlossenen Reservebatterien überbrückt. Die Dauer einer Reservespeisung hängt natürlich von der Dimensionierung der Batterien ab. Eine USV beseitigt alle Transienten und Einstrahlungen. Sie ersetzt jeden anderen Störschutz. Bei Großrechenanlagen ist die USV ein Muß, da hier Betriebsunterbrechungen und Reparaturen besonders teuer werden.
Schutz für Mikrocomputer
Für kleinere Anlagen mit Mikrocomputern oder intelligenten Terminals sind die Kosten für eine USV bisher relativ hoch gewesen. Neue Produkte, sogenannte Mikro-USVs, haben hier das Preisbild bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung radikal verändert. Die Mikro-USV ist eine kleinere Einheit für die unterbrechungsfreie Stromversorgung, die ganz auf das Büroumfeld abgestimmt wurde. Eingebaute, wartungsfreie Batterien geben der Mikro-USV dieselbe Funktion und Arbeitsweise wie bei einer konventionellen USV. Neue Anwendungsbereiche für eine Mikro-USV sind beispielsweise Registrierkassen, Waagen und Textverarbeitungsmaschinen.