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2.6 Schutz von
Kondensatoren
Kondensatoreinheiten müssen nach
IEC 60358/VDE 00560-4 dauernd für
den Betrieb mit einem Strom geeignet
sein, dessen Effektivwert das 1,3-
Fache des Stroms nicht übersteigt, der
bei sinusförmiger Bemessungsspannung
und Bemessungsfrequenz fließt.
Aufgrund dieser Dimensionierung
wird bei Kondensatoreinheiten in den
überwiegenden Anwendungsfällen
auf einen Überlastschutz verzichtet.
Kondensatoren in oberschwingungsbehafteten
Netzen
Nur in Netzen mit großen Oberwellenerzeugern
(z. B. Generatoren und
stromrichtergespeiste Antriebe)
können die Kondensatoren überlastet
werden. Die Kondensatoren bilden
mit der Reihenschaltung aus Transformator-
und Kurzschlussreaktanz des
übergeordneten Netzes einen Parallelschwingkreis.
Es kommt zu Resonanzerscheinungen,
wenn die Eigenfrequenz
dieses Schwingkreises mit der
Frequenz eines vom Stromrichter
erzeugten Oberschwingstroms übereinstimmt
oder in dessen Nähe liegt.
Verdrosselte Kondensatoren
Zum Vermeiden von Resonanzen
müssen die Kondensatoren „verdrosselt“
werden.* An die Stelle des reinen
Kondensators tritt ein LC-Schwingkreis,
dessen Resonanzfreqenz unterhalb
der im Laststrom vorhandenen
Oberschwingung mit der niedrigsten
Ordnungszahl (250 Hz) liegt. Hierdurch
wird die Kondensatoreinheit für
alle im Laststrom auftretenden Oberschwingungsströme
induktiv und
kann so mit der Netzreaktanz keinen
Resonanzkreis mehr bilden.
Einstellwerte des Überlastrelais
Werden zum Schutz gegen Überströme
thermisch verzögerte Überlastrelais
eingesetzt, kann der Auslösewert
auf das 1,3- bis 1,43-Fache des Kondensator-Bemessungsstroms
eingestellt
werden, da unter Berücksichtigung
der zulässigen Kapazitätsabweichung
der Kondensatorstrom das
1,1 x 1,3 = 1,43-Fache des Kondensator-Bemessungsstroms
betragen kann.
Bei wandlerbeheizten Überlastrelais
oder -auslösern wird wegen des veränderten
Übersetzungsverhältnisses
der Wandler durch die Oberschwingungen
ein höherer Sekundärstrom
fließen. Dadurch können Frühauslösungen
auftreten.
Absaugen der Oberschwingungen
durch Filterkreise
Eine andere Möglichkeit besteht
darin, das übergeordnete Netz weitgehend
durch Filterkreise von Oberschwingungen
zu befreien.** Die
Filterkreise sind ebenfalls Reihenresonanzkreise,
die jedoch im Gegensatz
zu den verdrosselten Kondensatoren
genau auf die Frequenzen der abzusaugenden
Oberschwingungsströme
abgestimmt sind. Die Impedanz wird
dadurch annähernd null.
Kurzschlussschutz
Zum Kurzschlussschutz werden in
Kondensatoreinheiten am häufigsten
NH-Sicherungen der Betriebsklasse gL
eingesetzt.
Um ein Ansprechen der Sicherungen
im Überlastbereich und beim Schalten
der Kondensatoren zu verhindern,
wählt man einen Sicherungs-Bemessungsstrom
vom 1,6- bis 1,7-fachen
Wert des Bemessungsstroms der
gleichzeitig geschalteten Kondensatorstufen.
Hinweis:
Sicherungen, Sicherungslasttrennschalter,
Kondensatoren und Schütze
sind bei der Planung aufeinander abzustimmen.
Empfehlenswert dabei ist,
geprüfte Komplettbausätze zu
verwenden (siehe Applikationshandbuch
– Grundlagenermittlung
und Vorplanung Kap. 5.8).
* Seip, Günther G. (Hrsg.): Elektrische
Installationstechnik, 4. Aufl., Erlangen, 2000,
Kap. 1, Abschnitt 1.6
** Seip, Günther G. (Hrsg.): Elektrische
Installationstechnik, 4. Aufl., Erlangen, 2000,
Kap. 1, Abschnitt 1.6.3, 1.6.4
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