Wie hoch ist die harmonische Verzerrung eines Öltauchpumpenkabels?

Als Lieferant von Öltauchpumpenkabeln treffe ich häufig auf verschiedene technische Anfragen von Kunden. Eine häufig gestellte Frage betrifft die harmonische Verzerrung von Öltauchpumpenkabeln. In diesem Blogbeitrag werde ich näher darauf eingehen, was harmonische Verzerrungen sind, welche Auswirkungen sie auf Öltauchpumpenkabel haben und wie man dagegen vorgehen kann.

Harmonische Verzerrung verstehen

Unter harmonischer Verzerrung versteht man die Abweichung einer periodischen Wellenform von einer reinen Sinuswelle. In einem idealen elektrischen System sind die Spannungs- und Stromwellenformen sinusförmig. In realen Szenarien können jedoch nichtlineare Lasten wie Frequenzumrichter (VFDs), die üblicherweise in Tauchölpumpen verwendet werden, dazu führen, dass die Wellenformen von der idealen Sinusform abweichen.

Wenn eine nichtlineare Last an das elektrische System angeschlossen ist, nimmt sie Strom auf nicht sinusförmige Weise auf. Dieser nicht sinusförmige Strom enthält Oberwellen, die ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz (normalerweise 50 Hz oder 60 Hz) sind. Beispielsweise hat die 3. Harmonische eine Frequenz von 150 Hz (wenn die Grundschwingung 50 Hz beträgt), die 5. Harmonische hat eine Frequenz von 250 Hz und so weiter.

Der Einfluss harmonischer Verzerrungen auf Kabel von Tauchölpumpen

Erhöhte Erwärmung

Oberwellen können zu einer zusätzlichen Erwärmung der Kabel von Tauchölpumpen führen. Die Verlustleistung in einem Kabel ist proportional zum Quadrat des Stroms (P = I²R). Da Oberschwingungen den durch das Kabel fließenden effektiven Strom erhöhen, wird mehr Leistung als Wärme abgegeben. Diese übermäßige Hitze kann mit der Zeit zu einer Verschlechterung der Isolierung führen, was die Lebensdauer des Kabels verkürzt und das Risiko von Stromausfällen erhöht.

Spannungsverzerrung

Harmonische Ströme, die durch die Impedanz des Stromnetzes fließen, können Spannungsverzerrungen verursachen. Diese verzerrte Spannung kann die Leistung der Tauchölpumpe beeinträchtigen. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der Pumpenmotor weniger effizient läuft, mehr Strom verbraucht und mehr Lärm erzeugt. In schweren Fällen kann eine Spannungsverzerrung sogar zu einer Überhitzung des Motors und einem vorzeitigen Ausfall führen.

Beeinträchtigung anderer Geräte

Harmonische Verzerrungen in den Kabeln von Tauchölpumpen können auch zu Störungen anderer elektrischer Geräte in der Nähe führen. Die hochfrequenten Oberwellen können elektromagnetische Störungen (EMI) ausstrahlen, die den Betrieb empfindlicher elektronischer Geräte wie Steuerungssysteme, Kommunikationsgeräte und Überwachungsgeräte stören können.

Messung der harmonischen Verzerrung in Kabeln von Tauchölpumpen

Zur Messung der harmonischen Verzerrung in Öltauchpumpenkabeln sind spezielle Geräte wie Netzqualitätsanalysatoren erforderlich. Diese Analysatoren können den Oberwellengehalt sowohl von Spannungs- als auch von Stromwellenformen messen. Der am häufigsten zur Quantifizierung harmonischer Verzerrungen verwendete Parameter ist die Gesamtharmonische Verzerrung (THD).

Der THD des Stroms (THDi) ist definiert als das Verhältnis des Effektivwerts (RMS) aller harmonischen Ströme zum Effektivwert des Grundstroms, ausgedrückt als Prozentsatz. Ebenso ist der THD der Spannung (THDv) das Verhältnis des Effektivwerts aller harmonischen Spannungen zum Effektivwert der Grundspannung, ausgedrückt als Prozentsatz.

Minderung harmonischer Verzerrungen in Kabeln von Tauchölpumpen

Verwendung hochwertiger Kabel

Einer der ersten Schritte zur Minderung harmonischer Verzerrungen ist die Verwendung hochwertiger Kabel. Für Tauchölpumpenanwendungen,XLPE-isoliertes Stromkabelist eine ausgezeichnete Wahl. XLPE-Isolierung (vernetztes Polyethylen) verfügt über gute thermische und elektrische Eigenschaften, die dazu beitragen können, der durch Oberschwingungen erzeugten zusätzlichen Wärme standzuhalten.

Installieren von Oberschwingungsfiltern

Um den Oberschwingungsgehalt des Stroms zu reduzieren, können im elektrischen System Oberschwingungsfilter eingebaut werden. Passive Oberwellenfilter bestehen aus Kondensatoren, Induktivitäten und Widerständen und sind darauf ausgelegt, bestimmte Oberwellen zu absorbieren. Aktive Oberschwingungsfilter hingegen verwenden Leistungselektronik, um gleiche und entgegengesetzte Oberschwingungsströme in das System einzuspeisen und so die durch die nichtlineare Last erzeugten Oberschwingungen auszulöschen.

Richtiges Systemdesign

Auch das richtige Systemdesign ist entscheidend für die Reduzierung harmonischer Verzerrungen. Dazu gehört die richtige Dimensionierung der Kabel, um den durch Oberschwingungen verursachten zusätzlichen Strom zu bewältigen.1 mm 1,5 mm 2,5 mm 4 mm 300/500 V mehradriges Kupfer-Elektrokabelkann basierend auf den Lastanforderungen und dem erwarteten Oberschwingungsgehalt ausgewählt werden. Darüber hinaus können die Trennung nichtlinearer Lasten von empfindlichen Geräten und die Verwendung spezieller Schaltkreise für Tauchölpumpen dazu beitragen, die Auswirkungen harmonischer Verzerrungen zu minimieren.

Verwendung flexibler Steuerkabel

In einigen Fällen,Flexibles Steuerkabel YY CY SY LiYCYkann zur Anbindung der Tauchölpumpe an die Steuerung verwendet werden. Diese Kabel sind flexibel ausgelegt und können zudem einen besseren Schutz vor elektromagnetischen Störungen durch Oberschwingungen bieten.

Abschluss

Harmonische Verzerrungen sind ein erhebliches Problem bei Kabeln für Tauchölpumpen, die sich negativ auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Kabel und der angeschlossenen Geräte auswirken können. Durch das Verständnis der Ursachen und Auswirkungen harmonischer Verzerrungen und die Umsetzung geeigneter Maßnahmen zur Schadensbegrenzung, wie z. B. die Verwendung hochwertiger Kabel, die Installation von Oberschwingungsfiltern und ein ordnungsgemäßes Systemdesign, können wir die Auswirkungen von Oberschwingungen minimieren und den reibungslosen Betrieb von Tauchölpumpensystemen sicherstellen.

Wenn Sie auf der Suche nach Kabeln für Tauchölpumpen sind oder Fragen zu harmonischen Verzerrungen und deren Minderung haben, empfehle ich Ihnen, sich für ein ausführliches Gespräch mit uns in Verbindung zu setzen. Wir können gemeinsam die besten Lösungen für Ihre spezifischen Bedürfnisse finden.

Referenzen

• IEEE-Standard 519 – 2014, IEEE-empfohlene Praktiken und Anforderungen für die Oberschwingungskontrolle in elektrischen Energiesystemen.
• Handbuch zur Stromverteilung von Terry L. Wildi.