In einer industriellen Produktionsanlage wird eine neue Netzersatzversorgung in Betrieb genommen. Bei einem Ausfall der öffentlichen Stromversorgung übernimmt ein dreiphasiger Generator die Versorgung ausgewählter Verbraucher. Zusätzlich schützt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) empfindliche Steuerungen und IT-Systeme. Bei der ersten Umschaltprüfung fällt auf, dass eine direkt am Drehstromnetz betriebene Pumpe nach dem Wechsel auf Generatorversorgung in die falsche Richtung läuft. Gleichzeitig meldet die USV eine Störung der Phasenfolge am Bypass-Eingang.
Auf den ersten Blick sind beide Spannungsquellen unauffällig. Die gemessenen Außenleiterspannungen liegen jeweils im vorgesehenen Bereich, und auch die Frequenzen erscheinen plausibel. Dennoch kann die Zuordnung der Außenleiter unterschiedlich sein. Bereits die Vertauschung zweier Außenleiter verändert die Drehfeldrichtung. Bei einem direkt angeschlossenen Drehstrommotor kann dadurch die Drehrichtung umkehren.
Die Prüfung wird anspruchsvoller, wenn zwei Einspeisungen nicht nur abwechselnd, sondern kurzzeitig parallel betrieben werden sollen. Ein identisches Rechtsdrehfeld bedeutet nämlich nicht automatisch, dass beide Spannungsquellen phasengleich beziehungsweise synchron sind. Für eine zulässige Parallelschaltung müssen zusätzlich die Spannungsbeträge, Frequenzen und momentanen Phasenlagen innerhalb der für die Anlage festgelegten Synchronisationsgrenzen liegen.
Besonders wichtig ist deshalb die Unterscheidung zwischen einer verriegelten Netzumschaltung mit Unterbrechung und einem synchronisierten Übergang mit kurzzeitiger Überlappung. Bei einer Umschaltung mit Unterbrechung werden die Versorgungsquellen nicht miteinander verbunden. Bei einer überlappenden Umschaltung oder einem Netzparallelbetrieb müssen dagegen geeignete Synchronisations- und Schutzfunktionen vorhanden sein.
Dieser Fachbeitrag erläutert, wie Drehfeldrichtung, Außenleiterzuordnung und Synchronität nach Änderungen an Netzumschaltungen richtig geprüft und bewertet werden. Im Mittelpunkt stehen Generatoren, USV-Anlagen, Netzersatzanlagen, Umschalteinrichtungen und geeignete Messgeräte. Ein Rechenbeispiel zeigt, warum zwei Quellen mit identischer Drehfeldrichtung und nahezu gleicher Frequenz trotzdem nicht dauerhaft phasengleich sind. Außerdem werden Prüfparameter, elektrische Sicherheit, typische Fehlerbilder, Inbetriebnahme und passende Prüfgeräte aus dem ICS-Sortiment behandelt.
Inhaltsverzeichnis
- Die Netzumschaltung und die elektrische Prüfaufgabe eindeutig definieren
- Das Drehfeld eines dreiphasigen Wechselstromsystems verstehen
- Drehfeldrichtung, Außenleiterzuordnung und Phasengleichheit unterscheiden
- Die Auswirkungen einer falschen Phasenfolge auf Drehstrommotoren bewerten
- Netz, Generator, USV und Netzersatzanlage als unterschiedliche Quellen betrachten
- Umschaltung mit Unterbrechung und synchronisierte Umschaltung unterscheiden
- Die notwendigen elektrischen Prüfparameter festlegen
- Spannung, Frequenz und Phasenwinkel bei zwei Einspeisungen vergleichen
- Rechenbeispiel: Wie sich die Phasenlage bei 50,0 und 49,8 Hz verändert
- Das Drehfeld einer Generatorversorgung richtig beurteilen
- USV-Eingang, Wechselrichterausgang und Bypass getrennt prüfen
- Neutralleiter, Schutzleiter und Erdungssystem bei der Umschaltung berücksichtigen
- Die Drehrichtung angeschlossener Verbraucher nach der Umschaltung überprüfen
- Geeignete Drehfeldrichtungsprüfer und Spannungsprüfer auswählen
- Spannungsprüfung und Drehfeldprüfung sicher voneinander abgrenzen
- Synchronoskop, Synchronkontrolle und Freigabe der Parallelschaltung unterscheiden
- Umschaltverriegelung, Rückspeisung und Schaltzustände bewerten
- Spannungseinbrüche, Frequenzänderungen und transiente Umschaltvorgänge erfassen
- Messgerätegenauigkeit, Prüfsicherheit und Dokumentation bewerten
- Einen systematischen Prüf- und Inbetriebnahmeablauf durchführen
- Typische Fehlerbilder nach einer Netzumschaltung diagnostizieren
- Passende Drehfeldprüfer und Synchronisationsmessgeräte von ICS Schneider
- Fazit: Gleiches Drehfeld ist notwendig, aber nicht immer ausreichend
- Häufige Fragen zur Drehfeldprüfung bei Generatoren und USV-Anlagen
1. Die Netzumschaltung und die elektrische Prüfaufgabe eindeutig definieren
Vor jeder Drehfeldprüfung muss zunächst klar sein, welche Versorgungsanlage betrachtet wird und welches Verhalten bei einer Umschaltung vorgesehen ist.
Eine typische Niederspannungsanlage besitzt beispielsweise eine öffentliche Netzversorgung und eine zusätzliche Einspeisung durch einen Generator.
Eine Umschalteinrichtung wählt aus, welche Spannungsquelle die angeschlossenen Verbraucher versorgt.
In anderen Anlagen befinden sich zusätzlich USV-Systeme, Wechselrichter, Batteriespeicher oder weitere Generatoren.
Die elektrischen Anforderungen unterscheiden sich je nach Schaltungskonzept.
Bei einer einfach verriegelten Ersatzstromversorgung wird zunächst die bisherige Einspeisung getrennt. Erst danach erfolgt die Zuschaltung der alternativen Versorgung.
Bei solchen Umschaltungen mit Unterbrechung ist normalerweise keine Synchronisierung zweier gleichzeitig verbundener Spannungsquellen erforderlich.
Dennoch müssen Drehfeldrichtung, korrekte Außenleiterzuordnung, Netzform und die zulässigen Versorgungsbedingungen geprüft werden.
Bei einem vorgesehenen Netzparallelbetrieb ist die Aufgabe anders.
Hier können zwei aktive Spannungsquellen elektrisch miteinander verbunden werden.
Dafür sind zusätzlich geeignete Synchronisationsfunktionen, Schutzeinrichtungen und entsprechend ausgelegte Schaltgeräte erforderlich.
Besonders wichtig ist die klare Festlegung, ob eine Unterbrechung während der Umschaltung zulässig ist oder ausdrücklich vermieden werden soll.
Auch die Art der angeschlossenen Verbraucher muss berücksichtigt werden.
Direkt am Drehstromnetz betriebene Asynchronmotoren reagieren beispielsweise anders auf eine Änderung der Phasenfolge als viele Geräte mit vorgeschaltetem Gleichrichter.
Für eine vollständige Prüfaufgabe müssen daher Anlagenstruktur, Einspeisungen, Umschaltart, Netzform, Schutzkonzept und die relevanten Verbraucher bekannt sein.
2. Das Drehfeld eines dreiphasigen Wechselstromsystems verstehen
Ein symmetrisches Drehstromsystem besteht aus drei sinusförmigen Wechselspannungen, die idealerweise um jeweils 120 elektrische Grad gegeneinander verschoben sind.
Die drei Außenleiter werden üblicherweise mit L1, L2 und L3 bezeichnet.
Die zeitliche Reihenfolge ihrer Spannungsverläufe bestimmt die Drehfeldrichtung.
Bei der entsprechend definierten Phasenfolge L1 – L2 – L3 spricht man von einem Rechtsdrehfeld.
Wird die Reihenfolge durch Vertauschen zweier Außenleiter verändert, entsteht ein Linksdrehfeld.
Die genaue Anzeige rechts beziehungsweise links bezieht sich dabei auf die Anschlussreihenfolge und Referenzrichtung des verwendeten Drehfeldprüfers.
Ein Drehfeldrichtungsprüfer erkennt die zeitliche Folge der drei Außenleiterspannungen.
Je nach Bauart verwendet er dafür drei elektrische Prüfanschlüsse oder ein anderes ausdrücklich vorgesehenes Messverfahren.
Ein geeignetes Gerät zeigt beispielsweise ein Rechts- oder Linksdrehfeld durch Symbole, Pfeile oder LEDs an.
Die Phasenfolge allein sagt jedoch noch nichts über die momentane Phasenlage einer zweiten, unabhängigen Spannungsquelle aus.
Sie beschreibt zunächst nur die zeitliche Reihenfolge innerhalb des jeweils geprüften Drehstromsystems.
Auch die Außenleiterspannung von beispielsweise 400 V sagt allein nicht aus, ob zwei unterschiedliche Einspeisungen miteinander synchron sind.
Für eine vollständige Bewertung müssen daher mehrere elektrische Eigenschaften getrennt geprüft werden.
3. Drehfeldrichtung, Außenleiterzuordnung und Phasengleichheit unterscheiden
Im Zusammenhang mit Generatoren und Netzumschaltungen werden die Begriffe Drehfeld, Phasenfolge und Phasengleichheit häufig ungenau verwendet.
Technisch bezeichnen sie jedoch unterschiedliche Eigenschaften.
Die Drehfeldrichtung beschreibt die zeitliche Reihenfolge der drei Außenleiterspannungen.
Die Außenleiterzuordnung legt fest, welcher Leiter beziehungsweise welcher Phasenpfad einer Einspeisung dem jeweiligen Anschluss der Anlage zugeordnet ist.
Die momentane Phasenlage beschreibt den Winkel zwischen den Spannungsverläufen zweier miteinander verglichener Quellen.
Ein besonders wichtiger Unterschied: Zwei Drehstromsysteme können beide ein Rechtsdrehfeld besitzen, obwohl ihre Außenleiter nicht identisch zugeordnet sind.
Bei einer zyklischen Vertauschung von L1, L2 und L3 bleibt die Drehfeldrichtung erhalten.
Ein einfacher Drehfeldprüfer kann daher bei beiden Einspeisungen dieselbe Rechtsdrehfeldanzeige liefern.
Trotzdem kann die tatsächliche Zuordnung von L1, L2 und L3 zwischen den Einspeisungen unterschiedlich sein.
Aus einer identischen Drehfeldanzeige allein lässt sich somit keine eindeutige Gleichphasigkeit einzelner Außenleiter ableiten.
Bei unabhängigen Generatoren kommt zusätzlich die zeitlich veränderliche Phasenlage hinzu.
Selbst wenn die Nennspannung gleich ist und beide Quellen ein Rechtsdrehfeld besitzen, können ihre Sinusspannungen zeitlich gegeneinander verschoben sein.
Die folgende Unterscheidung ist deshalb entscheidend:
Gleiches Drehfeld bedeutet gleiche Phasenfolge – nicht automatisch gleiche Außenleiteridentität und nicht automatisch Synchronität.
Für eine elektrische Parallelschaltung müssen die dafür vorgesehenen Synchronisationsbedingungen zusätzlich nachgewiesen werden.
4. Die Auswirkungen einer falschen Phasenfolge auf Drehstrommotoren bewerten
Die Phasenfolge besitzt unmittelbare Bedeutung für direkt an einem Drehstromnetz betriebene Motoren.
Bei einem typischen Drehstrom-Asynchronmotor bestimmt die Richtung des elektromagnetischen Drehfelds die Drehrichtung des Rotors.
Wird die Phasenfolge umgekehrt, kann sich deshalb auch die mechanische Drehrichtung des Motors umkehren.
Dies ist beispielsweise bei Pumpen, Lüftern, Förderanlagen und anderen rotierenden Maschinen relevant.
Eine Pumpe, die nach der Umschaltung in die falsche Richtung läuft, kann unter Umständen nicht die erforderliche Förderleistung erreichen.
Bei bestimmten Maschinen können dadurch zusätzliche mechanische oder prozesstechnische Gefährdungen entstehen.
Allerdings reagieren nicht alle elektrischen Antriebe gleich auf eine geänderte Eingangsphasenfolge.
Bei vielen Frequenzumrichtern wird die eingehende Wechselspannung zunächst gleichgerichtet und anschließend durch eine Wechselrichterstufe neu erzeugt.
Die Drehrichtung des angeschlossenen Motors kann dann unabhängig von der Phasenfolge der Netzversorgung durch den Umrichter vorgegeben werden.
Besonders wichtig ist dieser Unterschied bei Anlagen mit Umrichter-Bypass.
Während des Umrichterbetriebs kann der Motor richtig drehen, im direkten Netz-Bypass jedoch die entgegengesetzte Richtung annehmen.
Bei der Inbetriebnahme müssen daher die tatsächlich vorhandenen Versorgungs- und Betriebsarten berücksichtigt werden.
Die Drehfeldprüfung ist somit eine wichtige Voraussetzung für die Kontrolle der Motordrehrichtung, ersetzt aber nicht jede erforderliche Funktionsprüfung der Maschine.
5. Netz, Generator, USV und Netzersatzanlage als unterschiedliche Quellen betrachten
In industriellen Energieversorgungssystemen können mehrere elektrisch unterschiedliche Quellen vorhanden sein.
Die öffentliche Netzversorgung stellt normalerweise eine definierte Netzspannung und Frequenz bereit.
Ein Netzersatzgenerator erzeugt dagegen eine eigene Wechselspannung, deren Frequenz vom Antrieb und der Regelung des Generators abhängt.
Eine USV-Anlage kann ihre Ausgangsspannung über einen Wechselrichter bereitstellen.
Je nach Betriebsart und Bauform kann der USV-Ausgang mit einer Bypassquelle synchronisiert sein oder zunächst unabhängig davon arbeiten.
Auch eine zusätzliche Netzersatzanlage kann verschiedene Betriebszustände besitzen.
Typische Zustände sind Normalnetzversorgung, Generatorstart, Ersatzstrombetrieb, Rückschaltung zum Netz und gegebenenfalls ein geplanter Synchronbetrieb.
Die elektrische Prüfung muss diese Zustände unterscheiden.
Eine Drehfeldprüfung am Netzeingang sagt beispielsweise nicht automatisch aus, welche Phasenfolge am Ausgang einer dreiphasigen USV vorhanden ist.
Ebenso wenig bestätigt eine Messung unmittelbar am Generator, dass die Zuordnung der Außenleiter an der entfernten Umschalteinrichtung korrekt ist.
Zwischen Generator und Verbraucher können weitere Schaltgeräte, Transformatoren und Leitungen liegen.
Je nach Schaltung können diese die Phasenzuordnung oder die Phasenlage beeinflussen.
Für eine zuverlässige Inbetriebnahme müssen die tatsächlichen elektrischen Verhältnisse an den relevanten Mess- und Übergabepunkten bewertet werden.
6. Umschaltung mit Unterbrechung und synchronisierte Umschaltung unterscheiden
Ein grundlegendes Unterscheidungsmerkmal von Netzumschalteinrichtungen ist das Verhalten der beiden Versorgungsquellen während des Umschaltvorgangs.
Bei einer Umschaltung mit Unterbrechung wird die bisherige Versorgungsquelle getrennt, bevor die neue Quelle zugeschaltet wird.
Dieses Verfahren wird als Open Transition beziehungsweise Break-Before-Make bezeichnet.
Die beiden Einspeisungen werden dabei bestimmungsgemäß nicht gleichzeitig verbunden.
Bei einer überlappenden Umschaltung können dagegen beide Quellen für einen vorgesehenen Zeitraum gleichzeitig mit der Last verbunden sein.
Dieses Verfahren wird als Closed Transition beziehungsweise Make-Before-Break bezeichnet.
Wenn dadurch zwei aktive Quellen elektrisch parallelgeschaltet werden, müssen geeignete Synchronisations- und Schutzbedingungen erfüllt sein.
| Betriebsart | Elektrisches Verhalten | Wichtige Prüfungen | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| Open Transition | Alte Einspeisung wird vor Zuschaltung der neuen Quelle getrennt | Drehfeld, Außenleiterzuordnung, Spannungen, Verriegelung und Schutzfunktionen | Keine bestimmungsgemäße Parallelschaltung der beiden Quellen |
| Closed Transition | Geplante kurzzeitige Überlappung der beiden Versorgungsquellen | Zusätzlich Synchronisationsbedingungen, Schaltfreigaben und Schutzkonzept | Nur mit dafür geeigneter und freigegebener Umschalttechnik |
| Generator-Netzparallelbetrieb | Generator und Netz sind gleichzeitig elektrisch verbunden | Spannung, Frequenz, Phasenlage, Synchronkontrolle und Netzschutz | Netzanschluss- und Schutzanforderungen müssen erfüllt sein |
| USV mit statischem Bypass | Last wird abhängig vom Betriebszustand über Wechselrichter oder Bypass versorgt | Phasenfolge, Spannungs- und Frequenzgrenzen sowie herstellerspezifische Synchronbedingungen | Interne USV-Umschaltlogik und Gerätefreigaben sind maßgeblich |
| USV-Wartungsbypass | Last kann über einen separaten Wartungsweg versorgt werden | Vorgesehene Schaltfolge, Phasenzuordnung, Neutralleiterkonzept und Verriegelung | Nur nach dem spezifischen Hersteller- und Anlagenverfahren |
Die Tabelle verdeutlicht, warum die Aussage „beide Quellen haben ein Rechtsdrehfeld“ für eine vollständige Umschaltfreigabe nicht genügt.
Bei einer offenen Umschaltung stehen insbesondere korrekte Leitungszuordnung und das sichere Trennen der Einspeisungen im Vordergrund.
Bei einem geplanten parallelen Betrieb müssen zusätzlich die Synchronisationsbedingungen zuverlässig überwacht werden.
Für entsprechende Netzumschalteinrichtungen ist unter anderem die Normenreihe IEC 60947-6-1 relevant.
Die tatsächliche Eignung hängt von der verwendeten Umschalteinrichtung, ihrer Konfiguration und der gesamten Anlagenplanung ab.
7. Die notwendigen elektrischen Prüfparameter festlegen
Eine zuverlässige Prüfung nach einer Netzumschaltung muss die für die Anlage relevanten elektrischen Größen erfassen.
Die Drehfeldrichtung ist dabei nur ein Bestandteil.
Zusätzlich sind die Außenleiterspannungen und gegebenenfalls die Spannungen gegen Neutralleiter relevant.
Bei einer dreiphasigen Niederspannungsversorgung ist außerdem die Symmetrie der Spannungen zu berücksichtigen.
Fehlt ein Außenleiter oder liegt eine erhebliche Spannungsunsymmetrie vor, kann ein Drehstromverbraucher unter unzulässigen Bedingungen betrieben werden.
Auch die Frequenz muss zur vorgesehenen Versorgung und den angeschlossenen Verbrauchern passen.
Bei einer Generatorversorgung kann sich die Frequenz während Laständerungen anders verhalten als beim öffentlichen Netz.
Für einen vorgesehenen Parallelbetrieb sind zusätzlich die momentanen Phasenwinkel zwischen den jeweils zugeordneten Außenleitern zu betrachten.
Die erforderlichen Synchronisationsgrenzen hängen von der konkreten Anlage und den verwendeten Schutz- beziehungsweise Synchronisierungsfunktionen ab.
Sie dürfen nicht durch pauschale Werte ersetzt werden.
Auch die Spannungsqualität kann relevant sein.
Bei empfindlichen Verbrauchern können Spannungseinbrüche, kurzzeitige Unterbrechungen und Frequenzabweichungen während der Umschaltung entscheidend sein.
Für eine vollständige Prüfung werden deshalb häufig unterschiedliche Messgeräte benötigt.
Ein einfacher Drehfeldprüfer ist für die Phasenfolge geeignet, während ein Netzqualitätsanalysator weitere elektrische Größen und Ereignisse erfassen kann.
Ein für Synchronisationszwecke vorgesehenes Messsystem erfüllt wiederum eine andere Funktion.
8. Spannung, Frequenz und Phasenwinkel bei zwei Einspeisungen vergleichen
Wenn zwei aktive Wechselspannungsquellen miteinander parallel betrieben werden sollen, müssen ihre elektrischen Zustände ausreichend aufeinander abgestimmt sein.
Die wesentlichen Größen sind Spannungsbetrag, Frequenz und Phasenlage.
Bei dreiphasigen Systemen muss außerdem die richtige Phasenfolge beziehungsweise Zuordnung der Außenleiter gewährleistet sein.
Unterschiedliche Spannungsbeträge können bei einer Verbindung erhebliche Ausgleichsströme verursachen.
Unterschiedliche Frequenzen bewirken, dass sich die relative Phasenlage der Quellen kontinuierlich verändert.
Eine vorhandene Phasenwinkeldifferenz kann beim Zusammenschalten ebenfalls hohe elektrische und mechanische Belastungen verursachen.
Die tatsächliche Synchronisierung eines Generators erfordert daher entsprechende Regel- und Überwachungsfunktionen.
Bei einem synchronen Generator können beispielsweise die Erregung und die Antriebsregelung verwendet werden, um die elektrischen Bedingungen an die zu verbindende Versorgung anzupassen.
Ein Synchronisationsgerät überwacht dann die relevanten Größen und ermöglicht eine Schaltfreigabe innerhalb der dafür vorgesehenen Grenzen.
Die Grenzen sind abhängig von Anlage, Generator, Schaltgerät und Schutzkonzept.
Ein gewöhnlicher Drehfeldrichtungsprüfer erfasst solche Synchronisationsbedingungen nicht vollständig.
Auch ein digitales Multimeter mit Frequenzmessung ist allein kein geeigneter Ersatz für eine ausdrücklich vorgesehene Synchronkontrolle.
Besonders wichtig ist die Berücksichtigung der Schaltzeit des verwendeten Leistungsschalters.
Während der tatsächlichen Schaltbewegung kann sich die Phasenlage weiter verändern.
Die Synchronisationssteuerung muss deshalb entsprechend dem vorgesehenen Anlagenkonzept und den spezifizierten Schaltgerätebedingungen arbeiten.
9. Rechenbeispiel: Wie sich die Phasenlage bei 50,0 und 49,8 Hz verändert
Ein vereinfachtes Beispiel betrachtet zwei unabhängige dreiphasige Wechselspannungsquellen.
Quelle A ist das öffentliche Netz mit einer Frequenz von 50,0 Hz.
Quelle B ist ein Generator mit einer Frequenz von 49,8 Hz.
Beide Quellen liefern idealisierte sinusförmige Spannungen mit einer Nennspannung von 400 V zwischen den Außenleitern.
Auch die Drehfeldrichtung ist bei beiden Quellen identisch.
Zu Beginn der Betrachtung wird angenommen, dass die verglichenen Spannungen momentan denselben Phasenwinkel besitzen.
Die Frequenzdifferenz beträgt:
Δf = fA − fB
Δf = 50,0 Hz − 49,8 Hz = 0,2 Hz
Die relative Phasenlage verändert sich bei konstanter Frequenzdifferenz mit der Zeit.
Für das idealisierte Modell gilt:
Δφ(t) = 360° · Δf · t
Bei einer Frequenzdifferenz von 0,2 Hz ergibt sich eine Winkeländerung von:
360° · 0,2 Hz = 72° pro Sekunde
Die folgende Tabelle zeigt die Entwicklung.
| Zeit seit der angenommenen Phasengleichheit | Aufgelaufene Phasenwinkeldifferenz | Bewertung |
|---|---|---|
| 0 s | 0° | Momentan gleiche Phasenlage |
| 0,5 s | 36° | Bereits deutliche Phasenverschiebung |
| 1,0 s | 72° | Weiter zunehmender Phasenversatz |
| 2,5 s | 180° | Verglichene Grundschwingungen gegenphasig |
| 5,0 s | 360° | Erneut gleiche momentane Phase modulo 360°, aber weiterhin unterschiedliche Frequenzen |
Nach fünf Sekunden ist die relative Phasenlage rechnerisch um eine vollständige Umdrehung weitergelaufen.
Die Spannungsverläufe können dadurch kurzzeitig erneut phasengleich erscheinen.
Die Quellen sind aber weiterhin nicht frequenzgleich.
Eine momentan kleine Phasenwinkeldifferenz darf deshalb nicht mit einem dauerhaft synchronen Zustand verwechselt werden.
Bereits eine relativ kleine Frequenzabweichung kann die Phasenlage schnell verändern.
Für eine weitere Betrachtung ist auch die Periodendauer wichtig.
Bei 50 Hz beträgt eine vollständige elektrische Periode:
T = 1 / 50 Hz = 20 ms
Eine zeitliche Verschiebung von 1 ms entspricht bei einer 50-Hz-Grundschwingung:
φ = 360° · 1 ms / 20 ms = 18°
Dieses Beispiel verdeutlicht, warum bereits kurze zeitliche Unterschiede zwischen zwei Spannungsverläufen zu einer relevanten Phasenwinkeldifferenz führen können.
Die Zahlen beschreiben ausschließlich die physikalische Beziehung zwischen Frequenzdifferenz, Zeit und Phasenlage.
Sie sind keine zulässigen Grenzwerte für die Synchronisierung oder das Schließen eines Leistungsschalters.
Solche Freigabebedingungen müssen aus der konkreten Anlagen- und Schutztechnik stammen.
10. Das Drehfeld einer Generatorversorgung richtig beurteilen
Bei einer dreiphasigen Generatorversorgung muss geprüft werden, ob die erzeugte Phasenfolge zur vorgesehenen Anlage passt.
Besonders nach Neuinstallation, Leitungsänderungen oder Austausch von Komponenten kann eine fehlerhafte Außenleiterzuordnung auftreten.
Auch bei einem Generator mit korrekter interner Anschlussschaltung kann die Zuordnung an der entfernten Umschalteinrichtung anders sein.
Deshalb ist die tatsächlich vorgesehene Übergabestelle für die Bewertung wichtig.
Die Prüfung muss unter den im Prüfplan definierten zulässigen Betriebsbedingungen erfolgen.
Ein geeigneter Drehfeldrichtungsprüfer kann die Reihenfolge der Außenleiter des Generators erfassen.
Zusätzlich müssen Spannungsbetrag und Frequenz innerhalb der für die Anlage vorgesehenen Grenzen liegen.
Die elektrische Last kann das Verhalten eines Generators beeinflussen.
Insbesondere während Lastwechseln können kurzzeitige Frequenz- und Spannungsänderungen auftreten.
Eine Messung ohne Last beschreibt deshalb nicht automatisch sämtliche Bedingungen während des späteren Ersatzstrombetriebs.
Wenn der Generator ausschließlich über eine vollständig verriegelte Umschaltung mit Unterbrechung betrieben wird, steht die korrekte Versorgung der Verbraucher im Vordergrund.
Ist dagegen ein synchronisierter Netzparallelbetrieb vorgesehen, müssen zusätzlich die entsprechenden Synchronisations- und Netzschutzfunktionen vorhanden sein.
Die Drehfeldprüfung allein kann keine Freigabe für eine Generatorparallelschaltung liefern.
Besonders bei Anlagen mit mehreren Generatoren ist außerdem die vorgesehene Lastverteilung nach erfolgter Synchronisierung zu berücksichtigen.
11. USV-Eingang, Wechselrichterausgang und Bypass getrennt prüfen
Eine dreiphasige USV-Anlage kann unterschiedliche elektrische Betriebswege besitzen.
Dazu gehören der Netzeingang, der Wechselrichterausgang und gegebenenfalls ein statischer oder manueller Bypass.
Je nach Aufbau können mehrere Netzeinspeisungen vorhanden sein.
Besonders bei Anlagen mit getrenntem Gleichrichtereingang und Bypass-Eingang ist die korrekte Phasenfolge wichtig.
Hersteller moderner USV-Systeme überwachen deshalb häufig die Phasenfolge und verschiedene elektrische Grenzwerte.
Schneider Electric dokumentiert beispielsweise Fehlermeldungen für eine falsche Phasenfolge am Eingang beziehungsweise am Bypass.
Auch eine Abweichung zwischen Wechselrichterausgang und Bypassquelle kann einen entsprechenden Alarm oder eine Einschränkung des zulässigen Umschaltbetriebs verursachen.
Eine fehlerfreie Spannungsanzeige am USV-Eingang bedeutet daher nicht automatisch, dass der Bypass korrekt angeschlossen ist.
Besonders wichtig ist, dass der Wechselrichterausgang einer USV nicht zwangsläufig dieselbe Phasenfolge wie eine beliebige vorgeschaltete Quelle besitzt.
Die jeweilige USV-Topologie und ihre Steuerungsfunktionen sind entscheidend.
Eine geeignete Prüfung muss deshalb die vom Hersteller vorgesehenen elektrischen Betriebszustände unterscheiden.
Auch der Wartungsbypass benötigt eine gesonderte Betrachtung.
Hier können sich die elektrischen Pfade gegenüber dem normalen USV-Betrieb unterscheiden.
Ein Umschalten in einen solchen Betriebszustand darf ausschließlich nach dem dafür vorgesehenen Hersteller- und Anlagenverfahren erfolgen.
Besonders wichtig sind die herstellerseitigen Anforderungen an Phasenfolge, Neutralleiterführung, Synchronisierung und die Stellung der beteiligten Schaltgeräte.
12. Neutralleiter, Schutzleiter und Erdungssystem bei der Umschaltung berücksichtigen
Die sichere Auslegung einer Netzumschaltung betrifft nicht nur die drei Außenleiter.
Auch Neutralleiter, Schutzleiter und das vorhandene Erdungssystem müssen berücksichtigt werden.
Besonders bei Generatorversorgungen kann die Frage relevant sein, ob der Neutralleiter geschaltet werden muss und wie der Sternpunkt beziehungsweise das Erdungskonzept ausgeführt ist.
Die zulässige Ausführung hängt unter anderem von der Netzform und der tatsächlichen Anlagenstruktur ab.
In einer Anlage können beispielsweise unterschiedliche Neutralleiter- und Erdungsbedingungen zwischen Normalnetz und Ersatzstromversorgung bestehen.
Auch USV-Systeme können herstellerspezifische Anforderungen an die Neutralleiterführung besitzen.
Die Auswahl einer drei- oder vierpoligen Umschalteinrichtung darf deshalb nicht allein anhand der Anzahl vorhandener Außenleiter getroffen werden.
Besonders wichtig ist die Vermeidung unzulässiger Neutralleiter- beziehungsweise Rückstrompfade.
Solche Fehler können die Schutzmaßnahmen beeinträchtigen oder unerwünschte Ströme über andere Anlagenteile verursachen.
Auch die Funktion vorhandener Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen muss berücksichtigt werden.
Ein korrekt angezeigtes Drehfeld sagt nichts darüber aus, ob Neutralleiterführung und Erdungskonzept elektrisch richtig ausgeführt sind.
Der Schutzleiter darf nicht als beliebig umschaltbarer aktiver Leiter behandelt werden.
Für eine geeignete Auslegung müssen die geltenden Installationsnormen, das spezifische Anlagenkonzept und die Herstellerunterlagen berücksichtigt werden.
Die Prüfung des Neutralleiter- und Schutzkonzepts ist deshalb eine eigenständige Aufgabe neben der eigentlichen Drehfeldrichtungsprüfung.
13. Die Drehrichtung angeschlossener Verbraucher nach der Umschaltung überprüfen
Nach einer Änderung der Einspeisung kann eine Funktionsprüfung der angeschlossenen Verbraucher notwendig sein.
Besonders bei direkt am Drehstromnetz betriebenen Motoren ist die vorgesehene Drehrichtung entscheidend.
Eine falsche Phasenfolge kann beispielsweise Pumpen, Lüfter oder Förderanlagen in die entgegengesetzte Richtung laufen lassen.
Ein Drehfeldrichtungsprüfer kann helfen, einen Fehler in der Versorgung vor der eigentlichen Funktionsprüfung zu erkennen.
Eine elektrische Drehfeldprüfung ersetzt jedoch nicht in jedem Fall die Überprüfung der mechanischen Drehrichtung.
Bei bestimmten Antrieben befinden sich zwischen Einspeisung und Motor weitere elektrische Komponenten.
Dazu können Frequenzumrichter, Sanftstarter, Transformatoren oder Umschaltgeräte gehören.
Besonders bei einem Umrichter-Bypass können unterschiedliche Betriebswege eine Rolle spielen.
Der Motor kann in einer Betriebsart korrekt und in einer anderen Betriebsart falsch drehen.
Für die Inbetriebnahme müssen deshalb die tatsächlich vorgesehenen Betriebsarten berücksichtigt werden.
Die Funktionsprüfung darf keine Gefährdung für Personal, Maschine oder Prozess erzeugen.
Bei entsprechend empfindlichen Anlagen müssen sichere Prüfbedingungen und gegebenenfalls geeignete organisatorische Maßnahmen festgelegt werden.
Die Drehrichtung darf nicht unkontrolliert durch einen Probelauf überprüft werden, wenn eine falsche Rotation bereits Schäden verursachen könnte.
Die genaue Vorgehensweise ist Teil des freigegebenen Inbetriebnahmeverfahrens.
14. Geeignete Drehfeldrichtungsprüfer und Spannungsprüfer auswählen
Für die Prüfung der Phasenfolge stehen unterschiedliche Messgeräte zur Verfügung.
Ein klassischer Drehfeldrichtungsprüfer ist speziell dafür vorgesehen, die zeitliche Reihenfolge der Außenleiter zu bestimmen.
Ein Beispiel ist der Chauvin Arnoux CA 6612.
Dieses Gerät zeigt die Phasenfolge und das Vorhandensein der Außenleiter an.
Der CA 6611 bietet zusätzlich Funktionen zur Ermittlung der Motordrehrichtung.
Auch bestimmte zweipolige Spannungsprüfer verfügen über eine Drehfeldrichtungsfunktion.
Beispiele aus dem ICS-Sortiment sind der BENNING DUSPOL digital und der Chauvin Arnoux C.A 773.
Diese Geräte kombinieren Spannungsprüfung mit weiteren Funktionen, darunter einer geeigneten Drehfeldprüfung.
Für die Auswahl müssen die zulässige Spannung, der Frequenzbereich und die Messkategorie berücksichtigt werden.
Die Messkategorie beschreibt unter anderem die Eignung für bestimmte transiente elektrische Beanspruchungen.
Auch die tatsächliche Position der Messstelle innerhalb der elektrischen Anlage ist relevant.
Für Prüfungen in Niederspannungsverteilungen können beispielsweise andere Anforderungen bestehen als an einer einfachen nachgeschalteten Verbraucherstelle.
Die Messleitungen und Prüfspitzen müssen ebenfalls für die entsprechenden Bedingungen geeignet sein.
Ein Drehfeldprüfer ist jedoch nicht automatisch für den Vergleich zweier unabhängiger, gleichzeitig aktiver Stromversorgungssysteme geeignet.
Für eine solche Aufgabe müssen ausdrücklich dafür spezifizierte Vergleichs- beziehungsweise Synchronisationsmessgeräte verwendet werden.
15. Spannungsprüfung und Drehfeldprüfung sicher voneinander abgrenzen
Eine elektrische Anlage kann verschiedene Prüfungen erfordern, die mit unterschiedlichen Messfunktionen durchgeführt werden.
Die Spannungsprüfung dient beispielsweise dazu, vorhandene Spannung festzustellen beziehungsweise im vorgesehenen Verfahren die Spannungsfreiheit nachzuweisen.
Eine Drehfeldprüfung untersucht dagegen die zeitliche Reihenfolge der Außenleiter eines geeigneten aktiven Drehstromsystems.
Beide Prüfungen sind nicht identisch.
Besonders wichtig ist die Verwendung geeigneter Prüfmittel.
Für die Feststellung der Spannungsfreiheit im Niederspannungsbereich werden entsprechend geeignete zweipolige Spannungsprüfer nach den einschlägigen Anforderungen verwendet.
Ein einfacher Drehfeldrichtungsprüfer ersetzt eine solche Prüfung nicht automatisch.
Auch eine einpolige Spannungsanzeige ist nicht als alleiniger Nachweis der Spannungsfreiheit geeignet.
Für Arbeiten an elektrischen Anlagen sind die geltenden Sicherheitsregeln einzuhalten.
Die DKE beschreibt die fünf Sicherheitsregeln entsprechend DIN VDE 0105-100: Freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen sowie benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken.
Ihre Anwendung richtet sich nach dem konkreten Arbeitsverfahren und den geltenden Anforderungen.
Bei Netzersatzanlagen muss besonders berücksichtigt werden, dass auch bei abgeschaltetem öffentlichem Netz andere Energiequellen weiterhin Spannung bereitstellen können.
Eine USV kann beispielsweise aus ihrem Energiespeicher versorgt werden.
Ebenso können Generatoren oder andere Einspeisungen eine Anlage weiterhin unter Spannung halten.
Die Prüfung und gegebenenfalls notwendige Freischaltung müssen deshalb sämtliche relevanten Energiequellen berücksichtigen.
Arbeiten und Messungen dürfen nur durch entsprechend qualifiziertes Personal und nach einem für die Anlage freigegebenen Verfahren erfolgen.
16. Synchronoskop, Synchronkontrolle und Freigabe der Parallelschaltung unterscheiden
Bei Anlagen mit vorgesehenem Parallelbetrieb müssen die elektrischen Zustände der beteiligten Quellen entsprechend überwacht werden.
Eine wichtige Messgröße ist die Phasenwinkeldifferenz zwischen den zu vergleichenden Wechselspannungen.
Ein Synchronoskop dient dazu, den relativen Synchronisationszustand zweier entsprechender Spannungsquellen anzuzeigen.
Je nach Ausführung kann es beispielsweise die Richtung und Geschwindigkeit einer sich verändernden Phasenlage sichtbar machen.
Ein Synchronoskop kann damit eine hilfreiche Anzeige für die Beurteilung einer vorgesehenen Synchronisierung sein.
Es ist jedoch zwischen der Anzeige des Synchronisationszustands und der eigentlichen Schaltfreigabe zu unterscheiden.
Für die Freigabe einer Parallelschaltung sind geeignete Schutz- beziehungsweise Synchronkontrollfunktionen erforderlich.
Diese überwachen die im Anlagenkonzept festgelegten Grenzen und können entsprechend in die Schaltsteuerung eingebunden werden.
Auch die tatsächliche Schaltzeit des Leistungsschalters muss berücksichtigt werden.
Im ICS-Sortiment stehen unterschiedliche Synchronisationsmessgeräte zur Verfügung.
Dazu gehören beispielsweise LED-Synchronoskope der Syncro-Baureihe sowie Instrumente zum Vergleich von Spannungen und Frequenzen.
Ein LED-Synchronoskop mit Grenzkontakt kann je nach Ausführung zusätzliche Funktionen bereitstellen.
Die Existenz eines Grenzkontakts bedeutet jedoch nicht automatisch, dass damit sämtliche erforderlichen Schutz- und Synchronisationsfunktionen einer beliebigen Generatoranlage erfüllt sind.
Für sicherheits- oder netzschutzrelevante Parallelschaltungen muss die vollständige Funktion der Synchronisations- und Schaltanlage nachgewiesen werden.
Ein einfacher Drehfeldrichtungsprüfer kann diese Aufgabe nicht ersetzen.
17. Umschaltverriegelung, Rückspeisung und Schaltzustände bewerten
Eine Netzumschalteinrichtung muss verhindern, dass elektrische Betriebszustände entstehen, die für die Anlage nicht vorgesehen sind.
Besonders bei einer Umschaltung mit Unterbrechung ist die zuverlässige Trennung der beiden Einspeisungen wesentlich.
Die entsprechende Verriegelung kann je nach Konstruktion mechanisch, elektrisch oder durch eine Kombination geeigneter Funktionen realisiert werden.
Die tatsächlich verwendete Umschalteinrichtung muss für die vorgesehenen Betriebsbedingungen geeignet sein.
Auch die mögliche Rückspeisung muss berücksichtigt werden.
Wenn eine Generatorversorgung oder ein anderes Energiesystem unbeabsichtigt in einen dafür nicht vorgesehenen Netzabschnitt einspeist, kann eine erhebliche Gefährdung entstehen.
Das betrifft sowohl Personen als auch elektrische Betriebsmittel.
Eine korrekte Drehfeldanzeige kann einen solchen Fehler nicht erkennen oder verhindern.
Auch die Schaltzustandsanzeige muss zur tatsächlichen Stellung der Schaltgeräte passen.
Bei einer automatischen Netzumschaltung werden häufig Rückmeldungen von Schaltgeräten sowie zusätzliche Schutz- und Überwachungsfunktionen verwendet.
Die entsprechenden Funktionen müssen im Rahmen der Inbetriebnahme nach dem freigegebenen Anlagenverfahren geprüft werden.
Für eine geplante überlappende Umschaltung sind zusätzliche Anforderungen zu erfüllen, weil eine zeitweise Verbindung zweier aktiver Quellen möglich ist.
Eine provisorische Überbrückung von Verriegelungen ist kein zulässiger Ersatz für eine sachgerechte Prüfung.
Auch darf eine scheinbar korrekte Synchronanzeige nicht allein als ausreichende Freigabe für einen unerlaubten Parallelbetrieb interpretiert werden.
18. Spannungseinbrüche, Frequenzänderungen und transiente Umschaltvorgänge erfassen
Neben der Drehfeldrichtung kann auch die Spannungsqualität während einer Netzumschaltung relevant sein.
Bei einer Umschaltung mit Unterbrechung fällt die Versorgungsspannung für einen vorgesehenen Zeitraum ab.
Die tatsächliche Dauer hängt von der Umschalteinrichtung und dem Anlagenverhalten ab.
Einige Verbraucher können kurze Unterbrechungen tolerieren, während andere darauf empfindlich reagieren.
Auch eine Generatorversorgung kann während Laständerungen kurzfristige Spannungseinbrüche oder Frequenzabweichungen aufweisen.
Für eine vollständige Bewertung können daher zeitaufgelöste Messungen erforderlich sein.
Ein einfacher Drehfeldrichtungsprüfer kann solche transienten Ereignisse normalerweise nicht aufzeichnen.
Geeignete Netzqualitätsanalysatoren verfügen dagegen über Funktionen zur Erfassung von Spannungen, Frequenzen, Signalformen und bestimmten Netzereignissen.
Ein Beispiel ist der Chauvin Arnoux C.A 8336.
Dieses Gerät besitzt Funktionen zur Analyse elektrischer Netzparameter sowie zur Aufzeichnung entsprechender Ereignisse.
Bei bestimmten Messaufgaben kann auch das Verhalten der angeschlossenen Verbraucher relevant sein.
Motoren können beispielsweise nach einer Spannungsunterbrechung eine andere elektrische Ausgangssituation besitzen als im normalen stationären Betrieb.
Auch bei USV-Anlagen müssen Spannungs- und Frequenzbedingungen während der vorgesehenen Betriebsarten bewertet werden.
Eine Netzqualitätsmessung ergänzt damit die Drehfeldprüfung.
Sie ersetzt jedoch keine geeignete Synchronkontrolle, wenn zwei aktive Quellen parallelgeschaltet werden sollen.
19. Messgerätegenauigkeit, Prüfsicherheit und Dokumentation bewerten
Bei einer Drehfeldprüfung steht häufig eine eindeutige Zustandsentscheidung im Vordergrund: Rechtsdrehfeld oder Linksdrehfeld.
Dafür ist besonders wichtig, dass das verwendete Prüfgerät innerhalb seines spezifizierten Spannungs- und Frequenzbereichs betrieben wird.
Auch die Anschlussart und die elektrischen Bedingungen müssen zur Messfunktion passen.
Bei einem Netzqualitätsanalysator stehen dagegen quantitative Messgrößen im Vordergrund.
Dazu gehören beispielsweise Spannung, Frequenz und gegebenenfalls Phasenwinkel.
Für solche Größen sind die spezifizierten Messabweichungen und die Messunsicherheit relevant.
Besonders bei einer Synchronisationsprüfung müssen die Eigenschaften des dafür vorgesehenen Vergleichs- und Schutzsystems berücksichtigt werden.
Die Anforderungen an eine sichere Synchronisierung lassen sich nicht allein aus der Genauigkeit eines beliebigen Handmessgeräts ableiten.
Auch verwendete Spannungswandler können das Messergebnis beeinflussen.
Ihre Übersetzungsverhältnisse und Phasenfehler müssen gegebenenfalls berücksichtigt werden.
Für eine reproduzierbare Inbetriebnahme ist eine nachvollziehbare Dokumentation wichtig.
Dazu gehören die identifizierten Versorgungsquellen, Messpunkte, verwendeten Messgeräte und tatsächlichen Prüfbedingungen.
Die Phasenfolge sollte mit Bezug auf die konkrete Außenleiterzuordnung dokumentiert werden.
Eine isolierte Angabe „Rechtsdrehfeld vorhanden“ kann bei einer Anlage mit mehreren Einspeisungen unzureichend sein.
Bei Synchronisationsprüfungen sind zusätzlich die jeweils relevanten Vergleichsgrößen und die verwendeten Prüfkriterien zu erfassen.
Auch das Verhalten der Umschalt- und Schutzfunktionen ist entsprechend dem vorgesehenen Prüfplan zu dokumentieren.
Für Änderungen an Niederspannungsanlagen können insbesondere die Anforderungen der DIN VDE 0100-600 sowie die Vorgaben zum sicheren Betrieb elektrischer Anlagen relevant sein.
Die konkrete Prüfumfangs- und Dokumentationspflicht richtet sich nach der Art der Anlage und den anwendbaren Normen.
20. Einen systematischen Prüf- und Inbetriebnahmeablauf durchführen
Eine zuverlässige Prüfung von Generator-, USV- und Netzersatzanlagen muss die tatsächliche Anlagenstruktur berücksichtigen.
Die folgende Übersicht beschreibt eine allgemeine technische Prüfreihenfolge. Sie stellt keine eigenständige Anleitung zum Anschließen, Synchronisieren oder Parallelschalten unter Spannung stehender Einspeisungen dar.
Die konkrete Durchführung muss auf einem freigegebenen Prüf- und Schaltplan basieren und durch entsprechend qualifiziertes Fachpersonal erfolgen.
- Anlagenstruktur erfassen: Öffentliche Netzversorgung, Generatoren, USV-Systeme und weitere Einspeisungen eindeutig identifizieren.
- Umschaltart bestimmen: Prüfen, ob Open Transition, Closed Transition oder ein freigegebener Netzparallelbetrieb vorgesehen ist.
- Schaltunterlagen prüfen: Einlinienschaltplan, Außenleiterzuordnung, Schutzkonzept und relevante Herstelleranweisungen kontrollieren.
- Verantwortlichkeiten festlegen: Zuständige Elektrofachkräfte sowie Anlagen- und Arbeitsverantwortliche entsprechend dem Prüfverfahren bestimmen.
- Gefährdungen bewerten: Mehrfacheinspeisungen, Rückspeisung, Lichtbogengefährdungen und mögliche Restspannungen berücksichtigen.
- Sicheren Prüfzustand festlegen: Die erforderlichen Schutz- und Freischaltmaßnahmen nach dem vorgesehenen Verfahren bestimmen.
- Messgeräte auswählen: Geeignete Spannungs-, Drehfeld- und gegebenenfalls Synchronisationsmessgeräte mit passender Spezifikation festlegen.
- Messgeräte kontrollieren: Zustand, Prüfmittelstatus, Messleitungen und vorgesehene Funktionskontrollen überprüfen.
- Außenleiterzuordnung bewerten: Die tatsächliche Zuordnung der vorgesehenen Einspeise- und Abgangsleiter anhand der Schaltunterlagen prüfen.
- Normalnetz prüfen: Die relevanten elektrischen Bedingungen einschließlich Spannung und Drehfeld entsprechend dem Prüfplan erfassen.
- Generatorversorgung prüfen: Die entsprechenden Größen an den vorgesehenen Übergabe- beziehungsweise Prüfpunkten bewerten.
- USV-Betriebsarten berücksichtigen: Netzeingang, Wechselrichterausgang, statischen Bypass und gegebenenfalls Wartungsbypass entsprechend den Herstelleranforderungen prüfen.
- Phasenfolge vergleichen: Sicherstellen, dass die vorgesehenen Versorgungspfade die für die Verbraucher erforderliche Drehfeldrichtung aufweisen.
- Spannungs- und Frequenzgrenzen prüfen: Die gemessenen Betriebswerte mit den zulässigen Anlagen- und Gerätebedingungen vergleichen.
- Synchronisationskonzept prüfen: Bei vorgesehenem Parallelbetrieb die spezifizierten Synchronisations- und Schutzfunktionen einschließlich Phasenwinkelüberwachung verifizieren.
- Verriegelung bewerten: Die bestimmungsgemäße Trennung beziehungsweise Freigabe der Versorgungsquellen nach dem zugelassenen Prüfverfahren kontrollieren.
- Neutralleiter- und Schutzkonzept prüfen: Die vorgesehene Netzform, Neutralleiterführung und relevanten Schutzmaßnahmen berücksichtigen.
- Verbraucherfunktion bewerten: Die vorgesehene Drehrichtung und Funktionsfähigkeit kritischer Verbraucher in den freigegebenen Betriebsarten überprüfen.
- Umschaltverhalten dokumentieren: Relevante Unterbrechungen, Spannungsabweichungen, Störungen und Schaltzustände erfassen.
- Prüfung abschließen: Messergebnisse, verwendete Geräte, festgestellte Abweichungen und freigegebene Anlagenkonfiguration nachvollziehbar dokumentieren.
Besonders wichtig ist, dass die Prüfung nicht allein an einer einzigen Einspeisung erfolgt.
Bei einer Anlage mit mehreren Stromquellen können unterschiedliche Phasenfolgen oder Anschlussfehler erst an bestimmten Übergabepunkten sichtbar werden.
Auch eine korrekte Drehfeldrichtung während des Normalbetriebs bestätigt nicht automatisch die vorgesehene Funktion nach einer Netzumschaltung.
Für Anlagen mit vorgesehenem Netzparallelbetrieb sind die entsprechenden Synchronisations- und Schutzprüfungen gesondert erforderlich.
Ein Drehfeldrichtungsprüfer darf niemals als alleinige Freigabe zur Verbindung zweier unabhängiger aktiver Spannungsquellen verwendet werden.
21. Typische Fehlerbilder nach einer Netzumschaltung diagnostizieren
Fehler nach einer Netzumschaltung können durch eine falsche Phasenfolge, ungeeignete Versorgungsbedingungen oder Probleme der Umschalteinrichtung entstehen.
Die folgende Übersicht zeigt typische Beobachtungen und mögliche technische Ursachen.
| Beobachtung | Mögliche Ursache | Sinnvolle Prüfung |
|---|---|---|
| Pumpe dreht nach Umschaltung auf Generator rückwärts | Phasenfolge im Ersatzstrompfad gegenüber dem vorgesehenen Motoranschluss verändert | Drehfeld und Außenleiterzuordnung in den relevanten Versorgungspfaden prüfen |
| Beide Einspeisungen zeigen Rechtsdrehfeld, Außenleiterzuordnung ist trotzdem falsch | Zyklische Vertauschung der Phasen bleibt bei der Drehfeldrichtungsanzeige unerkannt | Phasenzuordnung anhand der freigegebenen Vergleichs- und Anschlussprüfung bewerten |
| USV meldet falsche Phasenfolge am Bypass | Ungeeignete Außenleiterreihenfolge am Bypass-Eingang | USV-Herstellerdiagnose und vorgesehene Bypassanschlüsse prüfen |
| USV meldet Bypass nicht verfügbar | Spannungs-, Frequenz- oder Phasenfolgeproblem beziehungsweise unzulässige Betriebsbedingungen | Bypassversorgung und herstellerspezifische Freigabekriterien prüfen |
| Generator besitzt korrekte Frequenz und Rechtsdrehfeld, Synchronisierung wird nicht freigegeben | Phasenwinkel, Spannung oder andere Synchronisationsbedingungen liegen außerhalb der zulässigen Grenzen | Synchronisationssystem und relevante Vergleichsgrößen prüfen |
| Synchronoskop zeigt eine kontinuierliche Bewegung | Frequenzdifferenz zwischen den verglichenen Quellen | Frequenzen und Synchronisationsregelung bewerten |
| Generatorfrequenz fällt bei Lastzuschaltung deutlich ab | Lastsprung und dynamische Reaktion der Generatorregelung | Frequenzverlauf und zulässige Generatorbelastung überprüfen |
| Motor dreht im Umrichterbetrieb richtig, im Bypass falsch | Unterschiedliche Phasenfolge am direkten Netzpfad und Umrichterausgang | Beide vorgesehenen Antriebswege getrennt prüfen |
| Netzersatzanlage meldet eine Umschaltstörung | Verriegelungs-, Status- oder Spannungsüberwachungsproblem | Schaltzustände und Diagnose der Umschalteinrichtung nach Herstellerverfahren bewerten |
| Fehlerstrom-Schutzgerät reagiert beim Versorgungswechsel unerwartet | Möglicherweise ungeeignete Neutralleiterführung oder veränderte Rückstrompfade | Netzform, Neutralleiterkonzept und Schutzmaßnahmen prüfen |
| Empfindliche Steuerung startet während der Umschaltung neu | Unterbrechungsdauer oder Spannungseinbruch außerhalb ihrer Toleranz | Umschaltverlauf mit geeigneter zeitaufgelöster Messtechnik erfassen |
| Drehfeldprüfer zeigt keine eindeutige Phasenfolge | Fehlender Außenleiter, ungeeigneter Spannungs- oder Frequenzbereich oder Messbedingungen außerhalb der Gerätespezifikation | Messgerät, Prüfmethode und elektrische Betriebsbedingungen kontrollieren |
Die Tabelle enthält mögliche Ursachen und entsprechende Diagnoseansätze, stellt jedoch keinen abschließenden Fehlernachweis dar.
Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen einer fehlerhaften Phasenfolge und einem Synchronisationsproblem.
Ein Generator kann eine vollständig korrekte Drehfeldrichtung besitzen und trotzdem nicht für eine unmittelbare Parallelschaltung mit dem öffentlichen Netz geeignet sein.
Ebenso kann eine USV eine korrekte Ausgangsphasenfolge erzeugen, während ihr Bypass aufgrund anderer elektrischer Bedingungen nicht freigegeben wird.
Die Fehlerdiagnose muss deshalb immer die tatsächlich betroffene Betriebsart und die vorgesehenen Schutz- beziehungsweise Umschaltfunktionen berücksichtigen.
22. Passende Drehfeldprüfer und Synchronisationsmessgeräte von ICS Schneider
22.1 Chauvin Arnoux CA 6612: Drehfeldrichtungsprüfer für dreiphasige Netze
Der Chauvin Arnoux CA 6612 ist ein kompaktes Prüfgerät zur Ermittlung der Phasenfolge in Drehstromanlagen.
Das Gerät zeigt das Vorhandensein der Außenleiter und deren Phasenfolge an.
Die Anzeige erfolgt über ein LCD mit entsprechenden Richtungssymbolen.
Der CA 6612 arbeitet ohne eigene Batterie, da die Energieversorgung bei der vorgesehenen Prüfung aus dem angeschlossenen elektrischen System erfolgt.
Ein magnetisches Gehäuse erleichtert die Positionierung bei entsprechenden Messaufgaben.
Die farbliche Kennzeichnung der Anschlussstellen unterstützt eine eindeutige Zuordnung der Messleitungen.
Der CA 6612 eignet sich besonders für elektrische Installations-, Wartungs- und Servicearbeiten, bei denen die Drehfeldrichtung bestimmt werden soll.
Bei einer Netzersatzanlage kann er beispielsweise zur Prüfung der vorgesehenen Phasenfolge an geeigneten dreiphasigen Prüfpunkten eingesetzt werden.
Für die Auswahl sind die zulässigen elektrischen Messbedingungen der tatsächlichen Geräteausführung zu beachten.
Besonders wichtig ist, dass der CA 6612 die Phasenfolge innerhalb eines Drehstromsystems prüft.
Eine Synchronisationsprüfung zwischen zwei unabhängigen Spannungsquellen wird dadurch nicht ersetzt.
22.2 Chauvin Arnoux CA 6611: Drehfeld- und Motordrehrichtungsprüfer
Der Chauvin Arnoux CA 6611 kombiniert die Prüfung der Phasenfolge mit Funktionen zur Ermittlung der Motordrehrichtung.
Das Gerät zeigt die Außenleiter L1, L2 und L3 sowie die ermittelte Drehfeldrichtung über entsprechende LED-Anzeigen an.
Zusätzlich unterstützt es die Beurteilung der Drehrichtung geeigneter elektrischer Antriebe nach dem vorgesehenen Messverfahren.
Die Prüfung kann abhängig von der jeweiligen Funktion berührungslos beziehungsweise über geeignete elektrische Anschlüsse erfolgen.
Das magnetische Gehäuse erleichtert die Anwendung bei Installations- und Servicearbeiten.
Besonders für Maschinenbau und Instandhaltung ist die Kombination aus Drehfeld- und Motordrehrichtungsprüfung interessant.
Bei einer Netzumschaltung können dadurch die elektrische Phasenfolge und die zu erwartende Drehrichtung geeigneter Motoren im Rahmen der vorgesehenen Prüfaufgabe bewertet werden.
Die konkrete Motordrehrichtungsprüfung muss entsprechend dem Gerät und dem geprüften Antrieb erfolgen.
Bei Motoren mit vorgeschaltetem Frequenzumrichter ist außerdem die tatsächliche Antriebsarchitektur zu berücksichtigen.
Der CA 6611 ist kein Synchronisations- oder Netzparallelschaltgerät.
22.3 BENNING DUSPOL digital: Spannungs- und Drehfeldprüfung in einem Gerät
Der BENNING DUSPOL digital ist ein zweipoliger Spannungsprüfer mit zusätzlichen Messfunktionen für industrielle Elektroinstallationen.
Zu seinen Funktionen gehören die Spannungsprüfung, Frequenzmessung und Drehfeldrichtungsprüfung.
Der dokumentierte Wechselspannungsbereich reicht bis 1.000 V AC.
Die Frequenzmessfunktion umfasst 1 bis 1.000 Hz.
Das Gerät entspricht den entsprechenden Anforderungen für zweipolige Spannungsprüfer nach DIN EN 61243-3.
Als Messkategorien werden CAT IV 600 V und CAT III 1.000 V angegeben.
Zusätzlich verfügt der DUSPOL digital unter anderem über eine Lastzuschaltung, eine beleuchtete Anzeige und eine robuste Gehäuseausführung mit Schutzart IP65.
Für Instandhaltung und Anlagenservice ist die Kombination aus Spannungs- und Drehfeldprüfung besonders praktisch.
Sie ermöglicht mehrere elektrische Grundprüfungen mit einem geeigneten Handmessgerät.
Die jeweilige Funktion muss allerdings entsprechend den vorgesehenen Herstelleranweisungen verwendet werden.
Auch der DUSPOL digital ersetzt keine vollständige Synchronisationskontrolle für einen Netzparallelbetrieb.
22.4 Chauvin Arnoux C.A 773: Zweipoliger Spannungsprüfer mit Drehfeldfunktion
Der Chauvin Arnoux C.A 773 ist ein professioneller zweipoliger Spannungsprüfer für entsprechende elektrische Anlagen.
Er kombiniert Spannungsprüfung mit zusätzlichen Funktionen zur Ermittlung der Drehfeldrichtung.
Die Drehfeldprüfung erfolgt über eine dafür vorgesehene Zweileiter-Funktion.
Das Gerät bietet eine Spannungsanzeige für Wechsel- und Gleichspannung sowie eine Frequenzmessfunktion.
Die dokumentierte Messkategorie beträgt CAT IV 1.000 V.
Der C.A 773 besitzt außerdem einen integrierten Selbsttest und entsprechende Funktionen zur Erkennung von Störspannungen.
Durch die Kombination aus elektrischer Sicherheitsprüfung und Drehfeldrichtungsprüfung ist das Gerät für professionelle Installations- und Wartungsarbeiten interessant.
Besonders bei Arbeiten an Verteilungsanlagen kann die geeignete Messkategorie ein wichtiger Auswahlfaktor sein.
Die tatsächlichen Messbedingungen und die vorgesehenen Prüfverfahren müssen jedoch zur Geräteausführung passen.
Eine Drehfeldanzeige ist auch bei diesem Gerät keine Freigabe für eine elektrische Verbindung zweier unabhängiger aktiver Versorgungsquellen.
22.5 Syncro 96C und Syncro 96L: Synchronisationsanzeigen für elektrische Einspeisungen
ICS Schneider bietet innerhalb der Kategorie Synchronisation verschiedene Einbaumessgeräte zur Beurteilung elektrischer Synchronisationsgrößen an.
Dazu gehört beispielsweise das LED-Synchronoskop Syncro 96C (ANTJ).
Das Gerät besitzt eine LED-Synchronisationsanzeige und ist mit einem Grenzkontakt ausgestattet.
Es wird als Schalttafeleinbaugerät im Format 96 × 96 mm angeboten.
Je nach Ausführung sind unterschiedliche Spannungsbereiche und Anschlussvarianten verfügbar.
Das Syncro 96L ist eine weitere LED-Synchronoskop-Baureihe im ICS-Sortiment.
Für eine entsprechende Synchronisationsmessung können zusätzlich Geräte zum Vergleich von Spannungen und Frequenzen erforderlich sein.
ICS führt hierzu beispielsweise Doppelvoltmeter und Doppelfrequenzmesser der Syncro-Baureihe.
Diese Geräte sind insbesondere für entsprechend ausgelegte Synchronisations- und Energieversorgungsschaltschränke interessant.
Ihre Funktion unterscheidet sich wesentlich von einem gewöhnlichen Drehfeldrichtungsprüfer.
Sie dienen der Anzeige bestimmter Vergleichsgrößen zweier Spannungsquellen.
Ob eine konkrete Geräteausführung auch für eine bestimmte Schaltfreigabe oder Synchronkontrollfunktion verwendet werden darf, muss anhand ihrer Spezifikation und des vollständigen Schutzkonzepts nachgewiesen werden.
Eine reine Synchronisationsanzeige darf nicht automatisch als vollständiges Schutzsystem für die Parallelschaltung unabhängiger Quellen betrachtet werden.
22.6 Chauvin Arnoux C.A 8336: Netzqualität bei Umschaltvorgängen analysieren
Der Chauvin Arnoux C.A 8336 ist ein Leistungs- und Energieanalysator für anspruchsvolle elektrische Messaufgaben.
Das Gerät verfügt über mehrere Spannungs- und Strommesskanäle.
Es ermöglicht die Analyse von Netzspannungen, Frequenzen, Strömen, Leistungen und weiteren elektrischen Netzparametern.
Zusätzlich stehen Funktionen zur Erfassung von Transienten, Einschaltströmen und anderen Netzereignissen zur Verfügung.
Auch eine vektorielle Darstellung der elektrischen Größen ist möglich.
Die dokumentierten Messkategorien umfassen CAT III 1.000 V und CAT IV 600 V.
Der C.A 8336 kann deshalb für die Untersuchung des elektrischen Verhaltens einer Netzersatzanlage während des vorgesehenen Betriebs interessant sein.
Beispielsweise können Spannungs- und Frequenzänderungen bei Lastwechseln sowie bestimmte transiente Ereignisse untersucht und dokumentiert werden.
Dies ergänzt eine reine Drehfeldprüfung um zusätzliche Informationen zur Netzqualität.
Wichtig ist jedoch die funktionale Abgrenzung.
Ein Netzqualitätsanalysator ist nicht automatisch ein geeignetes Synchronkontrollgerät zur Freigabe einer Generatorparallelschaltung.
Die für einen solchen Betrieb erforderlichen Synchronisations- und Schutzfunktionen müssen gesondert ausgelegt werden.
22.7 Geräteauswahl für die vollständige Prüfaufgabe
ICS Schneider bietet unterschiedliche elektrische Prüf- und Messgeräte für Anlagenbau, Instandhaltung und Energieversorgung an.
Die Auswahl sollte sich an der konkreten Prüfaufgabe orientieren.
Für eine einfache Phasenfolgeprüfung kann ein spezieller Drehfeldrichtungsprüfer geeignet sein.
Wenn zusätzlich die elektrische Spannung und andere Installationsgrößen geprüft werden sollen, kann ein entsprechender zweipoliger Spannungsprüfer sinnvoll sein.
Für weitergehende Netzqualitätsuntersuchungen kommen geeignete Leistungs- und Energieanalysatoren infrage.
Bei Anlagen mit vorgesehenem Parallelbetrieb müssen dagegen die für den Einsatzzweck geeigneten Synchronisations- und Schutzfunktionen berücksichtigt werden.
Ein einziges Handmessgerät kann nicht automatisch alle diese Aufgaben übernehmen.
Weitere Geräte und entsprechende technische Beratung finden Sie im ICS-Sortiment unter Elektrische Mess- und Prüfgeräte, Prüfgeräte für die Energieversorgung und Synchronisationsmessgeräte.
23. Fazit: Gleiches Drehfeld ist notwendig, aber nicht immer ausreichend
Die Prüfung der Drehfeldrichtung ist eine wichtige Aufgabe bei der Inbetriebnahme und Instandhaltung dreiphasiger Energieversorgungsanlagen.
Besonders bei Änderungen an Generatoranschlüssen, USV-Anlagen und Netzumschalteinrichtungen kann eine fehlerhafte Phasenfolge erhebliche Auswirkungen haben.
Direkt angeschlossene Drehstrommotoren können beispielsweise nach einer Netzumschaltung in die falsche Richtung laufen.
Auch eine USV kann aufgrund einer unzulässigen Phasenfolge am Bypass eine Störmeldung ausgeben.
Die Drehfeldprüfung allein reicht jedoch nicht aus, um sämtliche Anforderungen einer Netzumschaltung zu bewerten.
Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen Drehfeldrichtung, Außenleiterzuordnung und momentaner Phasenlage zweier Spannungsquellen.
Zwei Quellen können dasselbe Rechtsdrehfeld besitzen, obwohl ihre einzelnen Außenleiter anders zugeordnet sind.
Ebenso können Quellen mit gleicher Nennspannung und identischer Drehfeldrichtung unterschiedliche Frequenzen und Phasenwinkel aufweisen.
Bei einer verriegelten Netzumschaltung mit Unterbrechung steht die bestimmungsgemäße Trennung der Quellen und die korrekte Versorgung der angeschlossenen Verbraucher im Vordergrund.
Bei einer überlappenden Umschaltung oder einem Netzparallelbetrieb sind zusätzliche Synchronisations- und Schutzfunktionen erforderlich.
Die entsprechenden Freigabebedingungen müssen aus der tatsächlichen Anlagenkonzeption und den Hersteller- beziehungsweise Netzanschlussanforderungen hervorgehen.
Auch Neutralleiterführung, Erdungssystem und mögliche Rückspeisung sind gesondert zu berücksichtigen.
Für eine vollständige Prüfung sollten daher geeignete Drehfeldprüfer, Spannungsprüfer und bei Bedarf weiterführende Netzqualitäts- beziehungsweise Synchronisationsmessgeräte eingesetzt werden.
Versorgungsquellen identifizieren → Umschaltart festlegen → Außenleiterzuordnung prüfen → Drehfeldrichtung bewerten → Spannung und Frequenz kontrollieren → USV- und Generatorbetriebsarten unterscheiden → Neutralleiter- und Schutzkonzept prüfen → Bei Parallelbetrieb Synchronisationsbedingungen nachweisen → Verriegelung und Schaltfreigaben kontrollieren → Verbraucherfunktion bewerten → Umschaltverhalten dokumentieren → Anlage nach freigegebenem Prüfverfahren abnehmen
Der wichtigste praktische Grundsatz lautet damit: Ein identisches Drehfeld ist kein Nachweis für die Synchronität zweier Einspeisungen. Nur eine auf die tatsächliche Umschaltart abgestimmte Prüfung von Phasenfolge, Leiterzuordnung, Spannung, Frequenz, Phasenlage und Schutzfunktionen ermöglicht eine fachgerechte Bewertung.
24. Häufige Fragen zur Drehfeldprüfung bei Generatoren und USV-Anlagen
24.1 Was bedeutet Drehfeldrichtung bei einem dreiphasigen Netz?
Die Drehfeldrichtung beschreibt die zeitliche Reihenfolge der drei Außenleiterspannungen eines Drehstromsystems. Je nach Reihenfolge entsteht ein Rechts- oder Linksdrehfeld. Diese Eigenschaft ist insbesondere für die Drehrichtung direkt am Drehstromnetz betriebener Motoren relevant.
24.2 Warum muss das Drehfeld nach einer Netzumschaltung geprüft werden?
Durch Änderungen an der Einspeisung oder Verdrahtung kann sich die Phasenfolge verändern. Das kann beispielsweise dazu führen, dass Drehstrommotoren in die falsche Richtung laufen oder bestimmte USV- und Überwachungssysteme eine Störung melden. Die Prüfung hilft, solche Fehler zu erkennen.
24.3 Bedeutet ein identisches Rechtsdrehfeld, dass zwei Einspeisungen phasengleich sind?
Nein. Ein identisches Rechtsdrehfeld bestätigt zunächst nur dieselbe Phasenfolge. Die Zuordnung der einzelnen Außenleiter kann trotzdem unterschiedlich sein. Außerdem können zwei unabhängige Spannungsquellen unterschiedliche momentane Phasenwinkel besitzen.
24.4 Kann ein Generator mit gleichem Drehfeld direkt parallel zum Netz geschaltet werden?
Nein. Für eine zulässige Parallelschaltung sind zusätzliche Synchronisationsbedingungen erforderlich. Dazu gehören geeignete Spannungs-, Frequenz- und Phasenlagen sowie die vorgesehenen Schutz- und Schaltfreigabefunktionen. Ein gewöhnlicher Drehfeldrichtungsprüfer reicht dafür nicht aus.
24.5 Was ist der Unterschied zwischen Phasenfolge und Synchronität?
Die Phasenfolge beschreibt die zeitliche Reihenfolge der Außenleiterspannungen innerhalb eines Drehstromsystems. Synchronität beschreibt dagegen die ausreichende Übereinstimmung der elektrischen Zustände zweier zu verbindender Quellen, insbesondere ihrer Frequenz und momentanen Phasenlage.
24.6 Muss bei einer Netzumschaltung mit Unterbrechung synchronisiert werden?
Bei einer korrekt ausgeführten Umschaltung mit Unterbrechung werden die beiden Quellen bestimmungsgemäß nicht parallelgeschaltet. Eine Synchronisierung für einen Parallelschluss ist deshalb normalerweise nicht erforderlich. Die korrekte Phasenfolge, Leiterzuordnung, Verriegelung und elektrische Schutzfunktion müssen dennoch geprüft werden.
24.7 Was bedeutet Closed Transition bei einer Netzumschalteinrichtung?
Closed Transition beschreibt eine Umschaltung mit geplanter kurzzeitiger Überlappung der beiden Einspeisungen. Wenn dadurch aktive Spannungsquellen parallelgeschaltet werden, müssen geeignete Synchronisationsbedingungen, Schaltgeräte und Schutzfunktionen vorhanden sein.
24.8 Warum kann ein Motor nach dem Wechsel auf Generatorversorgung rückwärts laufen?
Eine mögliche Ursache ist eine veränderte Phasenfolge am Motor. Bei vielen direkt am Drehstromnetz betriebenen Asynchronmotoren kehrt sich die Drehrichtung um, wenn zwei Außenleiter vertauscht werden. Die tatsächlichen Versorgungs- und Anschlussverhältnisse müssen fachgerecht überprüft werden.
24.9 Warum kann eine USV eine falsche Phasenfolge am Bypass melden?
Bestimmte USV-Anlagen überwachen die korrekte Phasenfolge ihrer Bypassversorgung. Eine unzulässige Reihenfolge der Außenleiter kann dazu führen, dass der Bypass nicht freigegeben wird oder eine entsprechende Störung angezeigt wird. Die Prüfung muss nach den Vorgaben des jeweiligen USV-Herstellers erfolgen.
24.10 Ist die Phasenfolge am USV-Ausgang immer identisch mit dem Netzeingang?
Das kann nicht pauschal angenommen werden. Je nach USV-Topologie und Betriebsart wird die Ausgangsspannung durch einen Wechselrichter erzeugt. Zusätzlich können unterschiedliche Einspeise- und Bypasswege vorhanden sein. Die tatsächlichen Bedingungen sind anhand der Geräteausführung zu bewerten.
24.11 Welches Prüfgerät eignet sich zur Ermittlung der Drehfeldrichtung?
Für die reine Phasenfolgeprüfung kann beispielsweise ein spezieller Drehfeldrichtungsprüfer wie der Chauvin Arnoux CA 6612 verwendet werden. Der CA 6611 bietet zusätzlich Funktionen zur Motordrehrichtungsprüfung. Auch entsprechend ausgestattete zweipolige Spannungsprüfer können geeignet sein.
24.12 Kann ich mit einem zweipoligen Spannungsprüfer die Drehfeldrichtung feststellen?
Ja, wenn das konkrete Gerät ausdrücklich eine dafür vorgesehene Drehfeldrichtungsfunktion besitzt und die jeweiligen Messbedingungen eingehalten werden. Beispiele sind der BENNING DUSPOL digital und der Chauvin Arnoux C.A 773. Nicht jeder beliebige zweipolige Spannungsprüfer verfügt über diese Funktion.
24.13 Was ist ein Synchronoskop?
Ein Synchronoskop ist ein Messgerät zur Anzeige des relativen Synchronisationszustands zweier geeigneter Wechselspannungsquellen. Es kann beispielsweise die Veränderung ihrer relativen Phasenlage sichtbar machen. Die Anzeige allein ersetzt jedoch nicht automatisch die erforderliche Schutz- und Schaltfreigabefunktion.
24.14 Warum ist eine kleine Frequenzabweichung zwischen Generator und Netz problematisch?
Bei unterschiedlichen Frequenzen verändert sich die relative Phasenlage kontinuierlich. Beispielsweise verursacht eine Frequenzdifferenz von 0,2 Hz eine Winkeländerung von 72° pro Sekunde. Eine kurzzeitig übereinstimmende Phasenlage bedeutet deshalb noch keinen dauerhaft synchronen Zustand.
24.15 Welche Bedeutung besitzt der Neutralleiter bei einer Netzersatzanlage?
Der Neutralleiter ist Bestandteil des elektrischen Versorgungs- und Schutzkonzepts. Je nach Netzform, Generator- und USV-Ausführung können unterschiedliche Anforderungen an seine Führung und gegebenenfalls Umschaltung bestehen. Eine korrekte Drehfeldrichtung bestätigt nicht automatisch ein richtig ausgelegtes Neutralleiter- und Erdungssystem.
24.16 Können Netzqualitätsanalysatoren eine Drehfeldprüfung ersetzen?
Geeignete Netzqualitätsanalysatoren können verschiedene elektrische Größen einschließlich Phasenbeziehungen erfassen. Ob sie die erforderliche Drehfeldprüffunktion erfüllen, hängt vom konkreten Instrument ab. Sie ersetzen jedoch nicht automatisch die Sicherheitsfunktionen eines Spannungsprüfers oder die Synchronkontrolle für einen Parallelschluss.
24.17 Welche Prüfgeräte bietet ICS Schneider für diese Anwendungen?
ICS Schneider bietet unter anderem die Drehfeldrichtungsprüfer CA 6611 und CA 6612, den BENNING DUSPOL digital, den Chauvin Arnoux C.A 773 sowie verschiedene Synchronisationsmessgeräte der Syncro-Baureihe an. Für weitergehende Netzqualitätsuntersuchungen ist beispielsweise der Chauvin Arnoux C.A 8336 verfügbar. Die Auswahl richtet sich nach der konkreten Prüfaufgabe und den elektrischen Betriebsbedingungen.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl des passenden Prüfgeräts?
Benötigt werden die Netzspannung, Frequenz, vorhandene Netzform und die zu prüfenden Einspeisungen. Besonders wichtig ist, ob lediglich die Drehfeldrichtung geprüft oder zusätzlich eine Außenleiterzuordnung beziehungsweise Synchronisationsmessung durchgeführt werden soll. Auch die Umschaltart – Open Transition, Closed Transition oder Netzparallelbetrieb – muss bekannt sein. Weitere relevante Angaben sind die Art der Generator- und USV-Anlage, vorhandene Spannungswandler, erforderliche Messkategorie, vorgesehene Prüfstellen und gewünschte Dokumentationsfunktionen. Bei einer Synchronisationsanwendung werden zusätzlich die vorgesehenen Schutzfunktionen, Schaltgeräte, Synchronisationsbedingungen und die einschlägigen Hersteller- beziehungsweise Netzanschlussanforderungen benötigt.