Beitrag, CFW-EMV-Consulting AG

Präsentation zum Thema: "Beitrag, CFW-EMV-Consulting AG"—  Präsentation transkript:

1 Beitrag, CFW-EMV-Consulting AG
Dienstag, 16. Mai 2017 Experten Treffen vom 16. Mai 2017 in Freiburg

2 Beitrags-Themen CFW Chronologie NISV (Verordnung zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung) Leistungsprogramm der Firma CFW Rückblick auf EMV-Probleme in der Vergangenheit Auswirkungen der NISV auf die heutigen Starkstrominstallationen

3 CFW Chronologie 1989 Gründung der Einzelfirma CFW EMV-Consulting 1993 Vom Engeneering zum Hersteller von Monitor Abschirmungen 2000 Einführung der NISV Entwicklung von neuen EMF Abschirmungen 2007 Entwicklung und Patentanmeldung CFW PowerCable® Installationskabel 2016 Entwicklung und Patentanmeldung CFW PowerCable® FU-Anschlussleitung Eröffnung der Tochterfirma CFW PowerCable GmbH in Ulm

4 NISV Kurzfassung Verordnung über den Schutz vor nicht-ionisierender Strahlung In Kraft seit 1. Feb. 2000 Neu: 1µT-Vorsorgegrenzwert an Orten mit empfindlicher Nutzung Betrifft: Orte mit empfindlicher Nutzung (OMEN) im Umfeld von: Trafostationen, HS-Freileitungen und HS-Erdkabel

5 NISV-Geltungsbereich
NISV-Geltungsbereich Arbeitsplätze: 2,5h Tage oder 20 h/Woche Wohnräume, Schlafzimmer Schulräume, Kindergärten Pausenplatz von Schulen/Kindergärten Spitäler, Alters- und Pflegeheime Eingetragene Kinderspielplätze

6 Grenzwerte/Richtwerte
Grenzwerte/Richtwerte Grenzwerte Frequenz f Flussdichte B Feldstärke E Anwendung / Gültigkeit Immissionsgrenzwerte IGW gemäß 26. BimSchV 50 Hz 16.7 Hz 100 µT 300 µT 5'000 V/m 10'000 V/m Überall wo sich Menschen aufhalten können IGW gemäß NISV 0 Hz 400 Hz statisch 12.5 µT 40’000 µT 625 V/m --- Anlagegrenzwert AGW gemäß NISV 1 µT Bei Hochspannungsanlagen an Orten mit empfindlicher Nutzung Arbeitsschutz, BGV Expositionsbereich 1 Expositionsbereich 2 1’358 µT 4’073 µT 424 µT 1’270 µT 21'320 V/m 30'000 V/m 6'666 V/m 20'000 V/m Die Vorschrift gilt, soweit Versicherte elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldern ausgesetzt sind, sofern nicht die 26. BImSchV. zur Anwendung gelangt Arbeitshygienische Grenzwerte AHG gemäß SUVA 500 µT 1500 µT 62.5 µT 200’000 µT 1'250 V/m 40'000 V/m An betriebseigenen Arbeitsplätzen bei beruflicher Exposition Elektrobiologische Richtwerte 5) 50 Hz 0.1 µT 0.02 µT 50 V/m 1 V/m Richtwerte für Arbeitsplätze Richtwerte für Schlafstellen

7 Technische Grenzwerte
Technische Grenzwerte Beispiele Minimalabstände Technische Grenzwerte (Funktionsschutz) f B Herzschrittmacher 16.7Hz 50/60Hz 15µT Magnetresonanztomografie (MRT) 0.1Hz- 2kHz 0.4µT Elektroenzephalografie (EEG) 1Hz- 100Hz 0.2µT Rasterelektronenmikroskop (REM) 0.01Hz – 0.1µT Transmissionsmikroskop (TEM) 0.02µT Störquelle AGW 1.0µT MRT 0.4µT EEG 0.2µT TEM 0.02µT Bahn 16.7Hz n.a. 47m 65m 180m Freileitung 100m 125m 245m Erdkabel 5m 12m 15m 37m

8 NISV Innovationen I

9 NISV Innovationen II

10 Erweiterte Dienstleistungen
Erweiterte Dienstleistungen

11 Erweiterte Dienstleistungen
Erweiterte Dienstleistungen

12 Erweiterte Dienstleistungen
Erweiterte Dienstleistungen CFW PowerCable® Typ CPC (Trafokabel) Typ CPS (Installationskabel) Typ CPF (FU-Kabel)

13 EMV-Rückblick, MSV/NSV
EMV-Rückblick, MSV/NSV

14 EMV-Rückblick, Transformatoren
EMV-Rückblick, Transformatoren

15 Erdungskonzept vor Einführung der NISV
IN1b IN1 IN1a Σ IT1 Σ IT2 T2 Potentialausgleich PEN-Schiene NS-Abgänge NSV Ringerder oberhalb Doppelboden montiert T1 Fundamenterder

16 Erdungskonzept nach Einführung der NISV
Erdungskonzept nach Einführung der NISV NS-Abgänge (TN-S) NS-HV IN1 IN2 PEN (N)-Schiene 100% Σ IT1 Σ IT2 PE-Schiene Zentraler Erdungspunkt Potentialausgleich Fundamenterder T1 T2 Ringerder im Kabelkeller montiert 16

17 Auswirkungen der NISV

18 Auswirkungen der NISV

19 Auswirkungen der NISV

20 EMF-Abstrahlung, B-Feld

21 NISV-Abschirmungen

22 NISV im Griff?

23 TN-C oder TN-S ?? ?pp IPEN Iind IPE ?

24 © Induktionsprobleme ?pp IPEN 1. Streuinduktivität Ui=L*di/dt
L=k*Ln(a/r+0.25) IPEN 2. Streufluss Ui=dØ/dt dØ=dB*A

25 Erdschlaufen in der Praxis
Erdschlaufen in der Praxis 25

26 © 1. Induktion: L*di/dt IN IL1 IL2 IL3 Induktionsstrom, IPE= Ui/RL
Ui = -L*di/dt Induktionsstrom, IPE= Ui/RL Beispiel: Ui = 100mV; l = 15m; A = 150mm2 IPE = Ui/RL = 100mA/3.5mΩ = 28.5A R = ρx(l/A) = x(2x15/150) = 3.5mΩ

27 2. Gegeninduktion: Ui = dØ/dt
2. Gegeninduktion: Ui = dØ/dt IN IL1 IL2 IL3 Induktionsstrom

28 © EMV-Ziel Einzelleiter/ CFW PowerCable® Stromschienen TN-C TN-S FU 1
P E CFW PowerCable® 1 TN-C TN-S FU

29 Problem, bzw. Problemlösung 1
Problem, bzw. Problemlösung 1 Wegen asymmetrischer Anordung der Aussenleiter folgt: ∑ UiPE ≠ 0 Einzelleiter/ Stromschienen Der PE kann nicht zentrisch angeordnet werden L 1 L 2 L 3 N P E CFW PowerCable® Wegen symmetrischer Anordung der Aussenleiter folgt: ∑ UiPE = 0 Der PE ist zentrisch angeordnet

30 Problem, bzw. Problemlösung 2
Problem, bzw. Problemlösung 2 PE zentriert Aussenleiter verseilt L 1 L 2 L 3 N P E PE zentriert Aussenleiter nicht verseilt Anordnung Kabeltyp IL1[A] IL2[A] IL3[A] IN[A] IPE[A] B[µT] a = 1m Bemerkung 4x1x150mm2 + 95mm2 266 283 278 14 19.9 1.5 Aussenleiter nicht verseilt 4x150mm2 + 95mm2 271 278 9 0.69 0.1 Aussenleiter verseilt

31 Fallbeispiel „Induktion“
Fallbeispiel „Induktion“

32 Fallbeispiel „Gegeninduktion“
Fallbeispiel „Gegeninduktion“

33 © EMV-Merkmale Für Standard Installationskabel müssen
min. zwei EMV–Merkmale erfüllt sein (EMV2) Der PE Leiter ist symmetrisch zu den Aussenleiter angeordnet (Induktionsproblem) Aussenleiter sind mit optimaler Schlaglänge verseilt (Gegeninduktionsproblem)

34 EMV-Merkmale Für Frequenz Umrichter (FU-Kabel) müssen min. drei EMV–Merkmale erfüllt sein (EMV3) Der PE Leiter ist symmetrisch zu den Aussenleiter angeordnet (Induktionsproblem) Aussenleiter sind mit optimaler Schlaglänge verseilt (Gegeninduktionsproblem) 3. HF-Abschirmung 100% (HF-Kopplungsprobleme)

35 © EMV-Merkmale, Typ FU-D
Das CFW PowerCable® für Frequenz Umrichter erfüllt vier EMV-Merkmale (EMV4) Der PE Leiter ist symmetrisch zu den Aussenleiter angeordnet (Induktionsproblem) Aussenleiter sind mit optimaler Schlaglänge verseilt (Gegeninduktionsproblem) 3. HF-Abschirmung 100% (HF-Kopplungsprobleme) 4. 2 Drehstromsysteme um 180° gespiegelt (minimalste EMF-Abstrahlung, kleinst mögliche Induktivität)

36 Die negativen Folgen bei Nicht-beachtung der EMV-Merkmale
Die negativen Folgen bei Nicht-beachtung der EMV-Merkmale  Hohe Belastung durch elektromagnetische Felder Korrosionsschäden durch vagabundierende Erdausgleichsströme EMV-Probleme zwischen Starkstrom- und und Schwachstromkreisen Zusätzliche Hysterese- und Wirbelstromverluste Strombelastung eingeschränkt

37 EMF-Streufelder im Vergleich
EMF-Streufelder im Vergleich Bauweise vor 2000 Bauweise nach 2000

38 Wechselstromkorrosion
Wechselstromkorrosion Wechselstromkorrosion, I > 30A/m2 oder > 30µA/mm2

39 PV [CFW PowerCable®] ca. 10% - 15% geringer als
Verlustbetrachtung PV = I2.(R´+ ∆R´) + PHV + PWS + PIND PV = I2.(R´+ ∆R´) RSkin = Skinneffekt RProx = Proximityeffekt PHV = Hystereseverluste PWS = Wirbelstromverluste PIND = Induktionsstromverluste ∆R´ PV [CFW PowerCable®] ca. 10% - 15% geringer als bei Einzelleiter und Stromschienen!

40 EMV-Probleme zwischen Starkstrom-
EMV-Probleme zwischen Starkstrom- und Schwachstrom Kreisen Galvanische Kopplung Induktive Kopplung Kapazitive Kopplung Elektromagnetische Kopplung

41 Strombelastung eingeschränkt
L1.2 L1.3 L1.4 L1.1

42 Ziele der perfekten Starkstrominstallation
Ziele der perfekten Starkstrominstallation   keine EMF-Abstrahlung (E- und B-Felder) induktionsfrei gegenüber dem PE induktionsfrei gegenüber Metallkonstruktionen keine Zusatzverluste gleiche Stromverteilung auf mehrfach geführten Phasen-, bzw. Neutralleiter

43 Zeitgemässe Starkstrominstallation
Zeitgemässe Starkstrominstallation ZEP

44 Labormessungen

45 © Testaufbau Abb. 1 Messgerät Schaltleisten 1.0m Transformator 400kVA
Trasse Messgerät Transformator 400kVA 1.0m 3m-Kabeltrasse Starkstromkabel, l ≈ 13.5m

46 Prüfschaltung (ein Kabelsystem) 261A 260A 251A 25A

47 Vergleichszahlen

48 © Prüfschaltung (zwei Kabelsysteme) 277A 105A 158A 272A 116A 167A 261A

49 Beispiel aus der Praxis Gemessene Ströme/Induktionsströme
Beispiel aus der Praxis CFW PowerCable® Kabeltyp Strang Gemessene Ströme/Induktionsströme CFW PowerCable® IL1[A] IL2[A] IL3[A] IN[A] IPE[A] ΣI[A] 4x185mm2+95mm2 1 219 250 213 15 0.8 2 216 258 215 16 1.2 3 255 222 17 1.0 3x(4x185mm2+95mm2) 1+2+3 564 612 567 54 1.6

50 Induktionsprobleme in der Übersicht
Induktionsprobleme in der Übersicht

51 © Kundennutzen Leitungsverluste: ca. 10-15% geringer
Installationsaufwand: ca. 50% Abschirmungen: überflüssig AC-Korrosion: ausgeschlossen EMV-Probleme: unbedeutend Brandgefahr: minimal EMVU-Vorteile: maximal

52 Danke und En Guete