Netzqualität verstehen: Warum Spannung und Frequenz über Sicherheit und Anlagenverfügbarkeit entscheiden

Produkte im Allgemeinen und auch Produkte im elektrotechnischen Bereich, müssen heute zahlreiche Anforderungen erfüllen, um dauerhaft am Markt bestehen zu können. Sie sollen umweltfreundlich, nachhaltig und zugleich funktional und ansprechend sein. Doch bei aller Diskussion über Effizienz, Design und Nachhaltigkeit wird ein zentraler Aspekt in der Elektrotechnik häufig nicht hinterfragt:
Erfüllt die elektrische Spannung, eigentlich die notwendigen Anforderungen an die Netzqualität?
Gerade für VEFK und EFK ist diese Frage von grundlegender Bedeutung – denn die Qualität der Versorgungsspannung ist die Basis für die sichere Funktion elektrischer Betriebsmittel.

Elektrische Energie als „Produkt“

Energieversorgungsunternehmen stellen uns elektrische Energie zur Verfügung. Sie betreiben regionale und überregionale Netze mit unterschiedlichen Netztopologien und liefern die Energie bis zum Netzanschlusspunkt.
Die dort bereitgestellte Netzspannung ist gemäß EN 60038 (VDE 0175-1) festgelegt. Diese Spannung muss eine definierte Qualität aufweisen, damit:

• elektrotechnische Produkte einwandfrei funktionieren,
• keine Gefährdung für Menschen oder Nutztiere entsteht,
• elektrische Betriebsmittel normgerecht betrieben werden können.Der Lieferant dieses Produktes „Spannung“ ist daher verpflichtet, normative Vorgaben einzuhalten.

Charakteristik unseres Spannungssystems

Unser Spannungssystem wird durch den jeweiligen Effektivwert der sinusförmigen Wechselspannung charakterisiert:

• im Einphasennetz zwischen Außenleiter und Neutralleiter
• im Dreiphasenwechselstromnetz zwischen den Außenleitern

Für andere europäische Länder gelten zusätzliche normative Anforderungen gemäß EN 50160.
Die in der EN 60038 (VDE 0175-1) festgelegten Nennwerte beruhen auf der historischen Entwicklung der elektrischen Stromverteilungsnetze weltweit. Diese Werte fanden internationale Anerkennung, da sie sich als gebräuchlich und technisch bewährt erwiesen haben.

Damit wurde eine verbindliche Grundlage für:

• Konstruktion,
• Auslegung,
• Errichtung und
• Prüfung

elektrischer Betriebsmittel geschaffen. Die Normwerte bilden somit die Basis für die technische Auslegung von Komponenten und wurden vom zuständigen VDE-Komitee auch national übernommen.

Netzqualität als normative Verpflichtung

Unser Spannungssystem unterliegt klaren normativen Vorgaben.
Erst durch die Einhaltung dieser Vorgaben durch die Netzbetreiber wird die geforderte Netzqualität realisiert.
Global betrachtet, darf jedoch nicht selbstverständlich davon ausgegangen werden, dass die in Deutschland erreichte Netzqualität überall Standard ist. In einigen Ländern fehlen entweder:

• die technischen Möglichkeiten zur Umsetzung der normativen Anforderungen oder
• die finanziellen Mittel zur Realisierung entsprechender Maßnahmen.

Für VEFK und EFK bedeutet das: Betriebsmittel sind stets im Kontext des jeweiligen Versorgungssystems zu betrachten – insbesondere bei internationalen Projekten.

Frequenzstabilität – Kritischer Faktor der Netzqualität

In Deutschland und Europa beträgt die Frequenz des Wechselstroms 50 Hz.
Kurzzeitige regeltechnische Abweichungen sind zulässig, werden jedoch permanent überwacht und geregelt.
Eine unkontrollierte Frequenzabweichung hätte gravierende Folgen.
Beispielsweise kann der Ausfall eines Kraftwerks mit 1000 MW zu einem Leistungseinbruch führen. Dies bewirkt eine Frequenzabsenkung im Netz.
Der Grenzwert von 47,5 Hz darf in Kraftwerken nicht unterschritten werden.
Wird dieser Wert erreicht, besteht die Gefahr der mechanischen Selbstzerstörung von Generatoren infolge von Resonanzeffekten elektrisch drehender Maschinen. Der Betreiber muss das Kraftwerk in diesem Fall vom Netz trennen, um Schäden zu vermeiden.

Die Folgen einer solchen Entwicklung wären:

• Beeinträchtigung der Funktion elektrischer Betriebsmittel
• mögliche Geräteschäden
• potenzielle Gefährdungen

Im Extremfall könnte eine unkontrollierte Entwicklung zum Ausfall des Gesamtsystems führen.

Netzqualität im Kontext regenerativer Energieformen

Das Thema Netzqualität gewinnt insbesondere im Zusammenhang mit regenerativen Energieformen zunehmend an Bedeutung. Die Einspeisung dezentraler Energiequellen stellt hohe Anforderungen an:

• Frequenzstabilität
• Spannungsqualität
• Netzregelung
• Systemstabilität

Netzbetreiber müssen diese Entwicklungen genau betrachten und technisch beherrschen, um die gewohnte Versorgungsqualität weiterhin sicherzustellen.

Fazit für VEFK und EFK

Netzqualität ist keine abstrakte Größe – sie ist die Grundlage für:

• sichere elektrische Anlagen
• zuverlässige Betriebsmittel
• normkonforme Auslegung
• Schutz von Menschen, Tieren und Sachwerten

Die Einhaltung der normativen Vorgaben durch Netzbetreiber bildet das Fundament unseres gesamten elektrischen Systems.
Gerade im Zeitalter der Energiewende und zunehmender Netzkomplexität bleibt die Netzqualität ein zentrales Thema für verantwortliche Elektrofachkräfte. Nicht zuletzt innerbetrieblich beeinflusst von elektrotechnischen Komponenten wie Frequenzumrichter und Co.

Autor:
Henning Fuchs, MEBEDO Akademie GmbH, Fachdozent und BDSH e. V. geprüfter Sachverständiger Elektrotechnik