Gemäß der Europäischen Norm EN50160 wird unter einem Spannungseinbruch ein plötzliches Absinken des Spannungseffektivwertes auf einen Wert zwischen 90% und einem Prozent des festgelegten Wertes verstanden, gefolgt von einer direkten Wiederherstellung dieser Spannung. Die Dauer des Spannungseinbruchs liegt zwischen einer halben Periode (10ms) und einer Minute. Wenn der Effektivwert der Spannung nicht unter 90% des festgesetzten Wertes sinkt, wird dies als normaler Betriebszustand betrachtet. Sinkt die Spannung unter ein Prozent des festgesetzten Wertes, ist dies eine Unterbrechung. Ein Spannungseinbruch ist somit nicht mit einer Unterbrechung zu verwechseln. Eine Unterbrechung entsteht z.B. nach Ansprechen einer Sicherung (typ. 300ms). Der Netzausfall verteilt sich in Form eines Spannungseinbruchs über das restliche Verteilernetz fort. Bild 2 verdeutlicht den Unterschied zwischen einem Einbruch, einer kurzen Unterbrechung und einer Unterspannung.
Wie entsteht ein Spannungseinbruch?
Eine bekannte Ursache für kleine Spannungseinbrüche sind die Einschalt-ströme von Kondensatoren, Motoren oder anderen Geräten. In Bild 3 ist zu erkennen, dass sich der Strom beim Anlaufen des Motors kurzzeitig erhöht. Der Spannungsfall über den Impedanzen Z und Z1 führt zu einem geringfügigen Spannungseinbruch auf dem Niederspannungsverteiler (Einbruchzone 1) und einem etwas größeren Spannungseinbruch hinter der Impedanz Z1 (Einbruchzone 2). Die Lösung der Probleme, die durch diese Einbrüche verursacht werden, liegt in einer Optimierung der Anlage selbst. Das Einschalten von Geräten sollte nicht zum Entstehen von kritischen Spannungseinbrüchen führen.
Kurzschlüsse im Niederspannungsnetz
Bei einem Schluss im Niederspannungsnetz fließt ein Kurzschlussstrom. Der Betrag des Kurzschlussstroms hängt von der Größe der Impedanzen Z und Z3 ab. In der Praxis ist die Impedanz Z3 am größten. Die Größe der Impedanz Z3 wird u.a. durch den Typ und die Länge des Kabels bestimmt. Je größer die Kabellänge ist, desto kleiner wird der Kurzschlussstrom sein. Der Kurzschlussstrom verursacht einen Spannungsfall über der Impedanz Z, wodurch die Spannung am Niederspannungshauptverteiler kurzzeitig einbricht (Einbruchzone 1). Bei einem Kurzschluss sollte die Sicherung in Gruppe 3 ansprechen. Wenn dies 100ms dauert, bis die Sicherung auslöst, erfährt die Spannung in der gesamten Anlage für 100ms einen tiefen Einbruch. Kurzschlüsse im Niederspannungsnetz kommen vor, können aber in der Praxis häufig vernachlässigt werden. Kritischer sind Kurzschlüsse auf der Mittelspannungsseite.
Kurzschlüsse im Mittelspannungsnetz
Am häufigsten werden Einbrüche im Mittelspannungsnetz verursacht. Diese können beispielsweise durch folgende Einflüsse entstehen:
