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EMF von Stromtechnologien
2.2.1 Netzqualität, Oberschwingungen
Die Netzqualität, allem voran die Oberschwingungen, werden anhand der Spannungsqualität beurteilt. Lastströme, die von der Sinusform der Netzfrequenz abweichen, werden nicht beurteilt, solange die Spannungsform am Übergabepunkt im zulässigen Rahmen bleibt. Quantitative Angaben der Netzqua- lität (d.h. der Spannungsqualität) lassen Rückschlüsse auf die elektrischen Felder zu aber nicht auf die magnetischen Felder. Im Niederspannungsnetz entstehen zwar magnetische Felder, aber kaum relevante elektrische Felder. Das Ausmass der EMF im Oberschwingungsbereich aufgrund von Anga- ben über die Netzqualität kann deshalb nur grob geschätzt werden. Ein Zusammenhang zwischen Strömen und Spannungen ergeben sich aus dem Netzimpedanzspektrum an den Verknüpfungspunk- ten. Die hauptsächlich induktiven Netzimpedanzen liegen z.B. in Transformatorstationen bei 50 Hz auf der Niederspannungsseite je nach Transformatorleistung und Kurzschlussspannung zwischen 0.01  und 0.1 Sie müssen auf die Oberschwingungsfrequenzen umgerechnet werden und können an- schliessend zur groben Abschätzung der Oberschwingungsströme und der Magnetfelder benutzt wer- den.
Die höchsten Werte der Spannungsvariationen, Flicker und vor allem Oberschwingungen werden in der Praxis auf der Niederspannungsebene gemessen. Tendenziell steigt die Netzqualität mit der Netz- spannungsebene. Einerseits mitteln sich Schwingungsverformungen teilweise durch sehr viele Einzel- lastströme aus. Andererseits wirken sich die Streureaktanzen der Transformatoren dämpfend auf die höheren Oberschwingungen aus. Probleme der Netzqualität entstehen auf den oberen Spannungs- ebenen in der Regel nur bei Schwerindustrieanlagen (Schmelzöfen, Steinbrecher, Grosspressen etc.). Zur Beschränkung des Oberschwingungsgehalts im Netz dient in der Schweiz das vom VSE heraus- gegebene Regelwerk: „D-A-CH-CZ, Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen, dritte Ausgabe (2021)“ (VSE, 2021). Die Werte sind in weiten Teilen deckungsgleich mit den Europäischen Normen EN 50160 und EN 61000-3-2.
Oberschwingungen werden durch folgende Elektrizitätsverbraucher erzeugt:
- Geräte mit Gleichrichterspeisegeräten für alle IT-Anwendungen
- Beleuchtung je nach Lampenprinzip in unterschiedlichem Mass
- Elektronische Antriebe
- Traktionsgleichrichter für Strassenbahnen
- Ladestationen für Batterieladestationen
Traditionell erzeugen Apparate mit ferromagnetischen Kernen (Transformatoren und Wandler) durch ihre nichtlinearen Hauptinduktivitäten tiefe ungerade Oberschwingungen (ca. bis zur 11. Harmoni- schen). Hinzu kommen in zunehmenden Mass die elektronischen Netzkomponenten und Energieer- zeuger:
- Frequenzumrichter-Anlagen im Versorgungsnetz
- Blindleistungskompensationsanlagen
- Dezentrale Energieerzeuger erneuerbarer Energie (Solar-, Windkraft-, Biogas- und Wärme-
Kraft-Kopplungsanlagen)
Die steigende Anzahl an dezentralen Kleinerzeugern und Speicheranlagen kann dem angestrebten Energiewandel zugeschrieben werden. Da solche Anlagen vermehrt auf der Mittelspannungsebene 5 oder der Transportebene 3 angeschlossen sind, muss die Netzqualität in den höheren Spannungs- ebenen immer mehr im Auge behalten werden.
Dies gilt schliesslich auch für die oberste Netzebene 1, auf welche sich die Oberwellen durchkoppeln. Abbildung 8 zeigt eine aktuelle Messung der Spannungsoberschwingungen an einer Phase einer 380- kV-Freileitung (Netzebene 1). Auffällig ist die hohe Amplitude der 7. Spannungsharmonische gefolgt
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