Für kritische Infrastrukturen wie Autobahnen, Brücken und Pipelines ist der kathodische Korrosionsschutz (KKS) ein wichtiges Instrument zum Schutz von Anlagen vor Korrosion, die erhebliche strukturelle Schäden verursachen kann. Wenn der Korrosionsgrad nicht kontrolliert wird, besteht die Gefahr, dass die Anlagen unsicher werden und geschlossen werden müssen. Steve Hughes, Geschäftsführer des Spezialisten für Stromqualität REO UK, erklärt, wie Oberschwingungsströme die Wirksamkeit von CP-Systemen beeinträchtigen und wie man sich vor ihnen schützen kann.

Korrosion ist ein natürlicher, elektrochemischer Prozess, bei dem Metalle im Rahmen von zwei gleichzeitigen chemischen Reaktionen allmählich zerstört werden. Ein gängiges Beispiel dafür ist Rost, bei dem Eisen durch Sauerstoff und Wasser elektrochemisch in hydratisierte Eisenoxide umgewandelt wird. Dabei laufen zwei Reaktionen gleichzeitig ab: eine anodische Oxidation, die das Eisen zerstört, und eine kathodische Reduktion mit Elektronenübertragung zwischen der anodischen und der kathodischen Zelle durch einen Elektrolyten.

CP-Systeme werden eingesetzt, um Metallstrukturen vor Korrosion zu schützen, indem man sie zur Kathode einer elektrochemischen Zelle macht. Dies wird erreicht, indem ein externer elektrischer Strom an die Struktur angelegt wird, der Elektronen in das Metall treibt, so dass das elektrochemische Potenzial des Metalls negativer ist als das der Umgebung. Dadurch wird die Bildung einer Schutzschicht aus Korrosionsprodukten auf der Metalloberfläche verhindert.

In der Regel verwenden CP-Systeme Gleichrichter, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Die Umschaltung von Wechsel- auf Gleichstrom und zurück durch die Gleichrichter erzeugt harmonische Stromwellenformen, die ein Vielfaches der Netzfrequenz betragen. Diese Oberschwingungen haben mehrere negative Auswirkungen auf das Netz, darunter eine erhöhte Erwärmung der Gleichrichter und anderer Geräte, ein erhöhter Spannungsabfall in den Stromleitungen, Störungen anderer elektrischer Geräte und eine geringere Effizienz des CP-Systems.

Kontrolle von Oberwellenstörungen

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Oberschwingungsprobleme in CP-Systemen zu verringern, z. B. durch Überdimensionierung der Gleichrichter, Verwendung von Parallelgleichrichtern und Einsatz eines Leistungsfaktorkorrekturgeräts. Eine Überdimensionierung der Gleichrichter kann dazu beitragen, die Menge der erzeugten Oberschwingungen zu reduzieren. Denn je größer die Gleichrichter sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie Oberschwingungen in das Stromnetz einbringen.

Die Verwendung von Parallelgleichrichtern kann ebenfalls zur Verringerung der Oberschwingungsemissionen beitragen. Dies liegt daran, dass der Strom, der durch jeden Gleichrichter fließt, reduziert wird, was die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Oberschwingungen verringert. Der Einsatz eines PFC-Geräts kann dazu beitragen, den Leistungsfaktor des CP-Systems zu verbessern. Dies ist wichtig, da ein hoher Leistungsfaktor dazu beitragen kann, die Menge der erzeugten Oberschwingungen zu reduzieren. Die Überdimensionierung von Gleichrichtern und die Verwendung von Parallelgleichrichtern sind zwar effektiv, verursachen aber erhebliche Betriebskosten, so dass diese Lösungen nicht immer praktikabel sind.

Die kosteneffektivste Methode zur Verringerung der negativen Auswirkungen von Oberschwingungsströmen ist im Allgemeinen der Einsatz von Oberschwingungsfiltern. Dabei handelt es sich um Geräte, die Oberschwingungsströme aus dem Netz filtern.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe weiterer Maßnahmen, die Unternehmen ergreifen können, um Oberschwingungsprobleme in CP-Systemen zu mindern. Dazu gehören die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Erdung des Systems, die Verwendung hochwertiger Gleichrichter, die eine effiziente Umschaltung von Wechselstrom auf Gleichstrom ermöglichen, die regelmäßige Überwachung des CP-Systems, um etwaige Probleme zu erkennen, und die Durchführung regelmäßiger Wartungsarbeiten, insbesondere wenn bei der Überwachung Probleme festgestellt werden.

Wenn Sie diese Tipps befolgen, können Sie dazu beitragen, dass Ihr CP-System sicher und effizient arbeitet und keine Oberschwingungsprobleme verursacht.