Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (15)
Wechselwirkungen Erzeugung Netz Kunde
lokale Ebene
regionale,
nationale Ebene primär Spannungs-
qualität
primär Versorgungs- zuverlässigkeit Wechselwirkung am
Netzanschlusspunkt
Netzan- schluss- punkt
• in allen Bereichen wird muss nach dem Optimum gesucht werden
• Regelkonzepte mit ent- sprechender Technik bei Erzeugung und ÜNB
• technische Ausrüstung bei Netzbetreibern mit Netz- anschlusskunden
• technische Ausstattung bei Kunden
• Industriekunden
• Großkunden
• Tarifkunden
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (16)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
Liberalisierung/ Kostendruck Ö Wertigkeit technischer Randbedingungen Ø Ö Wertigkeit wirtschaftlicher Randbedingungen ×
Hohe Versorgungszuverlässigkeit = hohe Betriebs- und Investitionskosten, resul- tierend geringe Ausfallkosten
Optimum erfordert Definition/ Bewertung des notwendigen/ aktuellen Niveaus und der entsprechenden Maßnahmen
Grundlegende Kenngrößen zur Quantifizierung der Versorgungszuverlässigkeit
Häufigkeit von Versorgungsunterbrechungen
Dauer von Versorgungsunterbrechungen
Produkt daraus = Nichtverfügbarkeit (=Unterbrechungswahrscheinlichkeit)
Nicht zeitgerecht gelieferte Energie
Optimum für Technik erfordert Berechnungen der Zuverlässigkeitskenn-
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (17)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
Grundlage zur Bewertung von Versorgungszuverlässigkeit Æ detaillierte und quantitative Zuverlässigkeitsanalysen (probabilistische Modelle und Berechnungen)
¾ nutzbar vor allem für Häufigkeit, Dauer und Wahrscheinlichkeit von Versorgungsunter- brechnungen
¾ Prognose des zukünftigen Systemverhaltens, Bewertung mit Planungskriterien und Grundlage für Planungsentscheidungen
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (18)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
Sensibler Kunde
Öffentlicher Versorger Kupplung
3 Dips/a
2 Dips/a
5 Dips/a
Kunde sensibel gegen Voltage Dips
• EVU versorgt direkt
• Öffentliches Netz parallel gespeist
• Kupplung der beiden parallelen Netze führt zu Verbesserung der Versorgungssicherheit – (n-1)!
• Kurzschlussleistung steigt Æ stabilere Spannung
• aber: Kunde „bekommt“ mehr Spannungseinbrüche (+5) als ohne Kupplung
Ö zwischen Versorger und Kunde muss geklärt/ abgestimmt werden, welches Qualitätsmerkmal wichtiger
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Möglichkeiten für Optimum der Technik
Ausgangsanschluss eines Lichbogenofens
Auch Netzbetreiber muss im Interesse aller Netzkunden Qualitätsansprüche an Kunden stellen!
Ö unzulässig hohe Netzrückwirkungen wie Oberschwingungen, Flicker
Spannungseinbrüche, Überspannungen müssen ausgeschlossen werden!
Ö zulässige Störpegel z.B. im Grid Code festgelegt Beispiel Flicker (vom menschlichen Auge wahrge- nommene Lichtstärkeschwankungen)
• Verursacher vorrangig Punktschweißmaschinen und Lichtbogenöfen
• separate Speisung aus 220-kV des EVU-Netzes
• Normalbetrieb führt schon zu Grenzpegeln Æ Produktions- erhöhung nicht möglich
Ö Alternative? Anschluss an 380-kV-Netz, höhere KS- Leistung verringert Flickerpegel
Ö Leistungsbezug des Kunden zu gering!
Ö UNWIRTSCHAFTLICH!
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (20)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
Alternativer Anschluss des Lichbogenofens
bessere Alternative:
Ö Einsatz eines aktiven Filters
keine Änderung am Netzanschluss
aktiver Filter direkt im MS-Netz des Kunden ange- schlossen
schnelle Regelung stellt die vom Lichtbogenofen be- nötigte, schnell schwankende Blindleistung zeitgenau zur Verfügung
Glättung der Werksnetzspannung
betriebliche Vorteile in der Produktion
starke Glättung ermöglicht unter bestimmten Um- ständen Kupplung mit dem öffentlichen Netz für kurze Dauer (z.B. für 220/110-kV-Trafo-Wartung)
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (21)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
• (n-1)-Kriterium, selektive Schutzabschaltungen, Spannungshaltung und unterbrechungsfreie Ver- sorgung = Kennzeichen der Versorgungszuver- lässigkeit in MS-Netzen
• Kosten ÍÎ zulässige Qualitätsmerkmale führen zu veränderten Konzepten
• Schwerpunktanlagen (S) = zuverlässige Netz- punkte, angeschlossen über 2 Leitungen, bei Störung einer Leitung unterbrechungsfreie Weiter- versorgung aller Lasten über die 2. Leitung
• doppelte Gegenanlage (dG) = zwei im Netz ver- teilte Leistungsschalteranlagen in gegenseitiger Reserve
• Leistungsschalteranlagen dienen nicht unmittelbar der Energieübertragung
• „nur“ Schutzselektivität der Netze = Steigerung der Zuverlässigkeit
Ö Möglichkeit/ Notwendigkeit die Anzahl der Schaltfelder und Leistungsschalteranlagen auf ein zuverlässigkeitsorientiert sinnvolles Mindestmaß zu reduzieren
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (22)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
• Zusammenfassung von Schaltfeldern
• Schaltfeld- und Betriebskosten Ð
• Zuverlässigkeit Ð
• Lastflussverhalten =
Auflösung von Schwerpunkt- bzw.
doppelten Gegenstationen
Schaltfeld- und Betriebskosten Ð
Zuverlässigkeit (Wegfall von Leistungsschaltern!) Ð
Lastflussbeeinträchtigungen möglich
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (23)
Möglichkeiten für Optimum der Technik
• Spannungshaltung/ -regelung Ö vollständige Ausnutzung des zu-
lässigen Bandes 0,9UN< Uist<1,06UN (vor allem Obergrenze)
Ö bei Inanspruchnahme (n-1)
Spannungsband 0,85UN<Uist<1,06UN einhalten, ggf. Nutzung spannungs- stützender Maßnahmen
Ö gemeinsame Betrachtung des Span- nungsfalles über MS-und NS-Ebene, d.h. an Ortsnetzstationen an kurzem NS-Netz erweitert sich das
Spannungsband im MS-Netz zu- sätzlich um 6%
Kostensenkungspotenziale durch Ausnutzung von Qualitäts- grenzen
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (24)
Energie-Kunden und die Qualität
• Veränderung der technischen Ausrüstungen von vormals vorwiegend „sinusförmigen Strom- verbrauchern“ zu nichtlinearen Stromverbrauchern führte zu neuen technischen Störgrößen
• diese Verbraucher beeinflussen sich gegenseitig und es kommt zu Störgeschehen
• zusätzlich entstehen Rückwirkungen in das Netz
• Gegenmaßnahmen sind notwendig
• diese Beeinflussungen bezeichnet man als
elektromagnetische Beeinflussung!
• Mit Gegenmaßnahmen wird die
elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Komponenten und Systemen gesichert!
DEFINITION EMV:
EMV ist die Fähigkeit einer elektri- schen Einrichtung, in ihrer elektro- magnetischen Umgebung zu
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (25)
Energie-Kunden und die Qualität
EMV-Gesetz 1998 = deutsche Untersetzung EMV-Richtlinie der EU von 1989 Ö Regelt die grundlegenden Anforderungen an Produkte und damit Hersteller
Ö Keine Prüfvorschrift mit Grenzwerten – „Spielregeln“ für den Einsatz von Produkten
Ö Technische und formale Anforderungen
Bei ordnungsgemäßer Installation, angemessener Wartung und bestimmungsgemäßen Betrieb:
• Erzeugung elektromagnetischer Störung soweit
begrenzt, dass bestimmungsgemäßer Betrieb anderer Geräte möglich ist
• angemessene Festigkeit eines Gerätes gegen
elektromagnetische Störungen, so dass bestimmungs- gemäßer Betrieb möglich ist
• Verpflichtung des Herstellers zur Abgabe der Kon- formitätsabgabe = Einhaltung Gesetzlichkeiten
• CE-Kennzeichnung des Produktes
• Erstellung Produktdokumentation (Gebrauchs-, Installations-, Wartungsanweisungen)
• Archivierung der Erklärungen und der Dokumentation für mindestens 10 Jahre)
Energie-Kunden und die Qualität
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (26)
Natürliche Störgrößen:
• Blitz (direkt, indirekt), ESD-Electrostatic Discharge (Elektrostatische Entladungen)
Technische Störgrößen:
• periodisch
• Wechsel- und Drehstromgeräte Stromrichter, Leuchtstofflampen, Schaltnetzteile, Rechner
• erzeugen ständige Spannungsverzerrungen
• aperiodische (sporadisch auftretende)
• beim Schalten von Induktivitäten (Motoren, Schützen, Magnetventilen und Drosseln)
• als Burst beim Kontaktprellen
• Eigenschaften: hohe Änderungsgeschwindig- keit du/dt und di/dt
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (27)
Energie-Kunden und die Qualität
Einkopplungs-Wege von Störgrößen
Leitungsgebundene Störeinkopplung
• galvanische, induktive oder kapazitive Kopplung
• nieder- bis mittelfrequent Æhoher Energiegehalt Æoft zerstörend
• geringe Ausbreitungstiefe
Ökonsquente Potenzialtrennung
• hochfrequent Æenergiearm Æmeist nur Störung
• hohe Ausbreitungstiefe ÖFilterung oder Schirmung
Strahlungsstöreinkopplung
• elektromagnetische Felder bedingt durch Spannungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt
• magnetische Felder bedingt durch Stroman- stiegsgeschwindigkeit di/dt
• Funksprechgeräte, unzureichend entstörte in- dustrielle HF-Einrichtungen
ÖHF-dichte Gehäuse, hochwertige Leitungs- schirme
Anforderungen an die elektrische Energieversorgung (28)
Energie-Kunden und die Qualität
Nichtbeachtung von EMV-Maßnahmen führt immer zu zusätzlichen Kosten!
Durchführung von EMV-Maßnahmen führt auch zu zusätzlichen Kosten!
Konsequente Planung der EMV-Maßnahmen!
