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Netzrückwirkungen und Lösungsbeispiele
Stromnetz Karlsruhe
Einwohner: 300.000
Netzhöchstlast: 300 MW
Entnahme: 1,8 TWh/a
10 Umspannwerke 110/20 kV
930 Netzstationen 20/0,4 kV
620 Kundenanlagen 20/0,4 kV
2.700 km Kabel und Leitungen,
davon 88% unterirdisch verlegt
Einspeiseanlagen: 1.900
Dez. Erzeugung aus EE: 35 MW
Lieferanten 230
Entnahmestellen / Zähler 190.000
Daten 2014
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 2
Stromverteilung Karlsruhe – ein paar Zahlen
06.07.2015 3
10
> 900
ca. 1500 km
ca. 60 km
3
ca. 800 km
> 600
n-1-sichere
Versorgung
perm
anent
umschaltbar
Dr.-Ing. M. Becker
Regelwerke für den Netzanschluss
Technische Anschlussbedingungen 1kV bzw. 20kV
Betrieb von Erzeugungsanlagen am Netz
Der Parallelbetrieb von Eigenerzeugungsanlagen am Verteilnetz
erfolgt auf Grundlage folgender Gesetze und Verordnungen:
EEG bzw. KWKG
NAV bzw. KraftNAV
AGB 20kV bzw. 110kV
TAB 1kV, 20kV bzw. 110kV
Eigenerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105)
Eigenerzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz (BDEW-Richtlinie)
Notstromaggregate (BDEW-Richtlinie)
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 4
Spannungsqualität – DIN EN 50160
Merkmale der Spannung:
Frequenz
Spannungshöhe
Mittelspannung: 1 - 35 kV
Niederspannung: < 1kV i.d.R. 230 V bzw. 400V
Spannungsänderungen
Langsam: beispielsweise durch Änderung der Netzgesamtlast oder dezentrale Erzeugung am Netz
Schnell: beispielsweise durch motorische Lasten bzw. Stromspitzen hervorgerufen
Flicker: Störung der visuellen Wahrnehmung durch sehr rasche Helligkeitsschwankungen von
Leuchtmitteln
Spannungseinbrüche
Ursache: hohe Fehlerströme, z.B. Kurzschlüsse, in Kundenanlagen oder im Verteilnetz
Versorgungsunterbrechungen
Kurz (ungeplant): < 3 min.
Lang (ungeplant): > 3min.
Geplante Unterbrechungen
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 5
Spannungsqualität – DIN EN 50160
Merkmale der Spannung:
Frequenz
Spannungshöhe
Mittelspannung: 1 - 35 kV
Niederspannung: < 1kV i.d.R. 230 V bzw. 400V
Spannungsänderungen
Langsam: beispielsweise durch Änderung der Netzgesamtlast oder dezentrale Erzeugung
am Netz
Schnell: beispielsweise durch motorische Lasten bzw. Stromspitzen hervorgerufen
Flicker: Störung der visuellen Wahrnehmung durch sehr rasche Helligkeitsschwankungen von
Leuchtmitteln
Spannungseinbrüche
Ursache: hohe Fehlerströme, z.B. Kurzschlüsse, in Kundenanlagen oder im Verteilnetz
Versorgungsunterbrechungen
Kurz (ungeplant): < 3 min.
Lang (ungeplant): > 3min.
Geplante Unterbrechungen
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 6
Dezentrale Erzeugungsanlagen
Einflüsse der Erzeugungsanlagen:
Anhebung der Spannung in Kundenanlage
und/oder am Netzverknüpfungspunkt
Netzverträglichkeitsprüfung des VNB* –
rechnerische Prüfung vor Installation
1. Auswahl eines geeigneten
Netzverknüpfungspunkts (NVP)
2. Einhaltung der Spannungsbänder am
NVP nach Anschluss der Anlage Hinweis: Prüfung der Spannungsbänder in
der Kundenanlage durch Elektrofachbetrieb
des Kunden!
3. Ggf. Durchführung von Maßnahmen am
Netz oder Reduzierung Größe der
Erzeugungsanlage
VNB: Verteilnetzbetreiber
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 7
Beispiele
für NVPs
Spannungsqualität – DIN EN 50160
Merkmale der Spannung:
Frequenz
Spannungshöhe
Mittelspannung: 1 - 35 kV
Niederspannung: < 1kV i.d.R. 230 V bzw. 400V
Spannungsänderungen
Langsam: beispielsweise durch Änderung der Netzgesamtlast oder dezentrale Erzeugung am Netz
Schnell: beispielsweise durch motorische Lasten bzw. Stromspitzen hervorgerufen
Flicker: Störung der visuellen Wahrnehmung durch sehr rasche Helligkeitsschwankungen von
Leuchtmitteln
Spannungseinbrüche
Ursache: hohe Fehlerströme, z.B. Kurzschlüsse, in Kundenanlagen oder im Verteilnetz
Versorgungsunterbrechungen
Kurz (ungeplant): < 3 min.
Lang (ungeplant): > 3min.
Geplante Unterbrechungen
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 8
Motorische Lasten am Niederspannungsnetz –
Einflüsse auf Spannungsverlauf - Beispiel
Vom Kunden wurden stochastische Ausfälle seiner Anlage gemeldet
Ursache: Unterspannungsmeldung
Vorgehen:
Anhebung des Spannungspegels
Beauftragung Gutachten:
Starke Spannungseinbrüche am
Netzverknüpfungspunkt
Ergebnis:
Anlaufströme einzelner Verbraucher
in der Kundenanlage verursachen
die Spannungseinbrüche
Neue Regelungselektronik reagiert
empfindlicher als „alte“ elektro-
mechanische Steuerung
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 9
Pumpe Pumpe
max. 60A
30 A
<2x/Tag
210 V
Spannung
Strom 0 h 4 h
Lösungsbeispiele motorische Lasten
Abhilfen bei schnellen Spannungsänderungen durch:
motorische Lasten: wie Aufzüge, Kräne, Pumpen, Klimaanlagen, Kaltwassersätze
1. Anlaufstrombegrenzung
2. Reduzierung Schalthäufigkeit
3. Optimierung der
Frequenzumrichtersteuerung
4. kostenpflichtige Erhöhung der
Kurzschlussleistung am NVP
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 10
Pumpe Pumpe
max. 60A
30 A
<2x/Tag
210 V
Spannung
Strom 0 h 4 h
Spannungsqualität – DIN EN 50160
Merkmale der Spannung:
Frequenz
Spannungshöhe
Mittelspannung: 1 - 35 kV
Niederspannung: < 1kV i.d.R. 230 V bzw. 400V
Spannungsänderungen
Langsam: beispielsweise durch Änderung der Netzgesamtlast oder dezentrale Erzeugung am Netz
Schnell: beispielsweise durch motorische Lasten bzw. Stromspitzen hervorgerufen
Flicker: Störung der visuellen Wahrnehmung durch sehr rasche Helligkeitsschwankungen von
Leuchtmitteln
Spannungseinbrüche
Ursache: hohe Fehlerströme, z.B. Kurzschlüsse, in Kundenanlagen oder im Verteilnetz
Versorgungsunterbrechungen
Kurz (ungeplant): < 3 min.
Lang (ungeplant): > 3min.
Geplante Unterbrechungen
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 11
Spannungseinbrüche – Lösungsbeispiele
Abhilfen bei Spannungseinbrüchen:
1. USV-Anlagen*
2. Schwungmassespeicher
3. kostenpflichtige Änderung
des NVP
Abhilfen bei Versorgungsunterbrechungen
1. USV-Anlagen
2. Netzersatzanlagen
3. kostenpflichtiger
zusätzlicher NVP aus
anderem MS-Ring,
Umspannwerk
* Unterbrechungsfreie Spannungsversorgung
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 12
KS-Strom
KS-Spannung
Zusammenfassung
Hohe Versorgungszuverlässigkeit in Deutschland
Sehr vereinzelt nehmen Kundenanforderungen an
Spannungsmerkmale zu
Für alle Anforderungen existieren für Kunden (kostenpflichtige)
Abhilfemaßnahmen
Anschluss von EEG-Anlagen führt in unserem Netzgebiet nicht zu
einem Anstieg von Problemen im Netz bzw. bei Kundenanlagen.
Dr.-Ing. M. Becker 25.11.2015 13