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Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien pp 129–305Cite as

Elektrische Netze mit Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien

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Zusammenfassung

Das Kapitel informiert über die Änderungen der Netzeigenschaften beim breiten Einsatz der dezentralen Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien: bi-direktionale Leistungsflüsse, Spannungsschwankungen, Energieverluste, Blindleistungsmangel, Spannungshaltung, Spannungsstützung, Spannungsqualität und vieles mehr. Die neue Vorgehensweise zur Spannungsregelung im Elektrizitätsversorgungssystem mit dezentralen Erzeugungsanlagen wird behandelt. Der Einfluss fluktuierender Leistungen dieser Erzeugungsanlagen auf die Verlustleistung, Elektroenergieverluste und Blindarbeit wird diskutiert. Die Übertragungsnetze und Seeplattformen für Offshore-Windparks sowie Netzanschluss der Stromerzeugungsanlagen auf dem Meeresboden werden ebenfalls betrachtet.

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Notes

  1. 1.

    Aufnahmekapazität des Netzanschlusspunktes ist der Grenzwert der Scheinleistung, der die anzuschließende Erzeugungsanlage nicht überschreiten darf.

  2. 2.

    Siehe Glossar zum Buch.

  3. 3.

    Deutsch: Netzanschlusspunkt; Englisch: Point of Common Coupling (PCC) [Begriff im IEC 60050 Nr. IEV 161-07-15]; Russisch: точка передачи электрической энергии.

  4. 4.

    Deutsch: Radialnetz; Englisch: radial system; Russisch: радиальная сеть.

  5. 5.

    Deutsch: Ringnetz; Englisch: ring system; Russisch: кольцевая сеть или замкнутая сеть.

  6. 6.

    Deutsch: Vermaschtes Netz; Englisch: meshed system; Russisch: смешенная сеть.

  7. 7.

    Deutsch: Sternpunktbehandlung; Englisch: neutral grounding; Russisch: режим работы нейтрали.

  8. 8.

    Deutsch: Spartransformator; Englisch: autotransformer; Russisch: автотрансформатор.

  9. 9.

    Die Bezeichnungen der Wicklungsschaltungen werden im Anhang zum Buch ausführlich erklärt.

  10. 10.

    Siehe Abschn. 3.5.

  11. 11.

    Siehe Abschn. 6.11.

  12. 12.

    ENTSO-E: European Network of Transmission System Operators for Electricity. https://www.entsoe.eu/.

  13. 13.

    Ein Netz erfüllt die Anforderungen des (n-1)-Kriteriums, wenn es den störungsbedingten Ausfall einer Komponente (Netzbetriebsmittel, Erzeugungseinheit) ohne unzulässige Einschränkungen seiner eigenen Übertragungs- oder Verteilungsfunktion übersteht. Dabei dürfen die festgelegten technischen Grenzen des Netzes und seiner Betriebsmittel nicht verletzt werden, damit es zu keiner Störungsausweitung kommt [77].

  14. 14.

    Deutsch: Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ); Englisch: High Voltage Direct Current Line (HVDC-Line); Russisch: линия высокого напряжения постоянного тока.

  15. 15.

    Deutsch: klassische Thyristor-Technologie der HGÜ; Englisch: LCC – Line-Commutated-Converter; Russisch: преобразователь тока с линейной коммутацией тиристоров.

  16. 16.

    Deutsch: bipolare Transistoren mit isolierter Gate-Elektrode; Englisch: IGBT -Insulated Gate Bipolar Transistor; Russisch: биполярный транзистор с изолированным затвором.

  17. 17.

    HVDC VSC (HVDC – High Voltage Direct Current, VSC – Voltage Source Converter), Geschützte Bezeichnungen: HVDC Light® (ABB) und HVDC Plus® (Siemens).

  18. 18.

    Ziel der dynamischen Netzstützung ist es, bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder -erhöhungen eine ungewollte Abschaltung von Erzeugungsleistung und damit eine Gefährdung der Netzstabilität zu verhindern [22].

  19. 19.

    Siehe Anhang zum Buch.

  20. 20.

    Siehe Tab. 3.7.

  21. 21.

    Siehe Abschn. 5.11.

  22. 22.

    „Synthetische oder künstliche Trägheit“ ist die Bereitstellung einer zusätzlichen ins Netz eingespeisten Leistung zum Ausgleich der Änderung der Netzfrequenz, um konventionelle Kraftwerke mit Synchrongeneratoren zu imitieren.

  23. 23.

    Deutsch: Synthetische oder künstliche Trägheit; Englisch: synthetic or artifical inertia; Russisch: синтезированный момент инерции или искусственный момент инерции.

  24. 24.

    Kommutierungsproblem: Funkenüberschlag, Lichtbögen an den Kollektoren der Motoren.

  25. 25.

    VPE – vernetztes Polyethylen.

  26. 26.

    Siehe Abschn. 4.3.4.

  27. 27.

    Deutsch: gasisolierte Leitung; Englisch: gas insulated line [IEV 601-03-06]; Russisch: линия электропередачи с газовой изоляцией [ГОСТ 24291-90].

  28. 28.

    Siehe Abschn. 4.1.

  29. 29.

    Siehe Anhang zum Buch.

  30. 30.

    UMZ-Schutz – unabhängiger Maximalstromzeitschutz.

  31. 31.

    Siehe den Anhang zum Buch.

  32. 32.

    Siehe Abschn. 6.4.4.

  33. 33.

    Siehe Abschn. 6.6.2.

  34. 34.

    Manuell gesteuerte Umsteller – Einrichtung zum Wechseln der Anzapfungsanschlüsse einer Wicklung, die nur betrieben werden kann, während der Transformator spannungsfrei ist (Norm DIN EN 60076-1).

  35. 35.

    Deutsch: manuell gesteuerten Umsteller; Englisch: De-Energized Tap Changer (DETC); Russisch: переключатель без возбуждения (ПБВ).

  36. 36.

    Stufenschalter – Einrichtung zum Wechseln der Anzapfungsanschlüsse einer Wicklung, die betrieben werden kann, während der Transformator an Spannung liegt oder unter Last steht (DIN EN 60076-1).

  37. 37.

    Deutsch: Stufenschalter; Englisch: On Load Tap Changer (OLTC); Russisch: регулятор напряжения под нагрузкой (РПН).

  38. 38.

    Siehe Abschn. 3.8

  39. 39.

    Siehe Kap. 6.

  40. 40.

    Siehe Anhang zum Buch.

  41. 41.

    Deutsch: uni-direktionaler Leistungsfluss; Englisch: one-way power flow or unidirectional power flow; Russisch: однонаправленный поток мощности.

  42. 42.

    Deutsch: bi-direktionaler Leistungsfluss; Englisch: two-way power flow or bidirectional power flow; Russisch: реверсивный поток мощности.

  43. 43.

    Deutsch: Der Schnittpunkt mit Wirk- und Blindleistungsgleichgewicht ist der Wendepunkt der Richtung des Leistungsflusses; Englisch: The point of intersection with the active and reactive power balance is point where the power flow changes direction; Russisch: точка раздела по активной и реактивной мощности.

  44. 44.

    Das Phänomen „Spannungskollaps“ wird im Abschn. 5.7.3 behandelt.

  45. 45.

    Siehe Abschn. 5.3.

  46. 46.

    Siehe Abschn. 3.8

  47. 47.

    Siehe Abschn. 3.6.

  48. 48.

    Deutsch: Regelbare Systeme für Drehstromübertragungen; Englisch: Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS); Russisch: управляемые системы для передач переменного тока.

  49. 49.

    Siehe Abschn. 5.11.

  50. 50.

    Siehe Abschn. 3.9.2.

  51. 51.

    Siehe Abschn. 4.8.8.

  52. 52.

    Siehe Tab. 6.2.

  53. 53.

    Siehe Abschn. 4.8.6.

  54. 54.

    Die „primäre Wicklung der Leistungstransformatoren“ wird in Fachpublikationen auch als „Oberspannungswicklung“ bezeichnet.

  55. 55.

    Siehe Anhang zum Buch.

  56. 56.

    Siehe Anhang zum Buch.

  57. 57.

    Siehe Abschn. 4.6.1.

  58. 58.

    Siehe Tab. 6.2.

  59. 59.

    Siehe Abschn. 6.8.

  60. 60.

    Für den „Spannungsabstand“ ist der alternative Begriff „Stufenspannung“. In technischen Daten des Ortsnetztransformators wird in Prozent der Nennspannung angegeben.

  61. 61.

    Siehe Anhang zum Buch.

  62. 62.

    Statiken – lineare oder nicht lineare Abhängigkeit der Ausgangsparameter von den Eingangsparametern des Reglers. In den Reglungseinheiten der Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien sind als Eingangsparameter praxisüblich: Strom, Spannung, Wirkleistung, Verschiebungsfaktor und Frequenz.

  63. 63.

    Deutsch: intelligente Netze, Englisch: Smart Grids, Russisch: интеллигентные (или умные) сети.

  64. 64.

    Deutsch: intelligente Messungen, Englisch: Smart Metering, Russisch: интеллигентные измерения.

  65. 65.

    Siehe Abschn. 3.6.

  66. 66.

    Siehe Abschn. 3.3.

  67. 67.

    Siehe Abschn. 3.2.9.

  68. 68.

    Siehe Anhang zum Buch.

  69. 69.

    Siehe Abschn. 5.9.4.

  70. 70.

    Deutsch: Volllaststundenzahl; Englisch: number of full-load hours; Russisch: число часов использования максимума нагрузки.

  71. 71.

    Laut dem deutschen Bundesamt für Seefahrt und Hydrographie: www.bsh.de.

  72. 72.

    Siehe Abschn. 2.6.

  73. 73.

    Siehe Abschn. 5.1.

  74. 74.

    Die Nennspannungen sind gemäß IEC 60038, die für neue Netze weltweit empfohlen sind.

  75. 75.

    Siehe Abschn. 4.4.4.

  76. 76.

    Siehe Glossar zum Buch.

  77. 77.

    Siehe Abschn. 4.4.4.

  78. 78.

    Deutsch: „Hochsee“, „offene See“, „vor der Küste gelegen“ oder „vor der Küste liegend“; Englisch: „Offshore“; Russisch: „в открытом море“ или „в дали от береговой линии“.

  79. 79.

    Siehe Abschn. 3.1.

  80. 80.

    Siehe Glossar zum Buch.

  81. 81.

    Siehe Glossar zum Buch.

  82. 82.

    Siehe Glossar zum Buch.

  83. 83.

    Deutsch: Schwarzstartfähigkeit der Erzeugungseinheit; Englisch: Black-start capability of the generating unit; Russisch: способность запуска электростанции без посторонней помощи или способность холодного запуска электростанции.

  84. 84.

    Siehe Abschn. 3.5.

  85. 85.

    Siehe Kap. 5 und 6.

  86. 86.

    Siehe Abschn. 3.5.3.

  87. 87.

    Zur Größe des Arbeitsstreifens gehören die Breiten eines Fahrstreifens, zwei Sicherheitszonen und einer Grabenbreite.

  88. 88.

    Deutsch: Netzgruppe; Englisch: cluster (Übersetzung des IEC-Standards Nr. 715-07-06); Russisch: пучок.

  89. 89.

    Laut der Skala der Nennspannungen im Standard IEC 60038 „CENELEC-Normspannungen“.

  90. 90.

    Deutsch: Längsspannungsregler; Englisch: booster transformer; Russisch: линейный регулируемый трансформатор.

  91. 91.

    Deutsch: Einschaltstrom des Transformators; Englisch: inrush current of transformer; Russisch: бросок тока намагничивания при включении трансформатора.

  92. 92.

    Die Bezeichnungen der Schaltgruppen von Transformatoren werden im Anhang zum Buch erläutert.

  93. 93.

    Siehe Abb. 4.21 und 4.22 und das Kap. 4.

  94. 94.

    Der Netzverknüpfungspunkt ist die Stelle, an der die Netzanbindung von Offshore-Windparks mit dem Übertragungsnetz an Land verbunden ist [166].

  95. 95.

    Deutsch: Netzverknüpfungspunkt; Englisch: Point of Common Coupling (PCC) [IEV 161-07-15]; Russisch: точка передачи электрической энергии [63].

  96. 96.

    Siehe Abschn. 4.8.4.

  97. 97.

    Siehe Abschn. 4.3.

  98. 98.

    „Ferranti-Effekt“ ist eine Spannungserhöhung am Ende einer langen Freileitung oder eines langen Kabels mit hohen Betriebskapazitäten. Diese Spannungserhöhung wird durch Lastabschaltung am Ende der Leitung und Kommutierungsvorgänge verursacht.

  99. 99.

    Deutsch: Ferranti-Effekt; Englisch: Ferranti-Effect; Russisch: перенаряжения на не нагруженной линии.

  100. 100.

    Bei der Schaltgruppe „YY0“ ist jede von zwei Wicklungen des Transformators als Stern mit isoliertem Sternpunkt bzw. ohne galvanische Verbindung mit Erde geschaltet.

  101. 101.

    Siehe Abschn. 4.8.6.

  102. 102.

    Deutsch: Sanft-Start mit Begrenzung des Einschaltstromes; Englisch: Soft-Closing with limitation of the inrush current; Russisch: „мягкий пуск с ограничением бросков тока включения“.

  103. 103.

    Siehe Abschn. 4.3.5.

  104. 104.

    Deutsch: Die thyristor-gesteuerte Spule; Englisch: Thyristor-Controlled Reactor (TCR); Russisch: тиристором управляемый реактор.

  105. 105.

    Deutsch: Die thyristor-geschaltete Spule; Englisch: Thyristor-Switched Reactor (TSR); Russisch: тиристором коммутируемый реактор.

  106. 106.

    Die Nennspannung von 150 kV soll laut dem Standard IEC 60038 als nicht bevorzugter Wert angesehen werden.

  107. 107.

    Siehe Abschn. 3.5.

  108. 108.

    Siehe Kap. 5 und 6.

  109. 109.

    Siehe Kap. 3.

  110. 110.

    Siehe Abschn. 4.4.

  111. 111.

    Es wurden die Netze von europäischen Ländern, Brasilien, China, Nordafrika und Russland analysiert.

  112. 112.

    Deutsch: Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung (HH-Sicherung); Englisch: High Voltage Fuse; Russisch: высoковольтный предохранитель.

  113. 113.

    Deutsch: Lasttrennschalter; Englisch: Load Break Switches; Russisch: выключатель нагрузки.

  114. 114.

    Deutsch: Leistungsschalter; Englisch: Circuit breaker; Russisch: силовой выключатель.

  115. 115.

    Deutsch: Sternpunktbehandlung; Englisch: neutral point connection; Russisch: режим работы нейтрали.

  116. 116.

    Energietechnische Gesellschaft (ETG) ist im Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) ein technisch-wissenschaftlicher Verband in Deutschland.

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  1. Kassel, Hessen, Deutschland

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Valov, B. (2020). Elektrische Netze mit Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien. In: Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-28969-0_4

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