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Elektrotechnisches Basiswissen zur Netzintegration der Erzeugungsanlagen

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Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien

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Zusammenfassung

Die große Menge der Informationsquellen und das unterschiedliche Darstellungsniveau der theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik in zahlreichen Medien können in der Praxis Verständnisprobleme verursachen. Das Kapitel richtet sich an alle Interessenten, die das elektrotechnische Grundwissen gezielt auf die Netzintegration Erneuerbarer Energien zusammengefasst nachlesen möchten. Alle Grundbegriffe sowie Charakteristiken der Netze und Erzeugungsanlagen sind ausschließlich aus international anerkannten Standards, Normen, Netzkodizes und Richtlinien übernommen. Einige neue Begriffe wie – „Tangens-Verschiebungsfaktor“, „Elektrische Entfernung“, „Vollleistungsstundenzahl“ und andere – wurden eingeführt. Die Begriffe „Verbraucherzählpfeilsystem“, „Kurzschlussleistung“, „Netzimpedanzwinkel“, „Längs-Spannungsänderung“ und „Quer-Spannungsänderung“ am Netzanschlusspunkt der Erzeugungsanlage werden ausführlich erklärt. Diese Begriffe stellen im Buch die Grundsteine dar.

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Notes

  1. 1.

    Deutsch: Gleichstrom; Englisch: Direct Current (DC); Russisch: постоянный ток.

  2. 2.

    Deutsch: Wechselstrom; Englisch: Alternating Current (AC); Russisch: переменный ток.

  3. 3.

    Eine PV-Zelle ist ein Basisbaustein der PV-Anlage, die Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandelt.

  4. 4.

    Ein PV-Modul der PV-Anlage besteht aus mehreren PV-Zellen, die durch eine Reihenschaltung oder Parallelschaltung miteinander verbunden sind.

  5. 5.

    Alternativere Begriffe zur „Reihenschaltung“ sind „Schaltung in Reihe“ und „Serielle Schaltung“.

  6. 6.

    Deutsch: Effektivwert; Englisch: Root Mean Square (RMS) [IEC 60050 Nr. 103-02-03]; Russisch: действующее значение.

  7. 7.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  8. 8.

    Zahlen der Normreihe R10 sind auch als Normzahlen oder „Renard-Serien“ bekannt.

  9. 9.

    Siehe Abschn. 3.2.7.

  10. 10.

    Grundschwingung – Sinusförmige Schwingung erster Ordnung der Fourier-Reihe einer periodischen Größe [IEV 161-02-17] bzw. sinusförmige Schwingung mit der Grundfrequenz (50 Hz).

  11. 11.

    Oberschwingung – sinusförmige Schwingung, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz (50 Hz) ist [5].

  12. 12.

    In Sonderfällen auch R, S, T und X, Y, Z [DIN 40108].

  13. 13.

    Abgeleitete Einheit aus den Basiseinheiten im Internationalen Einheitensystem SI: W = V · A.

  14. 14.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  15. 15.

    Deutsch: untererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: under-excited operation of the generating plant; Russisch: режим недовозбуждения генерирующей установки.

  16. 16.

    Deutsch: übererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: over-excited operation of the generating plant; Russisch: режим перевозбуждения генерирующей установки.

  17. 17.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  18. 18.

    Gemäß den Basiseinheiten im Internationalen Einheitensystem SI.

  19. 19.

    Einige nationale Standards, z. B. DIN 1301-1:2010-10, zugelassen auch die Bezeichnung „Var“ und „var“.

  20. 20.

    Deutsch: Verzerrungsleistung; Englisch: power of distortion; Russisch: мощность искажения.

  21. 21.

    Abgeleitete Einheit aus den Basiseinheiten im Internationalen Einheitensystem SI: W = V · A.

  22. 22.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  23. 23.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  24. 24.

    Siehe Kap. 5 und 6.

  25. 25.

    Siehe Abschn. 3.3 und Abb. 3.13.

  26. 26.

    Siehe Abschn. 3.2.12.

  27. 27.

    Deutsch: Mitsystem; Englisch: positive sequence component; Russisch: прямая последовательность.

  28. 28.

    Deutsch: Gegensystem; Englisch: negative sequence component; Russisch: обратная последовательность.

  29. 29.

    Deutsch: Nullsystem; Englisch: zero sequence component; Russisch: нулевая последовательность.

  30. 30.

    Siehe Abschn. 3.3.

  31. 31.

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

  32. 32.

    Die „Fouriersche Reihe“ oder „Fourier-Reihe“ ist nach dem französischen Mathematiker Jean Baptiste Joseph Fourier benannt.

  33. 33.

    Deutsch: Diskrete Fourier-Transformation; Englisch: Discrete Fourier Transform (DFT); Russisch: дискретное преобразование Фурье.

  34. 34.

    Deutsch: Schnelle Fourier-Transformation; Englisch: Fast Fourier Transform (FFT); Russisch: быстрое преобразование Фурье.

  35. 35.

    Deutsch: Gesamtoberschwingungsgehalt; Englisch: Total Harmonic Distortion (THD); Russisch: суммарный коэффициент гармонических составляющих.

  36. 36.

    Deutsch: Verbraucherzählpfeilsystem; Englisch: consumer–reference arrow system; Russisch: условные положительные направления тока и напряжения на нагрузке.

  37. 37.

    Siehe Kap. 5.

  38. 38.

    Siehe Abschn. 3.5.

  39. 39.

    Siehe Abschn. 6.5.

  40. 40.

    Siehe Abschn. 3.7.

  41. 41.

    Siehe Abschn. 3.6.

  42. 42.

    Netzknotenfestigkeit – die Eigenschaft des Netzanschlusspunktes zur Aufrechterhaltung seiner elektrischen Parameter in den durch die geltenden Standards erlaubten Bereichen bei den Netzrückwirkungen der angeschlossenen Erzeugungsanlage Erneuerbarer Energien (Begriff des Autors).

  43. 43.

    Siehe Abschn. 6.6 und 3.5.

  44. 44.

    Kurzschluss, bei dem mindestens eine Synchronmaschine einen zu erwartenden Anfangs-Kurzschlusswechselstrom liefert, der größer als das Doppelte des Bemessungsstromes der Maschine ist, oder ein Kurzschluss, zu dem Asynchrongeneratoren mehr als 5 % des Anfangs-Kurzschlusswechselstroms ohne Motoren beitragen [25].

  45. 45.

    Kurzschluss, bei dem die Größe des Wechselstromanteils des zu erwartenden Kurzschlussstroms im Wesentlichen konstant bleibt [25].

  46. 46.

    Einige Bespiele sind in den nächsten Kapiteln dargestellt.

  47. 47.

    Deutsch: „Externes Netz“; Englisch: „External grid“; Russisch „Внешняя сеть“.

  48. 48.

    Siehe Abschn. 6.5.

  49. 49.

    Deutsch: Spannungsänderung; Englisch: Voltage change; Russisch: изменение напряжения.

  50. 50.

    Siehe Abschn. 4.5.

  51. 51.

    Siehe Abschn. 3.6.

  52. 52.

    Der Zusammenhänge zwischen der Kurzschlussleistung, dem Netzimpedanzwinkel und der Spannungsänderungen am Netzanschlusspunkt der Erzeugungsanlage werden im Kap. 6 ausführlich behandelt.

  53. 53.

    Siehe Kap. 6.

  54. 54.

    Siehe Kap. 6.

  55. 55.

    Siehe Kap. 6.

  56. 56.

    Siehe Kap. 6.

  57. 57.

    Das Berechnungsverfahren der Energieverluste und der Blindenergie wird im Abschnitt „Interne Verlustleistungen und Blindleistungsbezüge in Betriebsmitteln der Erzeugungsanlage“ erläutert.

  58. 58.

    Deutsch: Blindleistungsbereitstellung; Englisch: provision of reactive power; Russisch: генерация или потребление реактивной мощности.

  59. 59.

    Siehe Kap. 6.

  60. 60.

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

  61. 61.

    Die Bezeichnungen der FACTS sind rechtlich geschützt, dadurch sind sie ohne Übersetzung dargestellt.

Literatur

  1. DIN 40108: Elektrische Energietechnik – Stromsysteme. Begriffe, Größen, Formelzeichen, 2003.

    Google Scholar 

  2. DIN 40110-1: Wechselstromgrößen; Zweileiter-Stromkreise, 1994.

    Google Scholar 

  3. Verordnung (EU) 2016/631 der Kommission vom 14. April 2016 zur Festlegung eines Netzkodex mit Netzanschlussbestimmungen für Stromerzeuger. Amtsblatt der Europäischen Union L 112/1, 2016.

    Google Scholar 

  4. VDE-AR-N 4110: Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Mittelspannungsnetz und deren Betrieb, 2018.

    Google Scholar 

  5. DIN EN 50160: Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen, 2011.

    Google Scholar 

  6. IEC 60038: CENELEC-Normspannungen, 2012.

    Google Scholar 

  7. GOST 29322: Standard voltages (Напряжения стандартные), 2014.

    Google Scholar 

  8. DIN VDE V 0124-100: Netzintegration von Erzeugungsanlagen – Niederspannung – Prüfanforderungen an Erzeugungseinheiten vorgesehen zum Anschluss und Parallelbetrieb am Niederspannungsnetz, 2012.

    Google Scholar 

  9. VDE-AR-N 4105: Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz. Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, FNN/VDE, 2011.

    Google Scholar 

  10. VDE-AR-N 4120: Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Hochspannungsnetz und deren Betrieb, 2018.

    Google Scholar 

  11. EEG-Erzeugungsanlagen am Hoch- und Höchstspannungsnetz. Leitfaden für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien. Verband der Netzbetreiber e. V., 2004.

    Google Scholar 

  12. DIN EN 60196 VDE 0175-3: IEC-Normfrequenzen, 2010.

    Google Scholar 

  13. DIN EN 60059: IEC-Normwerte für Bemessungsströme, 2009.

    Google Scholar 

  14. DIN 323-1: Normzahlen und Normzahlreihen: Hauptwerte, Genauwerte, Rundwerte, 1974.

    Google Scholar 

  15. TransmissionCode 2007. Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber. Verband der Netzbetreiber e. V. beim VDEW, 2007.

    Google Scholar 

  16. Blume D, Schlabbach Jü, Stephanblome Th: Spannungsqualität in elektrischen Netzen. VDE-Verlag GmbH, ISBN 3-8007-2265-8, 1999.

    Google Scholar 

  17. Kurzweil P: Das Vieweg Einheiten-Lexikon. Formeln und Begriffe aus Physik, Chemie und Technik. ISBN 978332292921-1, 1999.

    Google Scholar 

  18. Albach M: Grundlagen der Elektrotechnik. Rearson Education. ISBN 978-3-8273-7106-5, 2005.

    Google Scholar 

  19. DIN EN 61000-4-27: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 4–27: Prüf- und Messverfahren. Prüfung der Störfestigkeit von Geräten mit einem Eingangsstrom, der 16A je Leiter nicht überschreitet, gegen Unsymmetrie (der Versorgungsspannung), 2009.

    Google Scholar 

  20. Steckerfertige, netzgekoppelte Kleinst-PV-Anlage. Studie vom Fraunhofer-ISE, https://www.e-control.at/documents/20903/388512/E-Control-Studie-KleinstPV.pdf, Zugegriffen: 2018-03-01.

  21. DIN EN 61000-2-4: Elektromagnetische Verträglichkeit-Umgebungsbedingungen; Verträglichkeitspegel für niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen in Industrieanlagen, 2003.

    Google Scholar 

  22. GOST 32144: Electric energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality limits in the public power supply systems, 2014.

    Google Scholar 

  23. IEC 60909-0: Kurzschlussströme in Drehstromnetzen. Berechnung der Ströme, 2002.

    Google Scholar 

  24. Gallert W et al.: Mathematik. VEB Verlag Enzyklopedie Leipzig, 1965.

    Google Scholar 

  25. Schmid Chr: Fourier-Analyse. Lexikon der Mathematik. Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 3-827404398, 2000.

    Google Scholar 

  26. DIN EN 61000-4-7: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 4–7: Prüf- und Messverfahren – Allgemeiner Leitfaden für Verfahren und Geräte zur Messung von Oberschwingungen und Zwischenharmonischen in Stromversorgungsnetzen und angeschlossenen Geräten, 2009.

    Google Scholar 

  27. IEC61000-2-2: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 2–2: Umgebungsbedingungen; Verträglichkeitspegel für niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen und Signalübertragung in öffentlichen Niederspannungsnetzen, 2002.

    Google Scholar 

  28. IEC 61000-4-13: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 4–13: Prüfungen der Störfestigkeit am Wechselstrom-Netzanschluss gegen Oberschwingungen und Zwischenharmonische, 2015.

    Google Scholar 

  29. DIN EN 60375: Vereinbarungen für Stromkreise und magnetische Kreise, 2013.

    Google Scholar 

  30. IEC 62053-52: Teil 52 Wechselstrom-Elektrizitätszähler – Besondere Anforderungen, 2006.

    Google Scholar 

  31. DIN 5483-3 Teil 3: Komplexe Darstellung sinusförmig zeitabhängiger Größen, 1994.

    Google Scholar 

  32. Balzer G, Nelles D, Tuttas Ch: Kurzschlussberechnung nach VDE 0102, VDE Verlag. Berlin Offenbach, 2001.

    Google Scholar 

  33. IEC 60909-0: Kurzschlussströme in Drehstromnetzen. Faktoren für die Berechnung. Beiblatt 3, 2003.

    Google Scholar 

  34. Technische Richtlinien für Erzeugungseinheiten und -anlagen. Teil 8. Zertifizierung der Elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und -anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz, FGW, 2016.

    Google Scholar 

  35. Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen. VWEW Energieverlag, ISBN 978-3802208959, 2007.

    Google Scholar 

  36. Valov B: Auslegungskonzept des Netzanschlusses von PV-Kraftwerken zwecks Spannungsstabilisierung und voller Nutzung der Netzkapazität, Bad Staffelstein, 24. Symposium – PV Solarenergie, 2009.

    Google Scholar 

  37. Valov B: Änderung der Kurzschlussleistung. EW-Zeitschrift, H. 14, S. 50–55, 2013.

    Google Scholar 

  38. IEC 60076-1: Part 1 Power Transformers, 2011.

    Google Scholar 

  39. DIN EN 61400-21: Windenergieanlagen. Teil 21: Messung und Bewertung der Netzverträglichkeit von netzgekoppelten Windenergieanlagen, 2009.

    Google Scholar 

  40. DIN EN 61000-3-11: Elektromagnetische Verträglichkeit. Grenzwerte-Begrenzung von Spannungsänderungen, Spannungsschwankungen und Flicker in öffentlichen Niederspannungsversorgungsnetzen für Geräte mit einem Bemessungsstrom <= 75 A je Leiter, 2017.

    Google Scholar 

  41. DIN EN 61000-3-12: Elektromagnetische Verträglichkeit. Grenzwerte für Oberschwingungsströme, verursacht von Geräten und Einrichtungen mit einem Eingangsstrom > 16A und <= 75A je Leiter, die zum Anschluss an öffentliche Niederspannungsnetze vorgesehen sind, 2012.

    Google Scholar 

  42. DIN 42508: Transformatoren – Ölgefüllte Leistungstransformatoren von 3150 kVA bis 80000 kVA und Um bis 123 kV, 2009.

    Google Scholar 

  43. Handbuch für Projektierung der elektroenergetischen Netze. Editor – Feibisowitsch D L, NC ENAC Verlag, ISBN 5-93196-684-6, 2006.

    Google Scholar 

  44. Produktkatalog der Firma „XIAN XD TRANSFORMER Co. Ltd“ (China), 2016.

    Google Scholar 

  45. Tarife. https://www.swissgrid.ch/de/home.html, Zugegriffen: 2017-03-31.

  46. Erläuterungen zur Verbrauchsabrechnung Strom. SWK ENERGIE GmbH. www.swk.de, Zugegriffen: 2017-03-31.

  47. VDE-AR-N 4130: Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Höchstspannungsnetz und deren Betrieb, 2018.

    Google Scholar 

  48. Karpov FF: Blindleistungskompensation in Verteilungsnetzen. Energija-Verlag, 1975.

    Google Scholar 

  49. ENTSO-E Network Code for Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators, 2013.

    Google Scholar 

  50. Power Capacitors and Capacitor Banks. Siemens AG, 2013.

    Google Scholar 

  51. Power Capacitors and Capacitor Banks. Selected Projects. Siemens AG, Energy Sector, Germany, 2013.

    Google Scholar 

  52. Reaktive-power compensation equipment for extra-high-voltage networks. AREVA Energietechnik GmbH, 2008.

    Google Scholar 

  53. Proposed terms and definitions for flexible AC transmission system (FACTS). IEEE Transactions on Power Delivery, Band 12, S. 1848–1853, https://doi.org/10.1109/61.634216, 1997.

  54. Key features and indentification of needed omprovements to existing interconnection guidelines for facilitating integration of ocean energy pilot projects. IEA-OES Document No. T0331. http://www.ocean-energy-systems.org, Zugegriffen: 2015-09-17.

  55. Heier S: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. ISBN 978-3834814265, 2018.

    Google Scholar 

  56. Johns AT, Ter-Gazarian, Warne DF: Flexible ac transmission systems (FACTS). The Institution of Electrical Engineers. ISBN 0852967713, 1999.

    Google Scholar 

  57. Schwab A J: Elektroenergiesysteme. Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie, Springer, ISBN 978-3-540-29664-5, 2006.

    Google Scholar 

  58. Discover the World of FACTS Technology. Technical Compendium. Siemens AG, 2011.

    Google Scholar 

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  1. Kassel, Hessen, Deutschland

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Valov, B. (2020). Elektrotechnisches Basiswissen zur Netzintegration der Erzeugungsanlagen. In: Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-28969-0_3

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