Netzverträglichkeit von Erdkabeln im gelöscht betriebenen 110-kV-Netz in Oberösterreich
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- Catharina Morgenstern
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1 1 Netzverträglichkeit von Erdkabeln im gelöscht betriebenen 110-kV-Netz in Oberösterreich Em.Univ. -Prof.Dipl. -Ing. Dr.techn. Lothar Fickert 28. November
2 2 Grundsätzliches
3 3 Grundsätzliches Wahrheit Neutralität Objektivität Diese Betrachtungen basieren auf dem Stand der Technik.
4 4 Inhalt Netzausbau: Zielsetzung und Grundlagen Betriebsarten von 110-kV-Netzen Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom Reststrom und Löschgrenze Erdungsanlagen Auswirkung der Teilnetzbildung entsprechend Masterplan Spannungsqualität bei starrer Erdung
5 5 Netzausbau: Zielsetzung und Grundlagen
6 6 Netzausbau: Zielsetzung und Grundlagen o o o o o Netztechnik und technischer Netzbetrieb Elektrische Energie in Wirtschaftsprozessen Höhere Transportanforderungen neue 110-kV-Leitungsverbindungen Kurze städtische Leitungsverbindungen oder Leitungsverbindungen in ökologisch sensiblen Bereichen Kabel o längere Strecken Freileitungen als Mittel der Wahl
7 7 Netzausbau: Zielsetzung und Grundlagen o o o o o Netztechnik und technischer Netzbetrieb Elektrische Energie in Wirtschaftsprozessen Höhere Transportanforderungen neue 110-kV-Leitungsverbindungen Kurze städtische Leitungsverbindungen oder Leitungsverbindungen in ökologisch sensiblen Bereichen Kabel o längere Strecken Freileitungen als Mittel der Wahl
8 8 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
9 9 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Normalbetrieb Genug Stromtransportfähigkeit Geringe Spannungsverluste Zuverlässigkeit Gestörter Betrieb Resilienz bei Störungen Rasche Reparierbarkeit
10 10 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Normalbetrieb Genug Stromtransportfähigkeit Geringe Spannungsverluste Zuverlässigkeit Gestörter Betrieb Resilienz bei Störungen Rasche Reparierbarkeit
11 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Lichtbogen durch Blitzeinwirkung
12 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Spannungsstörung Lichtbogen durch Blitzeinwirkung
13 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Spannungsstörung Lichtbogen durch Blitzeinwirkung
14 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Spannungsstörung Lichtbogen Spannungsgefährdung durch Blitzeinwirkung
15 15 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Mehrpolige Fehler: Stromkreis schließt sich über richtige Leiter Einpolige Fehler: Stromkreis schließt sich über Erde aber wo und wie?
16 16 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
17 17 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
18 18 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
19 19 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
20 20 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
21 21 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
22 22 Betriebsarten von 110-kV-Netzen?
23 23 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
24 24 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Erde-Leiter-Kapazitäten Amp
25 25 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Erde-Leiter-Kapazitäten Amp
26 26 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Erde-Leiter-Kapazitäten Amp Löschspulen 1400 Amp xx Amp
27 27 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Erde-Leiter-Kapazitäten Amp Löschspulen 1400 Amp xx Amp
28 28 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Quelle: Brakelmann, Möglichkeiten von 110-kV-Kabeltrassen im Mühlviertel Kapazitive Ströme / Löschstrombedarf Doppelsystem 1 km Kabel = 58 km Freileitung
29 29 Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom
30 30 Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom Erde-Leiter-Kapazitäten Amp Amp 1400 Amp xx Amp Amp Löschspulen
31 31 Betriebsarten Die Oberschwingungen von 110-kV-Netzen im Erdschlussstrom Erde-Leiter-Kapazitäten Oberschwingungen Amp Amp 1400 Amp xx Amp Amp Löschspulen
32 32 Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom Erde-Leiter-Kapazitäten Oberschwingungen Amp Amp 1400 Amp xx Amp Amp Löschspulen
33 33 Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom Erde-Leiter-Kapazitäten Oberschwingungen Amp Amp 1400 Amp xx Amp Amp Löschspulen
34 34 Die Oberschwingungen im Erdschlussstrom Erde-Leiter-Kapazitäten Oberschwingungen Amp Amp 1400 Amp xx Amp Amp Löschspulen zzgl. Wirkrestrom
35 35 Reststrom und Löschgrenze
36 36 Reststrom und Löschgrenze Physikalische Löschgrenze 80-90% aller Freileitungsfehler verlöschen selbsttätig Erfahrung in Österreich Erfahrung in Deutschland allgemein weitläufige Strahlennetze sehr lange Stichleitungen 132 Amp verlöschen 200 Amp verlöschen 132 Amp verlöschen 132 Amp verlöschen Vorschrift betr. Sicherheit von Fernmeldeanlagen (Österreich) 132 Amp sicher über 132 Amp Einzelprüfung aller Strecken und Fehlerstellen
37 37 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
38 38 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
39 39 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
40 40 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
41 41 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
42 42 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp
43 43 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (132-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom 1198 Amp - I CE Löschstrom 1248 Amp + I spule 50 Amp Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1198 A) 24 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1198 A) 119,8 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,8 Amp 2 = 132 Amp 1198 Amp I* CE
44 44 Reststrom und Löschgrenze Beispiel für Reststrom (200-Amp-Grenze mit Oberschwingungen) Kapazitiver Strom Löschstrom Wirkstrom ca. 2% vom kapazitiven Strom (1899 A) 1899 Amp - I CE 1949 Amp + I spule 50 Amp 38 Amp + I wirk Oberschwingungen lt. Norm % vom kapazitiven Strom (1899 A) 189,9 Amp I OS I rest = 50Amp Amp ,9 Amp 2 = 200 Amp 1899 Amp I* CE
45 45 Kabelreserve
46 46 Kabelreserve I* CE = I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
47 47 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
48 48 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
49 49 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
50 50 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
51 51 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 30 km x 32 A = 960 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
52 52 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 18 km x 32 A = 576 A A A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
53 53 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 18 km x 32 A = 576 A A 395 A 78 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
54 54 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 18 km x 32 A = 576 A A 395 A 86 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,4 km
55 55 Kabelreserve I* CE = Freileitungs-km x 0,55 A (Doppelleitung) + Kabel-km x 32 A (Doppelkabel) + Fremdversorgungsreserve I*CE = 1189 A weitläufiges Strahlennetz Beispiel (Ist-Situation) Rohrbach Langbruck /Freistadt km x 0,55 A = 132 A - 18 km x 32 A = 576 A A 395 A 86 A Freileitung : 0,55 A /km 156 km Kabel : 32 A /km 2,7 km
56 56 Erdungsanlagen
57 57 Erdungsanlagen 132 A Spannungsgefährdung?! sicher
58 58 Erdungsanlagen 132 A Spannungsgefährdung?! sicher
59 59 Auswirkung der Teilnetzbildung entsprechend Masterplan
60 60 Betriebsarten von 110-kV-Netzen
61 61 Betriebsarten von 110-kV-Netzen ZRW ZRO WELS STEYR
62 62 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Entwicklung des Erdschlusslöschbedarfs im Zuge der Umsetzung des Stromnetz- Masterplan OÖ 2026 Jahr Verreinfachung: idente Längen
63 63 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Jahr Entwicklung des Erdschlusslöschbedarfs im Zuge der Umsetzung des Stromnetz- Masterplan OÖ 2026 unter der Annahme, dass auch lange Leitungsabschnitte im ländlichen Bereich als Kabel ausgeführt werden Verreinfachung: idente Längen
64 64 Spannungsqualität bei starrer Erdung
65 65 Spannungsqualität bei starrer Erdung Mehrpolige Fehler: Stromkreis schließt sich über richtige Leiter Sehr stromstark - sehr große Spannungsabfälle sehr kleine Restspannungen - große Beeinträchtigung der Verbraucher
66 66 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Einpolige Fehler + Löschung: Strom wird klein gehalten 132 A Kleine Ströme - kleine Spannungsabfälle keine Beeinträchtigung der Verbraucher + verlöschen meistens von selbst
67 67 Betriebsarten von 110-kV-Netzen Einpolige Fehler + starre Erdung: Strom wie bei mehrpoligem Fehler 2000 A Sehr stromstark - sehr große Spannungsabfälle sehr kleine Restspannungen - große Beeinträchtigung der Verbraucher
68 68 Spannungsqualität bei starrer Erdung Gelöscht (Beispieljahr) starre Erdung Mehrpolige Fehler pro Jahr Einpolige Fehler pro Jahr echte Fehler x 15!!!!
69 69 Netzverträglichkeit von Erdkabeln im gelöscht betriebenen 110-kV-Netz in Oberösterreich Em.Univ. -Prof.Dipl. -Ing. Dr.techn. Lothar Fickert 28. November
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2 3 4 5 6 7 8 9 10 12,999,976 km 9,136,765 km 1,276,765 km 499,892 km 245,066 km 112,907 km 36,765 km 24,159 km 7899 km 2408 km 76 km 12 14 16 1 12 7 3 1 6 2 5 4 3 11 9 10 8 18 20 21 22 23 24 25 26 28
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