Smart Grids - Neue Anforderungen an den Personen- und Anlagenschutz
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- Lars Morgenstern
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1 Smart Grids - Neue Anforderungen an den Personen- und Anlagenschutz Maria Aigner, Christian Raunig, Ernst Schmautzer, Lothar Fickert Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 durchgeführt. Technische Universität Graz Institut für
2 Übersicht Hintergrundinformation Problemstellung Smart-Grid-Niederspannungstopologie Modell zur Evaluierung von Schutzmaßnahmen in Niederspannungsnetzen Zusammenfassung 2
3 Smart Grids basieren auf der Integration der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) effizientere, sichere und ökologische Stromversorgung Hintergrundinformation Einbindung dezentraler Energieerzeugungsanlagen (DEA) Reduktion CO 2 -Emissionen Verringerung Übertragungsverluste Steigerung Versorgungssicherheit Stromversorgungskonzepte unabhängig dezentral multivalent zentral 3
4 Isolierte und geerdete Netze L1 L2 TT-System: L3 N PE geerdetes Netz Betriebserder Anlagenerder IT-System: isoliertes Netz L1 L2 L3 N hochohmige Impedanz oder offene Erdung PE Betriebserder Anlagenerder TN-C-System: L1 L2 L3 PE- und N-Leiter in einem Leiter PEN Betriebserder Anlagenerder TN-S-System: L1 PE- und N-Leiter getrennt geführt L2 L3 N PE TN-C-S-System: Bis zum HAP: zu einem Leiter (PEN- Leiter) zusammengefasst L1 L2 L3 PEN Betriebserder Anlagenerder N PE Ab HAP getrennt als PE- und N-Leiter geführt Betriebserder Anlagenerder 4
5 Normativer Hintergrund 5
6 Schutztechnik in der Niederspannung Dreistufiges Schutzkonzept: Basisschutz (Schutz gegen direktes Berühren) Fehlerschutz (Schutz gegen indirektes Berühren) Zusatzschutz (Fehlerstromschutzeinrichtungen, Potentialausgleich) Schutzmaßnahme durch Nullungsverordnung gesetzlich vorgeschrieben (TN-Systemen) Einwandfreie Funktion der Schutzgeräte ausreichend großer Abschaltstrom (Ausschaltzeit) I A U Z N S 6
7 Problemstellung Vermehrter Einsatz DEA neue Anforderungen an bestehende Schutzkonzepte in der Niederspannung Richtungsänderung und Größenänderung der Kurzschlussströme durch DEA Ride-Through-Fähigkeit Fehlende Sternpunktsverbindung von DEA führt zu signifikantem Gefährdungspotential Sicherstellung der Personensicherheit bei Trennung vom übergeordneten Netz bei kontrollierter Inselnetzbildung 7
8 Smart-Grid-Niederspannungstopologie 8
9 Modell zur Evaluierung von Schutzmaßnahmen in Niederspannungsnetzen Vorgehensweise System nachbilden Schutznachbildung und Prüfung auf Funktionalität Ziel Überprüfung der Erfordernisse des Schutzkonzepts bei dezentraler Einspeisung 9
10 Systemnachbildung Schalter Sytem S1 S2 S3 S4 S5 S12 S13 S14 TT IT TN-C TN-S TN-C-S geschlossen 0 offen S7 & S8: Trenneinrichtung für Einspeiser bzw. Last S6, S9, S10 & S11: Sternpunktbildung 10
11 Zusammenfassung Sicherstellung kontrollierter Inselnetzbildung bei Versorgungsunterbrechung Bereitstellung ausreichend hoher Kurzschlussleistung Maßnahmen um unzulässige Fehlerströme und Berührungsspannungen zu verhindern Reduktion der Fehlerspannung (z.b. zusätzlicher PA) Ziel: Sicherstellung der Personensicherheit bei Trennung vom übergeordneten Netz Kontrollierte Inselnetzbildung 11
12 Smart Grids - Neue Anforderungen an den Personen- und Anlagenschutz Maria Aigner, Christian Raunig, Ernst Schmautzer, Lothar Fickert Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 durchgeführt. Technische Universität Graz Institut für Inffeldgasse 18-I / A-8010 Graz Tel. :++43/(0)316 / Fax.:++43/(0)316 /
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