Netzrückwirkungen und Lösungsbeispiele

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1 Netzrückwirkungen und Lösungsbeispiele

2 Stromnetz Karlsruhe Einwohner: 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 km Kabel und Leitungen, davon 88% unterirdisch verlegt Einspeiseanlagen: Dez. Erzeugung aus EE: 35 MW Lieferanten 230 Entnahmestellen / Zähler Daten 2014 Dr.-Ing. M. Becker 2

3 permanent Stromverteilung Karlsruhe ein paar Zahlen 3 n-1-sichere Versorgung ca. 60 km 10 > 900 ca km ca. 800 km > 600 umschaltbar Dr.-Ing. M. Becker

4 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 4

5 Spannungsqualität DIN EN 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 5

6 Spannungsqualität DIN EN 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 6

7 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 Beispiele für NVPs Dr.-Ing. M. Becker 7

8 Spannungsqualität DIN EN 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 8

9 Spannung 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 210 V Ergebnis: Anlaufströme einzelner Verbraucher in der Kundenanlage verursachen die Spannungseinbrüche Neue Regelungselektronik reagiert empfindlicher als alte elektromechanische Steuerung Pumpe Pumpe max. 60A 30 A <2x/Tag 0 h Strom 4 h Dr.-Ing. M. Becker 9

10 Spannung 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 210 V Pumpe Pumpe max. 60A 30 A <2x/Tag 0 h Strom 4 h Dr.-Ing. M. Becker 10

11 Spannungsqualität DIN EN 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 11

12 Spannungseinbrüche Lösungsbeispiele Abhilfen bei Spannungseinbrüchen: 1. USV-Anlagen* 2. Schwungmassespeicher 3. kostenpflichtige Änderung des NVP KS-Spannung Abhilfen bei Versorgungsunterbrechungen 1. USV-Anlagen 2. Netzersatzanlagen 3. kostenpflichtiger zusätzlicher NVP aus anderem MS-Ring, Umspannwerk KS-Strom * Unterbrechungsfreie Spannungsversorgung Dr.-Ing. M. Becker 12

13 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 13