Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungs-systeme Berechnung und Lösungsvorschläge

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Uwe Meissner
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1 1 W I S S E N n T E C H N I K n L E I D E N S C H A F T Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungs-systeme Raunig (Referent), Schmautzer, Fickert, Institut für Elektrische Anlagen TU Graz Achleitner, Austrian Power Grid u

2 2 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Inhaltsverzeichnis - Motivation - Problemstellung - Modellbildung - Ergebnisse - Optimierung - Zusammenfassung

3 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 3 Motivation - Berechnung von induktiven Beeinflussungen zwischen Hochspannungsfreileitungssystemen - Normalbetrieb und - Störfall (z.b. Erdkurzschluss) - Stromaufteilung und resultierende ohmsche Beeinflussung - Unsymmetrieerscheinungen (z.b. Kreis(summen)ströme) - Ausbauplanung - Optimierung

Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 4 Problemstellung - Netzausbau (z.b. Energiebedarf, 20-20-20-Ziele etc.

4 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 4 Problemstellung - Netzausbau (z.b. Energiebedarf, Ziele etc.) - Vermehrte regenerative Einspeisung - Änderung der Lastflusssituation - Erhöhung der Transportkapazität - Bündelung von Leitungen auf Gemeinschaftstrassen - Auslastung in Richtung Grenzbereiche, (n-1)-kriterium Resultiert in höheren induktiven Beeinflussungen aufgrund der Änderung der Kopplungen (Abstände, Anzahl der Systeme etc.) und Beeinflussungsquellen (Ströme) Die mutuelle induktive Kopplung gewinnt zunehmend an Bedeutung

5 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 5 Modellbildung (1) - Nachbildung des Netzes (gekoppelte Leitungen, Sammelschienen, Transformatoren etc.) - Beschreibung der induktive Kopplung zwischen Leitern - Erdseilkettenleiter Als Modellansatz wird das Knotenpotentialverfahren (KPV) gewählt Die Kopplung wird durch ein äquivalentes Ersatznetzwerk ausgedrückt

6 6 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Modellbildung (2) Die Kopplung zweier Leiter-Schleifen mit Erdrückleitung

7 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 7 Modellbildung (3) Abb.: Vereinfachte Darstellung einer Leiterkonfiguration zur Demonstration der Anwendung der Kopplungsersatzschaltung Abb.: Vereinfachte Darstellung des äquivalenten Ersatznetzwerkes

8 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 8 Erdseilkettenleiter, Erdseilströme 380-kV-Doppelleitung Tonnenprofil Leitungslänge 60 km Variable Spannfeldlängen ( m) Variable Mastausbreitungswiderstände (0,5-10Ω) Transportleistung 1000MW (~700A pro System) Abb.: Gewählte Verdrillungsschemata Je nach Verdrillungsvariante bilden sich unterschiedliche Erdseilströme (Betrag und Winkel) aus Abb.: Erdseilströme unterschiedlicher Verdrillungsvarianten

9 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 9 Validation der Ergebnisse Vergleich zwischen Messung und Rechnung Summenstrom des Systems in A Rechnung Messung 20 0 System 1/ A System 1/ B System 1/ C System 1/ D System 2/ B Leitungssysteme System 2/ C System 3/ A System 3/ B Abb.: Vergleich der Mess- mit den Rechenwerten

10 10 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Ergebnisse (1) Abb.: Netzzustand vor Aus- und Umbau bzw. Erweiterungsmaßnahmen Abb.: Netzzustand nach Auftrennung und Einschleifung eines Leitungszuges

11 11 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Ergebnisse (2) Auswirkung von Ausbaumaßnahmen und Lastszenarien auf die Summenströme Abb.: Netzzustand nach weiteren Aus- und Umbaumaßnahmen zur Erhöhung der Transportkapazität, Lastszenario ohne zusätzliche Einspeisung Abb.: Netzzustand nach weiteren Aus- und Umbaumaßnahmen Zur Erhöhung der Transportkapazität, Lastszenario mit zusätzlicher Einspeisung

12 12 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Ergebnisse (3) Auswirkung von Ausbaumaßnahmen und Lastszenarien auf die Summenströme Abb.: Netzzustand nach weiteren Aus- und Umbaumaßnahmen zur Erhöhung der Transportkapazität und Integration einer neuen Leitung inkl. Umspannwerk, Lastszenario ohne zusätzliche Einspeisung Abb.: Netzzustand nach weiteren Aus- und Umbaumaßnahmen Zur Erhöhung der Transportkapazität und Integration einer neuen Leitung inkl. Umspannwerk, Lastszenario mit zusätzlicher Einspeisung

13 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 13 Optimierung (1) - Ziel - Optimiertes Verdrillungsschema für unterschiedliche Ausbauzustände und Lastszenarien - Rahmenbedingungen - Praktische Aspekte (z.b. Durchführbarkeit, Zuspannungen, mechanische Auslegung etc.) - Wirtschaftliche Aspekte (z.b. Verwendung von bestehenden Verdrillungsmasten etc.)

14 14 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme Optimierung (2) Szenario ohne zusätzlicher Einspeisung Szenario mit zusätzlicher Einspeisung

15 Die Problematik der induktiven Beeinflussung parallelgeführter Hochspannungsleitungssysteme 15 Zusammenfassung - Neuer Ansatz zur Bestimmung der gegenseitigen induktiven Beeinflussung (inkl. Rückwirkung) - Berechnung für Normalbetrieb und Störfall - Bestimmung von Unsymmetrieströmen - Induktive Kopplung - Impedanzverhältnis - Erdseilkettenleiter, Erdseilströme, Reduktionsfaktoren - Optimierung von Verdrillungsschemata und Phasenbelegungen

16 16 W I S S E N n T E C H N I K n L E I D E N S C H A F T Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. u

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