Strompanne bei den SBB

Fakultät Verkehrswissenschaften Friedrich List Professur für Verkehrssicherungstechnik Strompanne bei den SBB Why-Because-Analysis am Beispiel der Strompanne der SBB am. Juni 005

Schweiz,.06.005, 8:40 Uhr Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie:

Ausgangssituation SBB betreibt eigenes Energieversorgungsnetz für den Bahnstrom in der Schweiz Energieversorgung soll nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten arbeiten Netz besteht aus verbundenen Teilnetzen Heißer Sommertag Hoher Strompreis Viel Wasser in den Alpengewässern Literatur: Strompanne der SBB vom. Juni 005, SBB, Zollikofen Netzausfall bei SBB, Behmann, elektrische Bahnen, Heft 7/005 S. 354 358; Heft 9/005, S. 453 455, Oldenbourg Verlag Bahnenergieversorgung und Bundespolitik in der Schweiz, unbekannt, elektrische Bahnen, Heft 9/005, S.456 Oldenbourg Verlag Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 3

Übersichtskarte Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 4

Produktionsplan Wird mittelfristig aufgestellt Erfolgt nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten Basiert auf der Belastung durch den Bahnverkehr Abhängig von den Strompreisen zu bestimmten Zeiten Beinhaltet Vertragsstrukturen zu Partnern Gibt Zustände der Energieanlagen vor Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 5

Baustelle im Kanton Uri Neubau einer Autobahn Rammarbeiten erforderlich Arbeiten unter Hochspannungsleitung Abschaltung zweier Leitungen erforderlich Abschaltung fünf Tage vorher bewilligt Steinen Wassen Steinen Rotkreuz x3 Leiter für 50 Hz Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 6

Elektrische Anlagen Besitzen eigene Schutzeinrichtungen Bestehen größtenteils aus rotierenden Maschinen : Wandeln Energieform Energiefluss nur zu elektrischem Netz möglich : Notwendig zur Frequenzanpassung zwischen Landesnetz und Bahnnetz Energiefluss in beiden Richtungen möglich Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 7

Übertragungsleitungen Sind über Leistungsschalter zu verschalten Können unter Spannung stehen, ohne dass Strom fließt Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 8

Legende Maschinensatz arbeitet ordnungsgemäß (liefert Energie) - Maschinensatz arbeitet ordnungsgemäß (bezieht Energie) Maschinensatz hat Warnung abgegeben Maschinensatz elektrisch vom Netz getrennt Nicht in Betrieb Anlagenteil gesperrt Regler im Inselbetrieb Maschinensatz im Inselbetrieb hat Warnung abgegeben Schnellschluss (Anlage nicht am Netz nutzbar) Maschinensatz führt Notschluss durch Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 9

.06.005, ca. 7:00 8:00 Uhr 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: 3 Leistung: 70 MW Richtung: Norden 5 6 Wassen x Giubiasco - - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: 30 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 0

7:08:5 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 7 MW Richtung: Norden 5 6 Wassen x Giubiasco - - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: 30 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie:

7:08:8 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: MW Richtung: Norden 5 6 Wassen x Giubiasco - - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie:

7:08:8.66; 0 min 0 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 3

7:08:3.9;,53 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 4

7:08:3.76; 3,0 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 5

7:08:3.99; 3,33 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - 3- Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 6

7:08:3.73; 4,07 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 7

7:08:3.89; 4,3 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco - Leistungsaufnahme im Fahrleitungsnetz: -0 MW Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 8

7:08:3.95; 4,9 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 9

7:08:33.89; 5,3 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie:

7:08:34.84; 6,8 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie:

7:3:3.83; 5 min 4 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 5

7:4; 6 min 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 6

7:7:56; 9 min 8 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 7

7:3:7; 3 min 59 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 9

7:35:; 6 min 53 s 6 7 4 5 7 x- - - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 30

7:35:53.9; 7 min 5 s 6 7 4 5 7 x- - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 33

7:36:0.85; 7 min 34 s 6 7 4 5 7 x - - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 37

7:36:03; 7 min 34 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 38

7:45:4.86; 36 min 46 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen x Giubiasco Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 39

7:47:3; 39 min 4 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 40

7:50:3.80; 4 min 45 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 4

7:50:.0; 4 min 53 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 43

7:53:49.; 45 min 0 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 45

7:56:00 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 46

7:56:5.43 48 min s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 47

7:56:5.39 48 min 3 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 48

8:4:7.4; h 5 min 58 s 6 7 4 5 7 x - Übertragungsleitung: Leistung: 0 MW Richtung: - 5 6 Wassen Giubiasco x Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 55

.06.005, 8:40 Uhr: Alle Fahrleitungstransformatoren sind vom Energieversorgungsnetz getrennt. Der Bahnbetrieb auf den Strecken der SBB ruht ca. 90 min nach dem ersten Ereignis vollständig. Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 58

WBA-Graph, Teil Fahrleitungsnetz ohne Energie Fahrleitungsnetz im Süden ohne Energie Abschaltung aller Maschinensätze Fahrleitungsnetz im Norden ohne Energie Abschaltung aller Maschinensätze Drehzahlanstieg im gesamten Südnetz Umschaltung der Regelungskennlinien Abtrennung der Rhätischen Bahnen MW Leistungsüberschuss Leistungsmangel im Nordnetz Energiefluss in Richtung Norden unterbrochen Leistungsabgabe Fehlende Handlungen der in Umformerwerken Leitstelle Stillstand von Energieerzeugern Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 59

WBA-Graph; Teil a Energiefluss in Richtung Norden unterbrochen Auslösung des Trenners in Rotkreuz Überlastung der Übertragungsleitung Rotkreuz Abschaltung zweier Übertragungsleitungen Bauarbeiten im Bereich Altdorf Geringe Energietransport Vermaschung vom Süden in des Netzes den Norden Genehmigung Verkauf Energieproduktion Abschaltung der der elektrischen zur Energie Nutzung ans des Landesnetz Wassers Autobahnbau Falsche Aufnahme von Anlagendaten Energie in aus der zentralen Rückspeisung Leitstelle der Fahrzeuge Gemeinsame Leitungsführun g auf Korrekte einem Dokumentation Mast ist unterblieben Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 60

WBA-Graph; Teil b Fehlende Handlungen aus der Leitstelle Überlastung der Dispatcher Mangelnde Übersicht in der Leitstelle Nicht aktuelle Monitorbilder Meldungen nicht Alle bestätigt Zustandsänderungen werden dem Dispatcher Überlastung der Dispatcher übermittelt Ungünstige Darstellung der Monitorbilder Fehlende 5 Meldungen Filterfunktion pro Sekunde innerhalb der Leittechnik Derartiges Szenario nie betrachtet Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 6

Grundursachen Nicht änderbare Ursachen: Autobahnbau Gemeinsame Leitungsführung Verkauf der elektrischen Energie ins Landesnetz Aufnahme von Energie aus der Rückspeisung der Fahrzeuge Menschliche Ursachen: Korrekte Dokumentation ist unterblieben Organisatorische Ursachen: Fehlende Filterfunktion innerhalb der Leittechnik Derartiges Szenario nie betrachtet Genehmigung der Abschaltung Ungünstige Darstellung der Schaltzustände auf Monitor Geringe Vermaschung des Netzes Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 6

Folgen aus der Strompanne Kurzfristige Maßnahmen: Anlagendokumentation überarbeitet Störszenarien erweitert Mittelfristige Maßnahmen: Filterfunktionen in System eingeführt Langfristige Maßnahmen: Ausbau des Übertragungsnetzes Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 63

Genehmigung der Abschaltung Fehlende Redundanz war bekannt Risiko einer Überlastung bekannt Genehmigung nur mit Auflagen erlassen Auflagen wurden übererfüllt Findet sich im Graph nicht wieder Fehleinschätzung der Mängel möglich Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 64

Einschätzung Aufwand: mittel (3 Arbeitstage) Nutzen ist fragwürdig, da: Keine Schleifen innerhalb des Prozesses abgebildet werden Zeitliche Aspekte nicht berücksichtigt sind Parallele Prozesse aus Graph nur schwer ermittelbar Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 65

Gute Fahrt! Oktober 005 WBA am Beispiel der Strompanne bei der SBB Folie: 66