Elektrische Energieversorgung: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie für Studium und Praxis ; mit 36 Tabellen und 75 Aufgaben mit Lösungen
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Vieweg
2007
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| Edition: | 7., vollst. überarb. und erw. Aufl. |
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| Physical Description: | XXIII, 762 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783834802170 3834802174 9783834894052 |
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IMAGE 1
KLAUS HEUCK
KLAUS-DIETER DETTMANN DETLEF SCHULZ
ELEKTRISCHE
ENERGIEVERSORGUNG ERZEUGUNG, UEBERTRAGUNG UND VERTEILUNG ELEKTRISCHER
ENERGIE FUER STUDIUM UND PRAXIS
7., VOLLSTAENDIG UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE
MIT 638 ABBILDUNGEN, 36 TABELLEN UND 75 AUFGABEN MIT LOESUNGEN
VIEWEG
IMAGE 2
VII
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN XVIII
1 UEBERBLICK UEBER DIE GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER ELEKTRISCHEN
ENERGIEVERSORGUNG 1
2 GRUNDZUEGE DER ELEKTRISCHEN ENERGIEERZEUGUNG 5
2.1 STROMERZEUGUNG MIT FOSSIL BEFEUERTEN KRAFTWERKEN 5
2.1.1 KOHLEBEFEUERTE BLOCKKRAFTWERKE 5
2.1.1.1 DAMPFKRAFTWERKSPROZESS IN KOHLEBEFEUERTEN BLOCKKRAFT WERKEN 6
2.1.1.2 AUFBAU KOHLEBEFEUERTER BLOCKKRAFTWERKE 10
2.1.1.3 WAERMEVERBRAUCHSKCNNLINIE VON KONDENSATIONSKRAFTWERKEN 16 2.1.2
ERDGASBEFEUERTE KRAFTWERKE 17
2.1.2.1 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 17
2.1.2.2 GAS-UND-DAMPF-KRAFTWERKE 18
2.1.2.3 BLOCKHEIZKRAFTWERKE 19
2.1.2.4 BRENNSTOFFZELLEN 20
2.1.3 ERDGAS-/KOHLEBEFEUERTE ANLAGEN 21
2.2 STROMERZEUGUNG MIT WASSERKRAFTWERKEN 22
2.2.1 BAUARTEN VON WASSERTURBINEN 23
2.2.2 BAUARTEN VON WASSERKRAFTWERKEN 23
2.3 STROMERZEUGUNG MIT KERNKRAFTWERKEN 24
2.4 STROMERZEUGUNG AUS REGENERATIVEN ENERGIEQUELLEN 27
2.4.1 WINDENERGIEANLAGEN 28
2.4.1.1 GRUNDLAGEN DER WINDKRAFTAUSNUTZUNG 28
2.4.1.2 KONSTRUKTIVE AUSFUEHRUNG UND GROESSENENTWICKLUNG . . . 29 2.4.1.3
CHARAKTERISTIK DER ENERGIELIEFERUNG 32
2.4.1.4 DREHZAHLREGELUNG UND LEISTUNGSBEGRENZUNG 32
2.4.1.5 LEISTUNGSKURVEN VON WEA 37
2.4.1.6 OFFSHORE-WINDENERGIEANLAGEN 38
2.4.2 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 40
2.4.2.1 PARABOLRINNENKRAFTWERK 40
2.4.2.2 TURMKRAFTWERK 41
2.4.2.3 DISH-STIRLING-SYSTEM 42
2.4.2.4 AUFWINDKRAFTWERK 42
2.4.3 BIOMASSEKRAFTWERKE 43
2.4.4 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKE 43
2.4.5 GEZEITENKRAFTWERKE 45
2.4.6 WELLENKRAFTWERKE 45
2.4.7 STROEMUNGSKRAFTWERKE 46
2.4.8 PHOTOVOLTAISCHE ANLAGEN 47
2.4.8.1 AUFBAU UND BETRIEBSVERHALTEN 47
2.4.8.2 WECHSELRICHTERKONZEPTE 50
2.4.8.3 ANLAGENKONZEPTE 51
IMAGE 3
VIII INHALTSVERZEICHNIS
2.4.9 SPEICHERTECHNOLOGIEN IN DER ENERGIEVERSORGUNG 52
2.4.9.1 PUMPSPEICHERWERKE 52
2.4.9.2 DRUCKLUFTSPEICHER 53
2.4.9.3 SCHWUNGMASSENSPEICHER (SCHWUNGRAD) 53
2.4.9.4 WAERMESPEICHER 54
2.4.9.5 BATTERIESPEICHER 54
2.4.9.6 WASSERSTOFFSPEICHER 55
2.4.9.7 KONDENSATORSPEICHER 56
2.4.9.8 SUPRALEITENDE MAGNETSPEICHER 56
2.4.10 SCHLUSSFOLGERUNGEN 56
2.5 KRAFTWERKSREGELUNG 58
2.5.1 REGELUNG VON WAERMEKRAFTWERKEN 58
2.5.1.1 REGELUNG EINES KRAFTWERKS IM INSELBETRIEB 58
2.5.1.2 REGELUNG IM INSEL- UND VERBUNDNETZ 63
2.5.2 REGELUNG VON WASSER- UND KERNKRAFTWERKEN 67
2.6 KRAFTWERKSEINSATZ 67
2.6.1 VERLAUF DER NETZLAST 68
2.6.2 DECKUNG DER NETZLAST 68
2.7 AUFGABEN 69
3 AUFBAU VON ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 72
3.1 UEBERTRAGUNGSSYSTEME 73
3.1.1 EINPHASIGE SYSTEME 73
3.1.2 DREIPHASIGE SYSTEME 73
3.1.3 HGUE-ANLAGEN 76
3.2 WICHTIGE STRUKTUREN VON DREHSTROMNETZEN 77
3.2.1 NIEDERSPANNUNGSNETZE 78
3.2.2 MITTELSPANNUNGSNETZE 80
3.2.3 HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZE 82
3.3 NETZSTRUKTUREN VON WINDPARKS 85
3.4 AUFBAU UND FUNKTION VON BORDNETZEN 86
3.4.1 BORDNETZ VON KRAFTFAHRZEUGEN 86
3.4.1.1 BAUWEISE UND FUNKTION VON KLAUENPOLGENERATOREN . . . 87 3.4.1.2
SPANNUNGSREGELUNG UND GLEICHRICHTUNG DES ERZEUGTEN DREHSTROMS 89
3.4.1.3 NETZGESTALTUNG BEI KRAFTFAHRZEUGEN 90
3.4.2 BORDNETZ VON FLUGZEUGEN 91
3.4.2.1 STROMERZEUGUNG BEI FLUGZEUGEN 91
3.4.2.2 NETZGESTALTUNG BEI FLUGZEUGEN 92
3.4.3 BORDNETZ VON SCHIFFEN 94
3.4.3.1 STROMERZEUGUNG BEI SCHIFFEN 94
3.4.3.2 NETZGESTALTUNG BEI SCHIFFEN 97
3.4.4 WEITERE BORDNETZE 99
3.5 AUFGABEN 100
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS IX
4 AUFBAU UND ERSATZSCHALTBILDER DER NETZELEMENTE 102
4.1 BERECHNUNG VON NETZWERKEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN 102
4.1.1 ANALYTISCHE BESCHREIBUNG INDUKTIVER KOPPLUNGEN 102
4.1.2 STATIONAERE BESCHREIBUNG VON NETZEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN . 106
4.1.2.1 VERANSCHAULICHUNG DER MANUELLEN BERECHNUNGSMETHODE AN EINEM
BEISPIEL 107
4.1.2.2 ADMITTANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 108
4.1.2.3 IMPEDANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 110
4.1.3 AUSGLEICHSVORGAENGE IN NETZEN 112
4.1.3.1 ANWENDUNG DER LAPLACE-TRANSFORMATION 112
4.1.3.2 ERLAEUTERUNGEN ZU EIGENFREQUENZSPEKTREN 114
4.1.4 NICHTLINEARE INDUKTIVITAETEN 116
4.2 LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 119
4.2.1 EINPHASIGE ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 119
4.2.1.1 AUFBAU, EIGENFREQUENZSPEKTREN UND TRANSIENTES VERHAL TEN VON
EINPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN . . . 120 4.2.1.2
NIEDERFREQUENTES ERSATZSCHALTBILD EINES EINPHASIGEN ZWEI
WICKLUNGSTRANSFORMATORS 129
4.2.1.3 BETRIEBSVERHALTEN VON ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN IM
EINPHASIGEN NETZVERBAND 134
4.2.2 EINPHASIGE DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 136
4.2.3 DREIPHASIGE LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 140
4.2.3.1 AUFBAU EINES DREHSTROMTRANSFORMATORS MIT ZWEI WICK LUNGEN 140
4.2.3.2 SCHALTUNGEN 141
4.2.3.3 UEBERSETZUNG BEI SYMMETRISCHEM BETRIEB 143
4.2.3.4 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN SYMMETRISCHEN BETRIEB 146
4.2.3.5 BETRIEBSVERHALTEN VON DREIPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANS
FORMATOREN IM NETZVERBAND 153
4.2.4 SPARTRANSFORMATOREN 155
4.2.4.1 AUFBAU UND EINSATZ VON SPARTRANSFORMATOREN 155
4.2.4.2 ERSATZSCHALTBILD EINES SPARTRANSFORMATORS 156
4.2.5 TRANSFORMATOREN MIT EINSTELLBARER UEBERSETZUNG 158
4.2.5.1 ERLAEUTERUNG DER DIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 159
4.2.5.2 ERLAEUTERUNG DER INDIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 161
4.2.5.3 LEISTUNGSVERHAELTNISSE BEI UMSPANNERN MIT EINSTELLBAREN
UEBERSETZUNGEN 163
4.3 MESSWANDLER 166
4.3.1 SPANNUNGSWANDLER 167
4.3.1.1 INDUKTIVE SPANNUNGSWANDLER 167
4.3.1.2 KAPAZITIVE SPANNUNGSWANDLER 170
4.3.2 STROMWANDLER 171
4.4 SYNCHRONMASCHINEN 174
4.4.1 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU VON SYNCHRONMASCHINEN 174
4.4.2 MODELLGLEICHUNGEN EINER SYNCHRONMASCHINE 176
4.4.2.1 QUALITATIVE FELDVERHAELTNISSE IN EINER VOLLPOLMASCHINE . . 177
4.4.2.2 FORMULIERUNG DER MODELLGLEICHUNGEN 179
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.3 BETRIEBSVERHALTEN VON SYNCHRONMASCHINEN 182
4.4.3.1 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN STATIONAEREN BETRIEB 182
4.4.3.2 BETRIEBSEIGENSCHAFTEN VON SYNCHRONMASCHINEN IN ENERGIE
VERSORGUNGSNETZEN 186
4.4.3.3 SPANNUNGSREGELUNG VON SYNCHRONMASCHINEN 190
4.4.4 VERHALTEN VON SYNCHRONMASCHINEN BEI EINEM DREIPOLIGEN KURZSCHLUSS
192
4.4.4.1 DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN,
LEERLAUFENDEN SYNCHRONMASCHINE MIT DAUERMAGNETLAEUFER . 192 4.4.4.2
DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN VOLLPOLMASCHINE
MIT GLEICHSTROMERREGUNG 195
4.4.4.3 NETZKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTBEHAFTETEN VOLLPOLMASCHINE MIT
ERREGER- UND DAEMPFERWICKLUNG 202
FREILEITUNGEN 209
4.5.1 AUFBAU VON FREILEITUNGEN 209
4.5.1.1 MASTEN 209
4.5.1.2 LEITERSEILE 211
4.5.1.3 ERDSEILE 213
4.5.1.4 ISOLATOREN 214
4.5.2 ERSATZSCHALTBILDER VON DREHSTROMFREILEITUNGEN FUER DEN SYMMETRI
SCHEN BETRIEB 215
4.5.2.1 INDUKTIVITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 216
4.5.2.2 KAPAZITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 222
4.5.2.3 OHMSCHER WIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 229
4.5.2.4 ABLEITUNGSWIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 229
4.5.3 BETRIEBSVERHALTEN VON SYMMETRISCH AUFGEBAUTEN DREHSTROMFREILEI
TUNGEN BEI SYMMETRISCHEM BETRIEB 231
4.5.3.1 NATUERLICHER BETRIEB 231
4.5.3.2 UEBERNATUERLICHER BETRIEB 233
4.5.3.3 UNTERNATUERLICHER BETRIEB 233
4.5.3.4 BETRIEBSVERHALTEN VERLUSTBEHAFTETER FREILEITUNGEN 234
4.5.4 TRANSIENTES VERHALTEN VON FREILEITUNGEN IM SYMMETRISCHEN BETRIEB
236 KABEL 239
4.6.1 AUFBAU VON KABELN 240
4.6.1.1 KUNSTSTOFFKABEL 240
4.6.1.2 MASSEKABEL 243
4.6.1.3 OELKABEL 244
4.6.1.4 GASKABEL 244
4.6.2 ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME VON KABELN 245
4.6.3 BEZEICHNUNGEN VON NORMKABELN 246
4.6.4 GARNITUREN VON KABELN 248
4.6.5 ERSATZSCHALTBILD UND BETRIEBSVERHALTEN VON DREHSTROMKABELN . . .
250 LASTEN 253
4.7.1 MOTORISCHE LASTEN 253
4.7.2 MISCHLASTEN 254
4.7.3 LEISTUNGSVERHALTEN VON LASTEN IM NETZBETRIEB 255
LEISTUNGSKONDENSATOREN 257
4.8.1 AUFBAU VON LEISTUNGSKONDENSATOREN 257
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
XI
4.8.2 GRUNDSAETZLICHE ERLAEUTERUNGEN ZUR BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION . .
258 4.8.3 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION BEI NETZEN MIT PARASITAEREN OBER
SCHWINGUNGEN 260
4.8.3.1 MODELL EINES NETZES MIT STROMRICHTERANLAGEN 261
4.8.3.2 AUSWERTUNG DES ERSATZSCHALTBILDS 262
4.8.3.3 NETZRUECKWIRKUNGEN 263
4.8.4 SCHNELLE BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 265
4.8.5 LEISTUNGSFLUSSSTEUERUNG MIT FACTS 267
4.9 DROSSELSPULEN 270
4.10 SCHALTER 273
4.10.1 EIGENSCHAFTEN IDEALER UND REALER SCHALTER 273
4.10.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON SCHALTERN 274
4.10.2.1 LEISTUNGSSCHALTER 275
4.10.2.2 TRENNSCHALTER 278
4.10.2.3 LASTSCHALTER 280
4.11 SCHALTANLAGEN 281
4.11.1 SCHALTUNGEN VON SCHALTANLAGEN 281
4.11.2 BAUWEISE VON SCHALTANLAGEN 287
4.11.2.1 KONVENTIONELLE FREILUFTSCHALTANLAGEN 287
4.11.2.2 GASISOLIERTE METALLGEKAPSELTE SCHALTANLAGEN 291
4.11.2.3 KONVENTIONELLE ZELLENBAUWEISE 297
4.11.3 BERUECKSICHTIGUNG VON SCHALTANLAGEN IN ERSATZSCHALTBILDERN 299
4.11.4 LEITTECHNIK IN SCHALTANLAGEN 300
4.11.4.1 AUFGABEN DER LEITEBENEN 300
4.11.4.2 KOMMUNIKATION DER LEITEBENEN 302
4.11.4.3 KOMMUNIKATION UEBER RUNDSTEUERUNG 303
4.12 ISOLATIONSKOORDINATION UND SCHUTZ VON BETRIEBSMITTELN VOR
UNZULAESSIGEN UEBERSPANNUNGEN 304
4.12.1 BEANSPRUCHUNGEN VON BETRIEBSMITTELN DURCH VERSCHIEDENE
UEBERSPANNUNGSARTEN 304
4.12.1.1 ZEITWEILIGE UEBERSPANNUNGEN 304
4.12.1.2 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN 305
4.12.2 FESTLEGUNG DES ISOLIERVERMOEGENS VON BETRIEBSMITTELN MITHILFE VON
GENORMTEN BEMESSUNGSSPANNUNGEN 311
4.12.2.1 DURCHSCHLAGSKENNLINIEN VON SPITZE-PLATTE-ANORDNUNGEN . 311
4.12.2.2 KENNZEICHNUNG DER DURCHSCHLAGSKENNLINIEN DURCH REPRAE SENTATIVE
UEBERSPANNUNGEN 312
4.12.2.3 FESTLEGUNG VON ISOLATIONSPEGELN 314
4.12.2.4 ISOLIERVERMOEGEN WEITERER ANORDNUNGEN 315
4.12.3 UEBERSPANNUNGSABIEITER UND BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 317
4.12.3.1 VENTILABLEITER 317
4.12.3.2 METALLOXIDABLEITER 320
4.12.3.3 BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 323
4.13 SCHUTZ DER BETRIEBSMITTEL VOR UNZULAESSIGEN STROMBEANSPRUCHUNGEN . .
. 324 4.13.1 SICHERUNGEN UND I S -BEGRENZER 324
4.13.1.1 HH-SICHERUNGEN 324
4.13.1.2 NH-SICHERUNGEN 327
4.13.1.3 I S -BEGRENZER 329
IMAGE 7
X II
INHALTSVERZEICHNIS
4.13.2 SCHUTZSYSTEME FUER BETRIEBSMITTEL 330
4.13.2.1 VERGLEICHSPRINZIP 330
4.13.2.2 UEBERSTROMPRINZIP 331
4.13.2.3 DISTANZPRINZIP 333
4.13.2.4 WEITERE NETZSCHUTZ-PRINZIPIEN 335
4.13.2.5 TECHNISCHE UMSETZUNG DER SCHUTZPRINZIPIEN 335
4.14 NETZANBINDUNG VON WINDENERGIEANLAGEN 336
4.14.1 STATIONAERES ERSATZSCHALTBILD EINER NETZANBINDUNG VON WINDENER
GIEANLAGEN 336
4.14.2 GENERATOREN UND LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN FUER DIE
NETZ ANBINDUNG 338
4.14.2.1 NETZKOPPLUNG VON GENERATOREN 338
4.14.2.2 BETRIEBSVERHALTEN VON DOPPELT GESPEISTEN ASYNCHRONGE NERATOREN
IN WEA 340
4.14.2.3 LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN IN WEA 344
4.14.2.4 FUNKTIONSWEISE SELBSTGEFUEHRTER WECHSELRICHTER 347
4.14.2.5 TYPISCHE ANWENDUNGEN VON SELBSTGEFUEHRTEN WECHSELRICH TERN IN
WEA 349
4.14.3 NETZANBINDUNG VON WINDPARKS 351
4.14.3.1 SPANNUNGSEBENEN IN WINDPARKS 351
4.14.3.2 TRANSIENTE SIMULATION VON WINDPARKS 352
4.15 ERSATZSCHALTUNGEN VON PHOTOVOLTAIKANLAGEN 353
4.15.1 EINDIODENMODELL 353
4.15.2 MODELLBILDUNG FUER SOLARMODULE 355
4.16 AUFGABEN 356
AUSLEGUNG VON NETZEN IM NORMALBETRIEB 365
5.1 KRITERIEN FUER ZULAESSIGE THERMISCHE DAUERBELASTUNG UND
SPANNUNGSHALTUNG 365 5.2 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG OHNE VERZWEIGUNGEN
366
5.3 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG MIT VERZWEIGUNGEN 371
5.4 ZWEISEITIG GESPEISTE LEITUNG 372
5.5 VERMASCHTES NETZ 376
5.6 NACHBILDUNG VON TEILNETZEN 377
5.7 LASTFLUSSBERECHNUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 379
5.7.1 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER STROMSUMMEN 380
5.7.1.1 NETZE MIT STROMEINPRAEGUNGEN 380
5.7.1.2 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTEM STROM 382
5.7.1.3 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTER WIRK- UND BLINDLEISTUNG 382
5.7.1.4 NETZE MIT MEHREREN EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLEN . . . 383
5.7.1.5 NETZE MIT KRAFTWERKSEINSPEISUNGEN 384
5.7.2 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER LEISTUNGSSUMMEN 384
5.7.3 LASTFLUSSBERECHNUNG IN NETZEN MIT MEHREREN SPANNUNGSEBENEN . . 388
5.7.4 BERECHNUNG VON EIGENWERTEN AUS DER STATIONAEREN
KNOTENADMITTANZMATRIX 389
5.8 AUFGABEN 390
IMAGE 8
INHALTSVERZEICHNIS XIII
6 DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 393
6.1 GENERATORFERNER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 394
6.1.1 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSSTROMVERLAUFS IN UNVERZWEIGTEN NETZEN
MIT EINER NETZEINSPEISUNG 394
6.1.1.1 BERECHNUNG DES STATIONAEREN KURZSCHLUSSWECHSELSTROMS . . 394
6.1.1.2 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS 396
6.1.2 BERECHNUNG DER KURZSCHLUSSSTROEME IN VERZWEIGTEN NETZANLAGEN MIT
MEHREREN NETZEINSPEISUNGEN 399
6.1.2.1 MODELLIERUNG UND LOESUNGSMETHODIK VON VERZWEIGTEN NETZ ANLAGEN
399
6.1.2.2 BERECHNUNG DER STATIONAEREN KURZSCHLUSSSTROEME MIT DEM VERFAHREN
DER ERSATZSPANNUNGSQUELLE 401
6.1.2.3 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS BEI DEM VERFAHREN MIT DER
ERSATZSPANNUNGSQUELLE 403
6.1.2.4 VERANSCHAULICHUNG DER KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG BEI VERZWEIGTEN
NETZEN AN EINEM BEISPIEL 408
6.1.2.5 EINFLUSS DER NETZKAPAZITAETEN UND MISCHLASTEN AUF DIE KURZ
SCHLUSSSTROEME 412
6.2 GENERATORNAHER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 414
6.2.1 MODELL EINES VERLUSTLOSEN, MEHRFACH GESPEISTEN NETZES MIT EINEM
GENERATORNAHEN KURZSCHLUSS 414
6.2.2 BERECHNUNG DES ANFANGSKURZSCHLUSSWECHSELSTROMS BEI GENERATOR
NAHEN KURZSCHLUESSEN 418
6.2.3 BERECHNUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS FUER GENERATORNAHE FEHLER .
420 6.2.4 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSAUSSCHALTSTROMS 424
6.2.5 BERUECKSICHTIGUNG VON NETZKAPAZITAETEN, MISCHLASTEN, MOTORISCHEN
VERBRAUCHERN UND WINDENERGIEANLAGEN BEI GENERATORNAHEN KURZ SCHLUESSEN
427
6.3 KURZSCHLUSS IN BORDNETZEN 428
6.3.1 KRAFTFAHRZEUGE 428
6.3.2 FLUGZEUGE 429
6.3.3 SCHIFFE 429
6.4 AUFGABEN 432
7 AUSLEGUNG VON NETZEN GEGEN KURZSCHLUSSWIRKUNGEN UND AUSLEGUNG VON
SCHALTERN 436
7.1 LICHTBOGENKURZSCHLUESSE IN ANLAGEN 436
7.2 MECHANISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 439
7.2.1 AUSLEGUNG VON LINIENFOERMIGEN, BIEGESTEIFEN LEITERN 440
7.2.1.1 BERECHNUNG DER STROMKRAEFTE 440
7.2.1.2 DIMENSIONIERUNG DER LEITERSCHIENEN 442
7.2.1.3 STROMKRAEFTE BEI GEKRUEMMTEN UND GEKAPSELTEN LEITER SCHIENEN 444
7.2.2 AUSLEGUNG VON LEITERSCHIENEN MIT GROSSEN QUERSCHNITTSABMES SUNGEN
445
7.2.3 AUSLEGUNG VON STUETZERN 448
7.2.4 AUSLEGUNG VON LEITERSEILEN UND KABELN 449
IMAGE 9
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
7.3 THERMISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 449
7.3.1 BERECHNUNG DER WAERMEBEANSPRUCHUNG 449
7.3.2 FESTLEGUNG DES ZULAESSIGEN KURZZEITSTROMS 452
7.4 MASSNAHMEN ZUR BEEINFLUSSUNG DER KURZSCHLUSSLEISTUNG 454
7.5 AUSWIRKUNGEN VON KURZSCHLUESSEN AUF DAS TRANSIENTE GENERATORDREHZAHL
VERHALTEN 457
7.5.1 WICHTIGE NETZPARAMETER ZUR GEWAEHRLEISTUNG DER TRANSIENTEN
STABILITAET 458
7.5.1.1 MODELLIERUNG EINER GENERATORNETZANBINDUNG 458
7.5.1.2 DISKUSSION DER MODELLGLEICHUNG 463
7.5.1.3 INTERPRETATION VERSCHIEDENER FEHLERSITUATIONEN MIT DEM
FLAECHENKRITERIUM 463
7.5.1.4 FEHLER IN EINER UNTERLAGERTEN SPANNUNGSEBENE 464
7.5.1.5 FEHLER IM HOECHSTSPANNUNGSNETZ 465
7.5.1.6 FEHLER MIT AUSSCHALTUNG 467
7.5.2 DREHZAHL VERHALTEN DER GENERATOREN IN EINEM KURZSCHLUSSBEHAFTETEN
NETZ MIT MEHRFACHER GENERATOREINSPEISUNG 467
7.6 AUSLEGUNG VON SCHALTERN 470
7.6.1 EINSCHWINGSPANNUNGEN NACH EINEM SCHALTER-KLEMMENKURZSCHLUSS IN
EINPHASIGEN NETZEN 472
7.6.2 BEWERTUNG DER EINSCHWINGSPANNUNGEN 476
7.6.3 ABSTANDSKURZSCHLUSS IN EINPHASIGEN NETZEN 478
7.6.4 AUSLEGUNG VON LEISTUNGSSCHALTERN IN DREHSTROMNETZEN 481
7.6.5 SCHALTVORGAENGE OHNE KURZSCHLUSS 482
7.7 AUFGABEN 484
8 GRUNDZUEGE DER BETRIEBSFUEHRUNG UND PLANUNG VON ELEKTRISCHEN
ENERGIEANLAGEN 486
8.1 BETRIEBSFUEHRUNG VON NETZANLAGEN 486
8.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES 486
8.1.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES VOR DER DEREGULIERUNG . . 486
8.1.1.2 ORGANISATION DES STROMMARKTES NACH DER DEREGULIERUNG . 487 8.1.2
BETRIEBSFUEHRUNG VON UEBERTRAGUNGSNETZEN 492
8.1.2.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DES NETZRECHNERS . . . 492
8.1.2.2 OFFLINE-NETZFUEHRUNG MIT DEM NETZRECHNER 494
8.1.2.3 ONLINE-NETZFUEHRUNGSRECHNUNG 498
8.1.2.4 FAHRPLANMANAGEMENT 499
8.1.3 BETRIEBSFUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 500
8.1.3.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DER SCHALTLEITUNG . . 500
8.1.3.2 FUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 501
8.2 GESICHTSPUNKTE ZUR PLANUNG VON NETZEN 502
8.2.1 PLANUNG VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN 502
8.2.2 AUSBAUPLANUNG VON MITTELSPANNUNGSNETZEN 504
8.2.3 AUSBAUPLANUNG VON HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZEN 505
8.3 NETZINTEGRATION UND SYSTEMDIENSTLEISTUNGEN VON WINDENERGIEANLAGEN .
. . 508
IMAGE 10
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.4 NETZSEITIGES VERHALTEN VON ERZEUGUNGSEINHEITEN UND SPANNUNGSQUALITAET
. 509 8.4.1 UEBERBLICK 509
8.4.2 RICHTLINIEN NACH VDEW UND FGW 509
8.4.3 SPANNUNGSQUALITAET NACH EN 50160 510
8.4.4 RICHTLINIEN DER UEBERTRAGUNGSNETZBETREIBER 512
8.4.4.1 E.ON-RICHTLINIEN 512
8.4.4.2 VDN-RICHTLINIE FUER EEG-ERZEUGUNGSANLAGEN 513
8.5 AUFGABEN 513
9 BERECHNUNG VON UNSYMMETRISCH GESPEISTEN DREHSTROMNETZEN MIT
SYMMETRISCHEM AUFBAU 517
9.1 METHODE DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN 517
9.2 ANWENDUNG DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN AUF UNSYMMETRISCH BETRIE
BENE DREHSTROMNETZE 520
9.3 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM MIT- UND GEGENSYSTEM DER SYM
METRISCHEN KOMPONENTEN 525
9.4 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM NULLSYSTEM DER SYMMETRISCHEN
KOMPONENTEN 527
9.4.1 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG OHNE ERDSEIL 528
9.4.1.1 OHMSCHER WIDERSTAND EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREI LEITUNG
529
9.4.1.2 INDUKTIVITAET EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 531
9.4.1.3 KAPAZITAETEN EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 533
9.4.2 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG MIT ERDSEIL 533
9.4.3 NULLIMPEDANZ EINER DOPPELLEITUNG 535
9.4.4 NULLIMPEDANZ VON KABELN 537
9.4.5 NULLIMPEDANZ VON TRANSFORMATOREN 539
9.4.5.1 DREISCHENKELTRANSFORMATOREN 539
9.4.5.2 FUENFSCHENKELTRANSFORMATOREN 546
9.4.6 NULLIMPEDANZ VON SYNCHRONMASCHINEN 547
9.5 VERANSCHAULICHUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AN EINEM BEISPIEL 547
9.6 AUFGABEN 552
10 BERECHNUNG VON DREHSTROMNETZEN MIT SYMMETRISCHEN BETRIEBS MITTELN
UND PUNKTUELLEN UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 553
10.1 BESCHREIBUNG HAEUFIGER UNSYMMETRISCHER FEHLER 553
10.2 ERLAEUTERUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS 554
10.3 ANWENDUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AUF VERSCHIEDENE FEHLERARTEN .
. . 560 10.3.1 ERDSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAND 560
10.3.2 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UND OHNE ERDBERUEHRUNG 561
10.3.2.1 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS OHNE UEBERGANGSWIDERSTAENDE . . . 561
10.3.2.2 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAENDEN . . . 564
10.3.3 EINPOLIGE LEITERUNTERBRECHUNG 566
10.3.4 UNSYMMETRISCHE MEHRFACHFEHLER 569
10.4 AUSGLEICHSVORGAENGE BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 572
10.4.1 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORFERNE FEHLER 572
10.4.2 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORNAHE FEHLER 576
IMAGE 11
XVI INHALTSVERZEICHNIS
10.4.3 NUMERISCHE AUSWERTUNG DER TRANSIENTEN KOMPONENTENERSATZSCHALT
BILDER 577
10.4.4 NAEHERUNGSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS BEI
EIN- UND ZWEIPOLIGEN KURZSCHLUESSEN 580
10.5 AUFGABEN 580
11 STERNPUNKTBEHANDLUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 583
11.1 EINFLUSS DER STERNPUNKTBCHANDLUNG AUF DAS STATIONAERE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 583
11.1.1 NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN 583
11.1.2 NETZE MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 587
11.1.3 NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKTERDUNG 593
11.1.4 VERANSCHAULICHUNG DER SPANNUNGSVERHAELTNISSE DURCH ZEIGER
DIAGRAMME 597
11.2 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF DAS TRANSIENTE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 599
11.2.1 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN DURCH DAUERERDSCHLUESSE 599
11.2.2 ERDSCHLUESSE MIT SELBSTSTAENDIG LOESCHENDEM LICHTBOGEN 602
11.3 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF FERRORESONANZERSCHEINUNGEN .
. . 605 11.3.1 ERLAEUTERUNG DES FERRORESONANZEFFEKTS 605
11.3.2 FERRORESONANZGEFAEHRDETE ANLAGENKONFIGURATIONEN 609
11.4 AUFGABEN 615
12 WICHTIGE MASSNAHMEN ZUM SCHUTZ VON MENSCHEN UND TIEREN 618
12.1 BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NETZEN MIT NENNSPANNUNGEN GROESSER ALS 1 KV 618
12.1.1 ZULAESSIGE KOERPERSTROEME UND BERUEHRUNGSSPANNUNGEN 618
12.1.2 DIREKTER UND INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ 620
12.2 BERUEHRUNGSSPANNUNGEN BEI ERDERN 622
12.3 BERECHNUNG VON ERDUNGSSPANNUNGEN BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN . . .
626 12.4 WICHTIGE AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER ERDUNGSANLAGEN 633
12.4.1 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN ODER
MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 633
12.4.2 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKT
ERDUNG 634
12.5 INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NIEDERSPANNUNGSNETZEN 634
12.6 AUFGABEN 639
13 INVESTITIONSRECHNUNG UND WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG FUER
ELEKTRISCHE ANLAGEN 642
13.1 STRUKTUR DER KOSTEN 642
13.1.1 KOSTENARTEN 642
13.1.1.1 KAPITALKOSTEN 642
13.1.1.2 BETRIEBSKOSTEN 644
13.1.1.3 SONSTIGE KOSTEN 646
13.1.1.4 AUSGABEN, EINNAHMEN, OPERATIVES BETRIEBSERGEBNIS . . . 646
13.1.2 FIXE UND VARIABLE KOSTEN 646
13.1.3 EINZEL- UND GEMEINKOSTEN 647
IMAGE 12
INHALTSVERZEICHNIS XVII
13.2 GESTALTUNG DER STROMPREISE 649
13.2.1 GRUNDSTRUKTUR DER PREISE BZW. ENTGELTE 650
13.2.2 PREISGESTALTUNG DER NETZBETREIBER 651
13.2.3 PREISGESTALTUNG DER STROMHAENDLER 652
13.2.4 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT NIEDERSPANNUNGSNETZKUNDEN 652
13.2.5 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT MITTELSPANNUNGSNETZKUNDEN 653
13.2.6 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT GROSSKUNDEN 654
13.3 AUFBEREITUNG DER LASTVERLAEUFE 655
13.4 INVESTITIONSRECHNUNG FUER NETZANLAGEN 656
13.4.1 KOSTENVERGLEICH 656
13.4.1.1 ZULAESSIGKEIT EINES KOSTENVERGLEICHS 657
13.4.1.2 STATISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 657
13.4.1.3 DYNAMISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 660
13.4.1.4 KOSTENVERGLEICH BEI EINER RATIONALISIERUNGSINVESTITION . . 661
13.4.2 METHODEN ZUR BEURTEILUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 662
13.4.2.1 KAPITALWERTMETHODE 662
13.4.2.2 METHODE DES INTERNEN ZINSFUSSES 663
13.4.2.3 ANNUITAETENMETHODE 664
13.4.2.4 DYNAMISCHE AMORTISATIONSDAUER 664
13.4.3 INVESTITIONSENTSCHEIDUNG 665
13.5 AUFGABEN 665
LOESUNGEN 668
ANHANG 724
RICHTWERTE FUER FREILEITUNGEN 724
RICHTWERTE FUER KABEL 726
ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME FUER STROMSCHIENEN AUS ALUMINIUM 727
KENNLINIEN FUER NH-SICHERUNGEN ZUM MOTORSCHUTZ 727
UEBERSICHTSSCHALTPLAENE REALER ENERGIEVERSORGUNGSNETZE 728
RICHTWERTE FUER KOSTEN 731
ELEKTRISCHER WIRKUNGSGRAD WICHTIGER KRAFTWERKSARTEN 732
BEISPIEL FUER STROMPREISE 732
BEISPIELE FUER NETZENTGELTE VON ENERGIEVERSORGUNGSUNTERNEHMEN 733
WICHTIGE LAPLACE-TRANSFORMIERTE 734
QUELLENVERZEICHNIS 735
VERZEICHNIS WICHTIGER NORMEN UND RICHTLINIEN 736
LITERATURVERZEICHNIS 742
SACHWORTVERZEICHNIS 750 |
| adam_txt |
IMAGE 1
KLAUS HEUCK
KLAUS-DIETER DETTMANN DETLEF SCHULZ
ELEKTRISCHE
ENERGIEVERSORGUNG ERZEUGUNG, UEBERTRAGUNG UND VERTEILUNG ELEKTRISCHER
ENERGIE FUER STUDIUM UND PRAXIS
7., VOLLSTAENDIG UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE
MIT 638 ABBILDUNGEN, 36 TABELLEN UND 75 AUFGABEN MIT LOESUNGEN
VIEWEG
IMAGE 2
VII
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN XVIII
1 UEBERBLICK UEBER DIE GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER ELEKTRISCHEN
ENERGIEVERSORGUNG 1
2 GRUNDZUEGE DER ELEKTRISCHEN ENERGIEERZEUGUNG 5
2.1 STROMERZEUGUNG MIT FOSSIL BEFEUERTEN KRAFTWERKEN 5
2.1.1 KOHLEBEFEUERTE BLOCKKRAFTWERKE 5
2.1.1.1 DAMPFKRAFTWERKSPROZESS IN KOHLEBEFEUERTEN BLOCKKRAFT WERKEN 6
2.1.1.2 AUFBAU KOHLEBEFEUERTER BLOCKKRAFTWERKE 10
2.1.1.3 WAERMEVERBRAUCHSKCNNLINIE VON KONDENSATIONSKRAFTWERKEN 16 2.1.2
ERDGASBEFEUERTE KRAFTWERKE 17
2.1.2.1 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 17
2.1.2.2 GAS-UND-DAMPF-KRAFTWERKE 18
2.1.2.3 BLOCKHEIZKRAFTWERKE 19
2.1.2.4 BRENNSTOFFZELLEN 20
2.1.3 ERDGAS-/KOHLEBEFEUERTE ANLAGEN 21
2.2 STROMERZEUGUNG MIT WASSERKRAFTWERKEN 22
2.2.1 BAUARTEN VON WASSERTURBINEN 23
2.2.2 BAUARTEN VON WASSERKRAFTWERKEN 23
2.3 STROMERZEUGUNG MIT KERNKRAFTWERKEN 24
2.4 STROMERZEUGUNG AUS REGENERATIVEN ENERGIEQUELLEN 27
2.4.1 WINDENERGIEANLAGEN 28
2.4.1.1 GRUNDLAGEN DER WINDKRAFTAUSNUTZUNG 28
2.4.1.2 KONSTRUKTIVE AUSFUEHRUNG UND GROESSENENTWICKLUNG . . . 29 2.4.1.3
CHARAKTERISTIK DER ENERGIELIEFERUNG 32
2.4.1.4 DREHZAHLREGELUNG UND LEISTUNGSBEGRENZUNG 32
2.4.1.5 LEISTUNGSKURVEN VON WEA 37
2.4.1.6 OFFSHORE-WINDENERGIEANLAGEN 38
2.4.2 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 40
2.4.2.1 PARABOLRINNENKRAFTWERK 40
2.4.2.2 TURMKRAFTWERK 41
2.4.2.3 DISH-STIRLING-SYSTEM 42
2.4.2.4 AUFWINDKRAFTWERK 42
2.4.3 BIOMASSEKRAFTWERKE 43
2.4.4 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKE 43
2.4.5 GEZEITENKRAFTWERKE 45
2.4.6 WELLENKRAFTWERKE 45
2.4.7 STROEMUNGSKRAFTWERKE 46
2.4.8 PHOTOVOLTAISCHE ANLAGEN 47
2.4.8.1 AUFBAU UND BETRIEBSVERHALTEN 47
2.4.8.2 WECHSELRICHTERKONZEPTE 50
2.4.8.3 ANLAGENKONZEPTE 51
IMAGE 3
VIII INHALTSVERZEICHNIS
2.4.9 SPEICHERTECHNOLOGIEN IN DER ENERGIEVERSORGUNG 52
2.4.9.1 PUMPSPEICHERWERKE 52
2.4.9.2 DRUCKLUFTSPEICHER 53
2.4.9.3 SCHWUNGMASSENSPEICHER (SCHWUNGRAD) 53
2.4.9.4 WAERMESPEICHER 54
2.4.9.5 BATTERIESPEICHER 54
2.4.9.6 WASSERSTOFFSPEICHER 55
2.4.9.7 KONDENSATORSPEICHER 56
2.4.9.8 SUPRALEITENDE MAGNETSPEICHER 56
2.4.10 SCHLUSSFOLGERUNGEN 56
2.5 KRAFTWERKSREGELUNG 58
2.5.1 REGELUNG VON WAERMEKRAFTWERKEN 58
2.5.1.1 REGELUNG EINES KRAFTWERKS IM INSELBETRIEB 58
2.5.1.2 REGELUNG IM INSEL- UND VERBUNDNETZ 63
2.5.2 REGELUNG VON WASSER- UND KERNKRAFTWERKEN 67
2.6 KRAFTWERKSEINSATZ 67
2.6.1 VERLAUF DER NETZLAST 68
2.6.2 DECKUNG DER NETZLAST 68
2.7 AUFGABEN 69
3 AUFBAU VON ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 72
3.1 UEBERTRAGUNGSSYSTEME 73
3.1.1 EINPHASIGE SYSTEME 73
3.1.2 DREIPHASIGE SYSTEME 73
3.1.3 HGUE-ANLAGEN 76
3.2 WICHTIGE STRUKTUREN VON DREHSTROMNETZEN 77
3.2.1 NIEDERSPANNUNGSNETZE 78
3.2.2 MITTELSPANNUNGSNETZE 80
3.2.3 HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZE 82
3.3 NETZSTRUKTUREN VON WINDPARKS 85
3.4 AUFBAU UND FUNKTION VON BORDNETZEN 86
3.4.1 BORDNETZ VON KRAFTFAHRZEUGEN 86
3.4.1.1 BAUWEISE UND FUNKTION VON KLAUENPOLGENERATOREN . . . 87 3.4.1.2
SPANNUNGSREGELUNG UND GLEICHRICHTUNG DES ERZEUGTEN DREHSTROMS 89
3.4.1.3 NETZGESTALTUNG BEI KRAFTFAHRZEUGEN 90
3.4.2 BORDNETZ VON FLUGZEUGEN 91
3.4.2.1 STROMERZEUGUNG BEI FLUGZEUGEN 91
3.4.2.2 NETZGESTALTUNG BEI FLUGZEUGEN 92
3.4.3 BORDNETZ VON SCHIFFEN 94
3.4.3.1 STROMERZEUGUNG BEI SCHIFFEN 94
3.4.3.2 NETZGESTALTUNG BEI SCHIFFEN 97
3.4.4 WEITERE BORDNETZE 99
3.5 AUFGABEN 100
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS IX
4 AUFBAU UND ERSATZSCHALTBILDER DER NETZELEMENTE 102
4.1 BERECHNUNG VON NETZWERKEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN 102
4.1.1 ANALYTISCHE BESCHREIBUNG INDUKTIVER KOPPLUNGEN 102
4.1.2 STATIONAERE BESCHREIBUNG VON NETZEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN . 106
4.1.2.1 VERANSCHAULICHUNG DER MANUELLEN BERECHNUNGSMETHODE AN EINEM
BEISPIEL 107
4.1.2.2 ADMITTANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 108
4.1.2.3 IMPEDANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 110
4.1.3 AUSGLEICHSVORGAENGE IN NETZEN 112
4.1.3.1 ANWENDUNG DER LAPLACE-TRANSFORMATION 112
4.1.3.2 ERLAEUTERUNGEN ZU EIGENFREQUENZSPEKTREN 114
4.1.4 NICHTLINEARE INDUKTIVITAETEN 116
4.2 LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 119
4.2.1 EINPHASIGE ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 119
4.2.1.1 AUFBAU, EIGENFREQUENZSPEKTREN UND TRANSIENTES VERHAL TEN VON
EINPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN . . . 120 4.2.1.2
NIEDERFREQUENTES ERSATZSCHALTBILD EINES EINPHASIGEN ZWEI
WICKLUNGSTRANSFORMATORS 129
4.2.1.3 BETRIEBSVERHALTEN VON ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN IM
EINPHASIGEN NETZVERBAND 134
4.2.2 EINPHASIGE DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 136
4.2.3 DREIPHASIGE LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 140
4.2.3.1 AUFBAU EINES DREHSTROMTRANSFORMATORS MIT ZWEI WICK LUNGEN 140
4.2.3.2 SCHALTUNGEN 141
4.2.3.3 UEBERSETZUNG BEI SYMMETRISCHEM BETRIEB 143
4.2.3.4 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN SYMMETRISCHEN BETRIEB 146
4.2.3.5 BETRIEBSVERHALTEN VON DREIPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANS
FORMATOREN IM NETZVERBAND 153
4.2.4 SPARTRANSFORMATOREN 155
4.2.4.1 AUFBAU UND EINSATZ VON SPARTRANSFORMATOREN 155
4.2.4.2 ERSATZSCHALTBILD EINES SPARTRANSFORMATORS 156
4.2.5 TRANSFORMATOREN MIT EINSTELLBARER UEBERSETZUNG 158
4.2.5.1 ERLAEUTERUNG DER DIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 159
4.2.5.2 ERLAEUTERUNG DER INDIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 161
4.2.5.3 LEISTUNGSVERHAELTNISSE BEI UMSPANNERN MIT EINSTELLBAREN
UEBERSETZUNGEN 163
4.3 MESSWANDLER 166
4.3.1 SPANNUNGSWANDLER 167
4.3.1.1 INDUKTIVE SPANNUNGSWANDLER 167
4.3.1.2 KAPAZITIVE SPANNUNGSWANDLER 170
4.3.2 STROMWANDLER 171
4.4 SYNCHRONMASCHINEN 174
4.4.1 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU VON SYNCHRONMASCHINEN 174
4.4.2 MODELLGLEICHUNGEN EINER SYNCHRONMASCHINE 176
4.4.2.1 QUALITATIVE FELDVERHAELTNISSE IN EINER VOLLPOLMASCHINE . . 177
4.4.2.2 FORMULIERUNG DER MODELLGLEICHUNGEN 179
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.3 BETRIEBSVERHALTEN VON SYNCHRONMASCHINEN 182
4.4.3.1 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN STATIONAEREN BETRIEB 182
4.4.3.2 BETRIEBSEIGENSCHAFTEN VON SYNCHRONMASCHINEN IN ENERGIE
VERSORGUNGSNETZEN 186
4.4.3.3 SPANNUNGSREGELUNG VON SYNCHRONMASCHINEN 190
4.4.4 VERHALTEN VON SYNCHRONMASCHINEN BEI EINEM DREIPOLIGEN KURZSCHLUSS
192
4.4.4.1 DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN,
LEERLAUFENDEN SYNCHRONMASCHINE MIT DAUERMAGNETLAEUFER . 192 4.4.4.2
DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN VOLLPOLMASCHINE
MIT GLEICHSTROMERREGUNG 195
4.4.4.3 NETZKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTBEHAFTETEN VOLLPOLMASCHINE MIT
ERREGER- UND DAEMPFERWICKLUNG 202
FREILEITUNGEN 209
4.5.1 AUFBAU VON FREILEITUNGEN 209
4.5.1.1 MASTEN 209
4.5.1.2 LEITERSEILE 211
4.5.1.3 ERDSEILE 213
4.5.1.4 ISOLATOREN 214
4.5.2 ERSATZSCHALTBILDER VON DREHSTROMFREILEITUNGEN FUER DEN SYMMETRI
SCHEN BETRIEB 215
4.5.2.1 INDUKTIVITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 216
4.5.2.2 KAPAZITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 222
4.5.2.3 OHMSCHER WIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 229
4.5.2.4 ABLEITUNGSWIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 229
4.5.3 BETRIEBSVERHALTEN VON SYMMETRISCH AUFGEBAUTEN DREHSTROMFREILEI
TUNGEN BEI SYMMETRISCHEM BETRIEB 231
4.5.3.1 NATUERLICHER BETRIEB 231
4.5.3.2 UEBERNATUERLICHER BETRIEB 233
4.5.3.3 UNTERNATUERLICHER BETRIEB 233
4.5.3.4 BETRIEBSVERHALTEN VERLUSTBEHAFTETER FREILEITUNGEN 234
4.5.4 TRANSIENTES VERHALTEN VON FREILEITUNGEN IM SYMMETRISCHEN BETRIEB
236 KABEL 239
4.6.1 AUFBAU VON KABELN 240
4.6.1.1 KUNSTSTOFFKABEL 240
4.6.1.2 MASSEKABEL 243
4.6.1.3 OELKABEL 244
4.6.1.4 GASKABEL 244
4.6.2 ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME VON KABELN 245
4.6.3 BEZEICHNUNGEN VON NORMKABELN 246
4.6.4 GARNITUREN VON KABELN 248
4.6.5 ERSATZSCHALTBILD UND BETRIEBSVERHALTEN VON DREHSTROMKABELN . . .
250 LASTEN 253
4.7.1 MOTORISCHE LASTEN 253
4.7.2 MISCHLASTEN 254
4.7.3 LEISTUNGSVERHALTEN VON LASTEN IM NETZBETRIEB 255
LEISTUNGSKONDENSATOREN 257
4.8.1 AUFBAU VON LEISTUNGSKONDENSATOREN 257
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
XI
4.8.2 GRUNDSAETZLICHE ERLAEUTERUNGEN ZUR BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION . .
258 4.8.3 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION BEI NETZEN MIT PARASITAEREN OBER
SCHWINGUNGEN 260
4.8.3.1 MODELL EINES NETZES MIT STROMRICHTERANLAGEN 261
4.8.3.2 AUSWERTUNG DES ERSATZSCHALTBILDS 262
4.8.3.3 NETZRUECKWIRKUNGEN 263
4.8.4 SCHNELLE BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 265
4.8.5 LEISTUNGSFLUSSSTEUERUNG MIT FACTS 267
4.9 DROSSELSPULEN 270
4.10 SCHALTER 273
4.10.1 EIGENSCHAFTEN IDEALER UND REALER SCHALTER 273
4.10.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON SCHALTERN 274
4.10.2.1 LEISTUNGSSCHALTER 275
4.10.2.2 TRENNSCHALTER 278
4.10.2.3 LASTSCHALTER 280
4.11 SCHALTANLAGEN 281
4.11.1 SCHALTUNGEN VON SCHALTANLAGEN 281
4.11.2 BAUWEISE VON SCHALTANLAGEN 287
4.11.2.1 KONVENTIONELLE FREILUFTSCHALTANLAGEN 287
4.11.2.2 GASISOLIERTE METALLGEKAPSELTE SCHALTANLAGEN 291
4.11.2.3 KONVENTIONELLE ZELLENBAUWEISE 297
4.11.3 BERUECKSICHTIGUNG VON SCHALTANLAGEN IN ERSATZSCHALTBILDERN 299
4.11.4 LEITTECHNIK IN SCHALTANLAGEN 300
4.11.4.1 AUFGABEN DER LEITEBENEN 300
4.11.4.2 KOMMUNIKATION DER LEITEBENEN 302
4.11.4.3 KOMMUNIKATION UEBER RUNDSTEUERUNG 303
4.12 ISOLATIONSKOORDINATION UND SCHUTZ VON BETRIEBSMITTELN VOR
UNZULAESSIGEN UEBERSPANNUNGEN 304
4.12.1 BEANSPRUCHUNGEN VON BETRIEBSMITTELN DURCH VERSCHIEDENE
UEBERSPANNUNGSARTEN 304
4.12.1.1 ZEITWEILIGE UEBERSPANNUNGEN 304
4.12.1.2 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN 305
4.12.2 FESTLEGUNG DES ISOLIERVERMOEGENS VON BETRIEBSMITTELN MITHILFE VON
GENORMTEN BEMESSUNGSSPANNUNGEN 311
4.12.2.1 DURCHSCHLAGSKENNLINIEN VON SPITZE-PLATTE-ANORDNUNGEN . 311
4.12.2.2 KENNZEICHNUNG DER DURCHSCHLAGSKENNLINIEN DURCH REPRAE SENTATIVE
UEBERSPANNUNGEN 312
4.12.2.3 FESTLEGUNG VON ISOLATIONSPEGELN 314
4.12.2.4 ISOLIERVERMOEGEN WEITERER ANORDNUNGEN 315
4.12.3 UEBERSPANNUNGSABIEITER UND BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 317
4.12.3.1 VENTILABLEITER 317
4.12.3.2 METALLOXIDABLEITER 320
4.12.3.3 BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 323
4.13 SCHUTZ DER BETRIEBSMITTEL VOR UNZULAESSIGEN STROMBEANSPRUCHUNGEN . .
. 324 4.13.1 SICHERUNGEN UND I S -BEGRENZER 324
4.13.1.1 HH-SICHERUNGEN 324
4.13.1.2 NH-SICHERUNGEN 327
4.13.1.3 I S -BEGRENZER 329
IMAGE 7
X II
INHALTSVERZEICHNIS
4.13.2 SCHUTZSYSTEME FUER BETRIEBSMITTEL 330
4.13.2.1 VERGLEICHSPRINZIP 330
4.13.2.2 UEBERSTROMPRINZIP 331
4.13.2.3 DISTANZPRINZIP 333
4.13.2.4 WEITERE NETZSCHUTZ-PRINZIPIEN 335
4.13.2.5 TECHNISCHE UMSETZUNG DER SCHUTZPRINZIPIEN 335
4.14 NETZANBINDUNG VON WINDENERGIEANLAGEN 336
4.14.1 STATIONAERES ERSATZSCHALTBILD EINER NETZANBINDUNG VON WINDENER
GIEANLAGEN 336
4.14.2 GENERATOREN UND LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN FUER DIE
NETZ ANBINDUNG 338
4.14.2.1 NETZKOPPLUNG VON GENERATOREN 338
4.14.2.2 BETRIEBSVERHALTEN VON DOPPELT GESPEISTEN ASYNCHRONGE NERATOREN
IN WEA 340
4.14.2.3 LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN IN WEA 344
4.14.2.4 FUNKTIONSWEISE SELBSTGEFUEHRTER WECHSELRICHTER 347
4.14.2.5 TYPISCHE ANWENDUNGEN VON SELBSTGEFUEHRTEN WECHSELRICH TERN IN
WEA 349
4.14.3 NETZANBINDUNG VON WINDPARKS 351
4.14.3.1 SPANNUNGSEBENEN IN WINDPARKS 351
4.14.3.2 TRANSIENTE SIMULATION VON WINDPARKS 352
4.15 ERSATZSCHALTUNGEN VON PHOTOVOLTAIKANLAGEN 353
4.15.1 EINDIODENMODELL 353
4.15.2 MODELLBILDUNG FUER SOLARMODULE 355
4.16 AUFGABEN 356
AUSLEGUNG VON NETZEN IM NORMALBETRIEB 365
5.1 KRITERIEN FUER ZULAESSIGE THERMISCHE DAUERBELASTUNG UND
SPANNUNGSHALTUNG 365 5.2 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG OHNE VERZWEIGUNGEN
366
5.3 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG MIT VERZWEIGUNGEN 371
5.4 ZWEISEITIG GESPEISTE LEITUNG 372
5.5 VERMASCHTES NETZ 376
5.6 NACHBILDUNG VON TEILNETZEN 377
5.7 LASTFLUSSBERECHNUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 379
5.7.1 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER STROMSUMMEN 380
5.7.1.1 NETZE MIT STROMEINPRAEGUNGEN 380
5.7.1.2 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTEM STROM 382
5.7.1.3 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTER WIRK- UND BLINDLEISTUNG 382
5.7.1.4 NETZE MIT MEHREREN EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLEN . . . 383
5.7.1.5 NETZE MIT KRAFTWERKSEINSPEISUNGEN 384
5.7.2 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER LEISTUNGSSUMMEN 384
5.7.3 LASTFLUSSBERECHNUNG IN NETZEN MIT MEHREREN SPANNUNGSEBENEN . . 388
5.7.4 BERECHNUNG VON EIGENWERTEN AUS DER STATIONAEREN
KNOTENADMITTANZMATRIX 389
5.8 AUFGABEN 390
IMAGE 8
INHALTSVERZEICHNIS XIII
6 DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 393
6.1 GENERATORFERNER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 394
6.1.1 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSSTROMVERLAUFS IN UNVERZWEIGTEN NETZEN
MIT EINER NETZEINSPEISUNG 394
6.1.1.1 BERECHNUNG DES STATIONAEREN KURZSCHLUSSWECHSELSTROMS . . 394
6.1.1.2 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS 396
6.1.2 BERECHNUNG DER KURZSCHLUSSSTROEME IN VERZWEIGTEN NETZANLAGEN MIT
MEHREREN NETZEINSPEISUNGEN 399
6.1.2.1 MODELLIERUNG UND LOESUNGSMETHODIK VON VERZWEIGTEN NETZ ANLAGEN
399
6.1.2.2 BERECHNUNG DER STATIONAEREN KURZSCHLUSSSTROEME MIT DEM VERFAHREN
DER ERSATZSPANNUNGSQUELLE 401
6.1.2.3 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS BEI DEM VERFAHREN MIT DER
ERSATZSPANNUNGSQUELLE 403
6.1.2.4 VERANSCHAULICHUNG DER KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG BEI VERZWEIGTEN
NETZEN AN EINEM BEISPIEL 408
6.1.2.5 EINFLUSS DER NETZKAPAZITAETEN UND MISCHLASTEN AUF DIE KURZ
SCHLUSSSTROEME 412
6.2 GENERATORNAHER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 414
6.2.1 MODELL EINES VERLUSTLOSEN, MEHRFACH GESPEISTEN NETZES MIT EINEM
GENERATORNAHEN KURZSCHLUSS 414
6.2.2 BERECHNUNG DES ANFANGSKURZSCHLUSSWECHSELSTROMS BEI GENERATOR
NAHEN KURZSCHLUESSEN 418
6.2.3 BERECHNUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS FUER GENERATORNAHE FEHLER .
420 6.2.4 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSAUSSCHALTSTROMS 424
6.2.5 BERUECKSICHTIGUNG VON NETZKAPAZITAETEN, MISCHLASTEN, MOTORISCHEN
VERBRAUCHERN UND WINDENERGIEANLAGEN BEI GENERATORNAHEN KURZ SCHLUESSEN
427
6.3 KURZSCHLUSS IN BORDNETZEN 428
6.3.1 KRAFTFAHRZEUGE 428
6.3.2 FLUGZEUGE 429
6.3.3 SCHIFFE 429
6.4 AUFGABEN 432
7 AUSLEGUNG VON NETZEN GEGEN KURZSCHLUSSWIRKUNGEN UND AUSLEGUNG VON
SCHALTERN 436
7.1 LICHTBOGENKURZSCHLUESSE IN ANLAGEN 436
7.2 MECHANISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 439
7.2.1 AUSLEGUNG VON LINIENFOERMIGEN, BIEGESTEIFEN LEITERN 440
7.2.1.1 BERECHNUNG DER STROMKRAEFTE 440
7.2.1.2 DIMENSIONIERUNG DER LEITERSCHIENEN 442
7.2.1.3 STROMKRAEFTE BEI GEKRUEMMTEN UND GEKAPSELTEN LEITER SCHIENEN 444
7.2.2 AUSLEGUNG VON LEITERSCHIENEN MIT GROSSEN QUERSCHNITTSABMES SUNGEN
445
7.2.3 AUSLEGUNG VON STUETZERN 448
7.2.4 AUSLEGUNG VON LEITERSEILEN UND KABELN 449
IMAGE 9
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
7.3 THERMISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 449
7.3.1 BERECHNUNG DER WAERMEBEANSPRUCHUNG 449
7.3.2 FESTLEGUNG DES ZULAESSIGEN KURZZEITSTROMS 452
7.4 MASSNAHMEN ZUR BEEINFLUSSUNG DER KURZSCHLUSSLEISTUNG 454
7.5 AUSWIRKUNGEN VON KURZSCHLUESSEN AUF DAS TRANSIENTE GENERATORDREHZAHL
VERHALTEN 457
7.5.1 WICHTIGE NETZPARAMETER ZUR GEWAEHRLEISTUNG DER TRANSIENTEN
STABILITAET 458
7.5.1.1 MODELLIERUNG EINER GENERATORNETZANBINDUNG 458
7.5.1.2 DISKUSSION DER MODELLGLEICHUNG 463
7.5.1.3 INTERPRETATION VERSCHIEDENER FEHLERSITUATIONEN MIT DEM
FLAECHENKRITERIUM 463
7.5.1.4 FEHLER IN EINER UNTERLAGERTEN SPANNUNGSEBENE 464
7.5.1.5 FEHLER IM HOECHSTSPANNUNGSNETZ 465
7.5.1.6 FEHLER MIT AUSSCHALTUNG 467
7.5.2 DREHZAHL VERHALTEN DER GENERATOREN IN EINEM KURZSCHLUSSBEHAFTETEN
NETZ MIT MEHRFACHER GENERATOREINSPEISUNG 467
7.6 AUSLEGUNG VON SCHALTERN 470
7.6.1 EINSCHWINGSPANNUNGEN NACH EINEM SCHALTER-KLEMMENKURZSCHLUSS IN
EINPHASIGEN NETZEN 472
7.6.2 BEWERTUNG DER EINSCHWINGSPANNUNGEN 476
7.6.3 ABSTANDSKURZSCHLUSS IN EINPHASIGEN NETZEN 478
7.6.4 AUSLEGUNG VON LEISTUNGSSCHALTERN IN DREHSTROMNETZEN 481
7.6.5 SCHALTVORGAENGE OHNE KURZSCHLUSS 482
7.7 AUFGABEN 484
8 GRUNDZUEGE DER BETRIEBSFUEHRUNG UND PLANUNG VON ELEKTRISCHEN
ENERGIEANLAGEN 486
8.1 BETRIEBSFUEHRUNG VON NETZANLAGEN 486
8.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES 486
8.1.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES VOR DER DEREGULIERUNG . . 486
8.1.1.2 ORGANISATION DES STROMMARKTES NACH DER DEREGULIERUNG . 487 8.1.2
BETRIEBSFUEHRUNG VON UEBERTRAGUNGSNETZEN 492
8.1.2.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DES NETZRECHNERS . . . 492
8.1.2.2 OFFLINE-NETZFUEHRUNG MIT DEM NETZRECHNER 494
8.1.2.3 ONLINE-NETZFUEHRUNGSRECHNUNG 498
8.1.2.4 FAHRPLANMANAGEMENT 499
8.1.3 BETRIEBSFUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 500
8.1.3.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DER SCHALTLEITUNG . . 500
8.1.3.2 FUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 501
8.2 GESICHTSPUNKTE ZUR PLANUNG VON NETZEN 502
8.2.1 PLANUNG VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN 502
8.2.2 AUSBAUPLANUNG VON MITTELSPANNUNGSNETZEN 504
8.2.3 AUSBAUPLANUNG VON HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZEN 505
8.3 NETZINTEGRATION UND SYSTEMDIENSTLEISTUNGEN VON WINDENERGIEANLAGEN .
. . 508
IMAGE 10
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.4 NETZSEITIGES VERHALTEN VON ERZEUGUNGSEINHEITEN UND SPANNUNGSQUALITAET
. 509 8.4.1 UEBERBLICK 509
8.4.2 RICHTLINIEN NACH VDEW UND FGW 509
8.4.3 SPANNUNGSQUALITAET NACH EN 50160 510
8.4.4 RICHTLINIEN DER UEBERTRAGUNGSNETZBETREIBER 512
8.4.4.1 E.ON-RICHTLINIEN 512
8.4.4.2 VDN-RICHTLINIE FUER EEG-ERZEUGUNGSANLAGEN 513
8.5 AUFGABEN 513
9 BERECHNUNG VON UNSYMMETRISCH GESPEISTEN DREHSTROMNETZEN MIT
SYMMETRISCHEM AUFBAU 517
9.1 METHODE DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN 517
9.2 ANWENDUNG DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN AUF UNSYMMETRISCH BETRIE
BENE DREHSTROMNETZE 520
9.3 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM MIT- UND GEGENSYSTEM DER SYM
METRISCHEN KOMPONENTEN 525
9.4 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM NULLSYSTEM DER SYMMETRISCHEN
KOMPONENTEN 527
9.4.1 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG OHNE ERDSEIL 528
9.4.1.1 OHMSCHER WIDERSTAND EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREI LEITUNG
529
9.4.1.2 INDUKTIVITAET EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 531
9.4.1.3 KAPAZITAETEN EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 533
9.4.2 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG MIT ERDSEIL 533
9.4.3 NULLIMPEDANZ EINER DOPPELLEITUNG 535
9.4.4 NULLIMPEDANZ VON KABELN 537
9.4.5 NULLIMPEDANZ VON TRANSFORMATOREN 539
9.4.5.1 DREISCHENKELTRANSFORMATOREN 539
9.4.5.2 FUENFSCHENKELTRANSFORMATOREN 546
9.4.6 NULLIMPEDANZ VON SYNCHRONMASCHINEN 547
9.5 VERANSCHAULICHUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AN EINEM BEISPIEL 547
9.6 AUFGABEN 552
10 BERECHNUNG VON DREHSTROMNETZEN MIT SYMMETRISCHEN BETRIEBS MITTELN
UND PUNKTUELLEN UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 553
10.1 BESCHREIBUNG HAEUFIGER UNSYMMETRISCHER FEHLER 553
10.2 ERLAEUTERUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS 554
10.3 ANWENDUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AUF VERSCHIEDENE FEHLERARTEN .
. . 560 10.3.1 ERDSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAND 560
10.3.2 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UND OHNE ERDBERUEHRUNG 561
10.3.2.1 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS OHNE UEBERGANGSWIDERSTAENDE . . . 561
10.3.2.2 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAENDEN . . . 564
10.3.3 EINPOLIGE LEITERUNTERBRECHUNG 566
10.3.4 UNSYMMETRISCHE MEHRFACHFEHLER 569
10.4 AUSGLEICHSVORGAENGE BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 572
10.4.1 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORFERNE FEHLER 572
10.4.2 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORNAHE FEHLER 576
IMAGE 11
XVI INHALTSVERZEICHNIS
10.4.3 NUMERISCHE AUSWERTUNG DER TRANSIENTEN KOMPONENTENERSATZSCHALT
BILDER 577
10.4.4 NAEHERUNGSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS BEI
EIN- UND ZWEIPOLIGEN KURZSCHLUESSEN 580
10.5 AUFGABEN 580
11 STERNPUNKTBEHANDLUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 583
11.1 EINFLUSS DER STERNPUNKTBCHANDLUNG AUF DAS STATIONAERE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 583
11.1.1 NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN 583
11.1.2 NETZE MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 587
11.1.3 NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKTERDUNG 593
11.1.4 VERANSCHAULICHUNG DER SPANNUNGSVERHAELTNISSE DURCH ZEIGER
DIAGRAMME 597
11.2 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF DAS TRANSIENTE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 599
11.2.1 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN DURCH DAUERERDSCHLUESSE 599
11.2.2 ERDSCHLUESSE MIT SELBSTSTAENDIG LOESCHENDEM LICHTBOGEN 602
11.3 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF FERRORESONANZERSCHEINUNGEN .
. . 605 11.3.1 ERLAEUTERUNG DES FERRORESONANZEFFEKTS 605
11.3.2 FERRORESONANZGEFAEHRDETE ANLAGENKONFIGURATIONEN 609
11.4 AUFGABEN 615
12 WICHTIGE MASSNAHMEN ZUM SCHUTZ VON MENSCHEN UND TIEREN 618
12.1 BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NETZEN MIT NENNSPANNUNGEN GROESSER ALS 1 KV 618
12.1.1 ZULAESSIGE KOERPERSTROEME UND BERUEHRUNGSSPANNUNGEN 618
12.1.2 DIREKTER UND INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ 620
12.2 BERUEHRUNGSSPANNUNGEN BEI ERDERN 622
12.3 BERECHNUNG VON ERDUNGSSPANNUNGEN BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN . . .
626 12.4 WICHTIGE AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER ERDUNGSANLAGEN 633
12.4.1 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN ODER
MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 633
12.4.2 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKT
ERDUNG 634
12.5 INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NIEDERSPANNUNGSNETZEN 634
12.6 AUFGABEN 639
13 INVESTITIONSRECHNUNG UND WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG FUER
ELEKTRISCHE ANLAGEN 642
13.1 STRUKTUR DER KOSTEN 642
13.1.1 KOSTENARTEN 642
13.1.1.1 KAPITALKOSTEN 642
13.1.1.2 BETRIEBSKOSTEN 644
13.1.1.3 SONSTIGE KOSTEN 646
13.1.1.4 AUSGABEN, EINNAHMEN, OPERATIVES BETRIEBSERGEBNIS . . . 646
13.1.2 FIXE UND VARIABLE KOSTEN 646
13.1.3 EINZEL- UND GEMEINKOSTEN 647
IMAGE 12
INHALTSVERZEICHNIS XVII
13.2 GESTALTUNG DER STROMPREISE 649
13.2.1 GRUNDSTRUKTUR DER PREISE BZW. ENTGELTE 650
13.2.2 PREISGESTALTUNG DER NETZBETREIBER 651
13.2.3 PREISGESTALTUNG DER STROMHAENDLER 652
13.2.4 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT NIEDERSPANNUNGSNETZKUNDEN 652
13.2.5 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT MITTELSPANNUNGSNETZKUNDEN 653
13.2.6 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT GROSSKUNDEN 654
13.3 AUFBEREITUNG DER LASTVERLAEUFE 655
13.4 INVESTITIONSRECHNUNG FUER NETZANLAGEN 656
13.4.1 KOSTENVERGLEICH 656
13.4.1.1 ZULAESSIGKEIT EINES KOSTENVERGLEICHS 657
13.4.1.2 STATISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 657
13.4.1.3 DYNAMISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 660
13.4.1.4 KOSTENVERGLEICH BEI EINER RATIONALISIERUNGSINVESTITION . . 661
13.4.2 METHODEN ZUR BEURTEILUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 662
13.4.2.1 KAPITALWERTMETHODE 662
13.4.2.2 METHODE DES INTERNEN ZINSFUSSES 663
13.4.2.3 ANNUITAETENMETHODE 664
13.4.2.4 DYNAMISCHE AMORTISATIONSDAUER 664
13.4.3 INVESTITIONSENTSCHEIDUNG 665
13.5 AUFGABEN 665
LOESUNGEN 668
ANHANG 724
RICHTWERTE FUER FREILEITUNGEN 724
RICHTWERTE FUER KABEL 726
ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME FUER STROMSCHIENEN AUS ALUMINIUM 727
KENNLINIEN FUER NH-SICHERUNGEN ZUM MOTORSCHUTZ 727
UEBERSICHTSSCHALTPLAENE REALER ENERGIEVERSORGUNGSNETZE 728
RICHTWERTE FUER KOSTEN 731
ELEKTRISCHER WIRKUNGSGRAD WICHTIGER KRAFTWERKSARTEN 732
BEISPIEL FUER STROMPREISE 732
BEISPIELE FUER NETZENTGELTE VON ENERGIEVERSORGUNGSUNTERNEHMEN 733
WICHTIGE LAPLACE-TRANSFORMIERTE 734
QUELLENVERZEICHNIS 735
VERZEICHNIS WICHTIGER NORMEN UND RICHTLINIEN 736
LITERATURVERZEICHNIS 742
SACHWORTVERZEICHNIS 750 |
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