Elektrische Energieversorgung: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie für Studium und Praxis
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2010
|
| Ausgabe: | 8., überarb. und aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | Studium : Elektrotechnik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
| Beschreibung: | XXIII, 783 S. Ill., graph. Darst., Kt. |
| ISBN: | 9783834807366 3834807362 9783834897619 9783834825278 |
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IMAGE 1
VII
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN XVIII
1 UEBERBLICK UEBER DIE GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER ELEKTRISCHEN
ENERGIEVERSORGUNG 1
2 GRUNDZUEGE DER ELEKTRISCHEN ENERGIEERZEUGUNG 6
2.1 STROMERZEUGUNG MIT FOSSIL BEFEUERTEN KRAFTWERKEN 6
2.1.1 KOHLEBEFEUERTE BLOCKKRAFTWERKE 7
2.1.1.1 DAMPFKRAFTWERKSPROZESS IN KOHLEBEFEUERTEN BLOCKKRAFT- WERKEN 7
2.1.1.2 AUFBAU KOHLEBEFEUERTER BLOCKKRAFTWERKE 10
2.1.1.3 WAERMEVERBRAUCHSKENNLINIE VON KONDENSATIONSKRAFTWERKEN 18 2.1.2
ERDGASBEFEUERTE KRAFTWERKE 19
2.1.2.1 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 19
2.1.2.2 GAS-UND-DAMPF-KRAFT WERKE 20
2.1.2.3 BLOCKHEIZKRAFTWERKE 21
2.1.2.4 BRENNSTOFFZELLEN 22
2.1.3 ERDGAS-/KOHLEBEFEUERTE ANLAGEN 24
2.2 STROMERZEUGUNG MIT WASSERKRAFTWERKEN 24
2.2.1 BAUARTEN VON WASSERTURBINEN 25
2.2.2 BAUARTEN VON WASSERKRAFTWERKEN 26
2.3 STROMERZEUGUNG MIT KERNKRAFTWERKEN 27
2.4 STROMERZEUGUNG AUS REGENERATIVEN ENERGIEQUELLEN 29
2.4.1 WINDENERGIEANLAGEN 30
2.4.1.1 GRUNDLAGEN DER WINDKRAFTAUSNUTZUNG 30
2.4.1.2 KONSTRUKTIVE AUSFUEHRUNG UND GROESSENENTWICKLUNG . . . 32 2.4.1.3
CHARAKTERISTIK DER ENERGIELIEFERUNG 35
2.4.1.4 DREHZAHLREGELUNG UND LEISTUNGSBEGRENZUNG 36 2.4.1.5
LEISTUNGSKURVEN VON WEA 40
2.4.1.6 OFFSHORE-WINDENERGIEANLAGEN 40
2.4.2 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 43
2.4.2.1 PARABOLRINNENKRAFTWERK 43
2.4.2.2 TURMKRAFTWERK 44
2.4.2.3 DISH-STIRLING-SYSTEM 45
2.4.2.4 AUFWINDKRAFTWERK 45
2.4.3 BIOMASSEKRAFTWERKE 46
2.4.4 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKE 47
2.4.5 GEZEITENKRAFTWERKE 48
2.4.6 WELLENKRAFTWERKE 49
2.4.7 STROEMUNGSKRAFTWERKE 50
2.4.8 PHOTOVOLTAISCHE ANLAGEN 51
2.4.8.1 AUFBAU UND BETRIEBSVERHALTEN 51
2.4.8.2 WECHSELRICHTERKONZEPTE 54
2.4.8.3 ANLAGENKONZEPTE 55
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1003709303
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
2.4.9 SPEICHERTECHNOLOGIEN IN DER ENERGIEVERSORGUNG 56
2.4.9.1 PUMPSPEICHERWERKE 56
2.4.9.2 DRUCKLUFTSPEICHER 57
2.4.9.3 SCHWUNGMASSENSPEICHER (SCHWUNGRAD) 57
2.4.9.4 WAERMESPEICHER 58
2.4.9.5 BATTERIESPEICHER 58
2.4.9.6 WASSERSTOFFSPEICHER 59
2.4.9.7 KONDENSATORSPEICHER 60
2.4.9.8 SUPRALEITENDE MAGNETSPEICHER 60
2.4.10 SCHLUSSFOLGERUNGEN 60
2.5 KRAFTWERKSREGELUNG 62
2.5.1 REGELUNG VON WAERMEKRAFTWERKEN 62
2.5.1.1 REGELUNG EINES KRAFTWERKS IM INSELBETRIEB 62
2.5.1.2 REGELUNG IM INSEL- UND VERBUNDNETZ 67
2.5.2 REGELUNG VON WASSER- UND KERNKRAFTWERKEN 71
2.6 KRAFTWERKSEINSATZ 72
2.6.1 VERLAUF DER NETZLAST 72
2.6.2 DECKUNG DER NETZLAST 73
2.7 AUFGABEN 74
3 AUFBAU VON ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 76
3.1 UEBERTRAGUNGSSYSTEME 77
3.1.1 EINPHASIGE SYSTEME 77
3.1.2 DREIPHASIGE SYSTEME 77
3.1.3 HGUE-ANLAGEN 80
3.2 WICHTIGE STRUKTUREN VON DREHSTROMNETZEN 81
3.2.1 NIEDERSPANNUNGSNETZE 82
3.2.2 MITTELSPANNUNGSNETZE 84
3.2.3 HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZE 86
3.3 NETZSTRUKTUREN VON WINDPARKS 89
3.4 AUFBAU UND FUNKTION VON BORDNETZEN 90
3.4.1 BORDNETZ VON KRAFTFAHRZEUGEN 90
3.4.1.1 BAUWEISE UND FUNKTION VON KLAUENPOLGENERATOREN . . . 91 3.4.1.2
SPANNUNGSREGELUNG UND GLEICHRICHTUNG DES ERZEUGTEN DREHSTROMS 92
3.4.1.3 NETZGESTALTUNG BEI KRAFTFAHRZEUGEN 94
3.4.2 BORDNETZ VON FLUGZEUGEN 95
3.4.2.1 STROMERZEUGUNG BEI FLUGZEUGEN 95
3.4.2.2 NETZGESTALTUNG BEI FLUGZEUGEN 96
3.4.3 BORDNETZ VON SCHIFFEN 98
3.4.3.1 STROMERZEUGUNG BEI SCHIFFEN 99
3.4.3.2 NETZGESTALTUNG BEI SCHIFFEN 101
3.4.4 WEITERE BORDNETZE 103
3.5 AUFGABEN 105
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
4 AUFBAU UND ERSATZSCHALTBILDER DER NETZELEMENTE 106
4.1 BERECHNUNG VON NETZWERKEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN 106
4.1.1 ANALYTISCHE BESCHREIBUNG INDUKTIVER KOPPLUNGEN 106
4.1.2 STATIONAERE BESCHREIBUNG VON NETZEN MIT INDUKTIVEN KOPPLUNGEN . 110
4.1.2.1 VERANSCHAULICHUNG DER MANUELLEN BERECHNUNGSMETHODE AN EINEM
BEISPIEL 111
4.1.2.2 ADMITTANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 112
4.1.2.3 IMPEDANZFORM VON MEHRTORIGEN NETZEN 114
4.1.3 AUSGLEICHSVORGAENGE IN NETZEN 116
4.1.3.1 ANWENDUNG DER LAPLACE-TRANSFORMATION 116
4.1.3.2 ERLAEUTERUNGEN ZU EIGENFREQUENZSPEKTREN 118
4.1.4 NICHTLINEARE INDUKTIVITAETEN 120
4.2 LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 123
4.2.1 EINPHASIGE ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 123
4.2.1.1 AUFBAU, EIGENFREQUENZSPEKTREN UND TRANSIENTES VERHAL- TEN VON
EINPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN . . . 124 4.2.1.2
NIEDERFREQUENTES ERSATZSCHALTBILD EINES EINPHASIGEN ZWEI-
WICKLUNGSTRANSFORMATORS 133
4.2.1.3 BETRIEBSVERHALTEN VON ZWEIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN IM
EINPHASIGEN NETZVERBAND 138
4.2.2 EINPHASIGE DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOREN 140
4.2.3 DREIPHASIGE LEISTUNGSTRANSFORMATOREN 144
4.2.3.1 AUFBAU EINES DREHSTROMTRANSFORMATORS MIT ZWEI WICK- LUNGEN 144
4.2.3.2 SCHALTUNGEN 145
4.2.3.3 UEBERSETZUNG BEI SYMMETRISCHEM BETRIEB 147
4.2.3.4 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN SYMMETRISCHEN BETRIEB 150 4.2.3.5
BETRIEBSVERHALTEN VON DREIPHASIGEN ZWEIWICKLUNGSTRANS- FORMATOREN IM
NETZVERBAND 157
4.2.4 SPARTRANSFORMATOREN 159
4.2.4.1 AUFBAU UND EINSATZ VON SPARTRANSFORMATOREN 159
4.2.4.2 ERSATZSCHALTBILD EINES SPARTRANSFORMATORS 160
4.2.5 TRANSFORMATOREN MIT EINSTELLBARER UEBERSETZUNG 162
4.2.5.1 ERLAEUTERUNG DER DIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 163 4.2.5.2
ERLAEUTERUNG DER INDIREKTEN SPANNUNGSEINSTELLUNG 165 4.2.5.3
LEISTUNGSVERHAELTNISSE BEI UMSPANNERN MIT EINSTELLBAREN UEBERSETZUNGEN 167
4.3 MESSWANDLER 170
4.3.1 SPANNUNGSWANDLER 171
4.3.1.1 INDUKTIVE SPANNUNGSWANDLER 171
4.3.1.2 KAPAZITIVE SPANNUNGSWANDLER 174
4.3.2 STROMWANDLER 175
4.4 SYNCHRONMASCHINEN 178
4.4.1 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU VON SYNCHRONMASCHINEN 178
4.4.2 MODELLGLEICHUNGEN EINER SYNCHRONMASCHINE 180
4.4.2.1 QUALITATIVE FELDVERHAELTNISSE IN EINER VOLLPOLMASCHINE . . 181
4.4.2.2 FORMULIERUNG DER MODELLGLEICHUNGEN 183
IMAGE 4
X INHALTSVERZEICHNIS
4.4.3 BETRIEBSVERHALTEN VON SYNCHRONMASCHINEN 186
4.4.3.1 ERSATZSCHALTBILD FUER DEN STATIONAEREN BETRIEB 186
4.4.3.2 BETRIEBSEIGENSCHAFTEN VON SYNCHRONMASCHINEN IN ENERGIE-
VERSORGUNGSNETZEN 190
4.4.3.3 SPANNUNGSREGELUNG VON SYNCHRONMASCHINEN 194 4.4.4 VERHALTEN VON
SYNCHRONMASCHINEN BEI EINEM DREIPOLIGEN KURZSCHLUSS 196
4.4.4.1 DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN,
LEERLAUFENDEN SYNCHRONMASCHINE MIT DAUERMAGNETLAEUFER . 196 4.4.4.2
DREIPOLIGER KLEMMENKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTFREIEN VOLLPOLMASCHINE
MIT GLEICHSTROMERREGUNG 199
4.4.4.3 NETZKURZSCHLUSS BEI EINER VERLUSTBEHAFTETEN VOLLPOLMA- SCHINE
MIT ERREGER- UND DAEMPFERWICKLUNG 206
4.5 FREILEITUNGEN 213
4.5.1 AUFBAU VON FREILEITUNGEN 213
4.5.1.1 MASTEN 213
4.5.1.2 LEITERSEILE 215
4.5.1.3 ERDSEILE 217
4.5.1.4 ISOLATOREN 218
4.5.2 ERSATZSCHALTBILDER VON DREHSTROMFREILEITUNGEN FUER DEN SYMMETRI-
SCHEN BETRIEB 219
4.5.2.1 INDUKTIVITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 220 4.5.2.2
KAPAZITAETSBEGRIFF BEI DREILEITERSYSTEMEN 226
4.5.2.3 OHMSCHER WIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 233 4.5.2.4
ABLEITUNGSWIDERSTAND BEI DREILEITERSYSTEMEN 233 4.5.3 BETRIEBSVERHALTEN
VON SYMMETRISCH AUFGEBAUTEN DREHSTROMFREILEI- TUNGEN BEI SYMMETRISCHEM
BETRIEB 235
4.5.3.1 NATUERLICHER BETRIEB 235
4.5.3.2 UEBERNATUERLICHER BETRIEB 237
4.5.3.3 UNTERNATUERLICHER BETRIEB 237
4.5.3.4 BETRIEBSVERHALTEN VERLUSTBEHAFTETER FREILEITUNGEN 238 4.5.4
TRANSIENTES VERHALTEN VON FREILEITUNGEN IM SYMMETRISCHEN BETRIEB 240 4.6
KABEL 243
4.6.1 AUFBAU VON KABELN 244
4.6.1.1 KUNSTSTOFFKABEL 244
4.6.1.2 MASSEKABEL 247
4.6.1.3 OELKABEL 248
4.6.1.4 GASKABEL 248
4.6.2 ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME VON KABELN 249
4.6.3 BEZEICHNUNGEN VON NORMKABELN 250
4.6.4 GARNITUREN VON KABELN 252
4.6.5 ERSATZSCHALTBILD UND BETRIEBSVERHALTEN VON DREHSTROMKABELN . . .
254 4.7 LASTEN 257
4.7.1 MOTORISCHE LASTEN 257
4.7.2 MISCHLASTEN 258
4.7.3 LEISTUNGSVERHALTEN VON LASTEN IM NETZBETRIEB 259
4.8 LEISTUNGSKONDENSATOREN 261
4.8.1 AUFBAU VON LEISTUNGSKONDENSATOREN 261
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XI
4.8.2 GRUNDSAETZLICHE ERLAEUTERUNGEN ZUR BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION . .
262 4.8.3 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION BEI NETZEN MIT PARASITAEREN OBER-
SCHWINGUNGEN 264
4.8.3.1 MODELL EINES NETZES MIT STROMRICHTERANLAGEN 265
4.8.3.2 AUSWERTUNG DES ERSATZSCHALTBILDS 266
4.8.3.3 NETZRUECKWIRKUNGEN 267
4.8.4 SCHNELLE BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 269
4.8.5 LEISTUNGSFLUSSSTEUERUNG MIT FACTS 271
4.9 DROSSELSPULEN 274
4.10 SCHALTER 277
4.10.1 EIGENSCHAFTEN IDEALER UND REALER SCHALTER 277
4.10.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON SCHALTERN 278
4.10.2.1 LEISTUNGSSCHALTER 279
4.10.2.2 TRENNSCHALTER 282
4.10.2.3 LASTSCHALTER 284
4.11 SCHALTANLAGEN 285
4.11.1 SCHALTUNGEN VON SCHALTANLAGEN 285
4.11.2 BAUWEISE VON SCHALTANLAGEN 291
4.11.2.1 KONVENTIONELLE FREILUFTSCHALTANLAGEN 291
4.11.2.2 GASISOLIERTE METALLGEKAPSELTE SCHALTANLAGEN 295 4.11.2.3
KONVENTIONELLE ZELLENBAUWEISE 301
4.11.3 BERUECKSICHTIGUNG VON SCHALTANLAGEN IN ERSATZSCHALTBILDERN 303
4.11.4 LEITTECHNIK IN SCHALTANLAGEN 304
4.11.4.1 AUFGABEN DER LEITEBENEN 304
4.11.4.2 KOMMUNIKATION DER LEITEBENEN 306
4.11.4.3 KOMMUNIKATION UEBER RUNDSTEUERUNG 307
4.12 ISOLATIONSKOORDINATION UND SCHUTZ VON BETRIEBSMITTELN VOR
UNZULAESSIGEN UEBERSPANNUNGEN 308
4.12.1 BEANSPRUCHUNGEN VON BETRIEBSMITTELN DURCH VERSCHIEDENE UEBER-
SPANNUNGSARTEN 308
4.12.1.1 ZEITWEILIGE UEBERSPANNUNGEN 308
4.12.1.2 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN 309
4.12.2 FESTLEGUNG DES ISOLIERVERMOEGENS VON BETRIEBSMITTELN MITHILFE VON
GENORMTEN BEMESSUNGSSPANNUNGEN 315
4.12.2.1 DURCHSCHLAGSKENNLINIEN VON SPITZE-PLATTE-ANORDNUNGEN . 315
4.12.2.2 KENNZEICHNUNG DER DURCHSCHLAGSKENNLINIEN DURCH REPRAE- SENTATIVE
UEBERSPANNUNGEN 316
4.12.2.3 FESTLEGUNG VON ISOLATIONSPEGELN 318
4.12.2.4 ISOLIERVERMOEGEN WEITERER ANORDNUNGEN 319
4.12.3 UEBERSPANNUNGSABIEITER UND BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 321 4.12.3.1
VENTILABLEITER 321
4.12.3.2 METALLOXIDABLEITER 324
4.12.3.3 BLITZSCHUTZEINRICHTUNGEN 327
4.13 SCHUTZ DER BETRIEBSMITTEL VOR UNZULAESSIGEN STROMBEANSPRUCHUNGEN . .
. 328 4.13.1 SICHERUNGEN UND I S -BEGRENZER 328
4.13.1.1 HH-SICHERUNGEN 328
4.13.1.2 NH-SICHERUNGEN 331
4.13.1.3 I S -BEGRENZER 333
IMAGE 6
XII INHALTSVERZEICHNIS
4.13.2 SCHUTZSYSTEME FUER BETRIEBSMITTEL 334
4.13.2.1 VERGLEICHSPRINZIP 334
4.13.2.2 UEBERSTROMPRINZIP 335
4.13.2.3 DISTANZPRINZIP 337
4.13.2.4 WEITERE NETZSCHUTZ-PRINZIPIEN 339
4.13.2.5 TECHNISCHE UMSETZUNG DER SCHUTZPRINZIPIEN 339 4.14
NETZANBINDUNG VON WINDENERGIEANLAGEN 340
4.14.1 STATIONAERES ERSATZSCHALTBILD EINER NETZANBINDUNG VON WINDENER-
GIEANLAGEN 340
4.14.2 GENERATOREN UND LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN FUER DIE
NETZ- ANBINDUNG 342
4.14.2.1 NETZKOPPLUNG VON GENERATOREN 342
4.14.2.2 BETRIEBSVERHALTEN VON DOPPELT GESPEISTEN ASYNCHRONGE- NERATOREN
IN WINDENERGIEANLAGEN 344
4.14.2.3 LEISTUNGSELEKTRONISCHE EINRICHTUNGEN IN WINDENERGIEAN- LAGEN
348
4.14.2.4 FUNKTIONSWEISE SELBSTGEFUEHRTER WECHSELRICHTER 351 4.14.2.5
TYPISCHE ANWENDUNGEN VON SELBSTGEFUEHRTEN WECHSELRICH- TERN IN
WINDENERGIEANLAGEN 353
4.14.3 NETZANBINDUNG VON WINDPARKS 355
4.14.3.1 SPANNUNGSEBENEN IN WINDPARKS 355
4.14.3.2 TECHNISCH OPTIMIERTE NETZANBINDUNG VON WINDPARKS . . . 356
4.14.3.3 TRANSIENTE SIMULATION VON WINDPARKS 357
4.15 ERSATZSCHALTUNGEN VON PHOTOVOLTAIKANLAGEN 358
4.15.1 EINDIODENMODELL 358
4.15.2 MODELLBILDUNG FUER SOLARMODULE 360
4.16 AUFGABEN 361
5 AUSLEGUNG VON NETZEN IM NORMALBETRIEB 370
5.1 KRITERIEN FUER ZULAESSIGE THERMISCHE DAUERBELASTUNG UND
SPANNUNGSHALTUNG 370 5.2 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG OHNE VERZWEIGUNGEN
371
5.3 EINSEITIG GESPEISTE LEITUNG MIT VERZWEIGUNGEN 376
5.4 ZWEISEITIG GESPEISTE LEITUNG 377
5.5 VERMASCHTES NETZ 381
5.6 NACHBILDUNG VON TEILNETZEN 382
5.7 LASTFLUSSBERECHNUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 384
5.7.1 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER STROMSUMMEN 385 5.7.1.1 NETZE MIT
STROMEINPRAEGUNGEN 385
5.7.1.2 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTEM STROM 387
5.7.1.3 NETZE MIT EINER EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLE UND LASTEN MIT
KONSTANTER WIRK- UND BLINDLEISTUNG 387 5.7.1.4 NETZE MIT MEHREREN
EINGEPRAEGTEN SPANNUNGSQUELLEN . . . 388 5.7.1.5 NETZE MIT
KRAFTWERKSEINSPEISUNGEN 389
5.7.2 LASTFLUSSBERECHNUNG MITHILFE DER LEISTUNGSSUMMEN 389 5.7.3
LASTFLUSSBERECHNUNG IN NETZEN MIT MEHREREN SPANNUNGSEBENEN . . 393 5.7.4
BERECHNUNG VON EIGENWERTEN AUS DER STATIONAEREN KNOTENADMIT- TANZMATRIX
394
5.8 AUFGABEN 395
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XIII
6 DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 398
6.1 GENERATORFERNER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 399
6.1.1 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSSTROMVERLAUFS IN UNVERZWEIGTEN NETZEN
MIT EINER NETZEINSPEISUNG 399
6.1.1.1 BERECHNUNG DES STATIONAEREN KURZSCHLUSSWECHSELSTROMS . . 399
6.1.1.2 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS 401
6.1.2 BERECHNUNG DER KURZSCHLUSSSTROEME IN VERZWEIGTEN NETZANLAGEN MIT
MEHREREN NETZEINSPEISUNGEN 404
6.1.2.1 MODELLIERUNG UND LOESUNGSMETHODIK VON VERZWEIGTEN NETZ- ANLAGEN
404
6.1.2.2 BERECHNUNG DER STATIONAEREN KURZSCHLUSSSTROEME MIT DEM VERFAHREN
DER ERSATZSPANNUNGSQUELLE 406
6.1.2.3 BERECHNUNG DES EINSCHWINGVORGANGS BEI DEM VERFAHREN MIT DER
ERSATZSPANNUNGSQUELLE 408
6.1.2.4 VERANSCHAULICHUNG DER KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG BEI VERZWEIGTEN
NETZEN AN EINEM BEISPIEL 413
6.1.2.5 EINFLUSS DER NETZKAPAZITAETEN UND MISCHLASTEN AUF DIE KURZ-
SCHLUSSSTROEME 417
6.2 GENERATORNAHER DREIPOLIGER KURZSCHLUSS 419
6.2.1 MODELL EINES VERLUSTLOSEN, MEHRFACH GESPEISTEN NETZES MIT EINEM
GENERATORNAHEN KURZSCHLUSS 419
6.2.2 BERECHNUNG DES ANFANGSKURZSCHLUSSWECHSELSTROMS BEI GENERATOR-
NAHEN KURZSCHLUESSEN 423
6.2.3 BERECHNUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS FUER GENERATORNAHE FEHLER .
425 6.2.4 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSAUSSCHALTSTROMS 429
6.2.5 BERUECKSICHTIGUNG VON NETZKAPAZITAETEN, MISCHLASTEN, MOTORISCHEN
VERBRAUCHERN UND WINDENERGIEANLAGEN BEI GENERATORNAHEN KURZ- SCHLUESSEN
432
6.3 KURZSCHLUSS IN BORDNETZEN 433
6.3.1 KRAFTFAHRZEUGE 433
6.3.2 FLUGZEUGE 434
6.3.3 SCHIFFE 434
6.4 AUFGABEN 437
7 AUSLEGUNG VON NETZEN GEGEN KURZSCHLUSSWIRKUNGEN UND AUSLEGUNG VON
SCHALTERN 441
7.1 LICHTBOGENKURZSCHLUESSE IN ANLAGEN 441
7.2 MECHANISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 444
7.2.1 AUSLEGUNG VON LINIENFOERMIGEN, BIEGESTEIFEN LEITERN 445
7.2.1.1 BERECHNUNG DER STROMKRAEFTE 445
7.2.1.2 DIMENSIONIERUNG DER LEITERSCHIENEN 447
7.2.1.3 STROMKRAEFTE BEI GEKRUEMMTEN UND GEKAPSELTEN LEITER- SCHIENEN 449
7.2.2 AUSLEGUNG VON LEITERSCHIENEN MIT GROSSEN QUERSCHNITTSABMES- SUNGEN
450
7.2.3 AUSLEGUNG VON STUETZERN 453
7.2.4 AUSLEGUNG VON LEITERSEILEN UND KABELN 454
IMAGE 8
XIV INHALTSVERZEICHNIS
7.3 THERMISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 454
7.3.1 BERECHNUNG DER WAERMEBEANSPRUCHUNG 454
7.3.2 FESTLEGUNG DES ZULAESSIGEN KURZZEITSTROMS 457
7.4 MASSNAHMEN ZUR BEEINFLUSSUNG DER KURZSCHLUSSLEISTUNG 459
7.5 AUSWIRKUNGEN VON KURZSCHLUESSEN AUF DAS TRANSIENTE GENERATORDREHZAHL-
VERHALTEN 462
7.5.1 WICHTIGE NETZPARAMETER ZUR GEWAEHRLEISTUNG DER TRANSIENTEN
STABILITAET 463
7.5.1.1 MODELLIERUNG EINER GENERATORNETZANBINDUNG 463
7.5.1.2 DISKUSSION DER MODELLGLEICHUNG 468
7.5.1.3 INTERPRETATION VERSCHIEDENER FEHLERSITUATIONEN MIT DEM
FLAECHENKRITERIUM 468
7.5.1.4 FEHLER IN EINER UNTERLAGERTEN SPANNUNGSEBENE 469
7.5.1.5 FEHLER IM HOECHSTSPANNUNGSNETZ 470
7.5.1.6 FEHLER MIT AUSSCHALTUNG 472
7.5.2 DREHZAHLVERHALTEN DER GENERATOREN IN EINEM KURZSCHLUSSBEHAFTETEN
NETZ MIT MEHRFACHER GENERATOREINSPEISUNG 472
7.6 AUSLEGUNG VON SCHALTERN 475
7.6.1 EINSCHWINGSPANNUNGEN NACH EINEM SCHALTER-KLEMMENKURZSCHLUSS IN
EINPHASIGEN NETZEN 477
7.6.2 BEWERTUNG DER EINSCHWINGSPANNUNGEN 481
7.6.3 ABSTANDSKURZSCHLUSS IN EINPHASIGEN NETZEN 483
7.6.4 AUSLEGUNG VON LEISTUNGSSCHALTERN IN DREHSTROMNETZEN 486 7.6.5
SCHALTVORGAENGE OHNE KURZSCHLUSS 487
7.7 AUFGABEN 489
8 GRUNDZUEGE DER BETRIEBSFUEHRUNG UND PLANUNG VON ELEKTRISCHEN
ENERGIEANLAGEN 491
8.1 BETRIEBSFUEHRUNG VON NETZANLAGEN 491
8.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES 491
8.1.1.1 ORGANISATION DES STROMMARKTES VOR DER DEREGULIERUNG . . 491
8.1.1.2 ORGANISATION DES STROMMARKTES NACH DER DEREGULIERUNG . 492 8.1.2
BETRIEBSFUEHRUNG VON UEBERTRAGUNGSNETZEN 498
8.1.2.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DES NETZRECHNERS . . . 498
8.1.2.2 OFFLINE-NETZFUEHRUNG MIT DEM NETZRECHNER 500
8.1.2.3 ONLINE-NETZFUEHRUNGSRECHNUNG 505
8.1.2.4 FAHRPLANMANAGEMENT 506
8.1.3 BETRIEBSFUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 507
8.1.3.1 DATENBASIS UND AUFGABENSPEKTRUM DER SCHALTLEITUNG . . . 5 07
8.1.3.2 FUEHRUNG VON VERTEILUNGSNETZEN 508
8.2 GESICHTSPUNKTE ZUR PLANUNG VON NETZEN 509
8.2.1 PLANUNG VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN 509
8.2.2 AUSBAUPLANUNG VON MITTELSPANNUNGSNETZEN 512
8.2.3 AUSBAUPLANUNG VON HOCH- UND HOECHSTSPANNUNGSNETZEN 513 8.3
NETZINTEGRATION UND SYSTEMDIENSTLEISTUNGEN VON ERZEUGUNGSANLAGEN . . .
515 8.3.1 WICHTIGE VORSCHRIFTEN UND RICHTLINIEN 516
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.3.2 ANFORDERUNGEN BEIM ANSCHLUSS AN EIN NETZ 517
8.3.2.1 WIRKLEISTUNGSABGABE UND FREQUENZHALTUNG 517
8.3.2.2 BLINDLEISTUNGSBEREITSTELLUNG UND SPANNUNGSHALTUNG . . . 519
8.3.2.3 VERHALTEN BEI SPANNUNGSEINBRUECHEN 521
8.3.2.4 BESONDERE ANSCHLUSSBEDINGUNGEN FUER ERZEUGUNGSANLAGEN MIT
REGENERATIVEN ENERGIEN IN UEBERTRAGUNGSNETZEN . . . 523 8.3.2.5
SYSTEMDIENSTLEISTUNGEN VON WINDENERGIEANLAGEN 525 8.3.2.6 ANFORDERUNGEN
AN DIE SPANNUNGSQUALITAET 529
8.4 AUFGABEN 530
9 BERECHNUNG VON UNSYMMETRISCH GESPEISTEN DREHSTROMNETZEN MIT
SYMMETRISCHEM AUFBAU 534
9.1 METHODE DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN 534
9.2 ANWENDUNG DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN AUF UNSYMMETRISCH BETRIE-
BENE DREHSTROMNETZE 537
9.3 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM MIT- UND GEGENSYSTEM DER SYM-
METRISCHEN KOMPONENTEN 542
9.4 IMPEDANZEN WICHTIGER BETRIEBSMITTEL IM NULLSYSTEM DER SYMMETRISCHEN
KOMPONENTEN 544
9.4.1 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG OHNE ERDSEIL 545
9.4.1.1 OHMSCHER WIDERSTAND EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREI- LEITUNG
546
9.4.1.2 INDUKTIVITAET EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 548
9.4.1.3 KAPAZITAETEN EINER NULLSPANNUNGSGESPEISTEN FREILEITUNG . . 550
9.4.2 NULLIMPEDANZ EINER FREILEITUNG MIT ERDSEIL 550
9.4.3 NULLIMPEDANZ EINER DOPPELLEITUNG 552
9.4.4 NULLIMPEDANZ VON KABELN 554
9.4.5 NULLIMPEDANZ VON TRANSFORMATOREN 556
9.4.5.1 DREISCHENKELTRANSFORMATOREN 556
9.4.5.2 FUENFSCHENKELTRANSFORMATOREN 563
9.4.6 NULLIMPEDANZ VON SYNCHRONMASCHINEN 564
9.5 VERANSCHAULICHUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AN EINEM BEISPIEL 564
9.6 AUFGABEN 569
10 BERECHNUNG VON DREHSTROMNETZEN MIT SYMMETRISCHEN BETRIEBS- MITTELN
UND PUNKTUELLEN UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 570
10.1 BESCHREIBUNG HAEUFIGER UNSYMMETRISCHER FEHLER 570
10.2 ERLAEUTERUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS 571
10.3 ANWENDUNG DES BERECHNUNGSVERFAHRENS AUF VERSCHIEDENE FEHLERARTEN .
. . 577 10.3.1 ERDSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAND 577
10.3.2 ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UND OHNE ERDBERUEHRUNG 578 10.3.2.1
ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS OHNE UEBERGANGSWIDERSTAENDE . . . 578 10.3.2.2
ZWEIPOLIGER KURZSCHLUSS MIT UEBERGANGSWIDERSTAENDEN . . . 581
10.3.3 EINPOLIGE LEITERUNTERBRECHUNG 583
10.3.4 UNSYMMETRISCHE MEHRFACHFEHLER 586
IMAGE 10
XVI INHALTSVERZEICHNIS
10.4 AUSGLEICHSVORGAENGE BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN 589
10.4.1 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORFERNE FEHLER 589
10.4.2 TRANSIENTE KOMPONENTENERSATZSCHALTBILDER FUER UNSYMMETRISCHE
GENERATORNAHE FEHLER 593
10.4.3 NUMERISCHE AUSWERTUNG DER TRANSIENTEN KOMPONENTENERSATZSCHALT-
BILDER 594
10.4.4 NAEHERUNGSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES STOSSKURZSCHLUSSSTROMS BEI
EIN- UND ZWEIPOLIGEN KURZSCHLUESSEN 597
10.5 AUFGABEN 597
11 STERNPUNKTBEHANDLUNG IN ENERGIEVERSORGUNGSNETZEN 600
11.1 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF DAS STATIONAERE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 600
11.1.1 NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN 600
11.1.2 NETZE MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 604
11.1.3 NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKTERDUNG 610
11.1.4 VERANSCHAULICHUNG DER SPANNUNGSVERHAELTNISSE DURCH ZEIGERDIAGRAM-
ME 614
11.2 EINFLUSS DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF DAS TRANSIENTE NETZVERHALTEN
BEI EINPOLIGEN ERDSCHLUESSEN 616
11.2.1 TRANSIENTE UEBERSPANNUNGEN DURCH DAUERERDSCHLUESSE 616 11.2.2
ERDSCHLUESSE MIT SELBSTSTAENDIG LOESCHENDEM LICHTBOGEN 619 11.3 EINFLUSS
DER STERNPUNKTBEHANDLUNG AUF FERRORESONANZERSCHEINUNGEN . . . 622 11.3.1
ERLAEUTERUNG DES FERRORESONANZEFFEKTS 622
11.3.2 FERRORESONANZGEFAEHRDETE ANLAGENKONFIGURATIONEN 626
11.4 AUFGABEN 632
12 WICHTIGE MASSNAHMEN ZUM SCHUTZ VON MENSCHEN UND TIEREN 635 12.1
BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NETZEN MIT NENNSPANNUNGEN GROESSER ALS 1 KV 635 12.1.1
ZULAESSIGE KOERPERSTROEME UND BERUEHRUNGSSPANNUNGEN 635 12.1.2 DIREKTER UND
INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ 637
12.2 BERUEHRUNGSSPANNUNGEN BEI ERDERN 639
12.3 BERECHNUNG VON ERDUNGSSPANNUNGEN BEI UNSYMMETRISCHEN FEHLERN . . .
643 12.4 WICHTIGE AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER ERDUNGSANLAGEN 650
12.4.1 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT ISOLIERTEN STERNPUNKTEN ODER
MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION 650
12.4.2 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKT-
ERDUNG 651
12.5 INDIREKTER BERUEHRUNGSSCHUTZ IN NIEDERSPANNUNGSNETZEN 651
12.6 AUFGABEN 656
13 INVESTITIONSRECHNUNG UND WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG FUER
ELEKTRISCHE ANLAGEN 659
13.1 STRUKTUR DER KOSTEN 659
13.1.1 KOSTENARTEN 659
13.1.1.1 KAPITALKOSTEN 659
13.1.1.2 BETRIEBSKOSTEN 661
IMAGE 11
INHALTSVERZEICHNIS XVII
13.1.1.3 SONSTIGE KOSTEN 663
13.1.1.4 AUSGABEN, EINNAHMEN, OPERATIVES BETRIEBSERGEBNIS . . . 663
13.1.2 FIXE UND VARIABLE KOSTEN 663
13.1.3 EINZEL- UND GEMEINKOSTEN 664
13.2 GESTALTUNG DER STROMPREISE 666
13.2.1 GRUNDSTRUKTUR DER PREISE BZW. ENTGELTE 667
13.2.2 PREISGESTALTUNG DER NETZBETREIBER 668
13.2.3 PREISGESTALTUNG DER STROMHAENDLER 670
13.2.4 STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT NIEDERSPANNUNGSNETZKUNDEN 670 13.2.5
STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT MITTELSPANNUNGSNETZKUNDEN 671 13.2.6
STROMBEZUGSVERTRAEGE MIT GROSSKUNDEN 672
13.3 AUFBEREITUNG DER LASTVERLAEUFE 673
13.4 INVESTITIONSRECHNUNG FUER NETZANLAGEN 675
13.4.1 KOSTENVERGLEICH 675
13.4.1.1 ZULAESSIGKEIT EINES KOSTENVERGLEICHS 675
13.4.1.2 STATISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 676
13.4.1.3 DYNAMISCHER KOSTENVERGLEICH EINER ERSATZINVESTITION FUER EINEN
UMSPANNER 678
13.4.1.4 KOSTENVERGLEICH BEI EINER RATIONALISIERUNGSINVESTITION . . 680
13.4.2 METHODEN ZUR BEURTEILUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 680
13.4.2.1 KAPITALWERTMETHODE 681
13.4.2.2 METHODE DES INTERNEN ZINSFUSSES 682
13.4.2.3 ANNUITAETENMETHODE 682
13.4.2.4 DYNAMISCHE AMORTISATIONSDAUER 683
13.4.3 INVESTITIONSENTSCHEIDUNG 683
13.5 AUFGABEN 684
LOESUNGEN 686
ANHANG 742
RICHTWERTE FUER FREILEITUNGEN 742
RICHTWERTE FUER KABEL 744
ZULAESSIGE BETRIEBSSTROEME FUER STROMSCHIENEN AUS ALUMINIUM 745
KENNLINIEN FUER NH-SICHERUNGEN ZUM MOTORSCHUTZ 745
UEBERSICHTSSCHALTPLAENE REALER ENERGIEVERSORGUNGSNETZE 746
RICHTWERTE FUER KOSTEN 749
ELEKTRISCHER WIRKUNGSGRAD WICHTIGER KRAFTWERKSARTEN 750
STRUKTUR EINES SONDERVERTRAGS MIT MENGENZONUNG 750
BEISPIELE FUER NETZENTGELTE VON ENERGIEVERSORGUNGSUNTERNEHMEN 751
WICHTIGE LAPLACE-TRANSFORMIERTE 753
QUELLENVERZEICHNIS 754
VERZEICHNIS WICHTIGER NORMEN UND RICHTLINIEN 755
LITERATURVERZEICHNIS 762
SACHWORTVERZEICHNIS 771 |
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