Was belegt den Menschengemachten Klimawandel?
Keeling-Kurve -> Messung auf Hawaii (keine Industrie vorhanden) zeigt seit 1960 klare steigende Messwerte
Vostok-Eisbohrung -> höhen und Tiefen der letzten 400.000 Jahre erkennbar jedoch starker Anstieg seit kurzem.
Was sind Kraftwerksreserven für Systemdienstleistungen?
-Durchfahren von Spannungseinbrüchen
-Beteiligung an der Frewuenz-Spannungsregelung
-Versorgungswideraufbau
Wie entwickelt sich der Energieverbrauch in Deutschland seit 1990?
Sinkender Primärenergieverbrauch (durch steigende effizienz. Also weniger Rohstoff verbrauch -> Kohle, Öl, Gas)
Steigender Stromverbrauch (Komfort -> Bier Kühlschrank, Elektrifizierung -> Wärmepumpen, E-Autos)
Wie hoch ist die deutsche Kraftwerkshöchstlast?
85,7 GW
Was ist Sektorenkopplung?
Die Kopplung des Wärme-Gas-Stromnetzes durch entsprechnede Kraftwerke zur Nutzbarkeit aller Energienetze
Wie hoch ist der Druck in Dampfkraftwerken?
zwischen 160 und 180 bar
Wie hoch ist die Temperatur in Dampfkraftwerken?
zwischen 500°C und 600°C
Welche Möglichkeiten der Abgasreinigung gibt es?
Rauchgasentschwefelungsanlage -> Entstaubung und Entschwefelung (entschwefelung durch Gips)
DENOX -> Entstickung durch selective catalytic reduction
Entstaubung durch Elektrofilter (Magnetfeld zieht staub aus der Luft in Filtermatten)
Wie funktioniert ein Dampfkraftwerk?
Vorwärmer -> erwärmt das Wasser leicht
Speisewasserpumpe -> pumpt das Wasser in den Kessel
Kessel -> verdampft das Wasser
Heißdampf -> bringt die Turbine zum Drehen
Generator -> produziert Strom
Kondensator -> Kühlt den Abdampf ab zu Kondensat (Flüssig)
Wie hoch ist die Temperatur in einer Gasturbinen Brennkammer und wie wird die Temperatur beherrscht?
1500°C
beherrschung der Temperatur durch
-Brennkammer mit Keramik
-wärmestabile Turbinenschaufeln
-kühlung der Schaufeln von innen
-Außenkühlung der Brennkammer
Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Dampfkraftwerken?
bis zu 47%
Welche Wasserkraftwerke gehören den verschiedenen Druckebenen an und welche Turbinen werden verwendet?
Niederdruckkraftwerk -> Laufwasserkraftwerk (Fluss) ->Kaplanturbine (axiale Anströmung)
Mitteldruckkraftwerk -> Talsperren -> Francisturbine (tangentialer zu axialer Anströmung)
Hochdruckkraftwerk -> Druckstollenkraftwerk -> Pelton Turbine (tangentiale Anströmung)
Was sind die Vor- und Nachteile der Wirbelschichtfeuerung?
Keine Rauchgasentschwefelungsanlage bzw kein DENOX notwenig da Temperatur nur bei 850 °C
Durch niedrige Temperatur auch niedrigerer Wirkungsgrad (bis 38%)
Wieviel Platz wird benötigt um 1kWp Solarenergie zu installieren
10 m^2
Was bedeutet der Maximum-Power-Point (MPP) in der PV-Kennlinie
Der MPP beschreibt den Punkt an dem die entstehende Fläche zwischen X und Y Achse maximal wird
Wie sieht der Aufbau einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage aus?
PV Anlage
Wechselrichter
Überwachung durch Bidirektionale Sicherheitsschnittstelle (BiSi)
Netz
Was macht die Bidirektionale Sicherheitsschnittstelle?
Sie überwacht das Netz und kann durch das Laden eines Kondensators die Netzimpedanz messen.
Niedrige Impedanz -> Netz ist vorhanden
relativ deutlich höhere Impedanz -> Netz ist nichtmehr Vorhanden -> Inselnetzgefahr
Welche Arten von Windkraftanlagen gibt es?
Mit Getriebe -> Polpaar meistens zwei
ohne Getriebe -> Vielpolmaschine (meistens 42)
Was sind die Vor und Nachteile der nachfolgenden Wechselrichter
Modulwechselrichter
-> Teuerste variante
-> niedrigster Leistungsverlust bei Ausfall eines Wechselrichters
Stringwechselrichter
->beste Kombi der Varianten
Zentralwechselrichter
-> Günstigste Variante
-> höchster Leistungsverlust bei Ausfall des Wechselrichters
Wie entstehen Inselnetze und wie kann man Ihnen vorbeugen?
Entstehung bei gleicher Einspeisung und gleichem Verbrauch und Trennung vom Netz oder im Fehlerfall
Wechselrichter mit Inselnetzerkennung können diesem Fall vorbeugen (Impedanzmessung)
Wie wird die Leistung an Windkraftanlagen begrenzt und was ist heute die gängige Art?
Nenne 4 Artenn der Netzkopllung von Generatoren
Wie lautet die Formel für die Nutzbare Windleistung und was sagen die einzelnen Parameter aus
P = 1/2 * 𝜌 * A * v^3 * cp
P -> nutzbare Leistung
𝜌 -> Luftdichte
A -> Rotorkreisfläche
v -> Windgeschwindigkeit
cp-> Leistungsbeiwert -> Verwirbelung am Rotor beeinflusst den Leistungsbeiwert
Nenne die Vor- und Nachteile von Drehstromübertragung
Vorteile:
-bewährte Technik
-geringer Platzbedarf
-keine Kostenintensive Leistungselektronik
-hohe Verfügbarkeit
Nachteile:
-Trafo verluste
-hohe Kabelkosten
-Blindleistung des Kabels
-Kompensation notwendig
-Kabelverluste, Bodenerwärmung
-Harmonischenübertrtagung
-Übertragungslänge begrenzt
Nenne die Vor- und Nachteile von Gleichstromübertragung
-Übertragungslänge unbegrenzt
-geringe Kabelkosten
-keine Kompensation nötig
-als statischer Kompensator nutzbar
-Entkoppelte Systeme, keine Erhöhung der Netzkurzschlussleistung
-freie Frequenz im Windpark
-unabhängige Regelung von Wirk- und Blindleistung
-gute Spannungsqualität
-Inselbetrieb/Schwarzstart möglich
-hohe Entfernungsunabhängige Kosten für Leistungselektronik
-Leistungselektronikverluste
-keine Kopplung zwischen Windpark und Netz für Netzstabilität
-höherer Flächenbedarf
Was sind die Bedingungen für eine Zuschaltung einer Synchronmaschine ans Netz
gleiche Spannungsamplitude -> Stellmöglichkeit: Erregerstrom
gleiche Frequenz -> Stellmöglichkeit Drehzahl
gleiche Phasenfolge -> Anpassung: Tausch zweier Phasen
Gleiche Phasenlage -> Stellmöglichkeit: Drehzahlstoß
Welche Netztopologien gibt es?
Was ist die Automatische Wiedereinschaltung (AWE) ?
Automatische Wiedereinschaltung (AWE):
-häufig Kurzschlüsse auf Freileitungen mit selbständig verlöschendem Lichtbogen, z.B. durch herabfallende Äste (sog. „Wischer“)
-dauerhafte Abschaltung würde Netzbetrieb gefährden
-deshalb AWE, d.h. Abschaltung mit Kurzunterbrechung (KU) bis 0,5 sund Langunterbrechung (LU) bis 3 s
-AWE im Höchstspannungsnetz schaltet immer nur einpolig ab, um Netzstabilität nicht zu gefährden
Was ist der Spannungstrichter im Fehlerfall und wie sieht er aus?
Der Spannungstrichter im Fehlerfall beschreibt einen Trichter welcher wenn man von oben auf ein Netz gucken könnte an der Fehlerstelle sein Minimum hat und mit der entfernung zur Fehlerstelle sich der Netznennspannung nähert
Wie funktioniert die Frequenz-Wirkleistungs-Regelung
Primärregelung:
- lokale Drehzahlregelung im Kraftwerk: bis 30 s
- Proportionalregler (P): schnell, bleibende Regelabweichung
Sekundärregelung:
- globale Frequenzregelung im Netz: 30 s bis 5 min
- Proportional-Integral-Regler (PI): langsam, keine Regelabweichung
- nur 1 Frequenzregler pro Regelzone (wegen I-Anteil)
Tertärregelung:
- teurer produzierende Kraftwerke werden durch günstigere abgelöst (5-15 min)
Selbstregelungseffekt durch frequenzabhänige verbraucher im Kraftwerksprozess
Gebläse: PL <-> f^3
Warum ist die Spannungsregelung entscheident?
Die Spannung geht proportional in das Drehmoment von Maschinen, sowie die Leuchtkraft von Lampen ein
Was bedeutet Schwarzstartfähigkeit? und Wie wird der Schwarzstart umgesetzt?
-Wiederanfahren des Stromnetzes aus eigener Kraft
dazu:
schnelle Wiederherstellung der Versorgung des Stromnetzes, durchgehende Kommunikationsfähigkeit zwischen Netzbetreiber und wiederherstellungsrelevanten Systemen (Schalt-und Steuerbefehle, Anforderungen, Notfalleinsatzpläne)
Wie?
stromloses Netz zunächst im Inselbetrieb, z.B. durch Schwarzstartstrom hochgefahrenes Großkraftwerk, schrittweise wieder mit Strom versorgt
Wirk- und Blindleistung zum Wiederaufbau der Stromversorgung aus benachbarten Netzen beziehen
Wie funktioniert die Spannungsregelung auf Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsebenen?
1. Ist der ohmsche Widerstand nicht vernachlässigbar, beeinflusst der Wirkstrom die Spannungsamplitude.
2. Betrachtet man nur die Netzinduktivität, liefert die Regelung des Blindstromes eine gute Stellmöglichkeit für die Spannungsamplitude.
Niederspannungsebene: hier wirken beide Effekte, die Spannungsamplitude wird sowohl durch den Wirkstrom als auch durch den Blindstrom beeinflusst.
Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsebene: der ohmsche Widerstand des Netzes ist vernachlässigbar. Deshalb wird die Spannung auf diesen Netzebenen nur über den Blindstrom geregelt.
Welche Parameter hat ein konventionelles Flugzeug-Bordnetz inne?
ULL 200V
ULN 115V
400 Hz
Nulleiter über Flügzeughülle
Welche Ladungsarten am KFZ gibt es?
AC:
-bis zu 43kW
-Ladung dauert mehr als 3 std
-preiswert
DC:
-Anschluss von 50kW bis 120kW (nach Vorlesungmaterialien, 500kW sind aber auch ohne Probleme drin, schafft nur gerad kein Auto)
-Ladung dauert ca 30 min
Welche Netzformen gibt es?
Wie Funktioniert ein Fi-Schutzschalter?
Durch einen Eisenkern sind alle Außenleiter sowie der N-Leiter gelegt. PE Liegt außerhalb. fließt nun ein Strom über den Schutzleiter entsteht ein Magnetisches Ungleichgeweicht im Eisenkern. In eine angeschlossene Spule wird eine Spannung induziert welche einen Schalter auslöst. Dieser trennt die Außenleiter sowie den N Leiter.
Was ist das Auslegungskriterium für Schutzelemente?
Grenzlastintegral muss größer sein sein als das Schutzintegral
Was sind die Vorteile von Strom- und Zeitstaffelung bei Schutzeinrichtungen?
beide:
-fehlernahe Auslösung
-Auslösestrom nimmt mit Entfernung zu
Stromstaffelung:
-Normgrößen für Absicherungen
Zeitstaffelung:
-Staffelzeit: Berücksichtigung von Eigenzeiten
-Staffelplan
Wofür wird die Tertiärwicklung benötigt?
Eigenversorgung
als Kompensationsdrosselspile für die Übertragungsleitung
Nennen Sie 4 Bedingungen für die Parallelschaltung von Netztransformatoren
-gleiche Phasenlage/gleiche Schaltgruppe
-gleiches Übersetzungsverhltniss ü
-gleiche Kurzschlussspannung
-der quotient der Scheinleistungen muss größer als 0,5 jedoch kleiner als 2 sein
was bedeuten die 4 Ziffern der Trafoverschaltung?
Buchstabe Groß, Oberspannungswicklung
Buchstabe klein, unterspannungswicklung
Buchstabe, Wenn herausgeführter Sternpunkt, dann N
Zahl = n*30° Phasendrehung
Was ist indirekte Spannugsstellung?
Durch eingebrachte Ringströme lassen sich bei parallelen Leitungen die schwächeren Leitungen entlasten und die stärkeren Leitungen belasten
Welche Wicklungsarten gibt es und wie werden sie genutzt
<30kV Lagenwicklung
>30kV Scheibenwicklung
Welche Arten von Leiterseilen gibt es und welche Temperaturgrenzen haben sie?
Welche arten von Einstellbaren Trafos gibt es?
Spartrafo: Leistungsübertragung: magnetisch und galvanisch
Volltrafo: Durchgangsleistung=Eingangsleistung
bei gleicher Durchgangsleistung ist Spartrafo kostengünstiger
Welche Maßnahmen zur Netzertüchtigung und zum Netzausbau sind möglich?
1. Temperaturmonitoring mit Zuwachs bis zu 500 MVA pro Stromkreis
2. Ersatz von Standard-Leiterseilen mit Grenztemperatur von 80°C durch Hochtemperatur-Leiterseilemit Grenztemperatur von 150°C: Zuwachs bis 800 MVA pro Stromkreis bei höheren Verlusten
3. Ersatz von zwei 220-kV-Systemen durch ein 400-kV-System, Zuwachs bis zu 1200 MVA pro Stromkreis
4. Umrüstung von 400 kV auf 500 kV: Zuwachs 1200 MVA pro Stromkreis
5. Freileitungsneubau mit Zuwachs von bis zu 2500 MVA pro Stromkreis
in welchem Zustand werden lange Leitungen betrieben?
Immer im unternatürlichen Betrieb, da sonst die Spannungsstabilität beeinträchtigt wird.
-Spannung ist stark Leistungsabhängig
-Betrieb in flachen Kurvenabschnitten um Spannungsänderungen minimal zu halten
Wie arbeitete ein regelbarer Ortsnetztrafo?
Wie wird der Schirm von Kabeln geerdet?
l<500 m - einseitig geerdet
l>500 m - zweiseitig geerdet
Was sind die Folgen von gesenkter Netzspannung bei Synchronmaschinen
Die Spannung geht quadratisch in das Drehmoment ein, daher fällt das Moment der Maschine drastisch ab
Welches Kurzschlussverhalten tritt bei Synchronmaschinen auf und wie sehen die ESB aus
Welche Probleme bei langen Leitungen treten auf?
1: Leerlauf-Spannungserhöhung am Leitungsende= Ferranti-Effekt, begrenzt die Leitungslänge
Problem
2: nicht angepasste Leitung, konstante Last und
a) kurze Leitung: Spannungsabfall U1> U2
b) lange Leitung: Spannungsanstieg U1< U2
3: angepasste Leitung, Phasendrehungzwischen Anfang und Ende wächst mit der Leitungslänge (6°/100km), Phasendrehung kann zur Instabilität führen
4: Wird der ohmsche Widerstand nicht vernachlässigt, treten zusätzliche Spannungsabfälleauf.Folge: der fließende Strom nimmt zum Leitungsende hin ab
Welches Kurzschlussverhalten hat die Asynchronmaschine?
Die Asynchronmaschiene liefert aufgrund des verschobenen Synchronpunkts nur sehr kurz einen Kurzschlusstrom. Ein Dauerkurzschlusstrom tritt nicht auf!
Welche Arten von Schaltanlagen gibt es?
Luftisoliert:
-Luftisolierte Freiluft-Schaltanlagen (Mittelspannung, Hochspannung, Höchstspannung)
-Luftisolierte Innenraum-Schaltanlagen in Zellenbauweise (Niederspannung, Mittelspannung)
-Vakuum-Schalter (Mittelspannung)
Gasisoliert, Schwefelhexafluorid (SF6):
-Innenraum-Schaltanlagen (ab Mittelspannung)
-Gasisolierte Schaltanlagen im Außenbereich (ab Mittelspannung)
Welche Arten der Erregung gibt es?
Bürstenlose Erregung per Wellengenerator -> erregerstrom wird in der Welle geführt
Stromrichter erregung -> per gleichrichter wird ein Gleichstrom über Bürsten an den Generator weiter gegeben
Welche Arten von Schaltern gibt es ?
Welche Aufgabe haben Schalter?
Stromlöschung (stets im Nulldurchgang – Wechselstromschalter)
Isolierung der offenen Kontaktstelle
Beherrschung von Überspannungen
Beherrschung des Energieaustausches zwischen den Kontakten
Wie ist die typische Einschaltreihenfolge bei elektrischen Anlagen?
Erdungsschalter (6) AUS
Leitungstrennschalter (5) EIN
Sammelschienen-Trennschalter (1) EIN
Leistungsschalter (2) EIN
beim Ausschalten umgekehrt
Welche Aufgabe hat ein IS begrenzer?
Ein Is begrenzer unterbricht durch das Aufsprengen der Leitung den Stromkreis binnen kürzester Zeit bei auftretenden Kurzschlusstömen
um den darauf folgenden Spannungsanstieg zu begrenzen ist eine Spule paralel geschaltet
wie lautet die Formel zur Berechnugn von Mischlasten?
n - Anzahl Verbraucher
g - Gleichzeitigkeitsfaktor
Was ist der Unterschied zwischen Harmonischen Filtern und Kompensationsanlagen
Die Kompensationsanlage reduziert die Blindleistung kompensationsanlagen immer mit Spule um Summenstrom zu begrenzen
Oberschwingungsfilter wie der Name
Was sind die 4 Netzqualtitätsparameter?
Harmonische:ganzzahlige Vielfache n der Grundfrequenz (1. Harmonische 50 Hz, 1. Oberschwingung 100 Hz, Harmonischen-Begriff „trifft“ besser die Frequenz)
Zwischenharmonische:nicht ganzzahlige n/m Vielfache der Grundfrequenz
Subharmonische:nicht ganzzahlige Anteile unterhalb der Grundfrequenz (n/m)<1
Flicker:Leuchtdichteschwankungen aufgrund von Spannungsschwankungen
Wie wird der Wellenwiderstand einer Leitung am Ende angeschlossen?
Über eine Drosselspule, welche aus der tertiäwicklung von Tarfos gespeist wird
Warum müssen Harmonische reduziert werden?
1. Beanspruchung durch erhöhte Spannungen und Ströme
2. Verminderung des Wirkungsgrads
3. Thermische Überbeanspruchung
4. Fehlfunktionen von Schutz- und Messeinrichtungen
5. Signaldämpfung und -verzerrung
was ist das problem von Strom im Neutralleiter (4-Leitersystem)?
Einphasige Gleichrichter erzeugen Ströme mit 150 Hz-Anteil
150 Hz-Ströme der drei Phasenleiter addieren sich phasengleich im Neutralleiter wegen gemeinsamem Teiler von 150 Hz und 120° Phasen-verschiebung von L1, L2, L3
Neutralleiter kann durch 150 Hz-Gesamtstrom thermisch überlastet werden (keine Sicherung, Brand)
Zusätzliches Problem: Strom im Neutralleiter führt zu Spannungsabfall, der die Leiter-Null-Spannung verringert→ Geräteausfall wegen Unterspannung
Was sind die Auslegungskriterien von Netzen
Prüfung der Kriterien:
-thermische Dauerbelastung, thermisch zulässiger Betriebsstrom Iz: Ib ≤Iz
-Spannungshaltung:
Umin≤UbN≤Umax
Umin= UnN–ΔUzul1 Umax= UnN+ ΔUzul2
UnN–ΔUzul1≤UbN≤UnN+ ΔUzul2≤Um
Zwei Grundfälle für die Berechnung:
-einseitige Einspeisung
-zweiseitige Einspeisung (auch Ringleitungen)
Andere Fälle werden vereinfacht durch:
-Zusammenfassung von Lasten bzw. Leitungsabschnitten
-Verwerfen von Lasten (Verschiebung der Last zum Leitungsanfang bzw. Leitungsende)
Wo tritt der größte Strom in einer Leitung auf?
Am einspeise punkt, bei zweisetiger Einspeisung an einem von beiden
Wo tritt der größte Spannungsabfall in Leitungen auf?
Dort wo das Produkt aus Strom und Impedanz am höchsten ist
Wie breiten sich Harmonische in verschiedenen Spannungsebene aus?
von Hoch zu niederspannung immer größer werdende Harmonische
von Nieder zu Hochspannung werden die harmonischen immer kleiner
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