Klausur alt

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.

-Durchfahren von Spannungseinbrüchen

-Beteiligung an der Frewuenz-Spannungsregelung

-Versorgungswideraufbau

Sinkender Primärenergieverbrauch (durch steigende effizienz. Also weniger Rohstoff verbrauch -> Kohle, Öl, Gas)

Steigender Stromverbrauch (Komfort -> Bier Kühlschrank, Elektrifizierung -> Wärmepumpen, E-Autos)

85,7 GW

Die Kopplung des Wärme-Gas-Stromnetzes durch entsprechnede Kraftwerke zur Nutzbarkeit aller Energienetze

zwischen 160 und 180 bar

zwischen 500°C und 600°C

Rauchgasentschwefelungsanlage -> Entstaubung und Entschwefelung (entschwefelung durch Gips)

DENOX -> Entstickung durch selective catalytic reduction

Entstaubung durch Elektrofilter (Magnetfeld zieht staub aus der Luft in Filtermatten)

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)

1500°C

beherrschung der Temperatur durch

-Brennkammer mit Keramik

-wärmestabile Turbinenschaufeln

-kühlung der Schaufeln von innen

-Außenkühlung der Brennkammer

bis zu 47%

Niederdruckkraftwerk -> Laufwasserkraftwerk (Fluss) ->Kaplanturbine (axiale Anströmung)

Mitteldruckkraftwerk -> Talsperren -> Francisturbine (tangentialer zu axialer Anströmung)

Hochdruckkraftwerk -> Druckstollenkraftwerk -> Pelton Turbine (tangentiale Anströmung)

Keine Rauchgasentschwefelungsanlage bzw kein DENOX notwenig da Temperatur nur bei 850 °C

Durch niedrige Temperatur auch niedrigerer Wirkungsgrad (bis 38%)

10 m^2

Der MPP beschreibt den Punkt an dem die entstehende Fläche zwischen X und Y Achse maximal wird

PV Anlage

Wechselrichter

Überwachung durch Bidirektionale Sicherheitsschnittstelle (BiSi)

Netz

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

Mit Getriebe -> Polpaar meistens zwei

ohne Getriebe -> Vielpolmaschine (meistens 42)

Modulwechselrichter

-> Teuerste variante

-> niedrigster Leistungsverlust bei Ausfall eines Wechselrichters

Stringwechselrichter

->beste Kombi der Varianten

Zentralwechselrichter

-> Günstigste Variante

-> höchster Leistungsverlust bei Ausfall des Wechselrichters

Entstehung bei gleicher Einspeisung und gleichem Verbrauch und Trennung vom Netz oder im Fehlerfall

Wechselrichter mit Inselnetzerkennung können diesem Fall vorbeugen (Impedanzmessung)

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

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

Vorteile:

-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

Nachteile:

-hohe Entfernungsunabhängige Kosten für Leistungselektronik

-Leistungselektronikverluste

-keine Kopplung zwischen Windpark und Netz für Netzstabilität

-höherer Flächenbedarf

gleiche Spannungsamplitude -> Stellmöglichkeit: Erregerstrom

gleiche Frequenz -> Stellmöglichkeit Drehzahl

gleiche Phasenfolge -> Anpassung: Tausch zweier Phasen

Gleiche Phasenlage -> Stellmöglichkeit: Drehzahlstoß

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

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

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

Die Spannung geht proportional in das Drehmoment von Maschinen, sowie die Leuchtkraft von Lampen ein

-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

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.

ULL 200V

ULN 115V

400 Hz

Nulleiter über Flügzeughülle

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

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.

Grenzlastintegral muss größer sein sein als das Schutzintegral

beide:

-fehlernahe Auslösung

-Auslösestrom nimmt mit Entfernung zu

Stromstaffelung:

-Normgrößen für Absicherungen

Zeitstaffelung:

-Staffelzeit: Berücksichtigung von Eigenzeiten

-Staffelplan

Eigenversorgung

als Kompensationsdrosselspile für die Übertragungsleitung

-gleiche Phasenlage/gleiche Schaltgruppe

-gleiches Übersetzungsverhltniss ü

-gleiche Kurzschlussspannung

-der quotient der Scheinleistungen muss größer als 0,5 jedoch kleiner als 2 sein

1. Buchstabe Groß, Oberspannungswicklung

2. Buchstabe klein, unterspannungswicklung

3. Buchstabe, Wenn herausgeführter Sternpunkt, dann N

4. Zahl = n*30° Phasendrehung

Durch eingebrachte Ringströme lassen sich bei parallelen Leitungen die schwächeren Leitungen entlasten und die stärkeren Leitungen belasten

<30kV Lagenwicklung

>30kV Scheibenwicklung

Spartrafo: Leistungsübertragung: magnetisch und galvanisch

Volltrafo: Durchgangsleistung=Eingangsleistung

bei gleicher Durchgangsleistung ist Spartrafo kostengünstiger

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

Immer im unternatürlichen Betrieb, da sonst die Spannungsstabilität beeinträchtigt wird.

-Spannung ist stark Leistungsabhängig

-Betrieb in flachen Kurvenabschnitten um Spannungsänderungen minimal zu halten

l<500 m - einseitig geerdet

l>500 m - zweiseitig geerdet

Die Spannung geht quadratisch in das Drehmoment ein, daher fällt das Moment der Maschine drastisch ab

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

Problem

3: angepasste Leitung, Phasendrehungzwischen Anfang und Ende wächst mit der Leitungslänge (6°/100km), Phasendrehung kann zur Instabilität führen

Problem

4: Wird der ohmsche Widerstand nicht vernachlässigt, treten zusätzliche Spannungsabfälleauf.Folge: der fließende Strom nimmt zum Leitungsende hin ab

Die Asynchronmaschiene liefert aufgrund des verschobenen Synchronpunkts nur sehr kurz einen Kurzschlusstrom. Ein Dauerkurzschlusstrom tritt nicht auf!

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)

Bürstenlose Erregung per Wellengenerator -> erregerstrom wird in der Welle geführt

Stromrichter erregung -> per gleichrichter wird ein Gleichstrom über Bürsten an den Generator weiter gegeben

Stromlöschung (stets im Nulldurchgang – Wechselstromschalter)

Isolierung der offenen Kontaktstelle

Beherrschung von Überspannungen

Beherrschung des Energieaustausches zwischen den Kontakten

Erdungsschalter (6) AUS

Leitungstrennschalter (5) EIN

Sammelschienen-Trennschalter (1) EIN

Leistungsschalter (2) EIN

beim Ausschalten umgekehrt

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

n - Anzahl Verbraucher

g - Gleichzeitigkeitsfaktor

Die Kompensationsanlage reduziert die Blindleistung kompensationsanlagen immer mit Spule um Summenstrom zu begrenzen

Oberschwingungsfilter wie der Name

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

Über eine Drosselspule, welche aus der tertiäwicklung von Tarfos gespeist wird

1. Beanspruchung durch erhöhte Spannungen und Ströme

2. Verminderung des Wirkungsgrads

3. Thermische Überbeanspruchung

4. Fehlfunktionen von Schutz- und Messeinrichtungen

5. Signaldämpfung und -verzerrung

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

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)

Am einspeise punkt, bei zweisetiger Einspeisung an einem von beiden

Dort wo das Produkt aus Strom und Impedanz am höchsten ist

von Hoch zu niederspannung immer größer werdende Harmonische

von Nieder zu Hochspannung werden die harmonischen immer kleiner