Betriebsvorgänge in elektrischen Energieversorgungsnetzen II (BVEEN II)5 ECTS
(Prüfungsordnungsmodul: Betriebsvorgänge in elektrischen Energieversorgungsnetzen II)

Lehrveranstaltungen:

• • Betriebsvorgänge in elektrischen Energieversorgungsnetzen II
    (Vorlesung, 2 SWS, Gerhard Herold, Di, 8:30 - 10:00, EE 0.135)
  • Übungen zu Betriebsvorgängen in elektrischen Energieversorgungsnetzen II
    (Übung, 2 SWS, Gert Mehlmann, Di, 10:15 - 11:45, EE 0.135)

Inhalt:

Kurzschlußströme sind Systemparameter, die die Gestaltung und Bemessung elektrischer Betriebsmittel und den Betrieb von elektrischen Netzen maßgeblich bestimmen. Ausgehend von einer vereinfachten Darstellung der Praxis der Berechnung des Anfangskurzschlußwechselstromes wird die Ermittlung der charakteristischen Kurzschlußstromgrößen für den unverzweigten Stromkreis gezeigt und die Besonderheiten und Schwierigkeiten der Behandlung verzweigter Kurzschlußstromkreise diskutiert. Danach folgt die Erläuterung von Kurzschlußstrombeanspruchungen nach Schutzeinrichtungen mit stromabhängiger Auslösecharakteristik. Ebenso werden einfache Überlegungen zur Störlichtbogenbeanspruchung vorgestellt. Der Einfluß der Kurzschlußströme auf die Systemgestaltung und die Maßnahmen zu ihrer Beherrschung werden abschließend besprochen.
Der zweite Abschnitt beschäftigt sich mit Einschaltvorgängen in induktiven und kapazitiven Stromkreisen. Es wird gezeigt, daß die Raumzeiger-Zustandsgleichungen für symmetrische Drehstromkreise im synchron umlaufenden Koordinatensystem am einfachsten lösbar sind, weil dort die stationären Größen ruhende Zeiger darstellen. Aus den Raumzeiger-Zustandsgrößen sind deren Zeitfunktionen im ruhenden Koordinatensystem, im Wechsel- und im Gleichstromkreis mit einfachen Transformationen ableitbar. Die Vorgehensweise bietet sich als allgemeiner Lösungsweg für die Zustandsgleichungen elektrischer Stromkreise an. Die Anfangswerte der transienten Eigenfunktionen eines Ausgleichsvorganges ergeben sich aus der Differenz der stationären Systemzustände vor und nach der Zustandsänderung. Wichtige Aussagen über das Übergangsverhalten und seine Grenzfälle können somit oft ohne Berechnung der Zeitfunktionen getroffen werden. Solange die Anzahl der Zustandsgrößen davon unberührt bleibt, sind die stationären Größen und transienten Eigenfunktionen andererseits getrennt voneinander berechenbar. Das ist für elektrische Energieversorgungsnetze von eminenter Bedeutung, weil die Systemparameter mannigfaltigen Einflüssen unterliegen, so daß häufig für die Berechnung stationärer oder transienter Betriebsvorgänge sogar unterschiedliche Systemmodelle zur Anwendung kommen müssen. Das Kapitel endet mit der Beschreibung des ungleichzeitigen Schaltens in Drehstromkreisen als Folge mehrerer Betriebszustände, von denen mindestens einer unsymmetrisch ist. Die potentiellen Grenzfälle werden aus den Übergangsbedingungen zwischen den Schaltzuständen und den Systemeigenfrequenzen abgeleitet. Die Vorteile des synchronen Schaltens sind daraus erkennbar.
Danach folgen Ausschaltvorgänge in Gleich-, Wechsel- und Drehstromkreisen. Der Schaltlichtbogen wird dabei als wichtiges Stromkreiselement behandelt, um die Wirkprinzipien mechanischer Schaltgeräte zu erklären. Die Untersuchung der charakteristischen Betriebsvorgänge geschieht indessen weitgehend unabhängig davon, weil immer ein vom Lichtbogen unbeeinflußter Systemzustand gefunden werden kann, der für ein Schaltgerät einen Grenzzustand darstellt. Das Ausschalten von Drehstromkreisen unterscheidet sich von dem einfacher Wechselstromkreise lediglich durch die größere Vielfalt der Schaltfälle, die stets als Folge von unsymmetrischen Betriebszuständen ablaufen. Leistungshalbleiter-Schalter sind in der gleichen Weise in das elektrische Energieversorgungssystem eingebettet wie mechanische. Trotz des andersartigen Schaltprinzips bestehen daher keine grundlegenden Unterschiede im Ablauf der Ausschaltvorgänge.
Der letzte Teil dient der zusammengefaßten Darstellung von Überspannungserscheinungen in elektrischen Energieversorgungsnetzen. Neben bereits bekannten zeitweiligen und transienten inneren Überspannungen werden die wichtigsten Phänomene der Ferroresonanz einschließlich der Systemzustände, in denen sie bevorzugt auftreten, und die Blitzüberspannungen beschrieben. Die Berechnung einfacher Wanderwellenvorgänge soll mit fundamentalen Erscheinungsformen bekannt zu machen.

Literatur:

Herold, G.: Elektrische Energieversorgung III. Drehstrommaschinen - Sternpunktbehandlung - Kurzschlußströme. Wilburgstetten: J. Schlembach Fachverlag, 2. Auflage, 2008
Herold, G.: Elektrische Energieversorgung IV. Ein- und Ausschaltvorgänge - Überspannungen - Grundprinzipien des Netzschutzes. Wilburgstetten : J. Schlembach Fachverlag, 2003

Organisatorisches:

Vorlesung 'Betriebsvorgänge in elektrischen Energieversorgungsnetzen I'

Studien-/Prüfungsleistungen:

Betriebsvorgänge in elektrischen Energieversorgungsnetzen II_

, Dauer (in Minuten): 90 (s), 30 (m), benotet

Erstablegung: SS 2012, 1. Wdh.: WS 2012/2013 (nur für Wiederholer), 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Gerhard Herold