Störfaktoren im Stromnetz überwachen und ausgleichen
Mit dem Ziel, das Stromnetz stabiler und effizienter zu machen, wurden in diesem Projekt Messverfahren entwickelt, um störende Oberschwingungen zu überwachen.
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| Projektdaten | |
|---|---|
| Projektname | Supraharmonische Oberschwingungen im Verteilnetz der Badenova Netze GmbH |
| Projektnummer | 2017-09 |
| Projektart | Bau & Anwendung |
| Umsetzung durch | Badenova Netze GmbH |
| Laufzeit | bis |
| Projektstatus | Abgeschlossen |
| Fördersumme | 125.000 € |
Herausforderungen durch neue Netzbelastungen
Das Projekt setzt sich zum Ziel, die Auswirkungen supraharmonischer Oberschwingungen auf die Stromversorgung zu untersuchen. Diese Störfaktoren entstehen durch moderne, netzgebundene Technologien wie Frequenzumrichter, Batteriespeicher oder Photovoltaikanlagen. Mit dem Fortschreiten der Energiewende nahm deren Verbreitung zu, was die Netzqualität beeinträchtigte und zu höheren Energieverlusten sowie steigenden Kosten führte.
Präzise Messung und Ursachenanalyse
Da herkömmliche Messtechnik die supraharmonischen Schwingungen nur unzureichend erfassen konnte, entwickelte Badenova Netze im Rahmen des Projekts neue Verfahren zur präziseren Erfassung. Sowohl im Labor als auch im Feldversuch wurden Störungsmuster dokumentiert und potenzielle Einspeiser identifiziert. Ziel war es, die Ursachen besser zu verstehen und auf dieser Basis neue Grenzwerte für die Netzbelastung zu definieren.
Lösungsansätze für ein stabiles Stromnetz
Im Anschluss analysierten die Fachleute verschiedene Strategien, um die unerwünschten Oberschwingungen zu vermeiden oder gezielt auszugleichen. Das Projekt leistete damit einen wichtigen Beitrag zur Vorbereitung des Stromnetzes auf zukünftige Anforderungen. Es stärkte die Grundlage für eine stabile, effiziente und nachhaltige Energieversorgung im Zuge der Energiewende.
Drei wesentliche Projekterkenntnisse
Niederspannung 400 V für Netzbetreiber
Wesentliche Auswirkungen durch Lasten sind am deutlichsten in der 400V-Ebene spürbar. D.h. direkt bei den Anschlussnehmer und Anschlussnutzer. Dort treten die Auswirkungen auf Geräte und die Qualität der Energieversorgung unmittelbar auf. Ein Beispiel ist die Messung an einer Trafostation mit entfernter Einspeisung durch eine Wasserkraftanlage. Die Netzrückwirkungen waren Tageszeitbedingt sehr deutlich. Dies deutete auf eine Last hin die lediglich Tagsüber auftritt und somit nicht durch die Wasserkraft verursacht wurde. Positive Beispiele gibt es z.B. in der Innenstadt Freiburg mit wohl gemessenen Oberschwingungen jedoch nur geringer Ausbreitung und führte dann nicht zur Beeinflussung der einzelnen Netzanschlüsse.
Niederspannung 400 V für Einspeisungen Anschlussnehmer
Die deutlichsten Auswirkungen auf die Qualität der Energieversorgung machen sich durch Einspeiseanlagen bemerkbar. Dort ist zwischen Umrichter gespeisten Anlagen und direkt gekoppelten rotierenden elektrischen Maschinen zu unterscheiden. Bei Umrichtergespeisten Anlagen wie z.B. Wechselrichter von Photovoltaikanlagen sind die größten Oberschwingungsanteile bei der Taktfrequenz der Wechselrichter zu verzeichnen. Diese betragen z.B. bei den Windkraftanlagen ca. 4,6 kHz. Bei den direkt gekoppelten Generatoren wie z.B. der Wasserkraftanlage (siehe Folie 17 der Abschlusspräsentation zu den Supraharmonischen) liegen die Störeinflüsse deutlich breiter gestreut wie z.B. bei einem Notstromaggregat (altes SC Station) Frequenz, Spannungsharmonische, Klirrfaktor der Spannung. Bei größeren Anlagen (ca. >400kWel.) sind diese durch gesonderte Transformatoren direkt an das 20-kV-Netz gekoppelt und in der 20-kV-Ebne zu vermessen (siehe 3.)
Mittelspannung 20.000 V Übertragungsverhalten aus 400 V
Wie zuvor beschrieben handelt es sich um direkt gekoppelte Einspeiseanlagen an das 20-kV-Netz. Jedoch ist bei unserer Pilotmessung eindeutig eine Übertragung von der 400-V-Seite auf die 20-KV-Ebene zu erkennen. Die Signalpegel sind jedoch zu schwach, um sich im weiteren Netz auszubreiten. Zusammenfassend kann dann gefolgert werden:
- Keine starke Ausprägung von Frequenzanteilen oberhalb von 2 kHz
- Alle Pegel unterhalb von 1 V
- Oberschwingungspegel korreliert mit Wirkleistungseinprägung
- Auf 20.000V-Primärseite keine Ausprägung von höheren Frequenzanteilen
Downloads und weitere Infos
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