auswirkungen der unsymmetrischen belastung im ... · 24 di dr. thomas karl schuster, np-stk...

1 DI Dr. Thomas Karl Schuster, NP-STK

AUSWIRKUNGEN DER UNSYMMETRISCHEN BELASTUNG IM NIEDERSPANNUNGSNETZ FÜR DEZENTRALE EINSPEISER

DI Dr. Thomas Karl Schuster


AGENDA

Ø Einleitung Ø Kenngrößen Wiener Netze Ø Ausgangssituation Ø Systembeschreibung Ø Auswirkungen auf DEA Ø Lösungsansätze

Ø Zusammenfassung


EINLEITUNG


EINLEITUNG

Ø Bekenntnis der Politik zur Reduzierung der Emissionen •  Umweltbewusstsein der Gesellschaft steigt

•  Forcierung von dezentralen erneuerbaren Energien

Ø Beibehaltung der hohen Versorgungszuverlässigkeit (99,99%)

Ø Energie- und Lastflüsse wesentlich volatiler •  Umkehrung der Richtungen möglich

/ 1


EINLEITUNG

Ø Zukünftige Herausforderungen meistern

Ø Langfristige wirksame Maßnahmen notwendig

Ø Neue Strukturen schaffen

/ 2


KENNGRÖSSEN WIENER NETZE


KENNGRÖßEN

VERSORGUNGSGEBIET


KENNGRÖSSEN ÜBERSICHT / 1



0

250

500

750

1.000

1.250

1.500

1.750

2.000

0

1.500

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4.500

6.000

7.500

9.000

10.500

12.000

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

[MW

]

[GW

h]

Energiebedarf

Jahreshöchstlast


AUSGANGSSITUATION


AUFBAU DES STROMNETZES

Strahlennetz Ringnetz

DERZEITIGE NETZSYSTEMARCHITEKTUR

Niederspannung Niederspannung


AUFBAU DES STROMNETZES

Maschennetz

DERZEITIGE NETZSYSTEMARCHITEKTUR

Niederspannung


Quelle: www.smartgrids.at

Das Stromnetz der Zukunft

INTELLIGENTE NETZE

Ø  „Stromnetze, welche durch ein abgestimmtes Management mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten, Erzeugern, Speichern und Verbrauchern einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb für zukünftige Anforderungen unterstützen.“

DEFINITION…

Nach Nationaler Technologieplattform Smart Grids Austria


TECHNISCHE NORMEN/VORSCHRIFTEN

Ø ÖVE/ÖNORM 50160 Ø Technisch organisatorische Regeln

•  Abschnitt D2

•  Abschnitt D4

Ø TEAV (Technischen Anschlussbedingungen für den Anschluss an öffentliche Versorgungsnetze mit

Betriebsspannungen bis 1000 Volt)

/1


TECHNISCHE NORMEN/VORSCHRIFTEN

Ø ÖVE/ÖNORM EN 50438 (technische Anforderungen für den Anschluss und den Betrieb von ortsfest errichteten und parallel mit

öffentlichen Niederspannung-Verteilernetzen betriebenen Klein-

Generatoren (Kleinerzeugern) und ihren Schutzeinrichtungen)

Ø ÖVE/ÖNORM E 8001-4-712 (Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V Teil 4-712:

Photovoltaische Energieerzeugungsanlagen - Errichtungs- und

Sicherheitsanforderungen) Ø ….

/2


SYSTEMBESCHREIBUNG


KUNDENVERHALTEN

Ø Haushaltskunden: •  unbewusst unsymmetrische Phasenbelastungen durch

Verwendung von Mehrfachsteckdosenleisten an denen z.B:

TV-Geräte, Receiver, Heimkinoanlage und PC

angeschlossen sind.

Ø Multiplikativer „Normierter Aufbau“ von •  Verteilerkästen in Wohngebäuden

•  Verteilerkästen und von PV-Anagen in Reihenhäusern

/1


KUNDENVERHALTEN

Ø Einphasiger Anschluss von dezentralen Erzeugern •  Beschränkung 3x4,6kVA am Netzanschlusspunkt

(maximalen Unsymmetrie von 4,6 kVA, TOR D4)

Ø Ungesteuertes 1-phasiges Laden von Elektroautos auf der gleichen Phase

/2


BERECHNUNG DER EINHALTUNG DER GRENZWERTE

Ø Als Kenngröße von Unsymmetrien Unsymmetriegrad kU der Spannung

Ø Für Zweiphasenlasten zwischen Außenleiter–Außenleiter und Einphasenlasten zwischen Außenleiter–Neutralleiter

gilt


ZULÄSSIGE WERTE

Ø Verträglichkeitspegel für den Unsymmetriegrad mit Zusammenwirken aller Netzverbraucher

kU ≤ 2 % (stationär) Ø Für einzelne Verbraucheranlagen ist der resultierende

Unsymmetriegrad mit

kU,i = 0,7 % begrenzt, wobei zeitlich über 10 Minuten zu mitteln ist.


INTELLIGENTE NETZE VERGLEICH HAUS ALT VS. NEU


WOHNHAUS ALT STROMVERLÄUFE UND SPANNUNG

I1 I2 I3 U1NMax 54,99 62,13 62,49 234,15Min 10,74 14,88 5,99 228,20


WOHNHAUS ALT STROMVERLÄUFE UND SPANNUNG

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

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0,00

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Spannu

ng [V

]

Strom [A

]

Uhrzeit

Wohnhaus 2.BezirkDi 18.06.2012-‐Do 20.06.2012

I1

I2

I3

U1N

I1 I2 I3 U1NMax 40,30 61,60 24,22 234,81Min 6,90 7,56 2,09 227,48


AUSWIRKUNGEN AUF DEZENTRALE ENERGIEERZEUGER AM BEISPIEL EINES KMU (KLEIN- UND MITTELBETRIEB)


KMU NEU MIT PV STROMVERLAUF

-‐100,00

-‐80,00

-‐60,00

-‐40,00

-‐20,00

0,00

20,00

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80,00

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60,00

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.034

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.036

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.064

Strom [A

] Son

ntag

Strom [A

]

Uhrzeit

KMU, 14. BezirkDi, 18.06.2013 und So, 23.06.2013

mit PV Anlage

I1

I2

I3

I1_So

I2_So

I3_So


KMU NEU MIT PV WIRKLEISTUNGSVERLAUF

-‐4000

-‐2000

0

2000

4000

6000

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07:30:00

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.028

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Wirk

leistun

gsverla

uf

Uhrzeit

KMU, 14. BezirkDi, 18.06.2013 mit PV Anlage

P1

P2

P3


KMU NEU MIT PV WIRKLEISTUNGSVERLAUF SONNTAG

-‐5000

-‐3000

-‐1000

1000

3000

5000

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9000

11000

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.033

05:30:00

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06:30:00

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Wirk

leistun

g [kW]

Uhrzeit

KMU, 14. BezirkSo, 23.06.2013mit PV Anlage

P1_So

P2_So

P3_So


KMU NEU MIT PV SPANNUNGSVERLAUF

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23:30:00

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Spannu

ng [V

]

Uhrzeit

KMU, 14. BezirkDi, 18.06.2013 und So, 23.06.2013

mit PV Anlage

U1N

U2N

U3N

U1N_So

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U3N_So


HEBT SICH UNSYMMETRIE AUF? TRAFOSTATION SPANNUNG

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.198

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.076

22:30:00

.102

Spannu

ng [V

]

Uhrzeit

Mietwohungen und Büros19.06.2013-‐21.06.2013

U1N

U2N

U3N


HEBT SICH UNSYMMETRIE AUF? TRAFOSTATION STROM

0

20

40

60

80

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Strom [A

]

Uhrzeit

Mietwohungen und Büros19.06.2013-‐21.06.2013

I1

I2

I3


AUSWIRKUNGEN

Ø Erhöhung der Strombelastung und somit der Verluste!!!! •  Bei gleicher Verbraucherleistung können die Leiterströme

den zwei- bis dreifachen Wert,

•  die Verluste in den Zuleitungen den zwei- bis sechsfachen

Wert erreichen.

•  Leitungen und Transformatoren nur zur Hälfte bzw. zu

einem Drittel von PN


LÖSUNGSVORSCHLÄGE


LÖSUNGSVORSCHLÄGE

Ø Bundeshauptstadt Wien → N-1 Struktur des Netzes vorgeschrieben!!!!!

Ø Aufwendigerer Netzaufbau •  „Verdrehen“ der Phasen in Abhängigkeit der Unsymmetrie

und Kundenanschlüsse

•  Errichtung von kundenseitigen Kompensationsanlagen

•  Trafotausch, hohere Nennscheinleistung

•  Verstärkung der Zuleitung,….

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LÖSUNGSVORSCHLÄGE

•  Höhere Dichte der Trafostationen zur Erhöhung der KS-

Leistung

•  Beratung der Kunden durch konzessionierten

Elektrotechniker bei Anlagenausführung

Ø Informationen der Netzbetreiber an Kunden bei Anschlussansuchen

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ZUSAMMENFASSUNG


Ø wesentlichen Fragestellungen: •  Sind die technische Regelungen und Normen

ausreichend?

•  Wie können Unsymmetrien von Beginn an eingedämmt

werden?

•  Welche Auswirkungen hat die Unsymmetrie auf Kunden

und dem operativen Betrieb?

•  Sind regelungstechnische Maßnahmen, ähnlich den

Spannungsproblemen, ausreichend?

ZUSAMMENFASSUNG /1


AUFBAU DES STROMNETZES MAßNAHMEN / 1

Gibt es Auswirkungen auf die

Übergeordnete Spannungsebene

bzw. dem Betriebsverhalten

der Transformatoren?


DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

Kontakt: Dipl.-Ing. Dr.techn. Thomas Karl Schuster (zPM) Netzplanung Strom und Telekommunikation | Abteilungsleiter Wiener Netze GmbH, Erdbergstraße 236, 1110 Wien Standort: Mariannengasse 4-6, 1090 Wien Telefon: +43 (0)1 901 90-91200, Mobil: +43 (0)664 623 26 90 Fax: +43 (0)1 901 90-9991200 E-Mail: [email protected] www.wienernetze.at

auswirkungen der unsymmetrischen belastung im ... · 24 di dr. thomas karl schuster, np-stk...

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