Die PV- und Windparks in Deutschland werden zunehmend größer und leistungsstärker, sodass sie immer häufiger direkt ins Hochspannungsnetz mit 110-380 kV-Spannung einspeisen. Für den Transport der Energie aus den windstarken Regionen an der Nord- und Ostsee in den energiehungrigen Süden Deutschlands werden mehrere Gleichstromverbindungen von Nord nach Süd errichtet. An den Endpunkten werden mit 2 GW-Leistung leistungsstarke Konverteranlagen errichtet, die zwischen Wechsel- und Gleichspannung umwandeln. Künftig sollen die Gleichstromverbindungen nicht mehr von Punkt zu Punkt verlaufen, sondern untereinander verbunden sein, um eine Art Hochspannungsgleichstromnetz, das sogenannte „StromNetzDC“, aufzubauen. Gleichzeitig werden die konventionellen Kohle- und Kernkraftwerke vom Netz genommen und mit sog. STATCOM-Anlagen der Verlust ihrer Blindleistungsbereitstellung kompensiert, um die Netzspannung konstant zu halten. Aktuell gehen die ersten Groß-Batteriespeicher und Elektrolyseure in Betrieb, die zur flexiblen Wirkleistungsregelung benötigt werden.  

Kurz und knapp: Im deutschen Hochspannungsnetz wird jede Menge neu-, um- und ausgebaut. Was all diese „neuen“ Technologien gemeinsam haben und sie von den altbekannten Komponenten unterscheidet, ist die Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung, die über IGBTs aktiv gesteuert werden können. Damit und mit ihrer nicht zu vernachlässigenden Leistung haben die Anlagen die Möglichkeit, die Netzspannung sowohl positiv als auch negativ zu beeinflussen. 

Um eine solche Beeinflussung der Netzspannungen im Hochspannungsnetz festzustellen, installieren wir seit 2018 unsere PowerQuality-Monitoringsysteme. Anders als die Messung über die herkömmlichen Spannungswandler können unsere Systeme hochfrequente Anteile in der Netzspannung, die von Frequenzumrichtern ausgesendet werden, korrekt aufzeichnen und daher als Nachweis über eine Beeinflussung der Netzspannung dienen. 

Unsere Systeme kommen zum Einsatz, wenn

• die Übergabestellen in der 110-380 kV-Ebene zu anderen Netzbetreibern oder Kundenanlagen hinsichtlich Oberschwingungsemissionen überwacht werden sollen.
• vor der Installation einer neuen Anlage der Status Quo und danach eine mögliche Beeinflussung der Netzspannung durch die Anlage aufgezeichnet werden soll.
• ein flächendeckendes PQ-Monitoring benötigt wird.
• Störungen in einer (Umspann-)Anlage vorhanden sind, die im Zusammenhang mit einem Konverter/Frequenzumrichter stehen.
• ein geeigneter Spannungswandler/-teiler (z.B. RC-Spannungsteiler) nicht vorhanden und keine wirtschaftliche Option ist.

Einfache Ausstattung an neuen oder Bestands-Transformatoren

Unser PQ-Monitoringsystem wird auf einfache Weise an bestehenden oder neuen Transformatoren angebracht und nutzt die Kapazität C₁ von kapazitiv-gesteuerten Transformatordurchführungen. Da wir Standard-Equipment für das Durchführungsmonitoring nutzen, können neue Transformatoren einfach bei der Spezifikation mit einem Durchführungsmonitoring ausgeschrieben werden, sodass die Basis für unser System bereits gegeben ist. 

Durch eine Messung mit dem OMICRON PQlyzer weisen wir das Übertragungsverhalten und die Genauigkeit des Messsystems (kapazitiver Spannungsteiler über die Transformatordurchführung) nach. Je nach gewünschter Bandbreite (9 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 150 kHz) wird der Amplituden- und Phasenwinkelfehler messtechnisch nachgewiesen und die Einhaltung der WB1-WB3-Genauigkeitsklassen der IEC 61869-1 Ed. 2 nachgewiesen. 

 

Erhalten Sie einen Überblick, wie der aktuelle Zustand Ihrer Spannungsverzerrung ist, um frühzeitig kritische Veränderungen festzustellen. Wie eine unserer Messungen im 380 kV-Netz gezeigt hat, variiert die Gesamt-Spannungsverzerrung (THD) im Jahresverlauf, was aus der Zusammensetzung von erneuerbaren Einspeisern und der Gesamtlast im Netz resultiert. Bereits 2021 hatten wir schon Pegel von bis zu 1,5 % im THD gemessen, was die Hälfte der Planungspegel (angestrebter Maximalwert) darstellt. Seitdem hat der Netzausbau allerdings immer weiter an Fahrt aufgenommen. Mit unseren Messsystemen können wir entweder temporär eine Aufnahme der Ist-Situation bei Ihnen umsetzen als auch ein permanentes Monitoringsystem installieren, sodass Sie den Trend immer im Blick haben.