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2022 | OriginalPaper | Chapter

3. Elektrotechnisches Basiswissen zur Netzintegration der Erzeugungsanlagen

Author : Boris Valov

Published in: Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Das Basiswissen bezieht sich auf die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik und relevanten internationalen Standards, Normen, Netzkodizes und Richtlinien. Die mathematischen Gleichungen, Charakteristiken der Netze und Erzeugungsanlagen, Grenzwerte und Richtwerte dieser Regelwerke sind mit Bezug auf die Netzintegration Erneuerbarer Energien dargestellt. Die Grundsteine des Basiswissens: Verbraucherzählpfeilsystem, Kurzschlussleistung, Netzimpedanzwinkel, Leistung, Phasenwinkel und Netzrückwirkungen einer Erzeugungsanlage, „elektrische Entfernung“, Blindleistungskompensation, Blindleistungsbereitstellung, Längs- und Quer-Spannungsänderung am Netzanschlusspunkt werden ausführlich erklärt. Das Kapitel richtet sich an alle Berufstätigen mit und ohne elektrotechnisches Basiswissen, die die theoretischen Grundlagen der Netzintegration dezentraler Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien zusammengefasst nachlesen möchten.

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Footnotes
1
Deutsch: Gleichstrom; Englisch: Direct Current (DC); Russisch: пocтoянный тoк.
 
2
Deutsch: Wechselstrom; Englisch: Alternating Current (AC); Russisch: пepeмeнный тoк.
 
3
Eine Photovoltaik-Zelle (PV-Zelle) ist ein Basisbaustein der Photovoltaik-Module (PV-Module) der Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage), die Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandelt.
 
4
Ein PV-Modul besteht aus mehreren PV-Zellen.
 
5
Alternativere Begriffe zur „Reihenschaltung“ sind „Schaltung in Reihe“ und „Serielle Schaltung“.
 
6
Deutsch: Effektivwert; Englisch: Root Mean Square (RMS) [IEC 60050 Nr. 103-02-03]; Russisch: дeйcтвyющee знaчeниe.
 
7
Siehe Abschn. 3.2.12.
 
8
Siehe Abschn. 3.3.
 
9
Zahlen der Normreihe R10 sind auch als Normzahlen oder „Renard-Serien“ bekannt.
 
10
Siehe Abschn. 3.2.7.
 
11
Siehe Abschn. 3.2.12.
 
12
In Sonderfällen können die Phasen auch als R, S, T und X, Y, Z bezeichnet werden [DIN 40108].
 
13
Deutsch: untererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: under-excited operation of the generating plant; Russisch: peжим нeдoвoзбyждeния гeнepиpyющeй ycтaнoвки.
 
14
Deutsch: übererregter Betrieb der Erzeugungsanlage; Englisch: over-excited operation of the generating plant; Russisch: peжим пepeвoзбyждeния гeнepиpyющeй ycтaнoвки.
 
15
Siehe Abschn. 3.3.
 
16
Gemäß den Basiseinheiten im Internationalen Einheitensystem SI.
 
17
Die Norm DIN 1301-1:2010-10 lässt auch die Bezeichnung „Var“ und „var“ zu.
 
18
Deutsch: Verzerrungsleistung; Englisch: power of distortion; Russisch: мoщнocть иcкaжeния.
 
19
Abgeleitete Einheit aus den Basiseinheiten im Internationalen Einheitensystem SI: W = V·A.
 
20
Siehe Abschn. 3.7.
 
21
Siehe Abschn. 3.3.
 
22
Siehe Abschn. 3.3.
 
23
Siehe Kap. 5 und 6.
 
24
Siehe Abschn. 3.2.6.
 
25
Siehe Abschn. 3.2.12.
 
26
Siehe Abschn. 3.9.1.
 
27
Siehe Abschn. 3.9.2.
 
28
Siehe Abschn. 5.​10.
 
29
Siehe Abschn. 3.2.12.
 
30
Siehe Abschn. 3.2.12.
 
31
Deutsch: Mitsystem; Englisch: positive sequence component; Russisch: пpямaя пocлeдoвaтeльнocть.
 
32
Deutsch: Gegensystem; Englisch: negative sequence component; Russisch: oбpaтнaя пocлeдoвaтeльнocть.
 
33
Deutsch: Nullsystem; Englisch: zero sequence component; Russisch: нyлeвaя пocлeдoвaтeльнocть.
 
34
Siehe Abschn. 3.3.
 
35
Deutsch: Sternpunktbehandlung; Englisch: neutral grounding; Russisch: peжим paбoты нeйтpaли.
 
36
Die „Fouriersche Reihe“ oder „Fourier-Reihe“ ist nach dem französischen Mathematiker Jean Baptiste Joseph Fourier benannt.
 
37
Begriff im internationalen Wörterbuch IEC 60050 Nr. IEV 161-02-17.
 
38
Deutsch: Diskrete Fourier-Transformation; Englisch: Discrete Fourier Transform (DFT); Russisch: диcкpeтнoe пpeoбpaзoвaниe Фypьe.
 
39
Deutsch: Schnelle Fourier-Transformation; Englisch: Fast Fourier Transform (FFT); Russisch: быcтpoe пpeoбpaзoвaниe Фypьe.
 
40
Deutsch: Gesamtoberschwingungsgehalt; Englisch: Total Harmonic Distortion (THD); Russisch: cyммapный кoэффициeнт гapмoничecкиx cocтaвляющиx.
 
41
Deutsch: Verbraucherzählpfeilsystem; Englisch: consumer–reference arrow system; Russisch: ycлoвныe пoлoжитeльныe нaпpaвлeния тoкa и нaпpяжeния нa нaгpyзкe.
 
42
Siehe Abschn. 3.5.
 
43
Siehe Kap. 5.
 
44
Siehe Abschn. 3.5.
 
45
Siehe Abschn. 6.​5.
 
46
Siehe Abschn. 5.​7.​6.
 
47
Siehe Abschn. 3.5.2.
 
48
Siehe Abschn. 3.7.
 
49
Siehe Abschn. 3.5.1 und [25].
 
50
Siehe Kap. 6.
 
51
Siehe Abschn. 3.6.
 
52
Siehe Abschn. 3.7.
 
53
Siehe Abschn. 6.​5.
 
54
Siehe Abschn. 6.​7.
 
55
Siehe Abschn. 6.​8.
 
56
Siehe Abschn. 3.5.1.
 
57
Siehe Abschn. 6.​11.
 
58
Siehe Abschn. 3.5.1.
 
59
Siehe Abschn. 5.​7,
 
60
Kurzschluss, bei dem mindestens eine Synchronmaschine einen zu erwartenden Anfangs-Kurzschlusswechselstrom liefert, der größer als das Doppelte des Bemessungsstromes der Maschine ist, oder ein Kurzschluss, zu dem Asynchrongeneratoren mehr als 5 % des Anfangs-Kurzschlusswechselstroms ohne Motoren beitragen [25].
 
61
Siehe Abschn. 3.7.
 
62
Begriff vom Autor.
 
63
Begriff vom Autor.
 
64
Siehe Abschn. 6.​6.
 
65
Siehe Abschn. 6.​4.
 
66
Siehe Abschn. 3.8.
 
67
Siehe Abschn. 6.​6.
 
68
Siehe Abschn. 6.​8
 
69
Siehe Abschn. 3.8.2.
 
70
Siehe Kap. 6.
 
71
Deutsch: „Externes Netz“; Englisch: „External grid“; Russisch „Bнeшняя ceть“.
 
72
Normspannungen nach IEC 60038 [8].
 
73
Deutsch: Spannungsänderung; Englisch: Voltage change; Russisch: измeнeниe нaпpяжeния.
 
74
Siehe Abschn. 4.​5.
 
75
Siehe Abschn. 3.6.
 
76
Siehe Kap. 6.
 
77
Siehe Kap. 6.
 
78
Siehe Kap. 6.
 
79
Siehe Kap. 6.
 
80
Siehe Kap. 5 und 6.
 
81
Siehe Abschn. 3.2.5.
 
82
Siehe Abschn. 4.​7.
 
83
Siehe Abschn. 5.​10.
 
84
Siehe Abschn. 4.​7.
 
85
Siehe Abschn. 6.​8.
 
86
Siehe Abschn. 3.9.3.
 
87
Deutsch: Blindleistungsbereitstellung; Englisch: provision of reactive power; Russisch: гeнepaция или пoтpeблeниe peaктивнoй мoщнocти.
 
88
Siehe Abschn. 5.​1.
 
89
Siehe Abschn. 6.​8.
 
90
Siehe Abschn. 5.​7.​4.
 
91
Siehe Abschn. 5.​7.​8.
 
92
Siehe Abschn. 5.​7.​4.
 
93
Siehe Abschn. 5.​7.​5.
 
94
Siehe Abschn. 4.​8.​8.
 
95
Deutsch: Regelbare Systeme für Drehstrom-Übertragungen; Englisch: Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS); Russisch: yпpaвляeмыe cиcтeмы для пepeдaч пepeмeннoгo тoкa.
 
96
Die Bezeichnungen der FACTS sind rechtlich geschützt, dadurch sind sie ohne Übersetzung dargestellt.
 
Literature
1.
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VDE-AR-N 4105: Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz. Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, FNN/VDE, 2011.
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12.
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DIN EN 60059: IEC-Normwerte für Bemessungsströme, 2009.
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21.
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23.
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24.
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28.
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IEC 61000-4-13: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 4–13: Prüfungen der Störfestigkeit am Wechselstrom-Netzanschluss gegen Oberschwingungen und Zwischenharmonische, 2015.
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DIN EN 60375: Vereinbarungen für Stromkreise und magnetische Kreise, 2013.
32.
IEC 62053-52: Teil 52 Wechselstrom-Elektrizitätszähler – Besondere Anforderungen, 2006.
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G Balzer D Nelles Ch Tuttas 2001 Kurzschlussberechnung nach VDE 0102 VDE Verlag Berlin Offenbach
35.
IEC 60909-0: Kurzschlussströme in Drehstromnetzen. Faktoren für die Berechnung. Beiblatt 3, 2003.
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Technische Richtlinien für Erzeugungseinheiten und –anlagen. Teil 8. Zertifizierung der Elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und -anlagen am Mittel-, Hoch-und Höchstspannungsnetz, FGW, 2016.
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38.
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Valov B: Auslegungskonzept des Netzanschlusses von PV-Kraftwerken zwecks Spannungsstabilisierung und voller Nutzung der Netzkapazität, Bad Staffelstein, 24. Symposium – PV Solarenergie, 2009.
40.
Valov B: Änderung der Kurzschlussleistung. EW-Zeitschrift, H. 14, S. 50–55, 2013.
41.
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42.
IEC 60076-1: Part 1 Power Transformers, 2011.
43.
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DIN 42508: Transformatoren – Ölgefüllte Leistungstransformatoren von 3150 kVA bis 80000 kVA und Um bis 123 kV, 2009.
45.
Handbuch für Projektierung der elektroenergetischen Netze. Editor – Feibisowitsch D L, NC ENAC Verlag, ISBN 5-93196-684-6, 2006.
46.
Produktkatalog der Firma “XIAN XD TRANSFORMER Co. Ltd” (China), 2016.
47.
48.
49.
VDE-AR-N 4130: Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Höchstspannungsnetz und deren Betrieb, 2018.
50.
Karpov FF: Blindleistungskompensation in Verteilungsnetzen. Energija-Verlag, 1975.
51.
ENTSO-E Network Code for Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators, 2013.
52.
Power Capacitors and Capacitor Banks. Siemens AG, 2013.
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55.
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60.
Discover the World of FACTS Technology. Technical Compendium. Siemens AG, 2011.
Metadata
Title
Elektrotechnisches Basiswissen zur Netzintegration der Erzeugungsanlagen
Author
Boris Valov
Copyright Year
2022
Book
Handbuch Netzintegration Erneuerbarer Energien

Print ISBN: 978-3-658-37790-8

Electronic ISBN: 978-3-658-37791-5

Copyright Year: 2022

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-37791-5_3