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11.02.2020 | Originalarbeit | Ausgabe 1/2020

e & i Elektrotechnik und Informationstechnik 1/2020

Entwicklung eines Mittelspannungs- Batteriespeicherkonzeptes

Zeitschrift:
e & i Elektrotechnik und Informationstechnik > Ausgabe 1/2020
Autor:
Peter Zeller
Wichtige Hinweise

Publisher’s Note

Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.

Zusammenfassung

Der zunehmende Anteil an fluktuierenden Einspeisern (z. B. Windkraft- und Photovoltaikanlagen) in das elektrische Netz sowie neuartige Verbraucher (z. B. Elektrofahrzeuge) erfordern kurzfristige Ausgleichsenergie mit teils hoher Engpassleistung, die unter anderem auch durch große, zentrale Speicher abgedeckt werden kann. Derartige Speicher sitzen vorzugsweise im Verteilnetz und sind an ein Gleichspannungssystem angeschlossen. Im Rahmen des hier vorgestellten Forschungsprojektes wird auf Konstruktions- und Sicherheitsaspekte eines derartigen Hochspannungs-/Hochleistungsspeichers eingegangen. Eine vergleichsweise einfache Leistungselektronik, bestehend aus einem Buck- und einem Boost-Zweig, ist vorgesehen, um den Speicher zu laden bzw. zu entladen. Der Speicher besteht aus 1-kV-Einzeleinschüben, die mittels einer geeigneten Gleitkontaktanordung und einem Shunt unterbrechungsfrei (während des Betriebes) aus dem System entnommen werden können. Zur Untersuchung des Verhaltens von Isolierstoffen bei hohen Gleichspannungen, erhöhter Temperatur und bei Umschwingen der Systemspannung erfolgte der Aufbau einer Prüfanordnung. Erste Tests zeigten keinen wesentlichen Einfluss von Temperatur und Ladungsträgeragglomeration auf das Überschlagsverhalten an einem Plexiglasisolator wie auch an einem Duroplastisolator. Abschließend erfolgte eine Untersuchung der Neigung zur Heißkontaktbildung in Gleichspannungssystemen mittels repräsentativer Versuche. Neben bekannten Lichtbogenentladungen, die bei sich sehr langsam öffnenden Kontakten und bei kleinem Kontaktspalt entstehen, zeigten sich auch „glowing contacts“, die eine sehr lang andauernde und stabile Plasmaentladung ausbilden. Diese Phänomene scheinen sich im Vergleich zu Wechselspannungssystemen wesentlich stabiler auszubilden, weswegen einer der nächsten Schritte die Entwicklung einer geeigneten Detektion von seriellen Kontaktversagen sein soll.

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