ENERGIEVERSORGUNG
2
2.1 Das Verbundnetz
Die Kraftwerke sind meistens in der Nähe der Primärenergiequellen gebaut. Der Verbraucher sind aber in ganz andere Stelle. Es soll die Übertragungs- und Verteilungsleitungen zwischen dem Erzeugungsort und dem Verbraucher gebaut werden.
Jede
Verbraucher wird durch seine spezifische Tagesbelastungskurve gekennzeichnet
(Bild 2.1).
Um die Last jedes Verbrauchers zu decken, sollen die Generatoren des Kraftwerkes eine Bemessungsleistung haben, die grösser als Spitzenverbrauch ist (Bild 2.2). Zum Beispiel, soll das Kraftwerk KW1 eine Bemessungsleistung PKW1 haben, die grösser als Spitzenverbrauch PV1mx des Verbrauchers 1 (Bild 2.2 a) und b)) soll sein. Die Verbindung zwischen dem Kraftwerk und dem Verbraucher wird mittels der elektrischen Leitung L1 gemacht.
Ganz ähnlich geschieht für den Verbraucher V2 und das Kraftwerk KW2. Natürlich hat der zweite Verbraucher eine eigene spezifische Tagesbelastungskurve und die Spitzenlast in andere Moment des Tages (Bild 2.2 c) und d)).
Um Kapital zu ersparen und eine gute Zuverlässigkeit für die Versorgung aller Verbraucher zu erreichen, werden alle Kraftwerke und alle Verbraucher verbunden (Bild 2.2 e) und f)). Man bekommt eine totale Tagesbelastungskurve, die eine Spitzenlast kleiner als die Summe der Spitzenlasten eizelnen Verbraucher hat.
Die wichtigste Vorteile eines Verbundnetzes sind folgende:
die Mischung der Erzeugung mit unterschiedlichen Primärenergieeinsatz; z. B. bei hohen Wasseranfall zur Zeit der Schneeschmelze wird man die Wasserkraftwerke voll eingesetzt und die thermischen Einheiten zurückfahren um damit fossile Energie einsparen;
die Reserveleistungslieferung aus allen auf das Netz
arbeitenden Kraftwerkeeinheiten bei Ausfall eines Blocks oder eines ganzes
Kraftwerks oder bei anderen Grossstörungen;
die Mischung des Verbrauchers der verschiedenen Abnehmergruppen wie Industrie, Haushalt, Gewerbe, Strassenbahn, Strassenbeleuchtung um Spitzenlast zu verkleinern;
die durch den Verbundbetrieb erfüllbare Forderung nach höher Qualität der Versorgung, d.h. möglichst konstanter Spannung und konstanter Frequenz bei schwachender Abnahme durch die Verbraucher.
Bei der Erzeugung, Übertragung,
Verteilung und Anwendung benutzt man heute fast immer Wechselspannung und
naturlich ensteht Wechselstrom (Bild 2.3). Die Spannung u ist Sinusförmig, hat eine Zeitperiode T, Scheitelwert 
und Effektivwert U
. (2.1)
Der entsprechende Strom i, in einem linearen Stromkreis, ist auch Sinusförmig und hat, normalerweise eine Verschiebung tj (es kann positive oder negative sein) im Vergleich mit der Spannungskurve.
Für die Erzeugung, Übertragung, Verteilung und
bei der Anwendung von Grossverbraucher wird im ganzen Welt fast ausschliesslich
Drehstrom benutzt, in Europa wird die Frequenz 50 Hz (Die Zeitperiode T =
1/f = 20 ms) verwendet und in
England, in USA und in anderen Länder verwendet man die Frequenz von 60 Hz.
Eine Drehstromanlage (Bild 2.4 a)) besteht aus der dreipoligen Betriebsmitteln, die drei Spannungen erzeugen, übertragen oder verbrauchen. Die drei Spannungen haben gleichen Scheitelwert und sind um T/3 einvonander verschoben (Bild 2.4 b)).
In der komplexen Ebene (Bild 2.4 c) sind die drei Spannungen uA , uB und uC als drei Spannugsanzeiger UA , UB und UC dargestellt
uA = Re [UA];
uB = Re [UB]; (2.2)
uC = Re [UC].
Im Bild 2.4 sind auch die Spannungen zwischen Phasen (verkettete Spannungen) dargestellt. Man kann sehen, dass der Scheitelwert der Spannungen UAB ; UBC und UCA zwischen Phasen ist grösser als der Scheitelwert der Spannungen UA ; UB und UC zwischen einer Phase und Erde
. (2.3)
Es wird genormt, dass die Nennspannung einer Anlage als Effektivwert der Spannung zwischen Phasen (verkettete Spannung) gegeben zu sein.
Das heutige europäische Drehstrom-Verbundnetz umfasst Übertragungs- und Verteilungsleitungem mit verschiedene Spannungsebenen (Bild 2.5):
750 kV nur in Osteuropäischen Länder als Übertragungsleitungen auf grosse Entfernungen und Netzkupplung;
400 kV die wichtigste Spannungsebene für Übertragungs- und Verbundsnetzaufgaben in Europa;
220 kV nur für regionale Übertragungsleitungen (wird immer weniger benutzt);
110 kV für die regionalen Verteilung der elektrischen Energie und für die Versorgung grosser Industrieverbraucher;
20 kV für die Verteilung in ländlichen Gebieten und Städten und für die Versorgung der Industrieverbraucher;
0,4 kV für die Versorgung der Kleinverbraucher (Haushalt, Gewerbe, Kleinindustrie, Strassenbeleuchtung usw).
Für
die Versorgung eines Dreiphasenverbrauchers gibt es die Möglichkeiten, die im
Bild 2.6 dargestellt sind.
Die erste Möglichkeit besteht aus
drei verschiedenen Stromkreisen, die mit den Spanungen UA , UB
und UC versorgt
sind (Bild 2.6 a)).
Bei einer symmetrischen Anordnung der Stromzeiger bekommt man IA + IB + IC = 0 und kann auf Nulleiter verziechten. Man kann den Verbraucher in Stern (Bild 2.6 b)) oder im Dreieck verbinden (Bild 2.6.c)). Im Bild 2.6 sind auch die entsprechende Zeigerdiagramme dargestellt.
Stern- und Dreieckverbindungen (Bild 2.6 b) und 2.6 c)) bieten eine bessere Lösung als drei verschiedene Stromkreise (Bild 2.6 a)) und werden immer für die Versorgung der Drehstromverbraucher benutzt.
Für elektrische Verbindung zwischen Insel oder zwischen Insel und Kontinent soll man meisten Kabelleitungen benutzen. Weil Kabelkosten für Gleichspannungsübertragung sind viel kleiner als Kabelkosten für Drehstromübertragung, setzt man für diese Verbindungen Gleichstrom ein (Bild 2.7). Dieselbe Lösung benutzt man auch für die elektrische Verbindung von Netzen die verschiedene Frequenzen benutzen.
Gleichspannungsleitungen gibt es
zwischen Frankreich und
Die Bemessungsspannung für die Generatoren hängt im
wesentlichen von ihrer Bemessungsleistung. Hochleistungsmaschinen haben an den
Klemmen Bemessungsspanungen bis 36 kV (verkettete Spannung). Für die Energieübertragung
auf grosse Entfernungen muss die Generatorspannung durch Transformatoren
heraufgesetzt werden. Dies geschiet meistens in Blockschaltung, bei der jeder
Generator unmitellbar auf einen Transformator gleicher
Bemessungsleistung arbeitet.
Zum Anschliessen von Verbraucher, die in Ortnetze oder Industrienetze geschaltet sind, werden heutzutage als Drehstrom 20 kV - Netze und als Drehstrom 400 V Niederspannugsnetze gebaut.
Drehstromotoren grosser Leistung werden üblich als Hochspannungsmotoren für eine Bemessungsspannung von 6 kV oder 10 kV gebaut.
Die Bemessungsspannung Ur einer Leitung hängt von der Länge L der Leitung ab und von der Leistung P die Leitung übertragen soll. Man kann folgende annährende Formel benutzen
. (2.4)
In der Gleichung (2.4), L soll in [km] und P in [kW] sein.
Die Wahl der Bemessungsspannung eines Betriebsmittels soll als die Lösung eines wirtschafltlichen Problems betrachten. Bei Hochspannungen soll man mehr für elektrische Isolation zahlen aber die Energieverluste sind kleiner und umgekehrt bei kleinere Bemessungsspannungen die Isolationskosten sind kleiner aber die Energieverluste sind grösser. Als Beispiel, nimmt man an, dass eine Leistung von S = 200 MVA übertragen soll. Der Strom I, der durch die Leistung fliesst, kann aus folgende Gleichung rechnen
. (2.5)
Aus der Gleichung (2.5) ergibt sich dass es bei grösseren Spannungen einen kleineren Strom bekommt (für U = 400 kV, I = 288,7 A und für U = 110 kV , I = 1049,7 A). Weil die Verluste hängen quadratisch mit den Strom ab, kann man sehen dass man in einer Anlage mit Bemessungsspannung von 400 kV viel kleinere Energieverluste entstehen.
Die einzelnen Spannungsebenen werden über Transformatoren unterschiedlicher Bemessungsscheinleistung miteinander verbunden. Sie haben in den Regel Stufenschalter, die während des Betriebs das Übersetzungsverhältnis des Transformators ändern können, um eine konstante Spannung zu halten, insbesondere im Mittelspannungs- (20 kV) und Niederspannungsbereich (0,4 kV).
Kraftwerke haben meistens mehrere Blöcke, jede mit einer Bemessungsleistung von 25 bis 750 MVA. Kraftwerke benutzen als Eigenbedarf 2 bis 12% von gelieferte Energie (2% bei Wasserkraftwerk und 12% bei Dampfkraftwerke die Kohle benutzen als Primärenergie).
2.2 Schaltanlagen
Schaltanlagen sind die Knotenpunkte im Verteilungsnetz und vom ihnen einwandfreien Funktionieren hängt die Versorgung weiter Gebiete ebenso wie der Betrieb grosser Industrie- und Verkehrsunternehmen ab.
Sammelschienen übernehmen die Stromverteilung über ankommende und abgehende Leitungen.
Die Verbindung zwischen einer Leitung und einer Sammelschiene wird mittels Trennschalter und Leistungsschalter gemacht (Bild 2.8).
Trennschalter
dienen zur elektrischen Trennung von Netzen oder Teilen von Schaltanlagen.
Luftisolierte Geräte sollen im ausgeschalteten Zustand eine sichbare
Trennstrecke herstellen. Trennschalter können Ströme unter Betriebsbedingungen
dauernd und Kurzschlussströme während einer festgelegten Zeit führen. Sie
können nur stromlos schalten.
Zum Erden dienen Erdungstrennschalter. Sie können Kurzschlussströme während einer festgelegten Zeit standhalten aber brauchen keine lang andauernden Betriebsströme zu führen. Sie dürfen nur Spannungslos schalten.
Im algemeinen werden Erdtrennschalter mit den benachbarten Trennschalter zu einer Baueinheit vereinigt.
Die Hochspannungsleistungsschalter sind mechanische Schaltgeräte, die in der Lage sind, elektrische Ströme einzuschalten, dauernd zu übertragen und zu unterbrechen, sowohl bei ungestörtem Netzbetrieb als auch für zeitlich begrenzte dauer bei gestörten Netzbedingungen, wie z.B. im Kurzschlussfall. Leistungsschalter werden eingesetzt zum Schalten von Freileitungen, Kabelleitungen, Transformatoren, Grossmotoren, Generatoren, Kondensatoren usw.
Grundsätzlich hat der Leistungsschalter zwei Kontakten, die bei einem Befehl, sehr schnell entfernen sollen. Wechselstromlichtbogen, der ensteht, kann nur beim Stromnulldurchgang erlöschen. Ohne besondere Massnahmen erforgt in Hochspannungskreisen sofort nach dem Nulldurchgang eine Neuzündung, so dass der Lichtbogen weiterbrennt. Durch intensive Kühlung des Lichtbogen-Plasmas in den Löschkammern von Schalter verliert es im Stromnulldurchgang seine elektrische Leitfähigkeit und hat eine genügende elektrische Isolierung, so dass die wiederkehrende Spannung für eine Neuzündung nicht ausreicht.
Es ist sehr wichtig, dass es bei der Unterbrechung eines elektrischen Kreises zuerst Leistungsschalter und dann Trennschalter ausschlaten. Beim Anschalten einer Leitung soll es zuerst die Trennschalter und dann entsprechenden Leistungsschalter zu schalten. Wird das umgekehrt gemacht, es ergibt sich grössen Gefahr für die Personen und für die ganze Anlage.
Eine Schaltanlage kann verschiedene Type von Sammelschienen haben. Das hängt meistens von der benötigen Elastizität der Anlage ab. Für Hochspannungs- und Mittelspannungsanlagen üblich sind Einfachsammelschienen und Doppelsammelschienen.
Für
Einfachschienen (Bild 2.8) spricht der einfache Aufbau, die stets mögliche
übersichtliche Anordnung, die Fehlerschaltung praktisch ausschliesst, geringer
Platzbedarf und geringer Materialaufwand. Bei ungeteilter Ausführung besteht
der Nachteil, dass bei Reinigung und Reparaturarbeiten die ganze Anlage
abgeschaltet werden muss. Dieser Nachteil wird begrenzt bei der geteilten Einfachsammelschiene
(Bild 2.9), deren einzelne Abschnitte durch Kuppelschlater zusammengeschaltet
oder getrennt werden können. Bei Betrieb mit geöffneten Kuppelschalter
verringern sich die grösstmöglichen Kurzschlussströme.
Betreibe oder Netzteile, deren Arbeitsweise Unterbrechungen zulässt, werden über Schaltanlagen mit Einfachsammelschienen versorgt.
Wird ununterbrochener Betrieb gefordet, so ist es Doppelsammelschiene notwendig.
Die Doppelsammelschiene (Bild 2.10) bietet eine Vielzahl von Schaltmöglichkeiten und die beste Anpassungsmöglichkeiten an verschiedene Betriebsfälle. Es kann, z.B. eine unterbrechenlose Umschaltung einer Leitung erreichen. Als Beispiel, nimmt man an, dass die ganze Schaltanlage an Sammelschien II geschaltet ist. Das heisst:
sind zugeschaltet folgende Schaltanlagen
T1; S1; T12; T2; S2; T22; T3; S3; T32; T4; S4; T42;
sind ausgeschlaltet folgende Schaltanlagen
T11; TK1; SK; TK2; T21; T31; T41.
Es soll jetzt die Leitung L1 an die Sammelschiene I anschalten. Man soll folgende Operationen machen:
die Trennschalter TK1 und TK2 einschalten:
der Leistungsschlater SK einschalten jetzt die Sammelschiene I bekommt Betreibsspannung;
die Trennschalter T11 einschlten;
die Trennschalter T12 ausschlaten;
der Leistugsschlater SK auschalten;
die Trennschalter SK1 und SK2 ausschlaten.
Es
wird die Verbindung zwischen der Leitung L1 und der Sammelschien II gemacht
ohne eine Unterbrechung der Leitung zu enstehen.
Wenn in einer Schaltanlage auch Transformatoren zum Einsatz kommen, nennt man dies eine Umspannanlage.
Eine allgemeine Schema einer Umspannanlage 110/20 kV wird im Bild 2.11 dargestellt.
2.3 Kurzschluss im Verbundnetz
Der Kurzschluss in einem elektrischen Netz eintritt bei zufälliger oder beabsichtiger Verbindung über eine verhältnismässig niedrige Wiederstand oder Impedanz zwischen zwei oder mehr Punkten eines Stromkreises, die normalerweise unterschiedliche Spannung haben (Bild 2.12).
Für die Planung elektrischer Anlagen ist die Ermittlung der an der Einbaustelle auftretenden Kurzschlussleistung von besondere Bedeutung.
Maximale mechanische, elektrische und thermische Beaspruchung aller Betribsmittel im Drehstromnetz ergibt sich bei den Kurzschlüsse. Alle Betriebsmittel (Generatoren, Transformatoren, Leitungen, Schaltanlagen usw) sind so bemessen (d.h. zu entwerfen und zu prüfen), dass sie den höhsten Kurzschlussstrom kurzzeitlich führen können, ohne das die auftretenden Kräfte und die thermischen Wirkungen zur Zerstörung oder zu einer merklichen Lebensdauerminderung führen. Sie sollen Kurzschlussfest sein. In den Drehstromnetzen verschiedlicher Spannungsebene treten Kurzschlussströme bis etwa 50 kA (in Sonderfällen bis 80 kA) auf. Aus dieser Grundforderung hat die Kurzschlussstromberechnung eine wichtige Bedeutung.
Bild
2.13 zeigt den zeitlichen Verlauf des Kurzschlussströmes beim generatorfernen
Kurzschluss (ohne starke Abklingen des
Wechselstromanteil).
Anfangs-Kurzschlusswechselstrom Ik" ist Effektivwert der symmetrischen Wechselstromkomponente im Augenblick des Kurzschlusseintritts. Bei dreipoligem Kurzschluss kann man den Anfangs-Kurzschlusswechselstrom Ik" aus folgende Gleichung rechnen
(2.6)
mit
i ip A t 0 Bild 2.13
Verlauf des Stromes, vor und nach dem Kurzschluss.
Bei
der Berechnung der Kurzschlussströme können zusätzliche Einflüsse vorhanden
(Leitertemperaturen, Kontaktwiderstände, Induktivitäten von Stromwandler usw).
Da sie der Berechnung nicht zugänglich sind, werden sie durch den Factor c berücksichtigt.
Die Kurzschlussimpedanz Zk = Rk + jXk an der Kurzschlussstelle ergibt sich durch die Berechnung der Impedanz der Kurzschlussbahn.
Bei der Berechnung des dreipoligen
Anfangs-Kurzschlusswechselstromes Ik"
verwendet man das Verfahren der Ersatzspannungsquelle. Die Ersatzspannungsquelle
Die
Anfangs-Kurzschlusswechselstrom
Ik" der
Bemessungsspannung des Netzes Ur
und dem Faktor 
Man benutzt die
Der Stosskurzschlussstrom ip ist der maximal mögliche Augenblickswert des Kurzschlussstromes. Er ist wesentlich für die mechanische Beanspruchung (elektromechanische Kräfte) der vom Kurzschlussstrom durchflossenden Betriebsmittel.
Der Stosskurzschlusstrom ip kann als
rechnen.
Der Faktor k = f(Rk/Xk) hängt von dem Abklingen des Kurzschlusstromes ab. Im Hochspannungsnetz (kleines Verhältnis Rk/Xk) ergibt sich k = 1,6 1,9 während im Niederspannungsnetz (grössere Verhältnis Rk/Xk) k = 1,3 1,5 gilt.
Der Dauerkurzschlussstrom Ik wird für die thermische Beanspruchung zugrunde gelegt.
Die Dauer des Kurzschlüsses wird von der Abschaltung des fehlerbehafteten Elementes mittels Leistungsschalter bestimmt. Die Leistungsschalter werden von der Netzschutzeinrichtung automatisch betätigt.
Wird der Anfangs-Kurzschlusswechselstrom Ik" bestimmt kann man die Kurzschlussimpedanz Zk rechnen
Dreipollige Kurzschlüsse werden so behandelt, als ob der Kurzschluss in allen Leitern gleichzeitig erfolgt.
2.4 Messwandler
Messwandler sollen die messtechnisch schwierig zu erfassende Hochspannungsgrösse auf einen normierten messbaren Wert transformieren.
Bei Stromwandler (Bild 2.14 a)) wird die Primärwicklung vom Betriebsstrom durchflossen, bei Spannungswandler (Bild 2.14 b)) liegt die Primärwicklung direkt an der Betriebsspannung. Die Spannung bzw der Strom der Sekundärwicklung ist dem primärseitigen Betriebswerte proportional.
Der Sekundärstrom des Stromwandlers, unter normalen Betriebsbedingungen, praktisch proportional dem Primärstrom ist. Der Stromwandler transformiert messtechnisch schwer zu erfassende grosse Ströme auf leicht messbare und normierte Werte von 5 A oder 1 A.
Primärwicklung Sekundärwicklung Primärwicklung Sekundärwicklung a) b) Bild 2.14
Messwandler.
Theoretisch sollen die Stromwandler im Kurschlussbetrieb arbeiten (die an der Sekundärwicklung eingeschaltete Impedanz soll sehr klein sein). Es ist deshalb sehr wichtig dass die wirkliche Leistung, der auf der Sekundärseite angeschlossenen in Reihe Geräte (Zähler, Messgeräte, Schutzrelais) mit ihren Zuleitung, kleiner als Nennleistung der Wandler zu sein.
Zur Beurteilung der Kurschlussfestigkeit des Stromwandlers dient die Angabe der thermischen und dynamischen Grenzströme.
Bei den Spannungswandler muss die
primäre Bemessungsspannung der Betriebsspannung entsprechen. Als sekundäre
Nennspannungen sind die Werte 100 V und 
Mit steigender Betriebsspannung werden induktive Spannungswandler sehr teuer. Deshalb benutzt man heute auch kapazitiven Spannungswandler, die im Prinzip kapazitive Spannungsteiler sind.
2.5 Netzschutz
Schaltanlagen sollen die Möglichkeit zum unterbrechungsfreien Dauerbetrieb eines Netzes geben und im Störungsfall den Fehler auf die Entstehungsraum (fehlerbetroffenes Betriebsmittel) begrenzen.
Es sind folgende Massnahmen genommen:
die Netzplanung nach dem (n + 1) Planungskriterium hervorbringen, d.h, dass beim Ausfall eines Betriebsmittels (eines Stromkreises einer Leitungsverbindung oder eines Transformators, eines Kraftwerkesblock usw) das verbleibende Netz in seiner Funktion mit n Elementen nicht beeinflusst werden soll;
die Möglichkeit zur Ausschaltung eines Betriebsmittels (z.B. einer Leitung oder eines Transformators) zum Zwecke der Wartung oder Reparatur bieten, ohne dass eine Versorgungsunterbrechung eintritt;
die Anordnung automatisch arbeitender Schutzeinrichtung zur schnellen und selektiven Ausschaltung eines fehlerbetroffenen Betriebsmittels.
Schutzeinrichtungen sollen die wertvollen Betriebsmittel und Leitungen vor Überlastungen und Zerstörung schützen, d.h. fehlerhaften Stellen im Versorgungsnetz schnellstens ausschalten und isolieren.
Zum Schutz von Generatoren, Transformatoren, Leitungen, Sammelschienen und Verbraucher stehen unterschiedliche Schutzeinrichtungen zur Verfügung, die die Aufgabe haben, Fehler zu erkennen und diese selektiv und schnell aus dem Netz abschalten, damit die Fehlerauswirkung so gering wie möglich bleiben.
Sammelschiene F I > Ik IW Iist T S Bild 2.15
Überstromschutz. KI KT
Eine
sehr wichtige Schutzeinrichtung der Schutztechnik ist Überstromrelais. Die
Relais werden über Stromwandler angeschlossen und haben die Aufgabe Ströme
oberhalb eines einstellbaren Schwellwert zu erfassen und nach einer
einstellbaren Zeit die entsprechende Leistungsschalter auszulösen. Als Beispiel
wird im Bild 2.15 angenommen, dass im Punkt F einen Kurzschluss einkommt.
Der Kurzschlussstrom Ik durchfliesst den Stromwandler IW und in der Sekundärwicklung des Stromwandlers fliesst der Strom Iist natürlich grösser als Einstellstrom Ieinstell des Relais I > . Das Relais spricht an, sein Kontakt KI wird geschlossen und Zeitrelais T wird eingespeist. Dies sprich nach eine eingestellte Zeit an, sein Kontakt KT wird geschlossen und bestimmt eine elektrische Betätigung des Leistungsschalter S. Der Leistunsschlater wird ausgelöst und Fehlerbehaftete Element wird isoliert. Als Beispiel, nimmt man an, dass, im Normalbetrieb durch den Primärkreis des Stromwandlers fliest Ip = 180 A. Wenn man einen Stromwandler 200/5 A benutzt wird, der Strom in sekundären Wicklung des Stromwandlers Iist = 180 5/200 = 4,5 A. Der Einstellstrom des Überstromrelais kann 6 A sein. D.h. Iist < Ieinstell und das Stromrelais spricht man nicht an.
Bei einem Fehler im Punkt F kann der Kurzschlussstrom 2000 A erreichen. Iist wird 2000 5/100 = 100 A und das Stromrelais spricht an (im Wirklichkeit in sekundäre Wicklung des Wandlers erreicht der Strom nicht 100 A wegen der Sättigung von magnetischem Kreis des Stromwandlers).
Zwischen einem gegen Kurzschluss zu schützenden Betriebsmittel und der Stromquelle sind in den meisten Fällen mehrere Überstromschutzeinrichtungen in Reihe geschaltet. Diese Einrichtungen sollen selektiv wirken, um eine Störung möglichst auf den fehlerhaften Anlagenteil zu begrenzen. Selektivität kann theoretisch durch verschiedene Abschaltzeiten der Schutzeinrichtungen ermittelt werden. Als Beispiel, nimt man das Netz an, das im Bild 2.16 dargestellt ist.
~ F1 Ik 110 kV S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 F2 400 kV 400 kV G 2,1 s 1,8 s 1,5 s 1,2 s 0,9 s 0,6 s 0,3 s Bild 2.16
Selektivität der Überstromschutzeinrichtung.
Bei einem Fehler im Punkt F1 alle Stromwandler sind vom Kurzschlussstrom durchgeflossen aber nur Leistungsschalter S1 soll ausgeschaltet werden. Im Bild 2.16 sind Abschaltzeiten eingetragen, um die Selektivität der Überstromschutzeinrichtung zu erreichen. Der Schalter S1 wird nach 0,3 s ausgeschlatet. Bei Versagen des Schalters S1 wird Schalter S2 als Reserve, nach 0,6 s ausgeschlaltet.
Bei einem Fehler, z.B. im Punkt F2 wird der Leistungsschalter S7 nach 2,1 s. ausgeschaltet. Die Dauer der Störung ist aber zu gross und kann den Generator gefährden. Deshalb muss man noch andere Schutzmöglichkeiten einsetzen. Bild 2.17 zeigt die Differentialschutzeinrichtung eines Transformators.
Differentialrelais erfassen innere Kurzschlüsse und Fehler, auch auf den zwischen den Stromwandlern liegenden Leitungen; sie lösen die zugehörigen Transformatorschalter aus.
Als Beispiel, wird es einen
Transformator mit Bemessungsscheinleistung von 31,5 MVA. Der Bemessungstrom 
Bild 2.17
Differentialschutz eines Transformators. 110 kV 20 kV I > Iist w110 w20 S110 S20 ZR T KI KZ
Man wählt einen standardisierten
Strowandler 200/5 A (Übersetzungsverhältnis w110
= 40). Im Normalbetrieb fliesst der Strom 
Der Bemessungsstrom 
Man wählt einen standardisierten
Strowandler 1100/5 A (w20
= 220). Im Normalbetrieb fliesst der Strom 
Aus dem Bild 2.17 ergibt sich, dass im Normalbetrieb das Überstromrelais I > vom Strom
durchgeflossen wird.
Für unseren Beispiel, ensteht es Iist = 0. Wenn z.B. Einstellstrom des Überstromrelais gleich Ieinstell = 1 A ist, sieht man, dass im Normalbetrieb die Differentialschutzeinrichtung nicht funktioniert.
Bei einem Fehler im Transformator
fliesst der Kurzschlussstrom 
Der Strom Iist wird selbsverständlich grösser als Ieinstell, das Überstromrelais spricht man an, sein Kontakt KI wird geschlossen und das Zwischenrelais ZW wird eingespeist. Das Zwischenrelais spricht man an und die Kontakten KZ werden geschlossen. Die Leistungsschlater S110 und S20 werden elektrisch betätigt und gelöst. Der Fehler wird isoliert.
Bei der Wahl der Stromwandler soll man
achten dass 
Heute benutzt man immer weniger Schutzeinrichtungem mit diskreten Bauelementen. Moderne Schutzeinrichtungen sind mit Mikroprozessoren aufgerüstet und neben Schutzaufgaben können mit gleichartigen digitalen Geräten auch Steuerungsaufgaben ausgeführt werden.
2.6 Netzführung
Netzführungssysteme haben die Aufgabe, mit den Hilfsmitteln der Datenverarbeitung und Informatik, eine wirtschaftliche und sichere Betriebsführung der Transport- und Verteilungsnetze zu ermöglichen. Hauptziel ist es, im Normal Betrieb Betriebs- und Investitionskosten durch optimale Ausnutzung der Betriebsmittel zu minimieren, im Störungsfall die Energieversorgung an allen Stellen des Netzes sicherzustellen und mit möglichst kurzen Unterbrechungszeiten den Normalzustand wieder herzustellen.
Der Lastverteiler steuert die Energieerzeugung der Kraftwerke und den Energiefluss im Verbundbetrieb anhand des momentanen Energieverbrauchs aufgrund äquivalenter Lastkurven aus Vorperioden, nach gegenseitigen Vereinbarungen im Energieverbund mit anderen Energieversorgungsunternehmen und Grossabnehmer sowie nach verschiedenen weiteren Parametern, um den wirtschaftlichsten und sichersten Betrieb zu erreichen.
Der Lastverteiler soll sorgen, dass im jeden Moment elektrische Energie genau in der Menge erzeugt werden in der vom Verbraucher eingesetzt wird. Versagt dieser Mechanismus, so sinkt die Frequenz (Kraftwerleistung kleiner als Verbraucheranforderung) und es kommt bei f < 48,5 Hz zu einem Netzzusammenbruch.
Der Lastverteiler plant und koordoniert den kurz- und mittelfristigen Einsatz der Kraftwerksblöcke, angepast an den vorraussichtlichen Bedarf im Verlauf eines Tages bzw einer Woche und regelt den Energieaustausch mit den Nachbarn im Verbundnetz (Tag- und Nachtbetrieb, Anfahren und Abstellen einzelner Blöcke, Teillastbetrieb, Eisatz bestimmer KW- Blöcke zur Deckung der Morgens-und Abendspitze). Durch Abtragen von Lastspitzen und Auffüllen von Lasttälern können die Versorgungsanlagen wirtschaftlicher betrieben und Investitionen für ihren Ausbau hinausgeschoben werden.
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