Eletu
dfadf
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Set of flashcards Details
Flashcards | 103 |
---|---|
Language | Deutsch |
Category | Arabic |
Level | University |
Created / Updated | 18.02.2025 / 25.02.2025 |
Weblink |
https://card2brain.ch/box/20250218_eletu
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Was macht die Territärregelung?
Um den Sekundärregler bei länger andauernden Abweichungen der Regelzo-
nenbilanz zu entlasten, d.h. ∆P zu reduzieren, kann im Rahmen der Tertiär-
regelung (TRL) durch einen manuellen Abruf die Leistung von Kraftwerken
angepasst werden. Der Abruf erfolgt per Telefon aus der Netzleitstelle des
Übertragungsnetzbetreibers mit anschliessender elektronischer Bestätigung.
Die Tertiärregelung heisst auch manuelle Frequenzwiederherstellungsreser-
ve oder manual Frequency Restoration Reserves (mFRR). In der Schweiz
werden ca. +600/-400 MW TRL vorgehalten. Der Einsatz der TRL erfolgt
stufenweise, die Kapazitäten in den verschiedenen Kraftwerken werden der
Reihe nach aktiviert.
Was ist die Synchronzeitregelung?
Mittels Vergleich der Synchronzeit mit einer präzisen Atomuhr stellt Swiss-
grid die aktuelle Abweichung der Synchronzeit fest. Diese Synchronzeitab-
weichung entspricht dem Integral der Frequenzabweichungen in der Vergan-
genheit. Sie sollte gemäss [7] unter 30 Sekunden bleiben. Wird diese Schwelle
überschritten, wird die Synchronzeit korrigiert. Die Korrektur erfolgt durch
Anpassung der Sollfrequenz f0 am Sekundärregler für einen bestimmten Zeit-
raum:
Eilt die Synchronzeit vor, wird f0 = 49.99 Hz gesetzt.
Eilt die Synchronzeit nach, wird f0 = 50.01 Hz gewählt.
Mit der Anpassung der Sollfrequenz um nur 10 mHz wird sichergestellt, dass
die Primärregelung nicht darauf reagiert (Totband).
Was ist wichtig bei der Spannungsregelung
Die Spannungsregelung erfolgt hauptsächlich durch Kraftwerke, welche an-
hand von Sollspannungsvorgaben ihren Blindleistungsaustausch mit dem
Netz manuell oder automatisch anpassen. Im Übertragungsnetz der Schweiz
können auch direkt angeschlossene, unterlagerte Netze an der Spannungshal-
tung teilnehmen. Kraftwerke mit Synchrongeneratoren passen ihren Blind-
leistungsaustausch innerhalb der betrieblich zulässigen Grenzen (Betriebs-
diagramm der Synchronmaschine) an, indem sie die Erregung verändern.
Für das schweizerische Übertragungsnetz werden die Sollspannungsvor-
gaben in Form eines Spannungsplans an die Kraftwerke übermittelt. Dieser
enthält in stündlicher Auösung individuelle Spannungsvorgaben pro Netz-
knoten. Die Spannungsvorgaben werden so berechnet, dass einerseits die Ver-
luste im Netz gering ausfallen, und andererseits die Kosten für die Blindleis-
tung aus den Kraftwerken nicht überhand nehmen. Abbildung 7.10 zeigt den
Blindleistungsaustausch eines Wasserkraftwerkes für die Spannungshaltung
über 24 Stunden.
Die Anpassung der Blindleistung an die aktuelle Netzspannung im Kraft-
werk erfolgt üblicherweise anhand einer linearen Kennlinie. Abbildung 7.11
zeigt ein Beispiel einer solchen Spannungs-Blindleistungs-Statik von einem
grossen Kraftwerk in der Schweiz. Die parallelen Punktewolken repräsentie-
ren unterschiedliche Sollspannungsvorgaben. Bei Abweichung der gemesse-
nen Spannung vom vorgegebenen Sollwert, z.B. 412 kV, wird der Blindleis-
tungsaustausch angepasst:
-Bei zu hoher Spannung wird die Blindleistungsabgabe der Synchronmaschine reduziert (weniger Erregerstrom)
-Bei zu tiefer Spannung wird die Erregung erhöht (mehr Erregerstrom).
Die Wirkung der Blindleistung auf die Spannung am Einspeiseknoten des
Kraftwerkes, d.h. die Steilheit der Punktewolken, wird gemäss Gleichung
(7.2) durch die Kurzschlussleistung am Netzknoten bestimmt.
Die Implementierung der Spannungshaltung ist in Europa nicht einheit-
lich sondern national unterschiedlich. Einen Überblick über verschiedene
Spannungshaltungskonzepte in Europa gibt Quelle [11].
Wieso werden Tranformatoren benötigt?
Das heisst also, dass die verschiedenen Spannungsniveaus in einem Ener-
gieverteilungssystem gekoppelt bzw. umgewandelt werden müssen. Dies ist
nur unter Verwendung von Transformatoren möglich (Abbildung 8.1). In
seinem Weg vom Erzeuger, also dem Generator, bis zum Verbraucher wird
die elektrische Energie im Mittel etwa 4 5 mal mit Hilfe eines Transformators umgewandelt [20].
Transformatoren werden aber auch für andere Zwecke eingesetzt: zum
Beispiel zur galvanischen Trennung von Wechselstromkreisen (z.B. die
Rasiersteckdose mit integriertem Trenntransformator), oder als Übertra-
ger in der Nachrichtentechnik. Bei diesen Hochfrequenzanwendungen müssen
zusätzliche Eekte, wie zum Beispiel der Einuss von Kapazitäten, mitbe-
rücksichtigt werden. Andere Anwendungsgebiete sind die Messtechnik, z.B.
als sogenannte Impedanzwandler, und die Tontechnik.
In diesem Skriptum beschäftigen wir uns mit der Anwendung des Trans-
formators als Leistungstransformator (Abbildung 8.2) in der Energieer-
zeugung, -Übertragung und -Verteilung.
Welche einflüsse gelten auf eine Spule bezüglich Spannungsverlust und Induktivität.
Spule 1 erfährt somit einen
Spannungsabfall aufgrund des Ohm'schen Widerstandes, einen Spannungs-
abfall aufgrund der Streuinduktivität (Streuuss ϕ1σ), eine Spannungsinduk-
tion aufgrund der Selbstinduktivität (Hauptuss-Eigenanteil ϕ1) und eine
Spannungsinduktion aufgrund der Gegeninduktivität von Spule 2.
Welchen Einfluss hat γ im Transformator
Tatsächlich kann im
Prinzip jedes Übersetzungsverhältnis festgelegt werden, die Wahl von γ ent-
scheidet die Aufteilung der primär- und sekundärseitigen Streuinduktivitä-
ten.
Was sind Trocken und Öltransformatoren?
Art der Kühlung:
n Bezug auf die Kühlung der Transformatoren unterscheiden wir zwi-
schen Trockentransformatoren und ölgefüllten Transformatoren. Bei Trock-
entransformatoren (siehe Abbildung 8.12) ist die oberspannungsseitige
Wicklung meist in Giessharz eingegossen, die Unterspannungsseite besteht
aus konventioneller Isolierung. Die Wärmeabfuhr der Transformatorverlus-
te erfolgt hier durch Luft, diese wird entweder durch freie Konvektion von
selbst gefördert, oder mit Hilfe von Ventilatoren zugeführt. Bei einem Öl-
transformator sind Eisenkern und Wicklungen in einen ölgefüllten Behälter
oder Kessel eingebaut (Abbildung 8.13). Dieses Öl sorgt hierbei einerseits
in Kombination mit dem verwendeten Isolierpapier für eine gute Isolation
der Wicklungsteile, auf der anderen Seite vermittelt dieses den Abtransport
der Verlustwärme von Blechpaket und Wicklungen. Damit ist es notwen
dig, das Transformatorenöl über angebaute Öl-Luft- oder Öl-Wasser-Kühler
ebenfalls zu kühlen. Dazu wird das Öl bei grösseren Leistungstransforma-
toren im Kessel umgewälzt. Ein zusätzliches Ölausgleichsgefäss gleicht die
thermische Ausdehnung des Öls aufgrund der Erwärmung im Betrieb aus
(Abbildung 8.14).
Was sind Schaltgruppen in einem Transformator?
Aufgrund der dreiphasigen Ausführung können Drehstromtransformato-
ren primär- und sekundärseitig auf unterschiedliche Art und Weise zusam-
mengeschaltet werden: Somit ist es zum Beispiel möglich, mit einer Stern-
schaltung auf der Primärseite (Klemmen U, V und W) und einer Dreieck-
schaltung auf der Sekundärseite (Klemmen u, v und w) eine Phasenverschie-
bung zwischen Primär- und Sekundärnetz zu erhalten. Dies wird als Schalt-
gruppe des Transformators bezeichnet. Dabei werden Kombinationen aus
folgenden möglichen Schaltungen berücksichtigt:
Sternschaltung mit Y oder YN (primär) bzw. y oder YN (sekundär) be-
zeichnet: hier werden die drei Wicklungen an einem gemeinsamen Stern-
punkt zusammengeschaltet. Dieser Sternpunkt kann als Klemme aus
dem Transformator herausgeführt werden, was mit dem zusätzlichen
Buchstaben N bzw. n für Nullleiter angedeutet wird.
Dreieckschaltung mit D (primär) bzw. d (sekundär) bezeichnet: hier wer-
den die drei Wicklungen im Dreieck geschaltet, es existiert kein Stern-
punkt.
Zickzack-Schaltung mit Z oder ZN (primär) bzw. z oder zn (sekundär) be-
zeichnet: diese Schaltung vermeidet, wie noch später erläutert werden
wird, einen Zusammenbruch der Spannung bei unsymmetrischer Belas-
tung. Auch hier be
Die Schaltgruppe des Transformators wird nun über zwei Buchstabengrup-
pen und eine Zahl dargestellt: die erste Gruppe beschreibt die Schaltung auf
der Primärseite (Grossbuchstaben D, Y, YN, Z oder ZN), die zweite Buchsta-
bengruppe diejenige der Sekundärseite (Kleinbuchstaben d, y, yn, z oder zn)
und die abschliessende Zahl zwischen 1 und 12 die Phasenverschiebung zwi-
schen Primär- und Sekundärseite, wobei die Zahl ähnlich dem Stundenzeiger
einer Uhr das Vielfache von 30◦ausdrückt. Abbildung 8.15 stellt verschiede-
ne Schaltgruppen und deren Bezeichnungen als Beispiele dar. Zu beachten ist
hierbei, dass das Übersetzungsverhältnis γaufgrund der Phasenverschiebung
zwischen Primär- und Sekundärseite im allgemeinen eine komplexe Zahl γ
darstellt. Verschiedene Schaltgruppen werden beispielsweise für folgende An-
ordnungen verwendet:
Was sind die Annahmen bei einem idealen Transformator?
idealen Transformator der primär-
seitige Strom I1 von einem sekundärseitigen Strom I′2 ≈−I1 kompensiert
(Durchutungsausgleich), der Magnetisierungsstrom ist Im ≈0
Was ist der Unterschied zwischen Kern und Mantelltranformator?
Wir ordnen jetzt jeweils die Primär- und Sekundärwicklung einer Phase kon-
zentrisch übereinander an einem Schenkel des Transformatorkerns an und da
die Summe der drei Magnetüsse immer gleich null ist, können wir die Schen-
kel aller drei Phasen mit Jochen verbinden, es entsteht ein Kerntransfor-
mator, also ein Dreischenkel-Transformator (Abbildung 8.10). Dieser Trans-
formator verhält sich in Bezug auf die drei Phasen nicht ganz symmetrisch
(der mittlere Schenkel hat etwas andere magnetische Bedingungen als die
beiden Randschenkel), die konstruktiven Vorteile überwiegen hier aber bei
weitem diese kleine Unsymmetrie.
Eine weitere Ausführung ist der sogenannte Manteltransformator (Abbil-
dung 8.11) in Ausführung mit fünf Schenkel. Dieser Typ zeichnet sich durch
eine geringere Bauhöhe aus, da die beiden Querjoche oben und unten mit
geringerem Querschnitt ausgeführt werden können sie werden hier durch
die beiden Randschenkel magnetisch entlastet.
Bei konzentrischer Anordnung der Primär- und Sekundärwicklungen liegt
die Wicklung mit niedriger Spannung oftmals innen, da diese einfacher zum
Kern isoliert werden kann. Andererseits kann es wiederum Sinn machen,
die Niederspannungswicklung aussen anzuordnen, da diese mit ihren höhe-
ren Strömen massive Ableitungen braucht, die aussen konstruktiv leichter
ausgeführt werden können.
Was könnte der Unterschied sein dass UK eine breitere Verteilung bei der Frequenz besitzt als im Europaweitem Netz?
-Einfluss Kraftwerksausfall
-Art der Kraftwerke (Trägheitsmoment bei PV gering, was zu schnellerem Einfluss auf Frequenz führt)
-Wenig Generatoren deshalb schwieriger Frequenz zu halten
-Andere Art wie Frequenz geregelt wird (Toleranzbereich anders +- 1Hz)
Je grösser das Netz desto genauer Frequenzregelung (Welle länger oder kürzer). Grosses System träge und empfindlicher.
Nur ein Schweizer Netz würde mit jetziger Regelung nicht funktionieren.
Was ist zu sagen an den Frequenzen über den Tag?
Was wurde zur Abdämmung gemacht?
Spitzenlast um Mittag + morgen und Abend werden Kraftwerke angeschalten später abgeschalten. Zur Vollenstunde werden die Spitzen durch Kraftwerke erhöht, da diese Sprunghaft sind. Zuerst mehr Leistung und danach mehr Last. Deshalb steigt die Frequenz stark und dann flacht diese ab. Deterministische Frequenzabweichung.
Die Kraftwerke müssen langsam die Leistung hochfahren. Führt zu weniger starken Spitzen in de Frequenz finanzieller anreiz.
Was sind Asychronmotoren (Induktionsmotoren oder Drehtransformator)?
Stator und Rotor.
Rotor (Eisenbleche und Aluminum).
Stator (Eisenbleche mit dreiphasige Wicklung)
-Dreht sich mit 50 Herz also einfach wie die Frequenz
-Magnertischer Fluss ist immer gleich
Am Anfang wo steht ist die Induktion hoch danach mit Magnetfeld und Leiterschleife drehen selbst. Maximum wenn rotor gleich schnell wie Magnetfeld.
Asychron weil der Rotor immer einwenig langsamer als Magnetfeld
Was ist nicht linear in bei nicht linearen Lasten?
Das Verhältnis von U = R*I ist nicht linear.
Auch UL = I * di/dt nicht mehr linear
Was ist ein Thyristor?
Eine Diode welche durch eine Impuls leitfähig wird
Aus was besteht die elektrische Energieversorgung
Erzeuger, Verbraucher und Netze
Wie gross ist der Energiewirkungsgrad in der Schweiz
73%
Wie autark ist die Schweiz?
71%
Mit welchen Massnahmen kann die Schweiz den Importanteil verringern?
Wasserkraftwerk verstärken
Importe durch Treibstoffe und Uran anteil verringern
Wie gut werden die ziele der Energiestrategie Schweiz bis jetzt eingehalten und in Zukunft?
Effizienz: wurde 2020 eingehalten muss in zukunft noch weiter sinken, immer schwieriger
AKW erhaltung keine neuen wird durchgesetzt
Erneuerbare wurde 2020 erreicht muss aber exponentiell bis 2035 ansteigen
Was beschreibt die Leistungsdauerlinie.
Die mit dem Stromnetz ausgetauschte Leistung eines Erzeugers oder Verbrauchers kann als Zeitverlauf (Belastungskurve) oder als Leistungsdauerlinie dargestellt werden. Die Leistungsdauerlinie wird aus der Belastungskurve abgeleitet. Der umgekehrte Weg funktioniert nicht. Die Fläche unter beiden Kurven ist identisch und entspricht der umgesetzten Energie. Anhand der Leistungsdauerlinie kann schnell bestimmt werden, in wievielen Stunden pro Jahr ein gewisser Wert über- oder unterschritten wird. Anhand der Dauerlinie gewinnt man rasch einen Eindruck zur Jahresbenutzungsdauer TBa einer Anlage.
Volllast, d.h. Pmax, entspricht.
Beispiel 1.2 Eine Photovoltaikanlage hat eine installierte Leistung von 8.5 kW und produziert in einem Jahr 8330 kWh. Die Jahresnutzungsdauer beträgt 980 Volllaststunden. Das bedeutet, dass das Kraftwerk soviel Energie geliefert hat, als wäre es 980 Stunden bei voller Leistung gelaufen.
Die Leistungsdauerlinie sortiert die Belastungskurve von gross nach klein. Belastungskurve über Dauer der Stunden.
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