Vereinfachte Kurzschlussstromberechnung für Mittel- und Niederspannungsgleichstromnetze

Bleilevens, Raphael; Moser, Albert (Thesis advisor); Monti, Antonello (Thesis advisor)

Aachen / printproduction M. Wolff GmbH (2020, 2021) [Buch, Doktorarbeit]

Seite(n): 1 Online-Ressource (ix, 256 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Mittel- und Niederspannungsgleichstromnetze (DC-Verteilnetze) rücken zunehmend in den Fokus der Forschung. Wie in heutigen Drehstromnetzen (AC-Netzen) rufen auch in DC-Verteilnetzen Ströme im Fall von Kurzschlüssen in der Regel die stärksten Beanspruchungen für stromführende Betriebsmittel hinsichtlich deren thermischer und mechanischer Belastung hervor. Zur sicheren und dennoch wirtschaftlich angemessenen Auslegung dieser stromführenden Betriebsmittel ist somit die Kenntnis über mögliche Kurzschlussströme in DC-Verteilnetzen zwingend erforderlich. Für AC-Systeme stehen heute vereinfachte Approximationsansätze für die Kurzschlussstromberechnung zur Verfügung. Für die Praxis sind derartige vereinfachte Approximationsansätze zur Berechnung der möglichen Kurzschlussströme gewünscht, da der Datenbedarf und die Rechenzeit im Vergleich zur transienten Berechnung deutlich reduziert werden können. Aus diesem Grund ist eine vereinfachte Kurzschlussstromberechnung basierend auf einem Approximationsansatz auch für DC-Verteilnetze wünschenswert. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Herleitung einer Methode zur vereinfachten Kurzschlussstromberechnung für DC-Verteilnetze. Zur vereinfachten Kurzschlussstromberechnung wird dabei die Verwendung des Berechnungsansatzes der Superposition von approximierten Stromverläufen fokussiert. Bei diesem Berechnungsansatz werden im ersten Schritt die Stromverläufe aller speisenden Kurzschlussstromquellen ohne die Berücksichtigung der Rückwirkungen durch andere Kurzschlussstromquellen approximiert. Anschließend werden die Stromverläufe der einzelnen Kurzschlussstromquellen unter Berücksichtigung des Gleichstromsystems superponiert. Abschließend werden Kurzschlussstromkenngrößen der stromführenden Betriebsmittel ermittelt. Zur Bewertung der vereinfachten Kurzschlussstromberechnungsmethode ist ein Vergleich der berechneten Kurzschlussströme mit Vergleichsdaten erforderlich. Aufgrund der fehlenden Realisierung von DC-Verteilnetzen werden realitätsnahe Vergleichsdaten durch transiente Berechnungen in Form von numerischen Zeitverlaufssimulationen generiert und den Ergebnissen der vereinfachten Berechnung gegenübergestellt. Im Zuge der exemplarischen Untersuchungen erfolgt die Bewertung der vereinfachten Berechnungsmethode für eine Vielzahl unterschiedlicher DC-Verteilnetze. Dabei werden die Netzstruktur, die Versorgungsaufgabe, die Betriebsmittel und die Betriebsspannung der DC-Verteilnetze variiert. Der Bewertung zufolge ist die Berechnung der Kurzschlussstromkenngrößen von beliebigen Teilkurzschlussströmen nicht zielführend. Jedoch erscheint die Berechnung der auslegungsrelevanten Kurzschlussstromkenngrößen von stromführenden Betriebsmitteln mit Einschränkungen möglich.

Identifikationsnummern

  • ISBN: 978-3-941704-98-5
  • REPORT NUMBER: RWTH-2020-12198

Downloads