Kabelreserve in Oberösterreich - Institut für Elektrische Anlagen

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Ausbaugrenzen gelöscht betriebener Netze 5 Methodik zur Abschätzung der Ausbaureserve und des Erdschlussreststroms Im Zuge der Ausbauplanung von gelöschten Netzen ist eine Abschätzung der Ausbaugrenzen und des momentanen Erdschlussreststroms vorteilhaft, da man dadurch frühzeitig Maßnahmen zur Einhaltung der Rahmenbedingungen (Normen) vorbereiten kann. Im folgenden Abschnitt werden die für die Bestimmung der Kabelreserve in gelöschten Netzen notwendigen mathematischen Zusammenhänge zusammenfassend dargestellt. 5.1 Bestimmung der Obergrenze des Netzausbaus (ohne Oberschwingungen) 5.1.1 Allgemeines Die Obergrenze des Netzausbaus wird durch die in der ÖVE B1 [15] festgelegte Löschgrenze IG bestimmt (siehe Tabelle 3.1 und Abbildung 3.8). Der im isolierten Netz auftretende kapazitive Erdschlussstrom ist bestimmt durch U B ICE = 3CE ⋅ω 3 (5.1) IG… Löschgrenze CE… Erdkapazität eines Leiters (einer Phase) UB… höchste auftretende Betriebsspannung ω… Kreisfrequenz (2·π·f) ICE… kapazitiver Erdschlussstrom 5.1.2 Herleitung des maximalen Netzausbaus ohne Oberschwingungen Absolute Grenze des Netzausbaus (beispielhaft für 50 Hz Drehstromnetze): I I = 2 (5.2) 2 50 G I50… Erdschlussreststrom der Grundschwingung U B I50 = 3CE ⋅ ω ⋅ ⋅ (d + jv) = ICE (d + jv) 3 (5.3) 2 UB 2 2 2 2 I 50 = (3CE⋅ω ⋅ ⋅ (d + jv) ) = I CE (d + v ) 3 1 (5.4) 1 Der Lichtbogen ist weitgehend ohmsch. Die Phasenlage ist egal, da alle Lichtbögen auch bei ungünstigen Voraussetzungen mit 50 Hz bis IG löschen sollten. Seite 32/82
Ausbaugrenzen gelöscht betriebener Netze Herleitung der maximalen Verstimmung v, um die Löschgrenze nicht zu überschreiten: I = I (d + v ) = I 2 2 2 2 2 50 CE G v = I −(d⋅I I ) 2 2 G CE CE Wenn der Grenzwert des Erdschlussreststromes IG nicht überschritten werden soll, muss für die Verstimmung v als in diesem Zusammenhang bestimmenden Parameter gelten: v I −(d⋅I I ) 2 2 G CE ≤ (5.6) CE Wenn der Wurzelausdruck einen komplexen Wert ergibt (die Differenz der Ausdrücke < 0 wird), dann befindet man sich über der Ausbaugrenze. Das heißt, dass die Löschgrenze nicht mehr eingehalten wird. Herleitung der maximalen Netzgröße CEmax aus Formel 5.4: (3C U ⋅ω ) (d 3 + v ) = I = I CE = IG UB 2 2 2 (3 ⋅ω ) ⋅ (d + v ) 3 B 2 2 2 2 2 E G G Wenn der Grenzwert des Erdschlussreststromes IG nicht überschritten werden soll, muss für die Erdkapazität pro Leiter CE als in diesem Zusammenhang bestimmenden Parameter gelten: C E ≤ U 3 I G B 2 2 (3 ⋅ω ) ⋅ (d + v ) Anhand des folgenden Beispiels wird der prinzipielle Unterschied bezüglich der Ausbaureserve von gelöschten Netzen zwischen Kabel und Freileitungen dargestellt. Eine zusätzliche Erdkapazität CE von z.B. 13 μF entspricht in einem 110-kV-Netz einem zusätzlichen kapazitiven Erdschlussstrom ICE von ca. 870 A (UB = 123 kV; f = 50 Hz). Dies entspricht einer Länge von (siehe Tabelle 5.1) entweder (5.5) (5.7) (5.8) Seite 33/82
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