Inhaltsverzeichnis

Hinweise für die Benutzung des Buchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

1 Energiebereitstellung im Verbundnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Energiebedarf gestern, heute und morgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Möglichkeiten zur Deckung des zukünftigen Energiebedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.1 Verbraucherseitige Bedarfsreduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.2 Effiziente und umweltschonende Stromerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.2.1 Derzeitiger Kraftwerkspark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.2.2 Wirkungsgrade der verschiedenen Kraftwerkstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.2.2.2.1 Carnotisation Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.2.2.2 Component Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.2.2.2.3 Erzielbare elektrische Nettowirkungsgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.2.2.3 Elektrische Energieerzeugung und Umweltbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.2.3 Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energieträgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.2.4 Beherrschung der fluktuierenden Einspeisung erneuerbarer

Energieerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.2.5 Zukünftiger Kraftwerkspark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.2.6 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351.3 Elektrisches Energieversorgungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351.3.1 Hierarchische Netzstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.3.2 Netzbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.3.2.1 Normalbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.3.2.2 Grenzbereichsbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411.3.2.3 Gestörter Netzbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421.3.3 Europäisches Verbundnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461.3.4 Elektroenergiemarkt und Systemführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.4 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2 Zusammenwirken von Kraftwerken und Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.2 Wirkleistung und Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572.2.1 Dynamisches Frequenzverhalten und Regelmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572.2.2 Anforderungen an Primär- und Sekundärregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.2.3 Maßnahmen zur Vorhaltung und Aktivierung von Primärregelleistung . . . . . 622.2.3.1 Thermische Kraftwerksblöcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632.2.3.2 (Pump-)Speicherkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.2.3.3 Gasturbinen und GuD-Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672.2.3.4 Kernkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.2.4 Betrieb bei quasistationärer Frequenzabweichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.3 Blindleistung und Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1481vde00.indd IX1481vde00.indd IX 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

Mehr Informationen zum Titel

X Inhaltsverzeichnis

2.3.1 Spannungsverhalten und generatorseitige Spannungsregelung . . . . . . . . . . . . . 712.3.2 Anforderungen an die Spannungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.4 Netzeinspeisung erneuerbarer Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.5 Stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.5.1 Spannungsstabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.5.2 Statische Stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752.5.3 Transiente Stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.6 Netztrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802.6.1 Netztrennung eines Kraftwerksblocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.6.1.1 Netzabschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.6.1.2 Generatorabschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832.6.2 Netztrennung von Industrieanlagen mit Eigenerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842.7 Aspekte des Transmission Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872.7.1 Elektrotechnische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.7.2 Leittechnische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.7.3 Verfahrenstechnische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.7.4 Beispiele für die im Netzanschlussvertrag zu detaillierenden Größen . . . . . . . . 892.7.5 Auswirkungen auf das Kraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 902.8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3 Eigenbedarfssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.1 Anlagentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.1.1 Direkte Energieumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.1.2 Mechanische Energieumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.1.2.1 Wasserkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.1.2.2 Meerwasseranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 993.1.2.3 Windenergieanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1013.1.2.4 Druckluftspeicherkraftwerke und Entspannungsturbinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.1.3 Thermische Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053.1.4 Kraftwerke mit Verbrennungsmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.2 Anforderungen an das elektrische Eigenbedarfssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1123.2.1 Betriebsarten eines Kraftwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1123.2.2 Sicherstellung der Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133.2.2.1 Normalnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143.2.2.2 Notstromnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143.2.3 Kategorien elektrischer Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.2.3.1 Motorische und nicht motorische Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.2.3.2 Prozessgebundene und Allgemeinverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.2.4 Größenordnungen des elektrischen Eigenbedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.3 Prinzipien zur Umsetzung der Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.3.1 Strängigkeit und Fehlerkriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203.3.2 Netzgegebenheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213.3.3 Rückwirkungen von Verbrauchern und Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.3.3.1 Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.3.3.2 Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.3.4 Leistungsbilanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.3.5 Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1243.4 Grundschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

1481vde00.indd X1481vde00.indd X 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XIInhaltsverzeichnis

3.4.1 Blockschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.4.2 Sammelschienenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.4.3 Grundschaltplan eines konventionellen Kohlekraftwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1283.4.4 Grundschaltplan einer GuD-Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1303.5 Spannungen und Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313.5.1 Übliche Spannungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313.5.2 Kriterien für die Wahl der Spannungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313.5.3 Leerlauf- und Betriebsspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.5.4 Statische Spannungsänderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.5.4.1 Externe Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.5.4.2 Innerhalb des Eigenbedarfssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.5.5 Spannungseinbrüche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.5.5.1 Einfluss paralleler Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1383.5.5.2 Reduzierung von Spannungseinbrüchen am Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . 1393.5.6 Kurzzeitige Spannungserhöhungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.5.7 Spannungshaltung bei verschiedenen Betriebsweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.5.7.1 Betrieb mit Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.5.7.2 Betrieb am Hauptnetzanschluss ohne Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423.5.7.3 Betrieb am Reservenetzanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423.5.8 Frequenztoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423.6 Umschalteinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423.6.1 Umschalteinrichtungen für Netze > 1 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1433.6.1.1 Sofortumschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1443.6.1.2 Schnellumschaltung mit Phasenvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.6.1.3 Restspannungsumschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1473.6.1.4 Langzeitumschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.6.1.5 Zusatzfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1493.6.2 Umschalteinrichtungen für Netze < 1 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1493.6.2.1 Normalnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1493.6.2.2 Unterbrechungsbehaftete Notstromnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1503.6.2.3 Unterbrechungsfreie Notstromnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1503.6.3 Beispiele für den Einsatz von Umschalteinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1523.6.3.1 Kraftwerke mit Blockschaltung und Reservenetzanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . 1523.6.3.2 Kraftwerke in der Industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1533.7 Netzformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.7.1 Netzformen nach Art der Energieverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.7.1.1 Strahlennetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.7.1.2 Ringnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.7.1.3 Maschennetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.7.2 Netzformen nach Art der Sternpunktbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1573.7.2.1 Netz mit isoliertem Sternpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.7.2.2 Netze mit Erdschlusskompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.7.2.3 Netz mit niederohmiger Sternpunkterdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.7.3 Ausführung in Eigenbedarfsnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.7.3.1 Netze mit Spannungen > 1 000 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.7.3.2 Netze mit Spannungen < 1 000 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613.8 Verhalten bei Kurzschlüssen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1623.8.1 Kurzschlüsse in der Eigenbedarfsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

1481vde00.indd XI1481vde00.indd XI 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XII

3.8.2 Kurzschlüsse im Verbundnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1643.9 Netzrückwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1663.9.1 Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1663.9.2 Maßnahmen gegen Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703.9.2.1 Maßnahmen am Verursacher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703.9.2.2 Maßnahmen im Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1713.9.2.3 Abhilfemaßnahmen am Gerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.10 Weiterentwicklung von Eigenbedarfskonzepten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.10.1 Maßnahmen für Kraftwerke mit hohen Verfügbarkeitsansprüchen . . . . . . . . . 1723.10.1.1 Möglichkeiten zur Kurzschlussstrombegrenzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733.10.1.2 Konstruktive Einbindung der Kurzschlussstrombegrenzer . . . . . . . . . . . . . . . . . 1753.10.1.3 Druckbeanspruchung der elektrischen Betriebsräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1763.10.1.4 Aufstellung von Block- und Eigenbedarfstransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . 1783.10.2 Zusätzliche Mittelspannungsebene und Transformatorkombinationen . . . . . 1793.10.2.1 Zusätzliche Mittelspannungsebene bei leistungsstarken Blockanlagen . . . . . 1793.10.2.2 Kombinierter Maschinen- und Eigenbedarfstransfomator . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.10.2.3 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1823.11 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

4 Notstromsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1874.1 Aufgaben des Notstromsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1874.2 Grundzüge des Notstromsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1884.2.1 Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1894.2.2 Notstromverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1904.2.3 Spannungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1914.2.4 Verfügbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1924.2.5 Unterlagerte Spannungsebenen des Gleichspannungsnetzes . . . . . . . . . . . . . . . 1944.2.6 Dezentrale Lastschwerpunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1954.2.7 Erdung der Netze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1964.3 Betriebsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.3.1 Batteriegepufferte Gleichspannungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.3.1.1 Bereitschaftsparallelbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.3.1.2 Stark- und Ausgleichsladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1984.3.1.3 Bereitschaftsparallelbetrieb mit Stamm- und Zusatzzellen . . . . . . . . . . . . . . . . 1984.3.1.4 Bereitschaftsparallelbetrieb mit diodenbeschalteter Batterie . . . . . . . . . . . . . . . 1994.3.1.5 Umschaltbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1994.3.2 Unterbrechungsfreie Wechselspannungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2004.3.3 Unterbrechungsbehaftete Wechselspannungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2004.4 Schaltungskonzepte für konventionelle Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.4.1 Notstromsystem für Anlagen mit geringem Notstrombedarf . . . . . . . . . . . . . . . 2014.4.2 Notstromsystem für ein Industrie- bzw. Heizkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2024.4.3 Notstromsystem eines großen kohlegefeuerten Kraftwerksblocks . . . . . . . . . . 2054.5 Schaltungskonzepte in Kernkraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.5.1 Festlegung der Notstromverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.5.2 Schutz gegen innere Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2094.5.3 Schutz gegen äußere Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.5.4 Redundanz und funktionale Unabhängigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.5.5 Notstrombetrieb (gestörter Betrieb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XII1481vde00.indd XII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XIII

4.5.6 Prüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2114.5.7 Wiederholungsprüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2114.5.8 Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2114.5.8.1 Alterungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2124.5.8.2 Instandhaltungsstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2134.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

5 Disposition und Kabelverlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2155.1 Disposition der Eigenbedarfskomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2155.1.1 Komponenten der Eigenbedarfssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2155.1.2 Grundsätzliche Kriterien für die Disposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2165.1.2.1 Raumbedarf der Eigenbedarfsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2165.1.2.2 Systembedingte Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.1.2.3 Wirtschaftliche Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.1.2.4 Betriebliche Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2185.1.2.5 Zentrale – dezentrale Aufstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2185.1.2.6 Klassische Disposition eines Schaltanlagengebäudes in einem

Großkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2195.1.3 Planung der räumlichen Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2215.1.3.1 Planungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2215.1.3.2 Anforderungen an die bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225.1.3.3 Anforderungen an die Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.1.4 Technische Anforderungen und Vorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.1.4.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.1.4.2 Räumliche Trennung aus Sicherheits- und Verfügbarkeitsgründen . . . . . . . . . 2235.1.4.3 Bauseitige Brandschutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.1.4.4 Flucht- und Rettungswege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2245.1.4.5 Auslegung gegen Erdbeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2245.1.5 Elektrische Komponenten des Eigenbedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2245.1.5.1 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2245.1.5.2 Mittelspannungsschaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2275.1.5.3 Niederspannungsschaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2285.1.5.4 Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2295.1.5.5 Leittechnikschränke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2305.1.5.6 Warte und Rechner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2305.2 Kabelverlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.1 Allgemeine Aufgaben/Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.2 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.2.1 Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.2.2 Kabeltrassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.3 Kriterien für die Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2335.2.3.1 Raumbedarf für die Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2335.2.3.2 Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2345.2.4 Kabelverlegung auf Kabelpritschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2345.2.4.1 Anordnung der Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2345.2.4.2 Belegung von Kabelpritschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2355.2.4.3 Abstände der Kabelpritschen nach Spannungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2355.2.4.4 Biegeradien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XIII1481vde00.indd XIII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XIV

5.2.4.5 Kabelbefestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2365.2.5 Technische Anforderungen und Vorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2365.2.5.1 Räumliche Trennung aus Sicherheits- und Verfügbarkeitsgründen . . . . . . . . . 2365.2.5.2 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2365.2.5.3 Feuerbeständige Schottungen von Kabeldurchbrüchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2375.2.5.4 Kabelanlagen mit Funktionserhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2375.2.6 Kabeltrassensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2385.2.6.1 Kabelpritschen, Steigetrassen im Innenraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2385.2.6.2 Kabeltrassen im Gelände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2405.2.6.3 Kabeltragsysteme mit Funktionserhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2415.2.7 Planung von Kabeltrassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2425.2.7.1 Konzeptplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2435.2.7.2 Planung in der Entwurfsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2435.2.7.3 Planung der Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2435.2.7.4 Ausführungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2445.2.7.5 Anforderungen an die bauliche Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2445.3 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

6 Blitzschutz, Erdung und Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2476.1 Schutzphilosophie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2476.1.1 Schutzzonenkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2476.1.2 Bewertung des Blitzrisikos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2496.1.3 Blitzparameter und Blitzentladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2526.2 EMV-orientiertes Blitzschutzzonenkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2556.3 Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2586.3.1 Fangeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2586.3.2 Getrennte Fangeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2596.3.3 Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2596.3.4 Isolierte Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2606.3.5 Elektrische Isolierung des äußeren Blitzschutzes – Trennungsabstand . . . . . . 2626.4 Gebäude- oder Raumschirme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2636.5 Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2656.6 Potentialausgleichsnetzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2666.7 Innerer Blitzschutz – Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2686.7.1 Schutzgeräte an der Schnittstelle LPZ 0A/1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2696.7.2 Schutzgeräte an der Schnittstelle LPZ 1/2 und höher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2716.8 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2736.9 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

7 Selektivschutz im Kraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2757.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2757.2 Allgemeine Anforderungen an den Selektivschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2757.3 Besondere Anforderungen an den Generatorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2767.4 Ursachen für die Gefährdung rotierender Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2767.4.1 Gefährdung einer rotierenden Maschine bei äußerem Fehler . . . . . . . . . . . . . . 2777.4.1.1 Kurzschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2777.4.1.2 Schieflast (Unsymmetrie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2777.4.1.3 Fehlsynchronisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XIV1481vde00.indd XIV 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XV

7.4.1.4 Unter-/Überfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2787.4.2 Gefährdung rotierender Maschinen bei inneren Fehlern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2787.4.2.1 Wicklungsschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2787.4.2.2 Ständererdschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2797.4.2.3 Windungsschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.4.2.4 Läufererdschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.4.3 Gefährdung der Antriebsmaschine bei Rückleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.5 Netzanschluss und Schutzkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2817.6 Schutzeinrichtungen des Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2827.6.1 Überstromzeit- und Impedanzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2827.6.2 Differenzialschutz des Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2837.6.3 Ständererdschlussschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2847.6.3.1 Ständererdschlussschutz bei Blockschaltung mit etwa 90 %-Schutzbereich . 2847.6.3.2 Ständererdschlussschutz bei Blockschaltung mit 100 %-Schutzbereich . . . . . 2877.6.3.3 Ständererdschlussschutz bei Sammelschienenschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2907.6.4 Windungsschlussschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2917.6.5 Spannungssteigerungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2917.6.6 Schieflastschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2917.6.7 Untererregungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2927.6.8 Frequenzrückgangsschutz, Frequenzsteigerungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2927.6.9 Polschlupfschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2937.6.10 Läufererdschlussschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2947.6.11 Läuferüberlastschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2957.6.12 Rückleistungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2957.6.13 Kraftwerkentkupplungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2967.7 Schutz des Blocktransformators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2967.7.1 Distanzschutz auf der Oberspannungsseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2967.7.2 Differenzialschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2987.7.3 Buchholz-Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2987.7.4 Erdschlussschutz auf der Oberspannungsseite des Blocktransformators . . . . 2987.7.5 Erdschlussschutz auf der Unterspannungsseite des Blocktransformators . . . . 2997.7.6 Übererregungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2997.7.7 Sonstige Schutz- und Überwachungseinrichtungen des

Blocktransformators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.8 Schutz von Eigenbedarfstransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.8.1 Überstromzeitschutz auf der Oberspannungsseite (Generatorseite) . . . . . . . . . 3007.8.2 Überstromzeitschutz auf der Unterspannungsseite (Eigenbedarfsseite) . . . . . . 3007.8.3 Differenzialschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.8.4 Buchholz-Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.9 Schutzsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.9.1 Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3017.9.2 Prüfung der Schutzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3017.9.3 Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3027.9.3.1 Stromwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3027.9.3.2 Spannungswandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3057.9.4 Hilfsstromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3057.9.5 Auslösematrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3067.9.6 Entregungseinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XV1481vde00.indd XV 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XVI

7.9.7 Auslösespulen der Leistungsschalter, Schließorgane, Umschalteinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

7.9.8 Stationäre Prüfeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3087.9.9 Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3097.9.10 Klemmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3097.9.11 Störgrößenaufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3107.9.12 Uhrzeitsynchronisierung digitaler Schutzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3127.9.13 Kommunikationsschnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3127.10 Schutz der Eigenbedarfsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3147.10.1 Mittelspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3177.10.2 Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3207.11 Schutz der Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3217.11.1 Hochspannungsmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3217.11.2 Niederspannungsmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3237.12 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

8 Beleuchtungs- und Installationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3258.1 Planung von Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3258.1.1 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3258.1.2 Auswahl von Lichtquellen und Leuchten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3278.1.2.1 Lampen und Leuchten für Innenräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3298.1.2.2 Lampen und Leuchten für Außenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3318.1.3 Berechnung der Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3328.2 Beleuchtungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.2.1 Normalbeleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.2.2 Notbeleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.2.2.1 Sicherheitsbeleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3378.2.2.2 Ersatzbeleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3388.3 Ausführung von Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3408.3.1 Allgemeine Hinweise zur Beleuchtungsinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3408.3.2 Anlagenräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3418.3.3 Werkstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3418.3.4 Büroräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3428.3.5 Besprechungsräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3438.3.6 Räume für Schaltanlagen und Elektronikschränke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3438.3.7 Warten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3438.3.8 Außenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3448.3.9 Anlagensicherungsbeleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3458.3.10 Flughindernisbefeuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3468.4 Steckdosennetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3478.4.1 Steckdosen für 230-V-Wechselstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3478.4.2 Drehstrom/Wechselstrom-Steckdosenkombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3488.5 Revisionsverteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3498.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3508.6.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3508.6.2 Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XVI1481vde00.indd XVI 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XVII

9 Kommunikationstechnik und Anlagensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3539.1 Kommunikations- und Informationstechnik, Anlagensicherung . . . . . . . . . . . 3539.1.1 Netzwerke und Übertragungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3549.1.2 Kommunikationsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3599.1.2.1 Telekommunikationsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3609.1.2.2 Leitstandsfernsprechanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3669.1.2.3 Wechsel- und Gegensprechanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3679.1.2.4 Inbetriebsetzungs- und Wartungssprechverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3679.1.2.5 Alarmanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3689.1.2.6 Drahtlose Personensuchanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3709.1.2.7 Betriebsfunkanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3739.1.2.8 Handsprechfunkgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3749.1.2.9 Mobiltelefone (GSM/UMTS-Netze) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3759.1.2.10 Verbindungen nach außen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3759.1.3 Uhrenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3769.1.4 Brandmeldeanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3779.1.5 Videoanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3829.1.6 Anlagensicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3989.2 Steuerung und Überwachung der elektrotechnischen Komponenten . . . . . . . 4079.2.1 Steuerung und Überwachung des Eigenbedarfsnetzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4089.2.2 Steuerung und Überwachung der prozesstechnischen Abzweige . . . . . . . . . . . 4099.2.3 Ankopplung der Schaltanlagen nach IEC 61850 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4139.3 Funktionale Sicherheit –

SIL-Ermittlung und -Einstufung nach Perfomance Level (PL) . . . . . . . . . . . . . . 4159.3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4159.3.2 Gesetzliche Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4169.3.2.1 Druckgeräte- und Maschinenrichtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4179.3.2.2 Maschinenrichtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4189.3.2.3 Umweltrecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.3.2.4 Sonstige Anwendungsfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.3.3 Management der funktionalen Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.3.3.1 Ansatz für den Perfomance Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.3.3.2 Ansatz für den Safety Integrity Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.3.4 Sicherheitslebenszyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4229.3.4.1 Konzept und Festlegung des Umfangs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4229.3.4.2 Gefahren- und Risikoanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4249.3.4.3 Festlegung der Sicherheitsanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4259.3.5 Entwurf, Auslegung und Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4269.3.6 Beispiele für SIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4269.3.6.1 Beispiel 1: Wasserrohrkessel nach DIN EN 12952-1

mit Öl- und Staubfeuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4269.3.6.2 Beispiel 2: Großraumwasserkessel nach DIN EN 12953 mit Ölfeuerung . . . . 4299.3.6.3 Beispiel 3: Hochdruckvorwärmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4299.3.6.4 Beispiel 4: Turbosatz bestehend aus Dampfturbine und Generator . . . . . . . . . 4319.4 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4329.4.1 Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4339.4.2 Europäische Rechtsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4339.4.3 Deutsche Gesetzgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XVII1481vde00.indd XVII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XVIII

9.4.4 Technische Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

10 Elektrotechnische Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43710.1 Wirkungsgrad elektrotechnischer Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43710.1.1 Bedeutung des Wirkungsgrads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43710.1.2 Komponenten-Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43810.1.3 Wirtschaftlichkeit einer Wirkungsgradverbesserung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43810.1.4 DCF-Methode zur Wirtschaftlichkeitsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43910.1.5 Anwendung der DCF-Methode an einem Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44110.1.6 Bewertung der Verlustleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44210.2 Synchrongenerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44410.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44410.2.2 Bauarten und Kühlsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44510.2.2.1 Luftgekühlte Turbogeneratoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44510.2.2.2 Wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44610.2.2.3 Direkte Leiterkühlung mit Wasserstoff oder Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44810.2.2.4 Vierpolige Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45110.2.2.5 Sicherheit wasserstoffgekühlter Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45410.2.3 Erregereinrichtungen und Spannungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45510.2.3.1 Erregereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45510.2.3.2 Spannungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45710.2.4 Kenngrößen und Kennlinien des Synchrongenerators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45910.2.4.1 Kenngrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45910.2.4.2 Kennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46210.2.5 Anforderungen an den Synchrongenerator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46510.2.6 Anforderungen an die Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46610.2.7 Maschinentechnischer Generatorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46910.2.8 Montage, Demontage, Schnittstellen mit anderen Kraftwerkskomponenten . 47010.3 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47210.3.1 Maschinentransformator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47210.3.1.1 Ausführung, technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47210.3.1.2 Grenzleistung und Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47410.3.1.3 Einstellbarkeit der Übersetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47410.3.1.4 Lautstärke, Geräuschbedämpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47510.3.1.5 Isolationskoordination und Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47610.3.1.6 Betriebsüberwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47810.3.1.7 Monitoringsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48010.3.1.8 Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48110.3.1.9 Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48110.3.2 Eigenbedarfstransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48210.3.2.1 Anforderungen an den Eigenbedarfstransformator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48210.3.2.2 Übersetzung, Kurzschlussspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48310.3.2.3 Wicklungsaufbau und Ersatzschaltbild. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48310.3.2.4 Kurzschlussfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48610.3.3 Industrietransformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48610.3.3.1 Kennzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48610.3.3.2 Transformatoren im Stromrichterbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48710.3.3.3 Schwer entflammbare Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XVIII1481vde00.indd XVIII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XIX

10.4 Generatorableitungen und Generatorleistungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48810.4.1 Generatorableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48810.4.1.1 Übersicht, Aufgaben, Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48810.4.1.2 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49010.4.1.3 Auslegungskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49110.4.1.4 Konstruktiver Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49310.4.1.5 Anschlusstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49310.4.1.6 Erdungs- und Kurzschließvorrichtung (KSV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49510.4.1.7 Strom- und Spannungswandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49710.4.1.8 Druckhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49810.4.1.9 Verlustabführung (forcierte Kühlung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49810.4.1.10 Verlustreduzierte/optimierte Generatorableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50010.4.1.11 Durchzugsbelüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50110.4.1.12 Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50110.4.2 Generatorleistungsschaltersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50110.4.2.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50110.4.2.2 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50310.4.2.3 Funktionsschema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50410.4.2.4 Bemessungskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50410.4.2.4.1 Schaltanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50410.4.2.4.2 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50510.4.2.4.3 Thermische Auslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50510.4.2.4.4 Dielektrische Auslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50610.4.2.4.5 Spezielle Anforderungen an Generatorleistungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50610.4.2.4.6 Elektrodynamische Beanspruchung

(Stoßkurzschlussstrom und Kurzzeitstrom) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50910.4.2.5 Lebensdauer, Revisionskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50910.4.2.5.1 Elektrische Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50910.4.2.5.2 Mechanische Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50910.4.2.5.3 Zeitliche Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51010.4.2.6 Aufbau und Funktion des Gesamtsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51010.4.2.6.1 Generatorleistungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51310.4.2.6.2 Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51310.4.2.6.3 Trennschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51410.4.2.6.4 Erdungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51410.4.2.6.5 Kurzschließverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51410.4.2.6.6 Anfahrschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51410.4.2.6.7 Motorantriebe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51510.4.2.6.8 Elektrische Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51510.4.2.6.9 Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51510.4.2.7 Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51510.5 Schaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51610.5.1 Mittelspannungsschaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51610.5.1.1 Konstruktiver Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51610.5.1.2 Leistungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52210.5.1.3 Überspannungen bei Schaltvorgängen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52410.5.1.4 Sekundäreinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52510.5.2 Niederspannungsschaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XIX1481vde00.indd XIX 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XX

10.5.3 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53110.6 Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53110.6.1 Antriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53110.6.1.1 Der Asynchron- und der Synchronmotor am Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53110.6.1.2 Der Asynchronmotor und der Synchronmotor am Umrichter . . . . . . . . . . . . . . 53510.6.2 Vorschriften, Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53810.6.3 Typische Ausführungen von Drehstrommotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53810.6.4 Kabelanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54210.6.5 Anforderungen des stationären Betriebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54510.6.5.1 Anforderungen an die thermische und elektrische Bemessung . . . . . . . . . . . . . 54510.6.5.2 Lagerung, Wellenstrang und Motorbefestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54610.6.6 Anforderungen aus transienten Betriebseinflüssen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55010.6.7 Wartungsintervalle, Überwachungs- und Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . 55310.7 Stromrichter im Eigenbedarfsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55710.7.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55710.7.2 Grundschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55710.7.2.1 Einteilung von Stromrichtern nach Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55710.7.2.2 Einteilung von Stromrichtern nach Erzeugung der Taktfrequenz . . . . . . . . . . 55810.7.2.3 Netzgeführte Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55810.7.2.3.1 Wechselstromgleichrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55910.7.2.3.1.1 Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55910.7.2.3.1.2 Mittelpunktschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56010.7.2.3.1.3 Glättung mit Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56010.7.2.3.2 Drehstromgleichrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56110.7.2.3.2.1 Mittelpunktschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56110.7.2.3.2.2 Brückenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56310.7.2.3.2.3 Höherpulsige Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56410.7.2.3.2.4 Parallelschaltung von Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56510.7.2.3.3 Gesteuerte Gleichrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56610.7.2.3.4 Netz- und lastgeführter Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56810.7.2.3.5 Umkehrstromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56910.7.2.3.6 Sonderthemen netzgeführter Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56910.7.2.3.6.1 Kommutierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56910.7.2.3.6.2 Stromrichterrückwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57010.7.2.3.6.3 Oberschwingungsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57110.7.2.4 Zwischenkreislose Drehstromschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57310.7.2.4.1 Direktumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57310.7.2.4.2 Drehstromsanftanlasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57410.7.2.5 Selbstgeführte Stromrichterschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57510.7.2.5.1 Gleichstromabwärtssteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57610.7.2.5.2 Gleichstromaufwärtssteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57710.7.2.5.3 Vollbrücke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57810.7.2.6 Selbstgeführte Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57910.7.2.6.1 Pulswechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57910.7.2.6.2 Aktive Gleichrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58010.7.2.6.3 Aktive Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58110.7.2.6.4 Multi-Level-Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58210.7.3 Kühlung von Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XX1481vde00.indd XX 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXI

10.7.4 Regelung von Stromrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58510.7.4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58510.7.4.2 Typische Reglerstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58610.7.4.3 Feldorientierte Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58810.7.5 Stromrichtersysteme und Lasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59010.7.5.1 Gleichstrommaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59010.7.5.1.1 Maschinenverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59010.7.5.2 Asynchronmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59110.7.5.2.1 U/f-Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59110.7.5.2.2 Drehzahlregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59310.7.5.2.3 Generatorischer Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59310.7.5.2.4 Netzbelastung bei Betrieb von Motoren mit Frequenzumrichtern . . . . . . . . . . 59410.7.5.2.5 Wicklungsbelastung von Motoren bei Pulswechselrichterbetrieb . . . . . . . . . . . 59510.7.5.3 Stromrichtermotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59710.7.5.4 Netzkupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59910.7.5.5 Untersynchrone Stromrichterkaskade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59910.8 Armaturenantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60110.8.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60110.8.2 Armaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60110.8.2.1 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60110.8.2.2 Anforderungen an Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60210.8.2.3 Momentenverlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60310.8.2.4 Abtriebsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60410.8.3 Antriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60410.8.3.1 Bewegungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60410.8.3.2 Nutzungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60410.8.3.3 Antriebsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60510.8.4 Elektromotorische Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60710.8.4.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60710.8.4.2 Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60910.8.4.3 Signalaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61010.8.4.4 Auslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61310.8.5 Magnetventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61410.8.5.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61410.8.5.2 Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61410.8.5.3 Ansteuerung/Rückmeldung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61410.8.6 Ausblick in die Zukunft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61410.9 Kabel, Leitungen, Garnituren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61510.9.1 Aufbauelemente für Kabel und Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61510.9.1.1 Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61510.9.1.2 Isolierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61510.9.1.3 Mäntel und schützende Aufbauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61710.9.2 Hoch- und Höchstspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61710.9.2.1 Kabelauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61710.9.2.2 VPE-isolierte Hochspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61710.9.2.3 Hochspannungsgarnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61810.9.2.4 Prüfanforderungen für Hoch- und Höchstspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . 61910.9.3 Mittelspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXI1481vde00.indd XXI 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXII

10.9.3.1 PVC-isolierte Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61910.9.3.2 VPE-isolierte Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62010.9.3.3 VDE-Bestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62010.9.4 Niederspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62010.9.4.1 PVC-isolierte Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62010.9.4.2 VPE-isolierte Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62110.9.4.3 VDE-Bestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62110.9.5 Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62110.9.5.1 Starkstromleitungen für feste Verlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62110.9.5.2 Starkstromleitungen für beweglichen Einsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62210.9.6 Sonderkabel und -leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62210.9.6.1 Halogenfreie Kabel mit besonderen Eigenschaften im Brandfall . . . . . . . . . . . 62210.9.6.2 Halogenfreie Kabel mit Mindestanforderungen an Isolations- und

Funktionserhalt im Brandfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62310.9.6.3 Halogenfreie Leitungen mit besonderen Eigenschaften im Brandfall . . . . . . . 62410.9.7 Kurzschlussfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62410.9.7.1 Thermische Kurzschlussbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62410.9.7.2 Mechanische Kurzschlussbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62410.9.8 Garnituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62510.9.8.1 Garnituren für den Mittelspannungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62510.9.8.2 Steckverbindungen für den Mittelspannungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62510.9.8.3 Garnituren für den Niederspannungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62710.9.8.4 Schrumpfkappen, Schrumpfschläuche und Reparaturmanschetten . . . . . . . . . 62710.10 Ortsfeste Batterien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62710.10.1 Energiespeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62710.10.2 Funktion einer Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62810.10.3 Einsatz/Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62910.10.4 Auswahl einer geeigneten Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63010.10.5 Ausführung der Zellengefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63210.10.5.1 Wartungsarme Batteriezellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63210.10.5.2 Verschlossene Batteriezellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63310.10.6 Nenngrößen für den Betrieb stationärer Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63310.10.6.1 Nennkapazität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63310.10.6.2 m-stündige Kapazität Km . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63410.10.6.3 Nennspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63510.10.6.4 Gasungsspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63610.10.6.5 Entladeschlussspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63610.10.6.6 Entladestrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63610.10.6.7 Nennentladezeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63610.10.6.8 Nenntemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63610.10.6.9 Nenndichte des Elektrolyten (Säuredichte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63810.10.6.10 Nennelektrolytstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63810.10.7 Brauchbarkeitsdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63810.10.8 Laden der Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63910.10.8.1 Ladekennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63910.10.8.2 Erhaltungsladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64210.10.8.3 Starkladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64210.10.8.4 Ausgleichsladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXII1481vde00.indd XXII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXIII

10.10.9 Ladekreisüberwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64310.10.10 Entladen der Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64410.10.11 Innenwiderstand Ri und Kurzschlussstrom Ik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64610.10.12 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64710.11 Gleich- und Wechselrichter, DC/DC-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64810.11.1 Gleichrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64810.11.1.1 Gleichrichterarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64910.11.1.2 Gleichrichterschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64910.11.1.3 Aufbau eines Gleichrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65010.11.1.4 Einsatz/Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65310.11.2 Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65410.11.2.1 Wechselrichterarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65410.11.2.2 Wechselrichterschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65510.11.2.3 Aufbau eines Wechselrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65710.11.2.4 Einsatz/Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65910.11.3 DC/DC-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66010.11.3.1 Arten von DC/DC-Wandlern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66010.11.3.2 DC/DC-Wandler-Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66010.11.3.3 Aufbau eines DC/DC-Wandlers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66110.11.3.4 Einsatz/Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66310.12 Notstromdieselaggregate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66410.12.1 Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66410.12.2 Aggregattypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66510.12.3 Betriebsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66710.12.4 Hilfseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66710.12.4.1 Anlassanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66810.12.4.2 Start-Stopp-Automatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66810.12.4.3 Steuerung, Regelung und Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66910.12.4.4 Kraftstoffanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67010.12.4.5 Luftzufuhr, Ansaug- und Abgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67010.12.4.6 Schmierölsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67010.12.4.7 Kühlwassersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67010.12.4.8 Aggregate- und Generatorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67110.12.4.9 Diesel-Unterverteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67210.12.4.10 Räumliche Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67310.12.4.11 Schalldämpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67310.13 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67410.13.1 Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680

11 Auslegung und Berechnung von Drehstromanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68311.1 Kurzschlussstromberechnungen in Drehstromanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68511.1.1 Impedanzen der Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68711.1.2 Kurzschlussstromberechnungen, Verfahren der Ersatzspannungsquelle . . . . . 70311.1.3 Beispiel einer Kurzschlussstromberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71011.2 Wirkungen des Kurzschlussstroms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72311.2.1 Thermische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72311.2.2 Dynamische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73511.2.3 Lichtbögen in Schaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXIII1481vde00.indd XXIII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXIV

11.3 Berechnung von Spannungsfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73911.3.1 Spannungsfall über Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74011.3.2 Spannungsfall über Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74811.3.3 Belastungs- und Spannungsverhältnisse bei Kraftwerksblöcken . . . . . . . . . . . 75611.3.4 Spannungseinbruch bei Schaltvorgängen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77811.4 Optimierung der Betriebsmittelauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79111.5 Das zeitliche Verhalten des Kurzschlussstroms bei generatornahen

Kurzschlüssen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79211.5.1 Generatornaher Kurzschluss am Beispiel eines 800-MW-Steinkohleblocks . 79411.5.2 Ausbleibende Nulldurchgänge im Kurzschlussstromverlauf . . . . . . . . . . . . . . . 79811.5.2.1 Einfluss von Betriebspunkt und Gleichstromzeitkonstante Tg auf den

zeitlichen Verlauf des Kurzschlussstroms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79911.5.2.2 Einfluss des Lichtbogenwiderstands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80111.6 Bemessung der Mittelspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80211.6.1 Zulässige Strombelastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80211.6.2 Kurzschlussstrombeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80311.6.3 Berechnungsbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80611.7 Bemessung der Niederspannungskabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80611.7.1 Zulässige Strombelastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80711.7.2 Kurzschlussstrombeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80811.7.3 Abschaltbedingungen im TN-Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80911.7.4 Spannungseinbruch beim Motoranlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81011.7.5 Spannungsunterschied bei Betriebsstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81011.7.6 Überschlägige Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81011.7.7 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81211.7.7.1 Niederspannungsverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81211.7.7.2 Niederspannungsmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81311.8 Bemessung der Zusatzkapazitäten der Generatorableitung . . . . . . . . . . . . . . . . 81411.8.1 Überspannung durch Erdschluss im Übertragungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81411.8.2 Kapazitiv übertragene transiente Überspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81611.8.3 Induktiv übertragene transiente Überspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81711.9 Grundlagen der Selektivitätsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81811.9.1 Schutzkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81811.9.2 Kriterien der Schutzeinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81911.9.3 Selektives Abschalten durch Zeitstaffelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82011.9.3.1 Selektivität zwischen Sicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82011.9.3.2 Selektivität zwischen unabhängigen Überstromrelais oder

Primärauslösern und nachgeschalteten Niederspannungssicherungen . . . . . . 82011.9.3.3 Selektivität zwischen unabhängigen Überstromsekundärrelais

oder Primärauslösern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82111.9.4 Selektives Abschalten durch Stromstaffelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82211.9.5 Nachweis der Selektivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82211.10 Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82311.10.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82311.10.1.1 Analytische Betrachtung von Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82411.10.1.2 Kennwerte von oberschwingungsbehafteten elektrischen Größen . . . . . . . . . . 82711.10.1.3 Wirkung und Ausbreitung von Oberschwingungen in Netzen . . . . . . . . . . . . . 82811.10.2 Berechnung von Oberschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXIV1481vde00.indd XXIV 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXV

11.10.2.1 Rechenverfahren von Hand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83311.10.2.2 Softwaretechnische Modellierung, Berechnung und Simulation . . . . . . . . . . . 83411.10.3 Oberschwingungen in Eigenbedarfsnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83611.10.3.1 Beispiel zur Oberschwingungskoordination in einem Eigenbedarfsnetz . . . . 83711.10.3.2 Ableitung von Planungsgrundsätzen für Eigenbedarfsnetze . . . . . . . . . . . . . . . 84111.11 Notstromdieselaggregat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84211.11.1 Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84311.11.1.1 Bestimmende Merkmale der Generatorauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84311.11.1.2 Leistungsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84411.11.1.3 Generatornennleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84511.11.1.4 Schieflast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84611.11.1.5 Nennspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84611.11.1.6 Statische und dynamische Toleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84611.11.1.7 Kurzschlussströme, Reaktanzen, Zeitkonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85011.11.1.8 Berücksichtigung des Sternpunkts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85111.11.2 Dieselmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85211.11.2.1 Bestimmende Merkmale der Motorauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85311.11.2.2 Leistungsabgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85311.11.2.3 Motornennleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85411.11.2.4 Drehzahl und Drehzahlstellbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85511.11.2.5 Kupplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85611.11.3 Sondermotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85711.12 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

12 Auslegung und Berechnung der unterbrechungsfreien Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861

12.1 Auslegung von Batterie, Gleich- und Wechselrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86112.1.1 Auslegung der Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86112.1.1.1 Bestimmende Merkmale der Batterieauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86212.1.1.2 Ermittlung der zulässigen Verbraucherspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86312.1.1.3 Berücksichtigung des Spannungsfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86312.1.1.4 Ermittlung der Zellenzahl einer Bleibatterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86512.1.1.5 Erstellen einer Leistungsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86612.1.1.6 Bestimmung der Plattenzahl und Nennkapazität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86612.1.2 Auslegung des Gleichrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87012.1.2.1 Bestimmende Merkmale der Gleichrichterauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87012.1.2.2 Erstellen einer Leistungsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87112.1.2.3 Bestimmung des Gleichrichternennstroms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87112.1.2.4 Kurzschluss in einem Verbraucherabgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87212.1.3 Auslegung des Wechselrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87312.1.3.1 Bestimmende Merkmale der Wechselrichterauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87312.1.3.2 Erstellen der Leistungsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87412.1.3.3 Bestimmung der Wechselrichterleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87412.1.3.4 Kurzschluss in einem Verbraucherabzweig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87512.1.4 Kontrollrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87512.2 Kurzschlussströme und Kurzschlussbeanspruchung in Gleichstromanlagen . 87612.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87612.2.1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXV1481vde00.indd XXV 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXVI

12.2.1.2 Begriffe und Erläuterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87812.2.1.3 Zeitverläufe der Kurzschlussströme und standardisierte

Näherungsfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87912.2.2 Ermittlung der Teilkurzschlussströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88312.2.2.1 Ersatzschaltplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88312.2.2.2 Resistanz und Induktivität von Leitungsabschnitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88412.2.2.3 Gleichrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88512.2.2.3.1 Ersatzschaltplan und Kurzschlussparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88512.2.2.3.2 Dauerkurzschlussstrom Ikd und Stoßkurzschlussstrom ipd . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88712.2.2.3.3 Zeitpunkt tpd für den Stoßkurzschlussstrom, Anstiegszeitkonstante 1d

und Abfallzeitkonstante 2d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88812.2.2.4 Bleibatterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88912.2.2.4.1 Ersatzschaltplan und Kurzschlussparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88912.2.2.4.2 Dauerkurzschlussstrom IkB und Stoßkurzschlussstrom ipB . . . . . . . . . . . . . . . . . 89012.2.2.4.3 Zeitpunkt tpB des Stoßkurzschlussstroms, Anstiegszeitkonstante 1B

und Abfallzeitkonstante 2B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89112.2.2.5 Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89112.2.2.5.1 Ersatzschaltplan und Kurzschlussparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89112.2.2.5.2 Stoßkurzschlussstrom ipC und dessen Zeitpunkt tpC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89212.2.2.5.3 Anstiegszeitkonstante 1C und Abfallzeitkonstante 2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89412.2.2.6 Gleichstrommotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89612.2.2.6.1 Ersatzschaltplan und Kurzschlussparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89612.2.2.6.2 Dauerkurzschlussstrom IkM und Stoßkurzschlussstrom ipM . . . . . . . . . . . . . . . . . 89612.2.2.6.3 Zeitpunkt tpM des Stoßkurzschlussstroms, Anstiegszeitkonstante 1M

und Abfallzeitkonstante 2M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89812.2.3 Ermittlung des gesamten Kurzschlussstroms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90112.2.3.1 Korrekturfaktor für den Teilkurzschlussstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90112.2.3.2 Überlagerung der Teilkurzschlussströme an der Fehlerstelle F2 . . . . . . . . . . . . 90312.2.4 Mechanische und thermische Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90512.2.4.1 Mechanische Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90512.2.4.2 Thermische Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90612.2.5 Berechnungsbeispiel – 220-V-Gleichstromanlage eines Kraftwerks . . . . . . . . 90812.2.5.1 Übersichtsschaltplan und benötigte Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90812.2.5.2 Ermittlung der Teilkurzschlussströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91112.2.5.2.1 Kurzschlussstrom des Gleichrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91112.2.5.2.2 Kurzschlussstrom der Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91412.2.5.2.3 Kurzschlussstrom des Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91512.2.5.2.4 Kurzschlussstrom des Gleichstrommotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91612.2.5.3 Ermittlung des gesamten Kurzschlussstroms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91812.2.5.3.1 Ermittlung der Korrekturfaktoren küd, küB und küC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91812.2.5.3.2 Teilkurzschlussstromverläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91912.2.5.3.3 Gesamtkurzschlussstrom an der Fehlerstelle F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92012.2.6 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92212.3 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926

13 Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92913.1 Grundlagen der Instandhaltung elektrischer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92913.1.1 Instandhaltung heute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 930

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXVI1481vde00.indd XXVI 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXVII

13.1.2 Der Begriff Anlage in der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93113.1.3 Grundbegriffe der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93113.1.4 Das Kraftwerk-Kennzeichensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93313.1.5 RDS-PP – eine Weiterentwicklung des KKS-Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93413.1.6 Die Arbeitssicherheit, ein Teil der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93413.1.7 Elektrofachpersonal für Betrieb und Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93713.1.8 Zuverlässigkeit und Ausfallraten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93913.2 Maßnahmen der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94113.2.1 Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94113.2.2 Inspektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94213.2.3 Instandsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94213.2.4 Zusammenspiel von Wartung, Inspektion und Instandsetzung . . . . . . . . . . . . . 94313.2.5 Instandhaltungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94413.2.6 Revisionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94613.3 Instandhaltungskonzepte und -strategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94713.3.1 Vorbeugende Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94713.3.2 Schadensbezogene Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94713.3.3 Zustandsorientierte Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94813.3.4 Risikobasierte Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94913.4 Entwicklung der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95113.4.1 Umsetzung neuer Methoden in der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95113.4.2 Darstellung der risikobasierten Instandhaltung

anhand eines Musterkraftwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95513.5 Anforderung der Instandhaltung bei Neubaukraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . 95713.5.1 Anforderung der Instandhaltung an die Konzeption, Planung

und Konstruktion bei Neubaukraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95713.5.2 Frühzeitige Vermeidung von Ausfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95813.5.3 Berücksichtigung der Einsatzbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96113.5.4 Überwachungs- und Diagnoseeinrichtungen

für das Instandhaltungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96413.6 Instandhaltung in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96813.6.1 Personeller Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96813.6.2 Administrative Hilfsmittel für eine erfolgreiche Instandhaltung . . . . . . . . . . . 96913.6.3 Arbeitsmittel in der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97113.6.4 Praktische Instandhaltung der Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97213.6.5 Zyklen der Instandsetzung und Revisionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97313.7 Beispiele zur Instandhaltung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel . . . . . . 97413.7.1 Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97513.7.2 Antriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97713.7.3 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97813.7.4 Schaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98013.7.5 Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98213.7.6 Elektronische Leistungseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98313.7.7 Schutz-, Mess-, Steuer-, Regeleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98313.7.8 Gebäudetechnik und Wiederholungsprüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98413.7.9 Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98513.8 Vorschriften und Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98513.8.1 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 989

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXVII1481vde00.indd XXVII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXVIII

14 Beispiele ausgeführter Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99114.1 950-MW-Braunkohlekraftwerk Niederaußem Block K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99114.1.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99114.1.2 Energieableitung und Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99214.1.3 Räumliche Anordnung der Eigenbedarfsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99414.1.4 Grundzüge der Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99614.1.5 Notstromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99714.1.6 Leittechnisches Feldbuskonzept und Leistungsversorgung der Aktorik . . . . 100214.1.7 Hauptkomponenten der Eigenbedarfsanlage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100614.1.8 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101214.2 Elektrische Ausrüstung des Kernkraftwerks Brokdorf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101214.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101214.2.2 Blockschaltung und Netzanschluss mit den Hauptkomponenten . . . . . . . . . . 101514.2.2.1 Blockschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101814.2.2.2 Synchronisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101914.2.2.3 Spannungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101914.2.3 Eigenbedarfsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102214.2.3.1 Eigenbedarfsumschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102214.2.4 Notstromanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102314.2.4.1 Notstromanlage 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102314.2.4.2 Notstromanlage 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102614.2.5 Auslegung der elektrischen Systeme und Komponenten

für das Notstromsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102714.2.5.1 Sicherstellung der betriebsgerechten Spannung und Frequenz . . . . . . . . . . . . 102714.2.5.2 Motorauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102914.2.5.3 Auslegung der Abzweigkabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102914.3 Elektrische Einrichtungen im Verbundblock Heizkraftwerk 2

Altbach/Deizisau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103014.3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103014.3.1.1 Standort Kraftwerk Altbach/Deizisau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103014.3.1.2 Allgemeine Beschreibung des Verbundblocks Heizkraftwerk 2 . . . . . . . . . . . . 103114.3.1.3 Leittechnik HKW2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103314.3.2 Schaltanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103314.3.2.1 Hochspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103314.3.2.2 Mittelspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103514.3.2.3 Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103714.3.2.4 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103914.3.3 Elektrische Maschinen und Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104014.3.3.1 Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104014.3.3.2 Mittelspannungsantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104114.3.3.3 Niederspannungsmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104214.3.3.4 Regel- und Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104214.3.3.5 Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104314.3.3.6 Elektrofilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104414.3.4 Notstromeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104414.3.4.1 Gleichspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104414.3.4.2 Unterbrechungslose AC-Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104414.3.4.3 Notstromdieselaggregat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXVIII1481vde00.indd XXVIII 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXIX

14.3.5 Messen, Steuern, Regeln elektrischer Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104514.3.5.1 Schutz, Transientenrekorder und Synchronisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104514.3.5.2 Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104614.3.5.3 Umschaltautomatiken, Spannungsregler, Unterspannungssteuerung . . . . . . 104614.3.6 Installations-, Gebäudetechnik und Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104714.3.6.1 Erdung, Blitzschutz, Kabelwege und Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104714.3.6.2 Licht- und Kraftinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104814.3.6.3 Brandmeldeanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104814.3.6.4 Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104814.3.7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104914.4 Eigenbedarfsanlagen des Pumpspeicherkraftwerks Goldisthal . . . . . . . . . . . . 104914.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104914.4.2 Aufbau der Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105314.4.3 Steuerung des Eigenbedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105614.4.4 Umschaltautomatiken im Eigenbedarfsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105714.4.5 Schwarzanfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105814.4.6 Im Eigenbedarf eingesetzte Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105814.5 Offshorewindpark Horns Rev 1 in Dänemark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105914.5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105914.5.2 Der Windpark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106114.5.3 Kommunikation und Datenübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106214.5.4 Die 34-kV-Mittelspannungsverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106414.5.5 Niederspannungsverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106714.5.6 Wirk- und Blindleistungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106814.6 Bahnstromkraftwerke und -umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107114.6.1 Einleitung – historische Entwicklung des 16 2/3-Hz-Bahnstromsystems . . . 107114.6.2 Struktur des deutschen Bahnenergienetzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107314.6.3 Bahnstromkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107514.6.3.1 GuD-Kraftwerk Kirchmöser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107614.6.3.2 Pumpspeicherwerk Langenprozelten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107814.6.4 Rotierende Umformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107914.6.4.1 Frequenzstarrer Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107914.6.4.2 Frequenzelastischer Betrieb am Beispiel Gemeinschaftskernkraftwerk

Neckarwestheim (GKN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108014.6.4.3 Sonstige frequenzelastische Umformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108314.6.5 Statische Umrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108414.6.5.1 Brückenwechselrichter in Zweipunkt-GTO-Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . 108414.6.5.2 Wechselrichter in Dreipunkt-GTO-Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108714.6.5.3 Eigenbedarfsversorgung eines Groß-Bahnstromumrichters . . . . . . . . . . . . . . . 109314.6.5.4 Regelung des Frequenzumrichters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109514.6.6 Besonderheiten des Netzschutzes bei Bahnstromnetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109814.6.6.1 Schutz im 110-kV-Übertragungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109814.6.6.2 Schutz im 15-kV-Oberleitungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109914.6.7 Stabilität der Bahnstromnetze bei Umrichterspeisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110014.6.8 Systemvergleich 16 2/3-Hz- und 50-Hz-Bahnnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110214.7 Raffineriekraftwerk Leuna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110514.7.1 Energieerzeugung und -ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110514.7.2 Eigenbedarfsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXIX1481vde00.indd XXIX 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40

XXX

14.7.2.1 Normalnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110814.7.2.2 Notstromnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110914.7.3 Auslegungsmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110914.7.3.1 110-kV-Schaltanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110914.7.3.2 Generatoren und Transformatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111014.7.3.3 Komponenten des Notstromnetzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111114.7.3.4 Blockschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111114.7.3.5 Lastmanagementsystem/Insellogik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111114.7.4 Inselbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111214.8 Industrielle Stromversorgung im Chemiepark Marl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111314.8.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111314.8.2 Verbrauch und Erzeugungskapazität von Dampf und Strom . . . . . . . . . . . . . . 111414.8.3 Zuverlässige Stromversorgung der Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111514.8.4 Zuverlässige Dampfversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111914.8.5 Versorgung des elektrischen Kraftwerkseigenbedarfs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112114.8.6 Wirtschaftliche Versorgung eines Chemiestandorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112114.9 Fernwärmenetz Hamburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112314.9.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112314.9.2 Drehzahlverstellung der Heizwasserpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112414.9.3 Beispiele für die Ausführung von Eigenbedarfsanlagen

in Fernwärmestationen des Hamburger Fernwärmenetzes . . . . . . . . . . . . . . . . 112814.9.3.1 Elektrische Versorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112814.9.3.2 10-kV-Pumpstation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112914.9.3.3 Wärmeumformwerke (WUW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113014.9.3.4 Wärmespeichersystem mit elektrischer Energieerzeugung und

Netzanbindung über Kurzschlussstrombegrenzungsdrosselspule . . . . . . . . . . 113114.9.3.5 Wärmeumformwerk mit elektrischer Energieerzeugung und

Netzanbindung über IS-Begrenzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113214.10 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133

Die Herausgeber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139

Die Autoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1141

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1151

Inhaltsverzeichnis

1481vde00.indd XXX1481vde00.indd XXX 23.08.2012 17:42:4023.08.2012 17:42:40