Vergleich der Konzepte zur Blindleistungskompensation auf Höchstspannungsebene : Analyse am Beispiel des österreichischen Übertragungsnetzes

Abstract

Der steigende Anteil volatiler Erzeugungseinheiten und die zunehmende Auslastung des österreichischen Übertragungsnetzes führen zu einem wachsenden Bedarf an Blindleistungskompensation. Ziel dieser Arbeit war es, ein österreichweites, blindleistungsplausibles Netzmodell zu entwickeln, um Fragen zur Spannungsstabilität und zum Einsatz von Kompensationsanlagen zu untersuchen. Das Modell wurde auf Basis eines bestehenden ENTSO-E- Datensatzes aufgebaut, an den österreichischen Netzraum angepasst und durch Messwertvergleiche validiert. Mithilfe des Modells wurden die Sensitivität von Umspannwerken, die Auswirkungen von Leitungsausfällen, der Einsatz von High Temperature Low Sag (HTLS) Leiterseilen sowie verschiedene Kompensationsstrategien betrachtet. Die Analysen zeigen, dass der Einsatz konventioneller, statischer Kompensationsmaßnahmen in vielen Betriebssituationen eine hinreichende Spannungsstützung ermöglicht. Allerdings weisen die Ergebnisse auch auf deren Grenzen hin. Die statischen Berechnungen können die Vorteile der dynamischen Kompensationsanlagen nicht ausreichend abbilden, was eine allgemein gültige Aussage zum Vergleich der Anlagen nicht ermöglicht. Neben dem Einsatz von Kompensationsanlagen zeigen auch Regelmaßnahmen in Kraftwerken, wie eine verbaute Q(U)-Regelung, gute Ergebnisse und liefern einen wesentlichen Anteil zur Spannungshaltung.Die Untersuchung des Einsatzes von HTLS-Leiterseilen verdeutlicht, dass diese zwar die Übertragungskapazität steigern, gleichzeitig aber bei hoher Auslastung die Blindleistungsanforderungen im Netz erhöhen. Dies macht eine sorgfältige Abwägung zwischen Netzausbau, Betriebssicherheit und zusätzlichem Kompensationsbedarf erforderlich. Insbesondere bei einsystemig eingeschliffenen Umspannwerken ist eine solche Abwägung zu treffen, da sich deren Spannungsverhalten im N-1-Fall deutlich verändern kann. Die Arbeit liefert damit ein methodisches Fundament zur blindleistungsplausiblen Abbildung des österreichischen Übertragungsnetzes und eröffnet Perspektiven für weiterführende dynamische Analysen.

The increasing share of volatile generation units and the growing utilization of the Austrian transmission grid are leading to a rising demand for reactive power compensation.The aim of this thesis was to develop a nationwide, plaubile reactive-power grid model for Austria to investigate questions related to voltage stability and the deployment of compensation systems. The model was built based on an existing ENTSO-E dataset, adapted to the Austrian grid area, and validated through comparison with measurement data. Using this model, the sensitivity of substations, the impact of line outages, the use of High Temperature Low Sag (HTLS) conductors, and various compensation strategies were analyzed.The analyses show that conventional, static compensation measures can provide suffcient voltage support in many operational scenarios. However, the results also highlight the limitations of the methodology. Static calculations are unable to adequately represent the advantages of dynamic compensation systems, making it impossible to draw universally valid conclusions when comparing these systems.In addition to compensation systems, control measures in power plants—such as installed Q(U) control—also show promising results and contribute significantly to voltage regulation.The investigation into the use of HTLS conductors illustrates that while they increase transmission capacity, they also raise reactive power requirements in the grid under high load conditions. This necessitates a careful balance between grid expansion, operational security, and additional compensation needs. Such considerations are particularly important for substations with single-system connections, as their voltage behavior can change significantly in N-1 scenarios.This thesis thus provides a methodological foundation for a plaubile reactive-power representation of the Austrian transmission grid and opens up perspectives for further dynamic analyses.