Oberschwingungsanalyse und Ausarbeitung von Maßnahmen zur Netzqualitätsverbesserung in einem Industrienetz

Abstract

Ziel und Schwerpunkt dieser Diplomarbeit ist die Erarbeitung einer Oberschwingungsanalyse sowie die Entwicklung daraus resultierender Vorschläge für mögliche Maßnahmen zur Netzqualitätsverbesserung in einem Industrienetz. Für die Analyse wird das Netzberechnungsprogramm NEPLAN - im Besonderen das Oberschwingungsmodul - herangezogen. Die sich aus den vorgelagerten Messungen ergebenden Messdaten sind für den Import mittels des numerischen Berechnungsprogramms MathWorks - MATLAB aufbereitet worden. Aufbauend auf dem Simulationsmodell sind verschiedene Varianten zur Verbesserung erarbeitet worden. Des Weiteren werden in dieser Arbeit die sich aus der Analyse ergebenden Oberschwingungsbelastungen auf das Erdungssystem im gelöschten Netz im Erdschlussfall untersucht. Darüber hinaus wird noch zusätzlich ein Resonanzproblem in einer Unterstation in der Niederspannungsebene näher beleuchtet. Auf die zuletzt genannten Problemstellungen wird im Rahmen dieser Diplomarbeit allerdings nur kurz eingegangen, da dies über den Umfang einer Diplomarbeit hinausgehen würde. Anhand eines vereinfachten Berechnungsmodells wird gezeigt, wie sich die netzseitigen Oberschwingungen im Falle eines Erdschlusses auf den Fehlerstrom auswirken. Für das Resonanzproblem in einer Unterstation sind anwendingsorientierte Lösungsvarianten erarbeitet worden.

In this diploma thesis the focus is set to an in-depth investigation of harmonic analysis in an industrial power network. Electric system analysis is built on an evaluated simulation model which serves as a basis for proposed suggestions for improvement. For network analysis the calculation program NEPLAN is used with particular application of the `harmonic module-. The resulting measurements are edited and processed in the numerical calculation program MathWorks - MATLAB. Based on this simulation model newly adapted system variations are designed and calculated to improve the power quality of this evaluated network. Another aim of this master thesis is to identify the implication of the harmonic distortions on the ground fault current in an earth fault compensated grid. In addition, a problematic resonance phenomenon is investigated for a specific substation in the low-voltage grid. The two last subchapters are only discussed shortly due to the restricted scope and volume of work. As simulation results of the simplified model show, the ground fault current is influenced to some extent by simulated harmonics in the power system. As a concluding investigation, a typical resonance problem in a substation is discussed and individual solutions, troubleshooting methods, and optimisation approaches are elaborated.