Einpolige Kurzunterbrechung in Netzen mit dezentraler Erzeugung

Abstract

Der heutzutage ständig steigende Anteil an erneuerbaren Energieerzeugern stellt an die Netzbetreiber neue Herausforderungen was den Netzausbau einerseits, und den Netzschutz andererseits anbelangt. Energiegewinnung aus Wind, Sonne, oder Biomasse passiert meist im kleinen Maßstab und stellt im Gegensatz zu großen Kohle- oder Atomkraftwerken völlig neue Anforderungen an das Energieübertragungsnetz. Da ausführliches Testen der Auswirkung mehrerer kleiner Energieerzeugungseinheiten auf das Netz kaum möglich ist, wird die Modellierung dieser Erzeuger und die Simulation von Netzfehlern unumgänglich, um die Herausforderungen die an das Übertragungsnetz in Zukunft gestellt werden abschätzen zu können. In dieser Arbeit sollen verschiedene Möglichkeiten dezentrale, Umrichter basierte Energieerzeuger zu modellieren untersucht, und ihr Verhalten im Falle des einpoligen Kurzschluss mit anschließender einpoliger Kurzunterbrechung beleuchtet werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Vor- und Nachteile der einpoligen automatischen Wiedereinschaltung im Mittelspannungsnetz gelegt. Abschließend wird die Anwendung verschiedener derzeit gebräuchlicher Schutzkonzepte bei Energieerzeugern mit Frequenzumrichtern bewertet.

The steady increase of renewable energy plants in medium-voltage grids holds many challenges for grid operators regarding network upgrading on the one hand and fault detection on the other. Distributed generation from wind, sun, or biomass imposes new requirements to the power grid in contrast to common nuclear or coal fired power plants. Since intensive testing of these small scale plants is hardly exercisable, modelling distributed generators and simulating their impacts on grid faults becomes inevitable. This thesis investigates different approaches on how to model distributed, inverter-based generators. Furthermore it studies their behaviour during a single phase to ground fault and the ensuing disconnection of the faulted phase, also known as Single Phase Auto Reclosing (SPAR). Special attention is therein played to the pros and cons of implementing SPAR in medium-voltage grids. Finally, the application of conventional fault-detecting methods, in networks containing inverter-based, distributed generators, is being evaluated.