VDE-Studie

Schutz bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen

| Redakteur: Carina Schipper

Zentrales Ergebnis: Ein Ausfall von beispielsweise 1.400 Megawatt Leistung lässt sich um 50 Prozent reduzieren, wenn Erzeugungsanlagen nicht abschalten (=eingeschränkte dynamische Netzstützung).
Zentrales Ergebnis: Ein Ausfall von beispielsweise 1.400 Megawatt Leistung lässt sich um 50 Prozent reduzieren, wenn Erzeugungsanlagen nicht abschalten (=eingeschränkte dynamische Netzstützung). (Bild: VDE/FNN)

In einer Studie untersuchte das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) das Anlagenverhalten in der Niederspannung im Fehlerfall. In Zukunft sollen Erzeugungsanlagen das Netz eingeschränkt dynamisch aufrechterhalten.

Der Erhebung liegt ein Simulationsmodell mit 12.500 modellierten Niederspannungsnetzen und rund 950 Modellen von Erzeugungsanlagen zu Grunde. Dynamische Netzstützung bedeutet, dass Erzeugungsanlagen bei sehr kurzen Spannungseinbrüchen, typischerweise für die Dauer von ca. 100 Millisekunden, am Netz bleiben, erklärt das FNN. Forscher der TU Delft (Niederlande) analysierten die Auswirkungen eines solchen Fehlers im Übertragungsnetz im Jahr 2022 auf dezentrale Erzeugungsanlagen in der Niederspannung. Die installierte Leistung von erneuerbare-Energie-Anlagen bis 2022 wird um mindestens 40 % steigen. Diese Entwicklung verlangt bezüglich der Systemsicherheit nach einer Definition des Verhaltens bei Spannungseinbrüchen, erklären die Wissenschaftler. Das Ergebnis der Forschung: Eine netzfehlerbedingte Abschaltung in einigen Netzregionen kann einen Ausfall von 30 - 50 % der momentanen Einspeisung nach sich ziehen. Um die Systemsicherheit zu gewährleisten, muss die Abschaltleistung von Erzeugungseinheiten bei Spannungseinbrüchen so gering wie möglich gehalten werden. Damit lässt sich einer Systemgefahr bei witterungsbedingt mehreren kurzzeitig aufeinander folgenden Fehlern entgegenwirken, heißt es aus Delft. Die Experten fordern eine Ausarbeitung der Anforderungen an künftige Anlagen in der Niederspannung. Dazu gehören vor allem Photovoltaik-, Windkraftanlagen und Blockheizkraftwerke.

50 % Abfederung bei Leistungswegfall

Bis dato mangelte es an systematischen und praxisnahen Untersuchungen zum Verhalten solcher Anlagen im Fehlerfall. Konkret zeigen die Berechnungen der Niederländer, dass sich beispielsweise ein simulierter Wegfall von rund 1.400 MW Leistung mithilfe eingeschränkt dynamisch netzstützender Erzeugungsanlagen zur Hälfte abfangen lässt. Eingeschränkte Netzstützung heißt, dass sich Erzeugungsanlagen bei Fehlern nicht vom Netz lösen und schnell wieder Wirkleistung einspeisen können. Daneben steht die vollständig dynamische Netzstützung. Die Erzeugungsanlage liefert auch noch während des Fehlers aktiv Blind- und/oder Wirkstrom ins Netz. Das verbessert die Werte weiter. Hierbei ergeben sich neue Herausforderungen bei Netzschutzkonzepten, so dass dafür eigene Untersuchungen notwendig wären. Die Studie gehört zu einer Reihe von insgesamt vier FNN-Studien, die zukünftige Ansprüche an Erzeugungsanlagen in Übertragungs- und Verteilnetzen ermitteln. Eine kostenlose Kurzfassung der Studie steht auf der Homepage des FNN zur Verfügung.

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