Methoden zur Spannungsregelung im Stromnetz

Methoden zur Spannungsregelung im Stromnetz

Die Spannung in einem Stromnetz variiert je nach Lastschwankungen. In der Regel ist die Spannung während Leichtlastperioden erhöht und bei Hochlastbedingungen reduziert. Um die Systemspannung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten, ist zusätzliche Ausrüstung notwendig. Diese Ausrüstung dient dazu, die Spannung zu erhöhen, wenn sie niedrig ist, und sie zu senken, wenn sie zu hoch ist. Folgende Methoden werden in Stromnetzen zur Spannungsregelung eingesetzt:

• Spannungswandler mit Unterlast-Tap-Wechsel

• Spannungswandler mit Belastung-Tap-Wechsel

• Serielle Drosseln

• Synchrone Phasenschieber

• Serielle Kondensatoren

• Statisches VAR-System (SVS)

Die Steuerung der Systemspannung mit Hilfe eines seriellen induktiven Elements wird als Serienschaltung bezeichnet. Die Serienschaltung wird in zwei Arten unterteilt: statische Serienschaltung und synchrone Schaltung. Bei der statischen Serienschaltung werden serielle Drosseln, serielle Kondensatoren und statische VAR-Systeme verwendet, während die synchrone Schaltung synchrone Phasenschieber einsetzt. Die Methoden zur Spannungsregelung werden im Folgenden detailliert erläutert.

Spannungswandler mit Unterlast-Tap-Wechsel: Bei diesem Verfahren wird die Spannungsregelung durch Änderung des Wicklungsverhältnisses des Transformators erreicht. Vor dem Tap-Wechsel muss der Transformator vom Stromversorgungsnetz getrennt werden. Der Tap-Wechsel des Transformators erfolgt hauptsächlich manuell.

Spannungswandler mit Belastung-Tap-Wechsel: Diese Konfiguration wird verwendet, um das Wicklungsverhältnis des Transformators zur Regulierung der Systemspannung während der Belastungsübertragung zu ändern. Die meisten Starkstromtransformer sind mit Belastung-Tap-Wechslern ausgestattet.

Serielle Drossel: Eine serielle Drossel ist ein induktives Stromelement, das zwischen der Leitung und der Neutralleitung angeschlossen ist. Sie kompensiert den induktiven Strom, der von Übertragungsleitungen oder unterirdischen Kabeln stammt. Serielle Drosseln werden hauptsächlich in langen Extra-Hochspannungs- (EHV) und Ultra-Hochspannungs- (UHV) Übertragungsleitungen für die reaktive Leistungskontrolle eingesetzt.

Serielle Drosseln werden in den Absender-Unterwerken, Empfänger-Unterwerken und Zwischen-Unterwerken langer EHV- und UHV-Leitungen installiert. In langen Übertragungsleitungen werden serielle Drosseln in Abständen von etwa 300 km angeordnet, um die Spannung an Zwischenpunkten zu begrenzen.

Serielle Kondensatoren: Serielle Kondensatoren sind Kondensatoren, die parallel zur Leitung angeschlossen sind. Sie werden in Empfänger-Unterwerken, Verteilungs-Unterwerken und Schalt-Unterwerken installiert. Serielle Kondensatoren speisen reaktive Volt-Ampere in die Leitung ein und sind in der Regel in Dreiphasen-Bänken angeordnet.

Synchrone Phasenschieber: Ein synchroner Phasenschieber ist ein synchroner Motor, der ohne mechanische Last betrieben wird. Er ist am Empfängerende der Leitung angeschlossen. Durch Variation der Anregung der Feldwicklung kann der synchrone Phasenschieber reaktive Leistung absorbieren oder erzeugen. Er hält eine konstante Spannung unter allen Lastbedingungen aufrecht und verbessert auch den Leistungsfaktor.
Statische VAR-Systeme (SVS): Der statische VAR-Kompensator speist oder absorbiert induktive VAR in das System, wenn die Spannung von dem Referenzwert abweicht, entweder höher oder niedriger. Im statischen VAR-Kompensator werden Thyristoren als Schaltgeräte anstelle von Schaltgeräten verwendet. In modernen Systemen hat die Thyristorschaltung die mechanische Schaltung aufgrund ihrer schnelleren Funktion und der Fähigkeit, durch Schaltsteuerung einen feldfreien Betrieb zu ermöglichen, ersetzt.