ISBN: 3540673431
TITLE: Elektrische Energietechnik, Band 3: Netze
AUTHOR: G. Hosemann (Hrsg.)
TOC:

0 Normen der Elektrotechnik (G. Hosemann)
Literatur zu = Normen der Elektrotechnik 8
1 Grundlagen
1.1 Elektrische Energieversorgung
1.1.1 Einrichtungen zur elektrischen Energieversorgung (G. Hosemann) 9
1.1.1.1 Energiebedarf und Energieversorgung im berblick 9
1.1.1.2 Drehstromnetze 12
1.1.1.3 Hochspannungs-Gleichstrom-bertragung (HGO) 13
1.11.4 Bahnstromversorgung 15
1.1.2 Grundzge der elektrischen Energietechnik 15
1.1.2.1 Betriebsmittel 15
1.1.2.2 Netzbetrieb 16
1.1.2.3 Wirtschaftliche und zuverlssige Elektrizittsversorgung 16
Literatur zu 1.1.1 Einrichtungen zur elektrischen Energieversorgung und 1.1.2 Grundzge der elektrischen Energietechnik 16
1.1.3 Die elektrische Energieerzeugung der Bundesrepublik Deutschland (W. Kiwit) 17
1.1.3.1 Struktur 17
1.1.3.2 Internationale Beziehungen 21
1.1.3.3 Wirtschaftlichkeit 35
Literatur zu 1.1.3 Die elektrische Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland 41
1.1.4 Rechtliche Handhabung (W. Lutz) 43
1.1.4.1 Recht der Energieversorgung 43
1.1.4.2 Anzeigeverfahren fr Energieanlagen 43
1.1.4.3 Die Ermittlung von Trassen und Standorten und Abstimmung mit Raumordnung und Landesplanung 44
1.1.4.4 Raumordnungsverfahren 52
1.1.4.5 Die Mitbenutzung ffentlichen und privaten Grundeigentums fr Versorgungsanlagen 54
Literatur zu 1.1.4 Rechtliche Handhabung 65
1.2 Isolationsbeanspruchung und -bemessung (K.-H. Schneider/K. Stimper) 68
1.2.1 Isolationskoordination in Netzen ber 1 kV 68
1.2.1.1 Spannungsbeanspruchungen im Netz 69
1.2.1.2 berspannungsschutzeinrichtungen 77
1.2.1.3 Isolationskoordination 79
1.2.1.4 Prfung der Isolation 87
1.2.2 Isolationskoordination in Netzen unter 1000 V 88
1.2.2.1 Einflugren 88
1.2.2.2 Isolationskoordination 94
1.2.2.3 Beispiele fr die Isolationsbemessung 97
Literatur zu 1.2 Isolationsbeanspruchung und -bemessung 98
1.3 Transformatoren in Drehstromnetzen (W. Dietrich) 101
1.3.1 Kenndaten von Drehstromtransformatoren 101
1.3.2 Einstellung der bersetzung und des Phasenverschiebungswinkels der Leerlaufspannungen 102
1.3.3 Ersatzschaltbilder von Transformatoren 106
1.3.3.1 Allgemeines 106
1.3.3.2 Ersatzschaltbilder von Einphasentransformatoren fr stationre netzfrequente Vorgnge 106
1.3.3.3 Ersatzschaltbilder von Drehstromtransformatoren bzw. Drehstrombnken aus Einphasentransformatoren fr stationre netzfrequente Vorgnge 108
1.3.3.4 Ersatzschaltbilder fr hochfrequente und transiente Vorgnge 110
1.3.4 Belastbarkeit des Sternpunktes von Wicklungen in Stern- oder Zickzackschaltung 110
1.3.5 Belastbarkeit von ltransformatoren 111
1.3.6 Gerusche von Transformatoren 113
Literatur zu 1.3 Transformatoren in Drehstromnetzen 115
1.4 Lastflsse in Drehstromnetzen und ihre Berechnung (H.-J. Koglin) 116
1.4.1 Begriffe 116
1.4.2 Modellbildung 119
1.4.2.1 Netzgleichungen 119
1.4.2.2 Synthese der Admittanzmatrix 120
1.4.2.3 Darstellung von Nachbarnetzen 120
1.4.3 Lineare Gleichungssysteme 121
1.4.3.1 Dreiecksfaktorisierung nach Banachiewicz 122
1.4.3.2 Bifaktorisierung nach Zollenkopf 124
1.4.3.3 Matrixinversion 126
1.4.3.4 Berechnung von Varianten 129
1.4.3.5 Sprliche Gleichungssysteme 130
1.4.4 Lastflsse 132
1.4.4.1 Lastfluberechnung 132
1.4.4.2 Lastflusteuerung, optimaler Lastflu 142
Literatur zu 1.4 Lastflsse in Drehstromnetzen und ihre Berechnung 148
1.5 Kurzschlustrme und ihre Berechnung (D. Oeding) 149
1.5.1 Bedeutung der Kurzschlustrme 149
1.5.1.1 berblick 149
1.5.1.2 Begriffe 151
1.5.1.3 Formelzeichen und Indizes 152
1.5.1.4 Kurzschluarten, zeitlicher Verlauf des Kurzschlustromes 153
1.5.2 Methoden zur Bestimmung der Kurzschlustrme 155
1.5.2.1 Allgemeines, Oberlagerungsverfahren 155
1.5.2.2 Impedanz- und Hybridmatrix 157
1.5.2.3 Verfahren mit der Ersatzspannungsquelle an der Kurzschlustelle 159
1.5.3 Nachbildung der Betriebsmittel bei dem Verfahren mit der Ersatzspannungsquelle an der Kurzschlustelle 161
1.5.3.1 Einfhrung 161
1.5.3.2 Netzeinspeisungen 161
1.5.3.3 Netztransformatoren und Kurzschludrosselspulen 162
1.5.3.4 Generatoren und Kraftwerksblcke 165
1.5.3.5 Motoren, Asynchronmotoren 172
1.5.3.6 Freileitungen und Kabel 175
1.5.4 Kurzschlustrme bei dreipoligem Kurzschlu 176
1.5.4.1 Impedanzen an der Kurzschlustelle 176
1.5.4.2 Einfach gespeister Kurzschlu 177
1.5.4.3 Mehrseitig einfach gespeister Kurzschlu, Verfahren der Netzteilung 182
1.5.4.4 Kurzschlu im vermaschten Netz 185
1.5.4.5 Beitrag von Motoren zum Kurzschlustrom 187
1.5.4.6 Kleinste Kurzschlustrme 189
1.5.5 Kurzschlustrme bei unsymmetrischen Kurzschlssen 190
1.5.5.1 Berechnung mit symmetrischen Komponenten 190
1.5.5.2 Gleichungen zur Berechnung der Strme und Erdfehlerfaktoren bei unsymmetrischen Kurzschlssen 193
1.5.5.3 Teilkurzschlustrme ber Erde und geerdete Leiter bei unsymmetrischen Kurzschlssen mit Erdberhrung 193
1.5.6 Beispiel zur Kurzschlustromberechnung 195
1.5.6.1 Aufgabenstellung 195
1.5.6.2 Daten der Betriebsmittel 195
1.5.6.3 Reaktanzen der Betriebsmittel im Mit- und Nullsystem 197
1.5.6.4 Berechnung von I_k'', I_p und I_a, an der Kurzschlustelle F_1 197
1.5.6.5 Berechnung von I''_k1 und und delta_1 an der Kurzschlustelle F_1 199
1.5.6.6 Berechnung von I_k'', I_p und I_a, an der Kurzschlustelle F_2 201
Literatur zu 1.5 Kurzschlustrme und ihre Berechnung 203
1.6 Kurzzeitstabilitt (D. Oeding)
1.6.1 Grundbegriffe 205
1.6.2 Formelzeichen und Indizes 207
1.6.3 Statische Stabilitt 209
1.6.3.1 Natrliche statische Stabilitt 209
1.6.3.2 Knstliche statische Stabilitt 211
1.6.4 Transiente Stabilitt 212
1.6.4.1 Einflugren und Modellbildung 212
1.6.4.2 Zulssige Kurzschludauer bei dreipoligem Kurzschlu 214
1.6.4.3 Stabilittsverlust und Resynchronisation 216
1.6.4.4 Einflu der Generatorauslegung und der Regelung 218
Literatur zu 1.6 Kurzzeitstabilitt 220
1.7 Oberschwingungen (R. Gretsch) 221
1.7.1 Grundlagen 221
1.7.2 Entstehung der Oberschwingungen 223
1.7.2.1 Physikalische Ursachen 223
1.7.2.2 Betrag der Harmonischen 224
1.7.2.3 Phase der Harmonischen 225
1.7.2.4 Stromgrenzwerte 226
1.7.3 Oberschwingungsbertragung 226
1.7.3.1 Frequenzabhngigkeit der Netzelemente 226
1.7.3.2 Ersatzschaltungen und Oberschwingungsresonanz von Netzen 228
1.7.3.3 Oberschwingungstransformation 229
1.7.4 Strfestigkeit gegenber Spannungsharmonischen 230
1.7.4.1 Elektrische Maschinen 230
1.7.4.2 Kondensatoren 230
1.7.4.3 Elektronische Betriebsmittel 230
1.7.4.4 Informationskanle 230
1.7.5 Abhilfemanahmen 231
1.7.5.1 Manahmen an der Strquelle 231
1.7.5.2 Manahmen im bertragungssystem 231
1.7.5.3 Manahmen an der Strsenke 231
1.7.6 Oberschwingungsmessung 232
Literatur zu 1.7 Oberschwingungen 232
1.8 Beeinflussung (H.-J. Haubrich) 234
1.8.1 Beeinflussung durch Drehstromleitungen 234
1.8.2 Beeinflussung durch Influenz 237
1.8.2.1 Berechnungsgrundlagen 237
1.8.2.2 Kapazitive Beeinflussung in Drehstromnetzen 239
1.8.3 Beeinflussung durch Induktion 240
1.8.3.1 Berechnungsgrundlagen 240
1.8.3.2 Reduktionswirkungen von Kompensationsleitern 246
1.8.3.3 Stromverteilung in Freileitungserdseilen 247
1.8.3.4 Mehrfachbeeinflussung 248
1.8.4 Beeinflussung durch Strmungsfelder 249
1.8.4.1 Berechnungsgrundlagen 250
1.8.4.2 Anwendungsbeispiel 252
Literatur zu 1.8 Beeinflussung 252
1.9 Korrosion und Korrosionsschutz (W. G. v. Baeckmann) 253
1.9.1 Korrosionsreaktionen 253
1.9.2 Korrosionsschutzmanahmen 258
1.9.3 Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes 259
1.9.3.1 Voraussetzungen fr den kathodischen Schutz 261
1.9.3.2 Kathodischer Schutz mit galvanischen Anoden 261
1.9.3.3 Kathodischer Schutz mit Fremdstrom 262
1.9.3.4 Kathodischer Schutz bei Streustrombeeinflussung 264
1.9.4 Anwendung des kathodischen Schutzes 266
1.9.4.1 Kathodischer Korrosionsschutz fr Lagerbehlter und Behlteranlagen 267
1.9.4.2 Kathodischer Korrosionsschutz fr Rohrleitungen 268
1.9.4.3 Kathodischer Korrosionsschutz fr Gasauendruckkabel 268
1.9.4.4 Lokaler kathodischer Korrosionsschutz von Industrieanlagen 271
1.9.5 Kontrollmessungen 273
Literatur zu 1.9 Korrosion und Korrosionsschutz 274
1.10 Investitionsrechnung (H.-J. Haubrich) 275
1.10.1 Einfhrung 275
1.10.2 Berechnungsverfahren 276
1.10.2.1 Kalkulationszinssatz 276
1.10.2.2 Kapitalwertmethode (Barwertmethode) 277
1.10.2.3 Annuittsmethode 280
1.10.3 Betrachtungszeitraum und Anwendung 281
Literatur zu 1.10 Investitionsrechnung 282
1.11 Versorgungszuverlssigkeit (H.-J. Koglin) 283
1.11.1 Einleitung 283
1.11.2 Begriffe 283
1.11.3 Zuverlssigkeitsberechnungen 286
1.11.3.1 Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung 286
1.11.3.2 Nachbildung von Strungsablufen 287
1.11.3.3 Daten 291
1.11.3.4 Verfahren der Zuverlssigkeitsberechnung 291
1.11.3.4.1 Zustandsraum-Verfahren 291
1.11.3.4.2 Boolesche Netze 300
1.11.3.4.3 Ausfallsimulation (Monte-Carlo-Simulation) 304
1.11.3.5 Spezielle Algorithmen zur Netzzustandsanalyse 304
1.11.3.6 Bewertung der Ergebnisse 1306
1.11.4 Anwendungsbeispiele von Zuverlssigkeitsberechnungen 308
1.11.4.1380-kV-Haupt-Netzanschlu 308
1.11.4.2 Vermaschtes 110-kV-Freileitungsnetz mit Erdschlukompensation 310
1.11.4.3 Zuverlssigkeitsbewertung einer Einschleifung 313
Literatur zu 1.11 Versorgungszuverlssigkeit 315
2 Ausbauplanung der Netze
2.1 Planung der Hoch- und Hchstspannungsnetze (H.-J. Haubrich) 319
2.1.1 Aufgaben und Spannungsebenen 319
2.1.2 Unterteilung der Planungsaufgabe 321
2.1.2.1 Schnittstellen der elektrischen Energieversorgung 321
2.1.2.2 Grenzen der Planungsbereiche 322
2.1.3 Planungsablauf 325
2.1.4 Modellbildung 328
2.1.5 Planungskriterien 329
2.1.5.1 Lastflu, Spannungshaltung und Netzverluste 329
2.1.5.2 Zuverlssigkeit 331
2.1.5.3 Kurzschlustrme 334
Literatur zu 2.4 Planung der Hoch- und Hchstspannungsnetze 341
2.2 Verteilungsnetze der ffentlichen Versorgung (H.-C. Mller) 343
2.2.1 Versorgungsaufgabe 343
2.2.1.1 Aufbau und Umfang der Netze 343
2.2.1.2 Anlagen und Anschlsse 346
2.2.2 Belastung 348
2.2.2.1 Lastermittlung und -Verlauf 348 
2.2.2.2 Besondere Lasten 349 
2.2.3 Planungsaufgabe 350 
2.2.4 Planungskriterien 350 
2.2.4.1 Belastbarkeit 350 
2.2.4.2 Spannungshaltung 351 
2.2.4.3 Sternpunktbehandlung im Mittelspannungsnetz 351 
2.2.4.4 Kurzschluleistung und Kurzunterbrechung 351 
2.2.4.5 Zuverlssigkeit und Reservehaltung 352 
2.2.4.6 Auflagen und Regeln 352 
2.2.5 Durchfhrung der Planung 353 
2.2.5.1 Grundsatzplanung 353 
2.2.5.2 Aufbauplanung 353 
2.2.5.3 Projektplanung 354 
Literatur zu 2.2 Verteilungsnetze der ffentlichen Versorgung 355 
2.3 Industrienetze (E. Steiniger) 356
2.3.1 Allgemeines 356
2.3.2 Netzaufbau 356
2.3.2.1 Verteilungsnetze 357
2.3.2.2 Netze in den Verbraucheranlagen 361
2.3.2.3 Einflu der Verbraucher auf das Netz 363
2.3.3 Netzschutz 364
2.3.3.1 berstromzeitschutz 364
2.3.3.2 Differentialschutz 365
2.3.3.3 Distanzschutz 365
2.3.4 Betriebsmittel in Industrienetzen 365
2.3.4.1 Hochspannungs- und Niederspannungsschaltanlagen 365
2.3.4.2 Transformatoren 365
2.3.4.3 Niederspannungskabel 366
Literatur zu 2.3 Industrienetze 368
3 Schaltgerte (H.-H. Schramm und K. Zckler)
3.1 Allgemeine Einfhrung 369
3.2 Physikalische Grundlagen der Ausschaltvorgnge 370
3.2.1 Stationre und dynamische Lichtbogenkennlinie 371
3.2.2 Dynamische Bogentheorie 376
3.2.3 Dynamischer Rckstau 376
3.2.4 Plasmastrahlen 377
3.2.5 Elektrodeneffekte 377
3.2.6 Vakuumbogen 378
3.2.7 Dielektrische Wiederverfestigung 379
3.3 Schaltvorgnge 379
3.3.1 Ausschalten eines Kurzschlustromes 379
3.3.1.1 Kurzschlu an der Schalterklemme im einphasigen Wechselstromnetz 379
3.3.1.2 Kurzschlu an der Schalterklemme im Drehstromnetz 381
3.3.1.3 Abstandskurzschlu 383
3.3.2 Einschalten auf einen Kurzschlu 386
3.3.3 Kurzunterbrechung 387
3.3.4 Ausschalten bei Phasenopposition 387
3.3.5 Ausschalten kleiner induktiver Strme 388
3.3.6 Schalten kapazitiver Stromkreise 390
3.3.6.1 Einpolige Ausschaltung 390
3.3.6.2 Dreipolige Ausschaltung 390
3.3.6.3 Rckzndung 391
3.3.6.4 Einschalten 392
3.4 Hochspannungs-Schaltgerte 394
3.4.1 Leistungsschalter 394
3.4.1.1 lschalter 394
3.4.1.2 Gasstrmungsschalter 395
3.4.1.3 Vakuumschalter 398
3.4.1.4 Magnetblasschalter 399
3.4.2 Trennschalter 400
3.4.3 Lastschalter und Lasttrennschalter 401
3.5 Gestaltung und Eigenschaften der Niederspannungsschaltgerte 401
3.5.1 Einteilung 401
3.5.2 Gebrauchskategorien 403
3.5.3 Einsatzbereiche von Niederspannungsschaltgerten 404
3.5.3.1 Schalter fr Hilfsstromkreise 404
3.5.3.2 Schalter fr Hauptstromkreise 405
3.5.3.3 Schutzgerte 406
3.5.4 Sicherungen 407
3.5.4.1 Hochspannungssicherungen 407
3.5.4.2 Niederspannungssicherungen 409
3.5.5 Schutz von Schaltgerten 409
3.5.5.1 berlastschutz 409
3.5.5.2 Kurzschluschutz 410
3.5.5.3 Selektivschutz 410
Literatur zu 3 Schaltgerte 410
4 Schaltanlagen (P. Kulik und A. Strnad)
4.1 Grundstze 413
4.1.1 Einleitung 413
4.1.1.1 Entwicklung der Anlagentechnik 413
4.1.1.2 Grundanforderungen an Schaltanlagen 413
4.1.2 VDE-Bestimmungen, Normen und Vorschriften 413
4.1.3 Projektierung von Schaltanlagen 414
4.1.3.1 Anlagenbauformen 414
4.1.3.2 Kurzschlustrme, Kurzschlustrombegrenzung 414
4.1.3.3 Standortwahl 414
4.1.4 Umweltprobleme 415
4.1.4.1 Einfgung in die Landschaft 415
4.1.4.2 Gerusche 415
4.1.4.3 Schutz des Grundwassers 415
4.1.5 Sicherheit in Schaltanlagen 415
4.1.5.1 Strungen und Schden 415
4.1.5.2 Elektrische Unflle in Schaltanlagen 416
4.1.5.3 Freischalten, Erden und Kurzschlieen 416
4.1.5.4 Schutz gegen Berhren 416
4.1.5.5 Schutz gegen Fehlbedienungen 417
4.1.6 Schutzarten 417
4.2 Schaltungen 417
4.2.1 Schaltungen der Anlagen 417
4.2.2 Kuppelschaltungen 421
4.2.3 Anschlu von Mewandlern 422 
4.2.4 Vereinfachte Schaltungen fr Umspannwerke zur Versorgung der Mittelspannungsnetze 423 
4.2.5 Schaltungen von Netzstationen 423 
4.3 Bemessungsgrundlagen 424 
4.3.1 Kurzschlufestigkeit 425 
4.3.1.1 Thermische Kurzschlufestigkeit 425 
4.3.1.2 Mechanische Kurzschlufestigkeit 428 
4.3.2 Stromtragfhigkeit und Erwrmung 433 
4.3.2.1 Stromtragfhigkeit von Seilen 434 
4.3.2.2 Stromtragfhigkeit von Stromschienen 434 
4.3.3 Schutz gegen berspannungen 434
4.3.3.1 Blitzschutzeinrichtungen 435
4.3.3.2 Einsatz und Anordnung von berspannungsableitern 435
4.3.4 Strlichtbgen in Schaltanlagen 436
4.3.4.1 Ursachen fr Strlichtbgen 436 
4.3.4.2 Auswirkungen von Strlichtbgen 436 
4.3.4.3 Berechnungsverfahren 437 
4.3.4.4 Schutz gegen Strlichtbgen 437 
4.3.4.5 Prfungen 438 
4.3.5 Beanspruchung von Sekundrsystemen durch elektromagnetische Vorgnge 439
4.3.5.1 Allgemeines 439
4.3.5.2 Straussendung 440
4.3.5.3 Strfestigkeit 440
4.3.5.4 Prfung der Strfestigkeit 440
4.3.5.5 Manahmen zum Erreichen niedriger Strpegel 441
4.3.5.6 Einflu des zuknftigen Aufbaus der Sekundrsysteme auf die zu fordernde Strfestigkeit 442
4.3.6 Klimatische Anforderungen 442
4.3.6.1 Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit 442
4.3.6.2 Luftdruck und Hhenlage 443
4.4 Hochspannungsschaltanlagen 443
4.4.1 Freiluftschaltanlagen 443
4.4.1.1 VDE-Bestimmungen 444
4.4.1.2 Bauformen 445
4.4.1.3 Isolatoren und Verbindungsmaterial 449
4.4.2 Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschaltanlagen 450
4.4.2.1 VDE-Bestimmungen 451
4.4.2.2 Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF_6) 451
4.4.2.3 Methoden der Isolierung 452
4.4.2.4 Betriebsmittel in metallgekapselten Anlagen 453
4.4.2.5 Kapselung 455
4.4.2.6 Bauformen 456
4.4.2.7 Aufstellung, Montage und Prfung 459
4.4.3 Mittelspannungsschaltanlagen 460
4.4.3.1 VDE-Bestimmungen 460
4.4.3.2 Methoden der Isolierung 461 
4.4.3.3 Eigenschaften der Isolierstoffe 461 
4.4.3.4 Bauformen 462 
4.4.3.5 Fertigung, Montage und Prfung 466 
4.4.3.6 Netzstationen 467
4.5 Niederspannungsschaltanlagen 468
4.5.1 VDE-Bestimmungen 468
4.5.2 Anforderungen 469
4.5.3 Begriffe fr den konstruktiven Aufbau 469
4.5.4 Bauformen von fabrikfertigen Schaltgertekombinationen (FSK) 469
4.5.4.1 Schrankbauformen 469
4.5.4.2 Kastenbauformen 471
4.5.4.3 Gerstbauformen 471
4.6 Eigenbedarf fr Schaltanlagen 47t
4.6.1 Anforderungen 471
4.6.2 Eigenbedarfsbereitstellung 472
4.6.2.1 Versorgung aus dem Netz 472
4.6.2.2 Batterien und Ladegerte 472
4.6.2.3 Notstromaggregate 473
4.6.3 Eigenbedarfsnetze und Verbraucher 473
4.6.3.1 Gleichstromnetze 473
4.6.3.2 Dreh- und Wechselstromnetze 474
4.6.4 Druckluftanlagen 474
4.7 Erdungsanlagen 475
4.7.1 Allgemeines 475
4.7.2 Auslegung von Erdungsanlagen 475
4.7.3 Einflu hochfrequenter Vorgnge auf die Auslegung der Erdungsanlage 479
4.7.4 Zusammenschaltung der Erdungen von Hoch- und Niederspannungsanlagen 480
4.8 Leittechnik in Schaltanlagen 481
4.8.1 Metechnik 481
4.8.2 Steuerungstechnik 481
4.8.3 Kombinierte Leittechnik 482
4.8.4 Verdrahtungstechniken 483
4.8.5 Kabel fr Hilfsstromkreise 483
4.9 Schaltplne, Netzplne 485
4.9.1 Normen fr Schaltplne 485
4.9.2 Arten von Schaltplanen 485
4.9.3 Aufbau der Schaltplne 485
4.9.3.1 Kennzeichnung der Betriebsmittel 485
4.9.3.2 bersichtsschaltplan 485
4.9.3.3 Stromlaufplan 486
4.9.3.4 Anschluplan 486
4.9.4 Anfertigung von Schaltplnen durch EDV-Anlagen 486
4.9.5 Netzplne 486
4.10 Bautechnik fr Schaltanlagen 488
4.10.1 Schaltanlagengebude 488
4.10.1.1 Schaltanlagenrume 488
4.10.1.2 Belftung und Heizung 489
4.10.1.3 Brandschutz 489
4.10.2 Bautechnik in Freiluftanlagen 489
4.10.2.1 Gerste und Fundamente 489
4.10.2.2 Transportstraen 490
4.10.2.3 Kabelkanle 491
4.10.2.4 Anlagenumzunung 491
4.10.2.5 Beleuchtung 491
Literatur zu 4 Schaltanlagen 491
5 Freileitungen (H. Mors und K.-H. Herzig)
5.1 Die bertragung elektrischer Energie mit Hochspannungsfreileitungen 498
5.2 Leiter und Erdseile 498
5.3 Isolatoren und Isolatorenketten 503
5.3.1 Isolatorenbauarten 503
5.3.2 Die elektrische Bemessung der Isolatoren 505
5.3.2.1 Beanspruchung der Isolation durch Fremdschichteinflu 505
5.3.2.2 Beanspruchung der Isolation durch Wechselspannung und Schaltstospannung 505
5.3.2.3 Beanspruchung der Isolation durch atmosphrische berspannung 506
5.3.3 Die elektrische und mechanische Bemessung von Armaturen 506
5.3.4 Lichtbogenschutzarmaturen 509
5.3.5 Die mechanische Bemessung der Isolatoren und Isolatorenketten 510
5.3.6 Die elektrischen Prfungen der Isolatorenketten 510
5.3.7 Betriebliche Forderungen an Isolatoren und Isolatorenketten von Hochspannungsfreileitungen 511
5.3.8 Strspannungen an Isolatorenketten 512
5.4 Entwurf und Bau 512
5.4.1 Leitungstechnik, Auswertung der Trassierungsunterlagen 512
5.4.2 Maste und Grndungen 521
5.4.2.1 Entwurf der Maste 521
5.4.2.2 Berechnung und Konstruktion der Maste 522
5.4.2.3 Grndungen, Entwurf und Berechnung 523
5.4.2.4 Versuche in Prfstationen 525
5.4.3 Mechanische Seilbeanspruchung u. -bemessung 525
5.4.4 Ausfallrisiko 526
5.4.5 Montage, Qualittssicherung und Sicherheitstechnik 526
5.4.5.1 Montage-Vorarbeiten 526
5.4.5.2 Grndungen 526
5.4.5.3 Mastmontage und Seilzug 527
5.5 Einfgung der Hochspannungsfreileitung in die Landschaft 530
5.6 Impedanzen und daraus abgeleitete Leitungsgren 533
5.7 Die Drehstromleitung im stationren Betrieb 538
5.8 Verluste und Wirtschaftlichkeit der bertragung 539
5.9 Beeinflussung benachbarter Leiter 541
5.9.1 Auswirkungen des elektrischen und magnetischen Feldes 541
5.9.1.1 Induktive Beeinflussung bei einem Erdkurzschlu 542
5.9.1.2 Induktive Beeinflussung im Normalbetrieb 544
5.9.1.3 Beeinflussung von Rohrleitungen 544
5.9.2 Beeinflussungsschutz 544
5.9.3 Beeinflussung von Hochfrequenz-Sendeantennenanlagen 544
5.9.4 Elektrische und magnetische Felder in der Nhe von Freileitungen 545
5.10 Erdung von Hochspannungsfreileitungen 545
5.10.1 Erdung fr den Blitzschutz 545
5.10.2 Erdung zur Ableitung von Fehlerstrmen 546
5.11 Besonderheiten von Mittelspannungsfreileitungen unter 110 kV 547
5.11.1 Aufgaben der Mittelspannungsfreileitungen 547
5.11.2 Mechanische Auslegung der Mittelspannungsfreileitungen 547
5.11.3 Isolation 548
5.11.4 Blitzschutz und Erdung 548
Literatur zu 5 Freileitungen 548
6 Kabel (L. Heinhold und F. Winkler)
6.1 Bauarten der Kabel 554
6.1.1 Leiter 554
6.1.2 Isolierung 555
6.1.3 Elektrische Schmierung 556
6.14 Metallmntel 558
6.1.5 Bewehrung 558
6.1.6 uere Schutzhlle und Auenmantel 558
6.1.7 Sonstige Bauelemente der Kabel 558
6.1.8 bersicht ber die in Deutschland blichen Kabel 558
6.1.8.1 Niederspannungskabel fr 0,6/1 kV 558
6.1.8.2 Mittelspannungskabel fr 3,6/6 bis 18/30 kV 559
6.1.8.3 Hochspannungskabel mit Nennspannungen ber 18/30 kV 562
6.1.8.4 Kabel fr Sonderzwecke 564
6.2 Kabelgarnituren 565
6.2.1 Allgemeines 565
6.2.2 Ausfhrungen 566
6.2.2.1 Leiteranschlsse und -Verbindungen 566
6.2.2.2 Endverschlsse 567
6.2.2.3 Muffen 567
6.3 Planung 567
6.3.1 Allgemeines 567
6.3.2 Zulssige Spannungsbeanspruchung der Kabel 568
6.3.2.1 Kabelnennspannung 568
6.3.2.2 Nenn-Steh-Blitzstospannung 569
6.3.2.3 Spannungsbeanspruchung im Erdschlufall 569
6.3.3 Elektrische Kenndaten 570
6.3.3.1 Widerstandsbelag des Leiters 570
6.3.3.2 Induktivittsbelag 574
6.3.3.3 Kapazittsbelag 575
6.3.3.4 Ableitungsbelag 577
6.3.3.5 Dielektrische Verluste 577
6.3.4 Strombelastbarkeit 578
6.3.4.1 In Luft verlegte Kabel 580
6.3.4.2 In Erde verlegte Kabel 581
6.3.4.3 Temperaturen der metallenen Hllen 583
6.3.5 Wrmewiderstnde der Kabel 583
6.3.5.1 Wrmewiderstand der Isolierung 583
6.3.5.2 Wrmewiderstand der inneren Schutzhlle 585
6.3.5.3 Wrmewiderstand der ueren Schutzhlle 585
6.3.6 Wrmewiderstand der Luft 585
6.3.7 Wrmewiderstand des Erdbodens 587
6.3.7.1 Dauerbetrieb ohne Bodenaustrocknung 587
6.3.7.2 Tglicher Lastwechsel und Bodenaustrocknung 587
6.3.7.3 Hufung von Kabeln 589
6.3.8 Belastbarkeit im Kurzschlufall 590
6.3.8.1 Thermische Kurzschlubelastbarkeit 590
6.3.8.2 Mechanische Kurzschlubelastbarkeit 592
6.4 Hochleistungsbertragung 593
6.5 Hinweise fr Montage und Fehlerortung 594
6.5.1 Transport und Verlegung 594
6.5.2 Prfen von Kabelanlagen 597
6.5.3 Fehlersuche 598
Literatur zu 6 Kabel 601
7 Netzbetrieb
7.1 Anforderungen der Abnehmer (J. Beter) 605
7.1.1 Folgen der Leitungsgebundenheit und mangelnden Speicherbarkeit 605
7.1.2 Leistungsanforderungen 607
7.1.3 Anforderungen an Spannung und Frequenz 610
7.1.4 Zuverlssigkeit der Versorgung 610
7.1.5 Preiswrdigkeit der Versorgung 611
7.1.6 Sicherheit der Versorgung 611
Literatur zu 7.1 Anforderungen der Abnehmer 612
7.2 Kraftwerkseinsatz und Fhrung des bertragungsnetzes (D. Denzel) 613
7.2.1 Wirtschaftlicher Einsatz der Kraftwerke 613
7.2.1.1 Kraftwerkspark und Kraftwerksreserve 613
7.2.1.2 Energie- und Leistungsprognose 616
7.2.1.3 Wirtschaftliche Optimierung des Einsatzes der Kraftwerke 616
7.2.2 Fhrung des bertragungsnetzes 620
7.2.2.1 Einwirkungen auf das Versorgungssystem 620
7.2.2.2 Fhrungsfunktionen und Fhrungssystem 623
7.2.2.3 Primranalyse 624
7.2.2.4 Sekundranalyse 626
7.2.2.4.1 Lastfluschtzung 626
7.2.2.4.2 berwachung der Netzzuverlssigkeit 629
7.2.2.4.3 berwachung der Kurzschlustrme 632
Literatur zu 7.2 Kraftwerkseinsatz und Fhrung des bertragungsnetzes 634
7.3 Netzbetriebsfhrung (H. Klockhaus) 635
7.3.1 Aufgaben und organisatorische Stellung der Netzbetriebsfhrung innerhalb eines Elektrizittsversorgungsunternehmens 635
7.3.1.1 Aufgaben 636
7.3.1.2 Organisation 636
7.3.1.3 Personaleinsatz, Rufbereitschaft 638
7.3.1.4 Kontakte zu Gebietskrperschaften, Fachfirmen, Hilfsdiensten 639
7.3.2 Sicherheitsfragen 639
7.3.2.1 Arbeitssicherheit 639
7.3.2.2 Betretungsbefugnis in Anlagen 641
7.3.2.3 Schutz gegen direktes Berhren im Niederspannungsnetz 642
7.3.2.4 Arbeiten an unter Spannung stehenden Teilen 642
7.3.2.5 VDE-Bestimmungen, Normen und Vorschriften 644
7.3.3 Schaltbetrieb 644
7.3.3.1 Schaltpersonal 644
7.3.3.2 Schaltgesprche und Anlagenbezeichnung 645
7.3.3.3 Obernahme neuer Betriebsmittel 645
7.3.3.4 Freischaltantrge 646
7.3.3.5 Sicherheitsregeln, Freigabe zur Arbeit 647
7.3.3.6 Normalschaltung 648
7.3.3.7 Organisation 649
7.3.3.8 Technische Hilfsmittel 655
7.3.4 Strungen und deren Beseitigung 657
7.3.4.1 Strungserfassung und -meldung 658
7.3.4.2 Strungserkennung und -bewertung 659
7.3.4.3 Entstrung, Ersatzmanahmen, Ersatzanlagen 660
7.3.4.4 Strungsaufklrung, Strungsstatistik 661
7.3.5 Instandhaltung 661 
7.3.5.1 Allgemeines 661 
7.3.5.2 Schaltanlagen, Netzstationen 665 
7.3.5.3 Schaltgerte 667 
7.3.5.4 Transformatoren 668 
7.3.5.5 Erdungsanlagen 670 
7.3.5.6 Freileitungen 670 
7.3.5.7 Starkstromkabel 672 
7.3.5.8 Straenbeleuchtungsanlagen 673 
7.3.5.9 Korrosionsschutz 674 
7.3.6 Hilfsmittel der Netzbetriebsfhrung 675 
7.3.6.1 Gerte- und Materialvorhaltung 675 
7.3.6.2 Werksttten 676 
7.3.6.3 Fahrpark und Sonderfahrzeuge 676 
7.3.6.4 Ersatzstromanlagen und Netzprovisorien 678 
7.3.6.5 Planwerke, Statistiken 680 
Literatur zu 7.3 Netzbetriebsfhrung 684 
8 Selektivschutz (E. Zurowski)
8.1 Grundlagen 688
8.1.1 Aufgabe und Grundbegriffe des Selektivschutzes 688
8.1.2 Forderungen an die Funktion 689
8.1.2.1 Verfgbarkeit 689
8.1.2.2 Selektivitt 691
8.1.2.3 Kommandozeit 691
8.1.3 Forderungen an die Ein- und Ausgabeschnittstellen 692
8.1.3.1 Strom- und Spannungswandler 692
8.1.3.2 Stromversorgung, Steuerkanle 693
8.1.4 Mewertverarbeitung 694
8.1.4.1 Prinzip der analogen Meverfahren 694
8.1.4.2 Prinzip der digitalen Meverfahren 696
8.1.4.3 Informationskanle 697
8.2 Schutz von Generatoren und Hochspannungsmotoren 698
8.2.1 Anschlu an das Netz 698
8.2.2 Generatorschutz bei direktem Anschlu an die Sammelschiene 700
8.2.2.1 berstromzeitschutz 701
8.2.2.2 Schutz der Antriebsmaschine 701
8.2.2.3 Schutz des Stnders 702
8.2.2.4 Schutz des Lufers 703
8.2.3 Schutz von Blockeinheiten 704
8.2.3.1 Schutz gegen Netzkurzschlsse und berlastung 704
8.2.3.2 Schutz der Turbine 706
8.2.3.3 Schutz des Stnders 706
8.2.3.4 Schutz des Lufers 708
8.2.3.5 Schutz des Blocktransformators 709
8.2.3.6 Schutz des Eigenbedarfs 710
8.2.3.7 Auslsematrix und Prfung 711
8.2.4 Schutz von Phasenschiebern 712
8.2.5 Schutz von Hochspannungs-Asynchronmotoren 713
8.2.6 Parallelschalteinrichtungen 715
8.3 Transformatorschutz (Netztransformatoren) 715
8.3.1 Transformatordifferentialschutz 715
8.3.2 Reserveschutz 717
8.3.3 Schutz gegen berlast 717
8.3.4 Buchholzschutz und weitere Schutzeinrichtungen 718
8.4 Leitungsschutz 718
8.4.1 Zeitstaffelschutz 718
8.4.1.1 berstromzeitschutz als Zeitstaffelschutz 719
8.4.1.2 Distanzschutz als Zeitstaffelschutz 720
8.4.1.3 Staffelplne 723
8.4.1.4 Kurzunterbrechung (KU) 724
8.4.1.5 Fehlerorter 725
8.4.2 Vergleichschutz 725
8.4.2.1 Dreiadriger Leitungsdifferentialschutz 726
8.4.2.2 Zweiadriger Leitungsdifferentialschutz 727
8.4.2.3 Phasenvergleichschutz 729
8.4.2.4 Signalvergleichschutz 730
8.5 Sammelschienenschutz 731
8.5.1 Grundlagen 731
8.5.2 Stromdifferentialschutz 732
8.53 Stromrichtungsvergleich 733
8.6 Erdschluschutz 734
8.6.1 Erdschluerfassung mit Spannungs- und Stromrelais 734
8.6.2 Erdstromrichtungsrelais 735
8.6.3 Erdschluwischerrelais 736
Literatur zu 8 Selektivschutz 737
9 Informationstechnik
9.1 Informationsbertragung (H. Busse und H. Gschwendtner) 739
9.1.1 Projektierungsgrundlagen 739
9.1.2 bertragungssysteme 740
9.1.2.1 TFH-Systeme 740
9.1.2.2 TF-Systeme 743
9.1.2.3 Digitale bertragungssysteme 749
9.1.2.4 Datenbertragung ber Fernsprechleitungen 753
9.1.2.5 WT-Systeme 758
9.1.3 bertragungsmedien 760
9.1.3.1 Luftkabel mit Kupferleitern 760
9.1.3.2 Glasfaserkabel 764
9.1.3.3 Richtfunk 768
Literatur zu 9.1 Informationsbertragung 770
9.2 Netzleittechnik (F. Aschmoneit und A. Aranda) 772
9.2.1 Struktur der Netzfhrung 772
9.2.2 Struktur des Netzleitsystems 772
9.2.3 Fernwirksysteme 776
9.2.3.1 Fernwirkkonfigurationen 776
9.2.3.2 Verkehrs- und Betriebsarten 777
9.2.3.3 Informationsarten und Informationsorganisation 781
9.2.3.4 Fernwirkprozeduren 784
9.2.3.5 Aufbau der Fernwirkunterstation 786
9.2.4 Zentrale Leitstelle 788
9.2.4.1 Software 788
9.2.4.1.1 Systemsoftware 788
9.2.4.1.2 Systemsoftware-Erweiterungen 789
9.2.4.1.3 Anwendersoftware 790
9.2.4.2 Rechner 797
9.2.4.2.1 Rechneraufbau 797
9.2.4.2.2 Rechnerkonfiguration 799
9.2.4.3 Bedienung 803
9.2.5 Hilfs- und Nebeneinrichtungen 804
9.2.6 Projektabwicklung 804
Literatur zu 9.2 Netzleittechnik 805
9.3 Rundsteuertechnik und -betrieb (Schreiber) 807
9.3.1 bertragungsstruktur 807
9.3.2 Steuerfrequenz und Impulsfolge 807
9.3.3 Rundsteuersendeanlage 809
9.3.3.1 Kommandogerte 809
9.3.3.2 Rundsteuerumrichter 809
9.3.3.3 Ankopplungen 809
9.3.4 Ausbreitung der Steuerfrequenz 811
9.3.5 Gegenseitige Beeinflussungen von TRA 812
9.3.6 Rundsteuerempfnger 812
9.3.7 Anwendung der Rundsteuerung 812
9.3.8 Andere Verfahren der zentralen Steuerung 813
Literatur zu 9.3 Rundsteuertechnik und -betrieb 813
Sachverzeichnis 814
END
