Mit der Studie wurde erstmalig eine wissenschaftliche Grundlage für die Weiterentwicklung der Anforderungen für Erzeugungsanlagen in der Niederspannung geschaffen. Die Technische Universität Delft hat das Thema im Auftrag des Forums Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) erstmals näher untersucht. In einem Simulationsmodell wurden die Folgen eines Kurzschlussfehlers bei unterschiedlich netzdienlichem Verhalten der Erzeugungsanlagen berechnet. Die Studie wurde durch alle betroffenen Fachkreise begleitet. Die Ergebnisse fließen in den Überarbeitungsprozess der VDE-Anwendungsregel "Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz" (VDE-AR-N 4105) ein.
Ergebnisse der Studie in Kürze
- Diese sogenannte dynamische Netzstützung stützt die lokale Spannung während und nach einem kurzen Spannungseinbruch und trägt wesentlich zur Systemstabilität bei
- Dieser stützende Effekt tritt insbesondere bei Netzen mit hohen Durchdringungsgraden an erneuerbaren Energien auf.
- In der Simulation wurde zudem festgestellt, dass auch im Mittelspannungsnetz eine vollständige dynamische Netzstützung (am Netz bleiben und aktive Einspeisung von Blind- und Wirkstrom) einen stützenden Effekt mit sich bringt. Die TU Delft weist darauf hin, dass dies eine erhebliche Anpassung der Schutzkonzepte im Mittelspannungsnetz bedürfe.
Problemstellung
Fehler in vorgelagerten Netzebenen können zu kurzzeitigen Spannungseinbrüchen im Niederspannungsnetz führen, deren Tiefe so groß ist, dass die Erzeugungsanlagen über den Spannungsrückgangsschutz abgeschaltet werden. Je nach Anzahl der abgeschalteten Erzeugungsanlagen oder Höhe ihrer Leistung kann dadurch die Systemstabilität gefährdet sein. Für Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz wird bereits gefordert, dass diese bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen mit bestimmter Tiefe am Netz verbleiben müssen.
Zu klären war nun, ob und in welchem Umfang diese dynamische Netzstützungsfunktion - und damit der Verbleib am Netz - auch von Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz gefordert werden soll. Dezentrale Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz sind aktuell so eingestellt, dass sie sich bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen (bis ca. 150 ms) automatisch vom Netz trennen. Um die in Zukunft notwendigen technischen Anforderungen an das Verhalten von Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz im Fehlerfall abzuleiten, wurden im VDE FNN durch eine Studie (durchgeführt durch die TU Delft) folgende Fragestellungen untersucht:
- Welche Netz-und Erzeugungssituationen sind in Zukunft zu erwarten? Welche Auswirkungen haben diese Rahmenbedingungen auf die Auswirkungen von Spannungstrichtern im Niederspannungsnetz?
- Kann in Zukunft bei hohen Durchdringungsgraden dezentraler Erzeugungsanlagen bei einem Netzfehler die Systemstabilität gefährdet sein?
- Welche Maßnahmen zur Verbesserung der Systemstabilität können getroffen werden? Wie sieht ein solches Verhalten von dezentralen Anlagen aus? Trennung im Fehlerfall? Verbleiben am Netz? Mit oder ohne Wirk- bzw. Blindleistungseinspeisung?
- Bestehen bei der dynamischen Netzstützungsfunktion Konflikte mit anderen Anforderungen, insbesondere im Bereich des Schutzes und der Inselnetzerkennung?
