Regelung von dezentralen Umrichterwerken:

Die Spannung AC 15kV 16,7Hz wird in Mitteleuropa für die Versorgung elektrifizierter Bahnstrecken verwendet. Wegen der Sonderfrequenz kann die Bahnstromversorgung nicht direkt aus dem Landesnetz erfolgen. Die Bahnenergie wird mit Primärmaschinen und mit rotierenden Umformern aus dem 50-Hz-Drehstromnetz erzeugt. Die Entwicklung der Leistungselektronik ermöglicht heute den Ersatz der rotierenden Umformer durch die statischen Umrichter.

Die statischen Umrichter können entweder als zentrale oder als dezentrale Umrichter betrieben werden. Im ersten Fall speisen die Umrichter das bahneigene 110-kV-16,7-Hz-Hochspannungsnetz und im zweiten Fall direkt in das 15-kV-Fahrleitungsnetz. Über das 15-kV-Oberleitungsnetz kann ein Umrichterwerk mit den Nachbarunterwerken, die am zentralen Bahnstromnetz angeschlossen sind parallel betrieben werden. 

Im Vergleich mit den 110-kV-Bahnstromleitungen haben die 15-kV-Fahrleitungen einen wesentlich höheren Widerstandsbelag. Das konventionelle Regelungsverfahren für die zentralen Umrichterwerke mit Frequenz-Wirkleistungs- und Spannungs-Blindleistungskennlinien würde bei den dezentralen Umrichterwerken zu einem Leistungsausgleich zwischen dem Umrichterwerk und den Nachbarwerken und damit, bedingt durch den hohen Widerstand der Fahrleitung, zu hohen Übertragungsverlusten und hohen Betriebskosten führen.

 

Außerdem kann durch diesen Leistungsausgleich unzulässig hohe Spannungen über Strecktrennern hervorgerufen werden, die die Grenzspannung eines Strecktrenners von 1 kV weit überschreiten und deswegen zur Beschädigung von Strecktrennern und Oberleitungen führen. Weiter führt der Leistungsausgleich zu einer unnötigen thermischen Vorbelastung der Oberleitungen und damit zur Reduktion ihrer Belastbarkeit. 

Der hohe Leistungsausgleich zwischen Umrichter und Nachbarunterwerken können durch den Einsatz unserer Regeleinrichtung vermieden werden. Diese Regeleinrichtung wird als übergeordnete Regelung oder Pilotsignalanlage bezeichnet und ist heute zu einem festen Bestandteil aller dezentralen Umrichterwerke der DB geworden. 

Impedanzmessung in Hochspannungsnetzen:

Ein wesentlicher Nachteil von Frequenzumrichtern ist die Erzeugung von Spannungs- und Stromoberschwingungen. Sie führen zu einer zusätzlichen Beanspruchung der Betriebsmittel in speisenden Netzen. Um diese Auswirkungen auf ein erträgliches Maß zu beschränken, werden Grenzwerte für die Netzrückwirkung der Umrichter vorgegeben.

Frequenzumrichter werden heute überwiegend mit Spannungszwischenkreisen ausgeführt. Bei solchen Umrichtern werden Wechsel- oder Drehspannungen durch pulsförmige Spannungen erzeugt. Der Umrichter prägt dem Netz Spannungsoberschwingungen ein, die dann aufgrund der Innenimpedanzen des Umrichters und der Netzimpedanzen zu Stromoberschwingungen führen. Zur Beurteilung der Netzrückwirkungen des Frequenzumrichters müssen entweder die Stromoberschwingungen oder die Spannungsoberschwingungen an Netzanschlussstellen bewertet werden. Für die Berechnungen dieser beiden Größen sind genaue Kenntnisse über den Frequenzgang der Netzimpedanzen erforderlich. Diese Parameter des Netzes werden außerdem bei der Auslegung von Filtern benötigt. 

Von der Firma SAX wurde ein Verfahren und eine Einrichtung entwickelt, mit denen die Impedanzen eines Hochspannungsnetzes mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden können.

Kontakte:

Dipl.-Ing. Lei Shen

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