Der Petersen-Spulen-Regler von Sprecher Automation ist Teil der bewährten Sprecon-Plattform und bietet alle Vorteile daraus: Digitale Integration in die Leittechnik mit Fern-Bedienung, Cybersecurity am Stand der Technik, hohe Verfügbarkeit Bildquelle: Sprecher Automation
In vielen Ländern der EU ist die "Erdschlusslöschung" eine der wichtigsten Optionen bei der Planung von Mittelspannungs-Verteilnetzen, um eine optimale Energieversorgungsqualität zu erreichen. Der Hauptvorteil dieser Art der Sternpunktbehandlung ist, dass auch während des Erdschlusses die Energieversorgung aufrecht erhalten bleibt und als Folge die Anzahl der Versorgungsunterbrechungen stark reduziert wird. Aus diesen Gründen werden die Mittelspannungsnetze im DACH-Raum mehrheitlich gelöscht betrieben.
Die Abstimmung der Petersen-Spule ist eine Präventivmaßnahme, die bereits im gesunden Netz durchgeführt wird. Das heißt, die Spule wird bereits vorab so eingestellt, dass im Falle eines Erdschlusses die Schäden an der Fehlerstelle minimiert werden. Bei aktuellen Konzepten wird dieser sogenannte Petersen-Spulenregler im Erdschlussfall blockiert.
Sprecher Automation hat gemeinsam mit Energieversorgungsunternehmen herausgefunden, dass wesentliche Potenziale für die Entwicklung neuer Produkte für diese Spulenregelung bestehen – einerseits, weil an die Regelungsverfahren an sich in modernen Netzen neue Anforderungen gestellt werden, andererseits auch, weil sich die digitale Stationstechnik stetig weiterentwickelt.
Durch die Energiewende entstehen in diesem Kontext wesentliche Herausforderungen. Zum Beispiel muss bei gewollten (oder ungewollten) Inselnetzen im Weiterbetrieb des Netzes auch die Sternpunktbehandlung betrachtet werden. Außerdem steigt aufgrund erneuerbarer Energieerzeuger die Anzahl an Redispatch-Prozessen massiv an, welche aktuell noch kaum Rücksicht auf die Sternpunktbehandlung nehmen – auch hier ist ein Umdenken notwendig.
Die Sternpunktbehandlung mittels Regelung der Petersen-Spule ist somit ein wesentlicher Anker in der Transformation der Netze für die Energiewende. Hier ergeben sich durch neue Methoden signifikante Verbesserungspotenziale für den Netzbetrieb.
Regelung der Petersen-Spule
Die Eigenschaften der heute branchenüblichen Regelungsansätze sind weitestgehend bekannt, Vor- und Nachteile wurden in der Fachliteratur bereits hinlänglich diskutiert. Auch zeigt sich klar, dass bestimmte Regelungsverfahren immer wichtiger werden. Durch die zunehmende Verkabelung in den Verteilnetzen ergibt sich eine Symmetrierung der Leiter-Erde-Kapazitäten. Klassische Verfahren, welche auf Resonanzkurven basieren, führen dabei zu unnötig häufigen Spulenbewegungen. Verfahren basierend auf Stromeinspeisungen und daraus berechneten Netzparametern zeigen hier klare Vorteile, da die Petersen-Spule zur Berechnung der Parameter nicht verstellt werden muss. Bei sehr kleinen Unsymmetrien hilft der Invers-Betrieb der Stromeinspeisung, der eine natürliche Unsymmetrie erzeugt.
Sprecher Automation hat gemeinsam mit österreichischen EVU Erdschlussversuche durchgeführt, in weiterer Folge neue Regelungsverfahren entwickelt und im Realbetrieb verifiziert. Diese Ergebnisse wurden bereits in der wissenschaftlichen Fachliteratur diskutiert und führten nun zu einem neuen Produkt: dem Sprecon-E-Ereg.
Bei aktuell üblichen Produkten ist etwa zu beachten, dass diese schmalbandige 50-Hz-Filter besitzen und daher immer das Einschwingen der Nullspannung abwarten müssen, was bei kleinen, natürlichen Unsymmetrien bis zu zehn Sekunden dauern kann. Diese lange Wartezeit ist durch die Betrachtung rein stationärer Signale bedingt. Aktuelle Versuche zeigen allerdings, dass eine Auswertung der transienten Signale viel Potenzial aufweist, um unter anderem diese Wartezeit zu verkürzen.
Zusätzlich besitzen die derzeitigen Regelungsverfahren die Einschränkung, dass diese nur im gesunden Netz funktionieren. Mit symmetrischen Komponenten lässt sich sehr einfach nachweisen, dass im Erdschlussfall die Spannung an der Fehlerstelle eingeprägt und konstant ist. Eine Verstellung der Petersen-Spule verändert nicht die Nullspannung. Die Regelung der Petersen-Spule während des gesunden Netzzustandes ist daher eine Präventivmaßnahme zur Reduktion des Stroms über die Fehlerstelle bei einem Erdschluss.
Sprecher Automation hat sich hier das Ziel gesetzt, nicht nur neue und verglichen mit dem aktuellen Markt verbesserte Produkte für die Regelung der Petersen-Spule zu entwickeln, sondern durch innovative Regelungsansätze generell die Sternpunktbehandlung zu optimieren und fit für die Energiewende zu machen.