Elektrische Energiesysteme - Power Electronics Systems Laboratory ...

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Grundregeln der Energieübertragung
In diesem Kapitel behandeln wir die statischen Strom- und Spannungsverhältnisse
sowie die daraus resultierenden Wirk- und Blindleistungsflüsse auf
Wechsel- bzw. Drehstromleitungen. Nach einigen grundsätzlichen Überlegungen
wird das Betriebsverhalten von Leitungen in verschiedenen Situationen
untersucht.
Bei der Diskussion der Betriebseigenschaften von Leitungen werden wir
uns in den meisten Fällen auf eine Phase bzw. ein einphasiges Ersatzsystem
beschränken, da vorläufig nur symmetrische Verhältnisse untersucht werden.
Im Kapitel 7 werden wir sehen, wie auch unsymmetrische Systeme als
einphasige Ersatzsysteme dargestellt werden können. Somit rechtfertigt sich
die einphasige Betrachtung in diesem Kapitel.
Die zweite wichtige Voraussetzung für die Gültigkeit der folgenden Untersuchungen
ist, dass sich das Netzwerk in einem statischen Zustand (steady
state) befindet. Für die Berechnung von dynamischen Vorgängen (z.B. Ausgleichsvorgänge
nach Schalthandlungen) müssen andere Modelle verwendet
werden.
6.1 Entkoppelte Grössen
Die Übertragung von Leistung über eine Leitung kann auf verschiedene Arten
beschrieben werden. Wie in Bild 6.1 dargestellt, werden üblicherweise die
Grössen Spannung (komplex), Wirk- und Blindleistung je am Leitungsanfang
und -ende verwendet. 1 Für eine Leistungsübertragung über eine Leitung
ergeben sich also acht reelle Grössen:
U 1 , ϕ 1 , U 2 , ϕ 2 , P 1 , Q 1 , P 2 , Q 2
Nicht alle dieser Grössen sind entkoppelt, also voneinander unabhängig
einstellbar. So sind z.B. der Winkel der Spannung U 1 und der Winkel der
Spannung U 2 durch die Eigenschaften der Leitung (Länge, Phasenbelag)
miteinander gekoppelt. Deshalb wird z.B. ein Winkel als Referenz (z.B. ϕ 2 =
0) genommen, dadurch ”
verliert” man eine Grösse in den Formeln.
Auch die Leistungen am Leitungsanfang und -ende sind nicht voneinander
unabhängig. Werden z.B. Wirk- und Blindleistung am Leitungsanfang
vorgegeben, so stellen sich diese am Leitungsende entsprechend den
1 Anstelle der Leistungen könnten auch die komplexen Stromwerte verwendet werden.
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