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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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STUDIENBEISPIELE

STUDIENBEISPIELE Netzbetreiber gelobt, die Anlagenprovisorien und Notstromaggregate in großer Zahl zur Verfügung stellten. Allerdings war die Kommunikation insbesondere über öffentliche Netze teilweise eingeschränkt. Vor allem die je nach Mobilfunkbetreiber fehlende oder recht kurze Pufferung der Stromversorgung der Telekommunikationsstationen wirkte sich negativ aus, da sie den lokalen Ausfall oder eine durch Teilausfall und den krisenbedingt hohen Kommunikationsbedarf der Bevölkerung bedingte Überlastung des Mobilfunknetzes nach sich zog. Eine Verbesserung für künftige Störungsfälle bestünde somit darin, eine (längere) Notstrompufferung der Mobilfunkstationen vorzusehen oder eine autarke Infrastruktur wie den Betriebsfunk aufzubauen bzw. zu erhalten. Zudem hat die Erfahrung gezeigt, dass zwar die Bereitschaft zur gegenseitigen Aushilfe hoch, die Ermittlung der verfügbaren Ressourcen aber aufwendig war und so zu Verzögerungen bei der Wiederversorgung beitrug. Die Einrichtung des im o. g. VDN-Leitfaden vorgeschlagenen netzbetreiberübergreifenden Registers derartiger Ressourcen könnte einen wertvollen Beitrag dazu leisten, dass Provisorien künftig schneller angefordert und eingesetzt werden können. 3.1.1 Netzplanerische/systemtechnische Maßnahmen 3.2 Untersuchungsgegenstand Betriebliche Maßnahmen können, wie oben diskutiert, im Falle von Großstörungen die Dauer der Versorgungsunterbrechungen reduzieren. Zusätzlich stellt sich die Frage, ob bzw. wie sich die Netze selbst so gestalten lassen, dass witterungsbedingte Großstörungen wie die im Münsterland gar nicht erst eintreten oder zumindest in ihrem Ausmaß deutlich begrenzt werden. Kennzeichnend für eine solche Störung ist, dass infolge einer regional konzentrierten extremen Wetterlage die – auf statistisch relevante Störungsereignisse ausgelegte – Redundanz der heute typischen Netze nicht mehr ausreicht. Im Rahmen dieser Grundsatzuntersuchung wurden typische 110-kV-Freileitungsnetzstrukturen betrachtet und als Störungsereignis angenommen, dass alle Tragmasten einer Stammstrecke aufgrund hoher Schnee- und Eislast sowie starkem Wind brechen. Die betrachteten Maßnahmen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: • Einsatz andersartiger Betriebsmittel, die weniger witterungsempfindlich sind • Erhöhung der Netzredundanz, so dass selbst bei Ausfall einer Stammstrecke keine großräumige Versorgungsunterbrechung auftritt Neben einer qualitativen Analyse der Wirksamkeit und Realisierbarkeit dieser Maßnahmen wurde anhand fiktiver Netzbeispiele auch deren Kosten grob abgeschätzt. Hierbei wurden langfristige annuitätische Kosten neu zu errichtender Netze („Grüne-Wiese- Ansatz“) zugrunde gelegt. Bei der nachfolgenden Beschreibung der Maßnahmen wird zunächst auf deren Wirksamkeit und Realisierbarkeit eingegangen und anschließend eine übergreifende Beurteilung unter Berücksichtigung der Kostenwirkung vorgenommen. 3.3 Betriebsmittelwahl 3.3.1 Zweierbündel statt Einfachbeseilung Die im Münsterland aufgetretene rotationssymmetrische Vereisung der Leiterseile wird u. a. auf die Torsionsmöglichkeit der Einfachseile zurückgeführt, die bei Bündelleitern so nicht gegeben sein soll. Allerdings lässt die im Münsterland aufgetretene erhebliche Überschreitung der mechanischen Belastungsgrenzwerte vermuten, dass auch bei Bündelleitern noch eine Überlastung hätte auftreten können. Zudem weisen Bündelleiter einen höheren Windwiderstand als Einfachseile auf. In der Vergangenheit wurden bei Bündelleitern Eisanhaftungen in Flügelform beobachtet, die zu starken Schwingungen – so genanntem Seiltanzen – geführt haben. Ein Übergang auf Zweierbündel (mit dementsprechender Mastverstärkung oder sogar Mastersatz) erscheint daher beim heutigen Wissensstand zur Vermeidung witterungsbedingter Großstörungen nicht hilfreich. 3.3.2 Einsatz stärkerer Masten Aus Kostengründen sind Freileitungsmasten überwiegend als Tragmasten und nur zu einem Teil (durchschnittlich etwa einem Viertel) als Abspannmasten ausgeführt. Tragmasten können keine horizontalen Zugkräfte aufnehmen und sind damit besonders anfällig für kaskadenartige Mastumbrüche. Bei ausschließlicher Verwendung von Abspannmasten kann aufgrund deren höherer Stabilität erwartet werden, dass solche Kaskadeneffekte nicht auftreten. Aufgrund der größeren Gründungsfläche von Abspannmasten wäre die Maßnahme selbst in bestehender Trasse nicht ohne 124 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

Genehmigungsverfahren und nur unter Einsatz von Provisorien und vorübergehender Netzschwächung zu realisieren. Dabei sind jedoch weniger Verzögerungen zu erwarten als bei Maßnahmen, die neue Leitungstrassen erfordern (s. u.). 3.3.3 Vollständige Verkabelung Kabelnetze sind klimatischen Störeinflüssen nicht ausgesetzt. Daher könnten bei vollständiger Verkabelung witterungsbedingte Großstörungen völlig vermieden werden. Eine Umstellung von Freileitung auf Kabel könnte allerdings nur sehr langfristig geschehen und würde – da überhaupt nur wirtschaftlich bei altersbedingtem Ersatz der Freileitungen – sich über Jahrzehnte erstrecken. Der Umstellungsprozess wäre zudem problematisch, da sich die Topologien kostenoptimaler Kabel- und Freileitungsnetze deutlich unterscheiden. 3.4 Erhöhung der Netzredundanz 3.4.1 Stärkere Vermaschung Durch Zubau von Querverbindungen könnten die am Ende von Abzweigungen gelegenen 110-kV-Stationen jeweils an eine zweite Stammstrecke angeschlossen werden. Da ein gleichzeitiger Komplettausfall mehrerer Stammstrecken (der eine Wiederversorgung mit Netzprovisorien nicht erlaubt) äußerst unwahrscheinlich ist, könnten witterungsbedingte Großstörungen hierdurch sehr stark reduziert werden. Die zusätzlichen Leitungen könnten als Freileitung (kostengünstiger) oder Kabel (leichter realisierbar) ausgeführt werden. 3.4.2 Reservestellung über die Mittelspannungsebene Ziel dieser Maßnahme ist es, den Ausfall der 110-kV- Stammstrecke durch Mittelspannungs-Reservekabel zwischen Einspeisestation und 110-kV-Stationen zumindest teilweise abzufangen. Diese Maßnahme wäre ohne Genehmigungsverfahren relativ leicht realisierbar. Eine vollständige Reservestellung, bei der die Reservekabel auch Redundanz für Wartungsabschaltungen oder (n-1)-Fehler im 110-kV-Netz stellen, ist aufgrund der großen Stationsabstände in ländlichen Regionen allerdings nicht möglich. Insbesondere in Gebieten mit 10-kV-Mittelspannung – hierzu zählt auch das Münsterland – begrenzt der zulässige Spannungsfall die überbrückbare Distanz erheblich. Selbst in Regionen mit 20-kV-Mittelspannung könnte durchschnittlich nur etwa die Hälfte der 110-kV-Stationen erreicht werden. Alternativ könnten die Mittelspannungs-Reservekabel als reine Notversorgung vorgesehen werden. Dann STUDIENBEISPIELE könnte – allerdings nur in 20-kV-Mittelspannungsgebieten – im Großstörungsfall eine eingeschränkte Versorgung (unter Inkaufnahme tageszeitlich rollierender Lastabschaltungen und/oder eines zeitweise reduzierten Spannungsniveaus) aller 110-kV-Stationen aufrechterhalten werden. 3.4.3 Reservestellung über 110 kV-Kabel Die bei der Mittelspannungsreserve erwähnten Einschränkungen würden bei Einsatz von 110-kV-Reservekabeln vermieden, allerdings unter Inkaufnahme einer schwierigeren Realisierbarkeit und wesentlich höherer Kosten. 3.4.4 Einschleifung statt Doppelstich Zur Verbesserung der Versorgungssicherheit wird auch diskutiert, statt Anschluss im Doppelstich die Abzweigleitungen in einen der beiden Stromkreise ihrer Stammstrecke einzuschleifen. Diese Maßnahme sichert jedoch nur den einseitigen Common-Mode-Ausfall der Stammstrecke ab. Wenn wie im erlebten Großstörungsfall die Stammstrecke beiderseits der Verzweigungspunkte unterbrochen ist, bleibt diese Maßnahme wirkungslos. 3.5 Vergleich und Kostenbewertung In Tabelle 1 sind die Ergebnisse hinsichtlich der Wirksamkeit und Realisierbarkeit der untersuchten Maßnahmen schematisch zusammengefasst. In der letzten Spalte sind zudem die grob abgeschätzten Mehrkosten gegenüber heute üblichen 110-kV- Überlandnetzen angegeben. Unter den zur Vermeidung witterungsbedingter Großstörung geeigneten Maßnahmen sind der Ersatz von Tragmasten durch Abspannmasten, die Reservestellung über Mittelspannungskabel in 20-kV-Netzen sowie – eingeschränkt – der begrenzte Einsatz von 110-kV- Kabeln (Vermaschung oder Reservekabel) am ehesten realisierbar. Es zeigt sich, dass alle wirksamen Maßnahmen mit erheblichen Mehrkosten verbunden sind. Diese betragen unter den hier getroffenen Annahmen zwischen 40% und über 90% der derzeitigen 110-kV-Netzkosten auf Basis von Wiederbeschaffungswerten.. IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 125

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