KoCoS Blog

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Eine Netzberechnung ist immer dann notwendig, wenn neue Netze erstellt oder geplant werden, bestehende Netze überarbeitet werden oder neue Anlagen sowie Verbraucher in bestehende Netze integriert werden müssen. Gerade bei Bestandsnetzen ist eine zuverlässige einfache Aussage über die Auslastung des Netzes aufgrund der unzureichenden Datenlage in vielen Fällen nicht einfach möglich. Die über Jahre gewachsenen Strukturen sind meist nur schematisch dokumentiert und wurden, wenn überhaupt, in Teilen bei Sanierungen rechnerisch betrachtet.

In der Folge kann die Versorgungssicherheit gefährdet sein. Um Versorgungs-sicherheit zu gewährleisten, ist es zwingend notwendig, die Auslastung und Abschalt¬bedingungen im eigenen Netz zu kennen. Diese Daten dienen als Grundlage bei der Auslegung von Netzänderungen.

Die Netzberechnung dient dabei:

  • Der Unterstützung des Netzbetriebs bei der Bewertung des aktuellen Netzzustands (IST-Zustand)
  • Der Unterstützung des sicheren Netzbetriebs durch vorausschauende Netzsimulationen (Planungsgrundlage)
  • Als Grundlage für Betriebs- und Netzausbauplanungen (SOLL-Zustand)
  • Im Detail erfasst die Netzberechnung dabei alle Bemessungs- und Berechnungs-daten zur richtigen Dimensionierung der elektrischen Energieverteilung wie:
  • Auslastung der Betriebsmittel durch Lastflussberechnung,
  • Bestimmung der Kapazitätsreserven der einzelnen Betriebsmittel,
  • Kurzschlussstromberechnung (DIN VDE 0102),
  • Spannungsfallberechnung (DIN VDE 0100-520),
  • Selektivitätsbetrachtung (DIN VDE 0660-101 A1),
  • Strombelastbarkeit (DIN VDE 0276, DIN VDE 0298-4),
  • Schutz gegen Überlast (DIN VDE 0100-430),
  • Schutz bei Kurzschluss (DIN VDE 0100-430; DIN VDE 0103),
  • Schutz gegen elektrischen Schlag durch Abschaltung (DIN VDE 0100-410).

In der Planungsphase einer elektrischen Schaltanlage oder eines elektrischen Netzes ist die Netzberechnung ein wesentliches Werkzeug für die richtige Auslegung und die korrekte Auswahl der elektrischen Betriebsmittel. Nach der Fertigstellung der Anlage dient die Netzberechnung zur Ermittlung der Einstellwerte der Schutzgeräte bzw. zum verlangten Nachweis der selektiven Fehlerabschaltung (Selektivität) nach DIN VDE 0100-560, DIN VDE 0100-710 und DIN VDE 0100-718. Die Prüfung der einzelnen Schutzgeräte kann dabei natürlich mit unserem Schutzrelaisprüfsystem „ARTES“ durchgeführt werden.

Das KoCoS Engineering & Services Team nutzt das etablierte und herstellerunabhängige Netzberechnungsprogramm „PowerFactory“ der Firma DIgSILENT. Hiermit berechnen wir bundesweit für unsere Kunden Mittel- und Niederspannungsnetze in der Automobilindustrie, der industriellen und öffentlichen Netzbetreiber, von öffentlichen Landes- und Bundesliegenschaften und der Mineralölindustrie.

Das europäische Stromnetz hatte am 08. Januar 2021 mit größeren Problemen zu kämpfen. Eine ganze Region in Osteuropa wurde abgetrennt, teils kam es zu Stromausfällen. Der bei KoCoS in Korbach stationierte Netzanalysator EPPE hat den Verlauf der Frequenzstörung aufgezeichnet. Das zeigt wieder einmal, dass EPPE zuverlässig auch kleinste Veränderungen im Stromnetz erkennt, auch wenn deren Ursache in weiter Ferne liegt.

Das europäische Stromnetz zählt zur kritischen Infrastruktur (KRITIS). Das Österreichische Bundesheer hatte bereits im Januar 2020 gewarnt: „Es ist binnen der nächsten 5 Jahre mit einem europaweiten Blackout zu rechnen!“. Am 8. Januar 2021 gegen 14:05 Uhr kam es zu einer Frequenzabweichung von rund 250 mHz im synchronisierten europäischen Hochspannungs-Stromnetz. In der Folge sei die Region Südosteuropa vom europäischen Verbundnetz getrennt worden.

Eine Kaskade von Ausfällen von Betriebsmitteln wie Stromleitungen und Schaltanlagen in Südosteuropa führte zu massiven Problemen im europäischen Stromnetz. Auslöser des Beinahe-Blackouts in weiten Teilen Europas war demnach eine Umspannanlage im kroatischen Ernestinovo. In dem Umspannwerk sprach laut den ersten Ermittlungen um 14:04 ein Überstromschutz bei einem 400-Kilovolt-Sammelschienenkuppler an, sodass sich dieser automatisch abschaltete. Damit wurden auch zwei Höchstspannungsverbindungen unterbrochen, die Strom vom Balkan in andere Teile Europas führen. Dies betraf in nordwestlicher Richtung die Leitungen nach Žerjavinec (Kroatien) und Pecs (Ungarn). Ergebnis war, dass sich das europäische Stromnetz innerhalb von weniger als 50 Sekunden in zwei Gebiete aufteilte: Den Nordwesten, dem 6,3 GW Erzeugungsleistung fehlte, und den Südosten, in dem ein entsprechender Überschuss bestand.

In manchen Regionen hat es sichtbare Probleme gegeben. Beispielsweise sind Lampen in Haushalten und auf den Straßen aufgeleuchtet oder ausgegangen. Auch elektrische Geräte seien an- und ausgegangen. Der Radiosender RFI România berichtete von Stromausfällen in Teilen Rumäniens. Der Frequenzeinbruch führte bei verschiedenen Infrastrukturbetreibern, wie dem Wiener Flughafen oder auch in Krankenhäusern, zu Folgestörungen, welche die Notstromversorgung auslösten. Am Flughafen Wien kam es zudem zu einem schwerwiegenden Zwischenfall, wo hunderte Hardware-Teile zerstört wurden und ein Schaden von mehreren hunderttausend Euro entstanden ist.

Ungefähr eine Stunde nach der Abtrennung erfolgte eine Resynchronisierung der beiden Netzteile.

Genauer Ablauf der Störung
Um 14:05 Uhr fiel die Frequenz im nordwestlichen Netzteil so zunächst auf 49,74 Hertz (Hz). Nach rund 15 Sekunden stabilisierte sie sich bei 49,84 Hz, was noch innerhalb des zulässigen Bandes für Abweichungen von Plusminus 0,2 Hz liegt. Gleichzeitig sprang die Frequenz im südöstlichen Bereich auf 50,6 Hertz, bevor sie sich bei einem Wert zwischen 50,2 und 50,3 Hz stabilisierte.

Die Abtrennung des Teilnetzes hatte deutliche Auswirkungen auf die Netzfrequenz. So sank die Netzfrequenz um 14:04:55 (CET) innerhalb von 14 Sekunden von ca. 50,027 Hz auf minimal 49,742 Hz. Damit wurde der normale Regelbereich von 50,000 Hz ±200 mHz verlassen. Die erste Stufe des Ablaufplans (Aktivieren von Leistungsreserven) wurde erreicht. Der Wiederanschluss an das Verbundnetz um 15:08 Uhr (CET) hingegen hatte keine Auswirkungen auf die Netzfrequenz.