Low-Voltage-Ride-Through

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Low-Voltage-Ride-Through (LVRT, dt.: Unterspannungs-Durchkoppelung) ist die elektrotechnische Fähigkeit zur dynamischen[1] Netzstützung durch elektrische Erzeugungseinheiten. Dies wird teilweise auch als englisch fault ride through (FRT) oder englisch under-voltage ride through (UVRT) bezeichnet. Kurzzeitige Spannungseinbrüche können zum Beispiel infolge von Netzfehlern, wie z. B. nach Blitzeinschlägen oder Kurzschlüssen, auftreten und durch die LVRT-Fähigkeit sollen auch dezentrale Erzeugungsanlagen[2] diese Spannungseinbrüche kompensieren können.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bis etwa 2011 mussten sich kleinere dezentrale Erzeugungsanlagen (z. B. Windkraftanlage, Photovoltaikanlage, Kleinwasserkraftwerk, Blockheizkraftwerk etc.) auch bei kurzen Einbrüchen der Netzspannung unverzüglich selbst vom öffentlichen Versorgungsnetz trennen. Die starke Entwicklung, Verbreitung und Bedeutung der Leistung der kleineren dezentralen Erzeugungsanlagen hat jedoch dazu geführt, dass durch diese ursprünglich geforderte sofortige Trennung vom öffentlichen Versorgungsnetz es unter Umständen zu einer weiteren Destabilisierung des Netzes kommen könnte, die auch zu einem großflächigen Stromausfall führen kann.

In Deutschland fordert daher die Mittelspannungsrichtlinie, dass dezentrale Erzeugungsanlagen das elektrische Energieversorgungsnetz im Fehlerfall stützen, indem sie Spannungseinbrüche bis zu mehreren Sekunden Dauer „durchfahren“ und unmittelbar danach wieder normal einspeisen. Dies ist der Kern des sogenannten Low Voltage Ride Through. Seit 1. April 2011 müssen dezentrale Erzeugungsanlagen während eines Spannungseinbruchs zusätzlich Blindstrom ins Netz speisen und damit einen Beitrag zur Klärung des Fehlers und beim Auslösen der Netzschutzeinrichtungen bereitstellen. In Österreich wird die statische und dynamische Netzstützung z. B. durch die TOR D4[3], Pkt. 7.1.2, für das Mittelspannungsnetz angeordnet.

Grundlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für die elektrische Energieversorgung sind Netzstabilität und Versorgungssicherheit zwei sehr wichtige Aspekte. Aufgrund der nur eingeschränkten Möglichkeit elektrische Energie zu speichern ist es im öffentlichen Versorgungs- und Verteilnetz erforderlich, um Parameter wie Netzspannung und Netzfrequenz in einem engen Rahmen stabil zu halten, ständig zeitgerecht das richtige Maß an elektrischer Energie im Rahmen der Spannungsqualität bereitzustellen. Um Ausfälle vermeiden zu können, ist es daher erforderlich, dass Energieerzeuger über erforderliche rasche Regelfähigkeit und über Schutzmechanismen verfügen. Durch den starken Ausbau der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen (z. B. Wind und Sonne) müssen auch diese, wie Großkraftwerke (z. B. Kohlekraftwerk, Kernkraftwerk), zur Netzstabilität beitragen und beitragen, die definierten Grenzwerte einzuhalten und auch bestimmte Regeleigenschaften aufweisen.[4]

Normen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beispiele der zugrundeliegenden Normen sind:

  • IEC 61400-21
  • IEC 61000-4-11 (EMV)
  • IEC 61000-4-34

Low Voltage Ride Through Test[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mit dem sogenannten Low-Voltage-Ride-Through-Test (LVRT-T) wird das Verhalten von Erzeugungsanlagen bei Spannungseinbrüchen theoretisch und praktisch im Versuchsaufbau untersucht und dokumentiert. Insbesondere, ob und inwieweit die Regelbarkeit der betreffenden Erzeugungsanlagen eine dynamische Stützung der Netzspannung erlaubt und die Erzeugungsanlage zur Netzstabilität beitragen kann und die definierten Grenzwerte einzuhalten in der Lage ist, um die regionale Ausbreitung eines Netzfehlers zu verringern und die Versorgungsqualität zu erhöhen.

Erzeugungsanlagen, die den Test bestehen, können zertifiziert werden und Energieversorgungsunternehmen (EVU) können eine Zertifizierung verlangen, bevor die Erzeugungsanlage angeschlossen wird.

Zertifizierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mit der Zertifizierung der Erzeugungsanlage im Gesamten oder von Einzelgeräten wird die Fähigkeit zur dynamischen Netzstützung und die Konformität mit sämtlichen Anforderungen der Mittelspannungsrichtlinie bestätigt. Dieses Zertifikat wird durch speziell zugelassene Prüfinstitute erteilt, meist dem Hersteller nach ausführlicher Prüfung des jeweiligen Gerätes.

Sowohl bei der Gerätezertifizierung als auch bei der Anlagenzertifizierung wird ein Simulationsmodell erstellt und berechnet, mit dem sich das Verhalten der Erzeugungsanlage bzw. des Gerätes (z. B. eines Wechselrichters) im Fehlerfall nachstellen lässt. Bei Geräten wird in der Regel nur ein Prototyp geprüft.[5]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Unter statischer Netzunterstützung (Spannungshaltung) wird die Unterstützung durch eingespeiste Blindleistung bei relativ langsamen Spannungsänderungen verstanden. Siehe zu den Grenzwerten auch EN 50160 und EN 60038.
  2. Dezentrale Erzeugungsanlage bzw. Erzeugungseinheit sind an ein öffentliches Mittel- oder Niederspannungs-Verteilernetz angeschlossen und weisen eine Verbrauchernähe auf oder es sind Erzeugungsanlagen, die der Eigenversorgung dienen.
  3. Hauptabschnitt D4: Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen mit Verteilernetzen.
  4. J. Dirksen: Low Voltage Ride-Through.
  5. J. Dirksen: Low Voltage Ride-Through.