Elektrische Energieversorgung

ISBN-13: 9783528085476 / Niemiecki / Miękka / 1984 / 374 str.

Heuck Klaus

Opis

Das Buch, Elektrische Energieversorgung" vermittelt vornehmlich die Kenntnisse, die von seiten der Industrie und Energieversorgungsunternehrnen bei Jungingenieuren als Grund wissen erwartet werden_ Besonderer Wert wird auf die Vermittlung der physikalischen Zusammenhange gelegt, die flir die Energieversorgung bestimmend sind; die Darstellung der Technologie beschrankt sich auf das unumgangliche Mass, da diese Kenntnisse bei der gebotenen Stofflimitierung zweckmassiger vor Ort erworben werden. Das Buch ist so angelegt, dass es auch fur ein Selbststudium geeignet ist. Zu diesem Zweck ist strikt darauf geachtet worden, dass die einzelnen Begriffe bzw. Definitionen streng und folgerichtig nacheinander entwickelt werden. Die in diesem Zusammenhang erforderlichen Grundlagenkenntnisse wie z. B. die Berechnung galvanisch-induktiv gekoppelter Kreise, die nach den Erfahrungen der Autoren nicht generell bei Studenten nach dem Vorexamen zu erwarten sind, werden erlautert oder zumindest noch einmal gestreift. Um die Verstandlichkeit weiter zu erhohen, wurden die Modelle, von denen ausgegangen wird, zunachst sehr einfach gehalten. Fur die analytische Formulierung werden nur die Kenntnisse der Mathematik benotigt, wie sie ublicherweise nach dem Grundstudium an einer Fach-oder wissenschaftlichen Hochschule vorliegen. Es werden die Gultigkeitsbe reiche dieser Modelle im Hinblick auf ihre Anwendung in der Praxis herausgearbeitet. So. fern die Idealisierungen fur wichtige Bereiche der Praxis zu weitreichend sind, wird auf kompliziertere Modelle eingegangen. Um die mathematischen Anforderungen niedrig zu halten, wird jedoch bei diesen Modellen vielfach mit der physikalischen Plausibilitat argu. mentiert. Dabei wird auch auf Feinheiten eingegangen, die fur den bereits im Berufsleben stehenden Ingenieur von Interesse sein durften."

Spis treści

1 Überblick über die geschichtliche Entwicklung der elektrischen Energieversorgung.- 2 Grundzüge der elektrischen Energieerzeugung.- 2.1 Fossil befeuerte Kraftwerke.- 2.1.1 Kondensationskraftwerke.- 2.1.1.1 Prinzipieller Ablauf der Energieumwandlung in Kondensationskraftwerken.- 2.1.1.2 Aufbau von Kondensationskraftwerken.- 2.1.1.2.1 Kesselanlage.- 2.1.1.2.2 Dampfturbine.- 2.1.1.2.3 Kondensator.- 2.1.1.2.4 Kesselspeisepumpen.- 2.1.1.2.5 Luftvorwärmer.- 2.1.1.2.6 Speisewasservorwärmer.- 2.1.1.3 Wärmeverbrauchskennlinie von Kondensationskraftwerken.- 2.1.2 Überblick über weitere Wärmekraftwerke.- 2.1.2.1 Gegendruckanlagen.- 2.1.2.2 Kraftwerke mit Gasturbinen.- 2.1.2.3 Kombinationskraftwerke.- 2.2 Wasserkraftwerke.- 2.2.1 Bauarten von Wasserturbinen.- 2.2.2 Bauarten von Wasserkraftwerken.- 2.3 Kernkraftwerke.- 2.4 Kraftwerksregelung.- 2.4.1 Regelung von Wärmekraftwerken.- 2.4.1.1 Regelung eines Blockes im Inselbetrieb.- 2.4.1.2 Regelung im Insel- und Verbundnetz.- 2.4.2 Regelung von Wasser- und Kernkraftwerken.- 2.5 Kraftwerkseinsatz.- 2.5.1 Verlauf der Netzlast.- 2.5.2 Deckung der Netzlast.- 3 Aufbau von Energieversorgungsnetzen.- 3.1 Übertragungssysteme.- 3.2 Wichtige Netzstrukturen.- 3.2.1 Niederspannungsnetze.- 3.2.2 Mittelspannungsnetze.- 3.2.3 Hoch-und Höchstspannungsnetze.- 4 Aufbau und Ersatzschaltbilder wichtiger Netzelemente.- 4.1 Berechnung von Netzwerken mit induktiven Kopplungen.- 4.1.1 Analytische Beschreibung der induktiven Kopplung bei dünnen Leiterschleifen.- 4.1.2 Berechnung von Netzwerken mit induktiv gekoppelten Leiterschleifen.- 4.1.3 Induktive Kopplung bei Spulen.- 4.1.4 Zwei- und Vierpolersatzschaltungen für Netzteile.- 4.1.4.1 Ersatzschaltung für Zweipole.- 4.1.4.2 Ersatzschaltung für Vierpole.- 4.2 Transformatoren.- 4.2.1 Volltransformatoren.- 4.2.1.1 EinphasigeZweiwicklungstransformatoren.- 4.2.1.1.1 Aufbau eines einphasigen Zweiwicklungstransformators.- 4.2.1.1.2 Ersatzschaltbild eines einphasigen Zweiwicklungstransformators.- 4.2.1.1.3 Betriebsverhalten von Zweiwicklungstransformatoren im einphasigen Netzverband.- 4.2.1.2 EinphasigeDreiwicklungstransformatoren.- 4.2.1.3 Dreiphasige Transformatoren.- 4.2.1.3.1 Aufbau eines dreiphasigen Zweiwicklungstransformators.- 4.2.1.3.2 Schaltungsvarianten.- 4.2.1.3.3 Übersetzung bei symmetrischem Betrieb.- 4.2.1.3.4 Ersatzschaltbild fur den symmetrischen Betrieb.- 4.2.1.3.5 Betriebsverhalten von dreiphasigen Zweiwicklungstransformatoren im Netzverband.- 4.2.2 Spartransformatoren.- 4.2.2.1 Aufbau und Einsatz von Spartransformatoren.- 4.2.2.2 Ersatzschaltbild eines Spartransformators.- 4.2.3 Transformatoren mit einstellbarer Übersetzung.- 4.2.3.1 Erläuterung der direkten Spannungseinstellung.- 4.2.3.2 Erläuterung der indirekten Spannungseinstellung.- 4.2.3.3 Leistungsverhältnisse beim Umspannen mit einstellbaren Übersetzungen.- 4.3 Wandler.- 4.3.1 Spannungswandler.- 4.3.2 Stromwandler.- 4.4 Synchrongeneratoren.- 4.4.1 Grundsätzlicher Aufbau von Synchronmaschinen.- 4.4.2 Erläuterungen zum Betriebsverhalten von Synchronmaschinen.- 4.4.2.1 Ersatzschaltbild für den stationären Betrieb.- 4.4.2.2 Betriebseigenschaften von Synchronmaschinen in Energieversorgungsnetzen.- 4.4.3 Erläuterungen zum Kurzschlußverhalten von Synchronmaschinen.- 4.4.3.1 Dreipoliger Klemmenkurzschluß bei einer verlustfreien, leerlaufenden Synchronmaschine mit Magnetläufer.- 4.4.3.2 Dreipoliger Klemmenkurzschluß bei einer verlustfreien, leerlaufenden Vollpolmaschine.- 4.4.3.3 Kurzschlußverhalten einer belasteten Vollpolmaschine.- 4.5 Freileitungen.- 4.5.1 Aufbau von Freileitungen.- 4.5.2 Ersatzschaltbilder von Drehstromfreileitungen für den symmetrischen Betrieb.- 4.5.2.1 Induktivitätsbegriffbei Dreileitersystemen.- 4.5.2.2 Kapazitätsbegriff bei Dreileitersystemen.- 4.5.2.2.1 Berechnung der Teilkapazitäten.- 4.5.2.2.2 Festlegung einer Betriebskapazität.- 4.5.2.3 Ohmscher Widerstand bei Dreileitersystemen.- 4.5.2.4 Ableitungswiderstand bei Dreileitersystemen.- 4.5.3 Betriebsverhalten von symmetrisch aufgebauten Drehstromfreileitungen bei symmetrischem Betrieb.- 4.6 Kabel.- 4.6.1 Aufbau von Kabeln.- 4.6.2 Ersatzschaltbild und Betriebsverhalten von Drehstromkabeln.- 4.7 Lasten.- 4.8 Leistungskondensatoren.- 4.8.1 Aufbau von Leistungskondensatoren.- 4.8.2 Grundsätzliche Erläuterungen zur Blindleistungskompensation.- 4.8.3 Blindleistungskompensation bei Netzen mit parasitären Oberschwingungen.- 4.9 Drosselspulen.- 4.10 Schalter.- 4.10.1 Ersatzschaltbild und prinzipielle Eigenschaften von Schaltern.- 4.10.2 Beschreibung wichtiger Schaltertypen.- 4.11 Schaltanlagen.- 4.11.1 Aufbau von Schaltanlagen.- 4.11.1.1 Freiluftschaltanlagen.- 4.11.1.2 Innenraumschaltanlagen.- 4.11.2 Berücksichtigung von Schaltanlagen in Ersatzschaltbildern.- 4.12 Überblick über wichtige Einrichtungen zum Schutz von Netzelementen.- 4.12.1 Einrichtungen zum Schutz vor Überspannungen.- 4.12.2 Einrichtungen zum Schutz von Öberströmen.- 4.12.2.1 Sicherungen, Leitungsschutzschalter, Is-Begrenzer.- 4.12.2.2 Schutzsysteme.- 5 Bemessung von Netzen mit elektrisch kurzen Leitungen im Normalbetrieb.- 5.1 Bemessungskriterien fur den Normalbetrieb und Erläuterungen zu elektrisch kurzen Leitungen.- 5.2 Einseitig gespeiste Leitung ohne Verzweigung.- 5.3 Einseitig gespeiste Leitung mit Verzweigungen.- 5.4 Zweiseitig gespeiste Leitung.- 5.5 Vermaschtes Netz.- 5.6 Nachbildung von Teilnetzen.- 5.7 Lastflußrechnung.- 6 Dreipoliger Kurzschluß.- 6.1 Generatorferner dreipoliger Kurzschluß.- 6.1.1 Berechnung des stationären Kurzschlußstromverlaufes in unverzweigten Netzen.- 6.1.2 Berechnung des transienten Kurzschlußstromverlaufes in unverzweigten Netzen.- 6.2 Generatornaher dreipoliger Kurzschluß.- 6.2.1 Berechnung des Anfangskurzschlußwechselstromes in unverzweigten Netzen.- 6.2.2 Berechnung des Stoßkurzschluß-, Ausschaltwechsel- und Dauerkurzschlußstromes in unverzweigten Netzen.- 6.3 Ersatzschaltbilder von Verbrauchern beim dreipoligen Kurzschluß.- 6.4 Dreipoliger Kurzschluß in verzweigten Netzen.- 6.4.1 Ermittlung des Anfangskurzschlußwechselstromes in verzweigten Netzen.- 6.4.2 Berechnung des Stoßkurzschluß-, Ausschaltwechsel- und Dauerkurzschlußstromes in verzweigten Netzen.- 6.5 Veranschaulichung der Kurzschlußstromberechnung an einem Beispiel.- 7 Kurzschlußfestigkeit von Anlagen.- 7.1 Lichtbogenkurzschlüsse in Anlagen.- 7.2 Mechanische Kurzschlußfestigkeit.- 7.2.1 Auslegung von dünnen Leiterschienen.- 7.2.2 Auslegung von Leiterschienen mit großen Querschnittsabmessungen.- 7.2.3 Auslegung von Stützern.- 7.2.4 Auslegung von Leiterseilen und Kabeln.- 7.3 Thermische Kurzschlußfestigkeit.- 7.4 Maßnahmen zur Beeinflussung der Kurzschlußleistung.- 8 Anwendung der Lastfluß- und Kurzschlufestromberechnungen bei Betrieb und Planung von Netzen.- 9 Berechnung von unsymmetrisch gespeisten Drehstromnetzen mit symmetrischem Aufbau.- 9.1 Methode der symmetrischen Komponenten.- 9.2 Anwendung der symmetrischen Komponenten auf unsymmetrisch betriebene Drehstromnetze.- 9.3 Impedanzen wichtiger Betriebsmittel im Mit- und Gegensystem der symmetrischen Komponenten.- 9.4 Impedanzen wichtiger Betriebsmittel im Nullsystem der symmetrischen Komponenten.- 9.4.1 Nullimpedanz einer Freileitung ohne Erdseil.- 9.4.1.1 Ohmscher Widerstand einer nullspannungsgespeisten Freileitung.- 9.4.1.2 Induktivität einer nullspannungsgespeisten Freileitung.- 9.4.1.3 Kapazitäten einer nullspannungsgespeisten Freileitung.- 9.4.2 Nullimpedanz einer Freileitung mit Erdseil.- 9.4.3 Nullimpedanz einer Doppelleitung.- 9.4.4 Nullimpedanz von Kabeln.- 9.4.5 Nullimpedanz von Transformatoren.- 9.4.5.1 Dreischenkeltransformatoren.- 9.4.5.2 Fünfschenkeltransformatoren.- 9.4.6 Nullimpedanz von Synchronmaschinen.- 9.5 Veranschaulichung des Berechnungsverfahrens an einem Beispiel.- 10 Berechnung von symmetrisch gespeisten Drehstromnetzen mit punktuellen Asymmetrien im Aufbau.- 10.1 Beschreibung häufiger Asymmetrien.- 10.2 Erläuterung des Berechnungsverfahrens.- 10.3 Anwendung des Berechnungsverfahrens auf verschiedene Fehlerarten.- 10.3.1 Erdschluß mit Übergangswiderstand.- 10.3.2 Zweipoliger Kurzschluß mit Erdberührung.- 10.3.3 Leiterunterbrechung.- 10.3.4 Mehrfachfehler.- 10.4 Vereinfachte Bestimmung des Stoßkurzschluß-, Ausschaltwechsel- und Dauerkurzschlußstroms für einige wichtige Asymmetrien.- 11 Sternpunktbehandlung in Energieversorgungsnetzen.- 11.1 Netze mit isolierten Sternpunkten.- 11.2 Netze mit Erdschlußkompensation.- 11.3 Netze mit niederohmiger Sternpunkterdung.- 12 Wichtige Maßnahmen zum Schutz von Menschen in Netzen mit Nennspannungen über 1 kV.- 12.1 Direkter und indirekter Berührungsschutz.- 12.2 Berührungsspannungen bei Erdern.- 12.3 Berechnung von Erdungsspannungen bei unsymmetrischen Fehlern.- 12.4 Wichtige Auslegungskriterien für Erdungsanlagen.- Sachwortverzeichnis.