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Freileitung
Warum gibt es mehrere Spannungsebenen?
Unterschiedliche Anforderungen der Netznutzer
• Trade-Off zwischen Verlustleistungen und Aufwand für höhere Spannungen (z.B.
Isolationsaufwand)
◦ Übertragung über große Entfernungen mit höheren Spannungen → geringere Verluste
◦ Übertragung mit niedrigen Spannungen → Isolationsaufwand geringer , da geringerer
Strom→ Kosten geringer
Freileitung
Welchen Zweck erfüllen die unterschiedlichen Spannungsebenen?
• Höchstspannungsnetz: Energieübertragung über weite Strecke
• Mittelspannungsnetz:
◦ Industriekunden, die direkt an die Mittelspannung angebunden sind
◦ Stromverteilung im städtischen Bereich → Mittelspannungsringnetze
• Niederspannungsnetz: Anschluss kleinerer Verbraucher
Freileitung
Warum werden im Übertragungsnetz hauptsächlich Freileitungen und im Verteilnetz
hauptsächlich Erdkabel eingesetzt?
• Kosten: Freileitungen günstiger als Kabel → weite Strecken im Übertragungsnetz
◦ Freileitungen: 1 Mio. €/km
◦ Kabel: 3-10 Mio. €/km
• Akzeptanz der Bevölkerung → Erdkabel im städtischen Bereich
• Technisch: Erdkabel im Übertragungsnetz kann man nur für wenige 10km bauen, da Erdkabel
wie ein Kondensator wirkt (Kondensator wird also mit 50Hz ständig auf- und entladen → es
fließt ständig ein sehr hoher Ladestrom in das Kabel hinein) → Kabel hat allerdings einen
maximalen Betriebsstrom → wenig Wirkleistung → Kabel wird daher als Verbindungsstück
genutzt
◦ technischer Aspekt spielt im Verteilnetz nicht so eine große Rolle, da die Spannungen hier
geringer sind (P = U I = R I²)
• Im Verteilnetz: typische Kabellängen von wenigen Kilometern; Vorteil: Kabel unterirdisch
verlegen
◦ bei Erdkabeln kann man einen dickeren Querschnitt des Leiters wählen → geringere
ohmsche Verluste
Freileitung
Warum werden in den einzelnen Spannungsebenen unterschiedliche Netzformen verwendet?
• Vermaschtes Netz im Übertragungsnetz: damit (n-1)-Sicherheit gewährleistet wird
• Ringnetzstruktur in der Mittelspannung: Versorgung des Verbrauchers von zwei Seiten eines
Rings → lokale Einschränkungen von Versorgungsunterbrechungen → Ringnetz ist mit weniger
Aufwand zu bauen als ein vermaschtes Netz
• Strahlennetz in der Niederspannung: Von der Ortsnetzstation strahlenförmig zu einzelnen
Straßen (wo Verbraucher sind) → Fehlerfall würde zu einem Ausfall einer ganzen Straße/eines
Strangs führen
◦ Warum keine vermaschte Struktur: man müsste mehr Kabel verlegen und mehr
Schalttechnik installieren → zu teure
Freileitung
Welche Vorteile bietet ein europaweiter Verbundbetrieb elektrischer Netze?
• Ausgleich von konjunkturellen/klimatischen Unsicherheiten
• gemeinsame Reservehaltung (für Kraftwerks- und Netzstörungen)
• Ausgleich von Leistungsüberschüssen/ -unterschüssen in außergewöhnlichen
Versorgungssituationen (Energiemangel)
• kurz- bis mittelfristige Stromlieferung zur Erzeugungsoptimierung (Kostensenkung)
• Mit der Größe des Netzes steigt die Qualität, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Auslastung und der
Energieaustausch des Netzes, und es fällt Reservebedarf, Kosten, Störanfälligkeit,
Energieträgerabhängigkeit
Freileitung
Was ist ein Netzbetreiber und was sind seine wesentlichen Aufgaben?
• Laut Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) müssen seit 1999 die Stromerzeugung und der
Netzbetrieb voneinander getrennt werden → Netzbetreiber und Kraftwerksbetreiber sind
organisatorisch getrennt
• Wesentliche Aufgaben des Netzbetreibers:
◦ Instandhaltung und ggf. Netzausbau
◦ Messen von Stromeinspeisung und Stromentnahme (Wer, Wann, Wie Viel?)
◦ Einhaltung der Grenzwerte für Spannung und Frequenz
Freileitung
Welche Herausforderungen ergeben sich für die Netze aufgrund der Einspeisung aus
Windenergieanlagen?
• Überhang in Norddeutschland aufgrund der hohen Windenergieeinspeisung und weiterer
neuer thermischer Kraftwerke in Norddeutschland
• Große Verbrauchsschwerpunkte in Süddeutschland → geografische Trennung von
Erzeugung und Verbrauch
• konsequente Ertüchtigung und Höherauslastung des vorhandenen Transportnetzes in Nord-Süd-
Richtung bis zur Kapazitätsgrenze
Freileitung
Freileitung
Freileitung
Freileitung
Welche Lastzustände können sich für eine Freileitung ergeben?
• Natürlicher Betrieb: Übertragung mit natürlicher Leistung
• Übernatürlicher Betrieb: Übertragung mit Leistung kleiner als natürlicher Leistung
• Unternatürlicher Betrieb: Übertragung mit Leistung größer als natürliche Leistung
Freileitung
Welche Konsequenzen und mögliche Gegenmaßnahmen ergeben sich daraus für den Betrieb
der Freileitung?
• Natürlicher Betrieb: Übertragung mit natürlicher Leistung
• Übernatürlicher Betrieb: hoch ausgelastete Leitung → wirkt induktiv → Zuschaltung von
Kondensatoren zur Reduktion des Spannungsfalles entlang der Leitung → Blindleistungsbedarf
decken
• Unternatürlicher Betrieb: schwach ausgelastete Leitung → wirkt kapazitiv → Zuschaltung
von Drosseln/Spulen → Blindleistung muss eingesaugt werden
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