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Zusammenfassung des Entwurfs VDE-AR-N 4120:2017-05
Die folgende Zusammenfassung umfasst:
- nicht alle Teile der E VDE-AR-N 4120 und ist demnach nicht abschließend;
- vornehmlich die Anforderungen an die technischen Fähigkeiten von Kundenanlagen;
- und hat rein informativen Charakter.
Stand: Mai 2017
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Übersicht
Abschnitt 5 und 10.2.2 Statische Spannungshaltung
Abschnitt 10.2.3 Dynamische Netzstützung
Abschnitt 10.2.4 Wirkleistungsabgabe
Abschnitt 10.3 Schutzeinrichtungen und
Schutzeinstellungen
10.4 Zuschaltbedingungen und Synchronisierung
10.5 Weitere Anforderungen an Erzeugungsanlagen
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Abschnitt 5 und 10.2.2
Statische Spannungshaltung
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5.5 Blindleistungsverhalten (Bezugsanlagen)
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 4 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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5.5 Blindleistungsverhalten (Bezugsanlagen)
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 5
Aufnahme von induktiver Blindleistung
(I. Quadrant im Bild 2 bis zu maximal
5 % der vereinbarten Anschluss-
wirkleistung P AV, B unabhängig von der
Wirkleistung zulässig;
Aufnahme kapazitiver Blindleistung
(IV. Quadrant im Bild 2) unzulässig;
oberhalb 15 % der vereinbarten
Anschlusswirkleistung P AV, B darf ein
Verschiebungsfaktor cos = 0,95
induktiv nicht unterschritten werden;
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10 Erzeugungsanlagen
Anforderungen gelten gleichermaßen für
Erzeugungsanlagen / Erzeugungseinheiten
Speicher
Mischanlagen (Besonderheiten gesondert beschrieben)
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 6
Vorbehalt:
„In den derzeit in Erarbeitung bzw. in Bearbeitung befindlichen Technischen
Anschlussregeln des FNN werden erweiterte Anforderungen an die von
Erzeugungsanlagen bereitzustellende Blindleistung gegenüber den
Vorgängerregelungen diskutiert. Diese Diskussion ist mit dem vorliegenden
Entwurf der TAR Hochspannung innerhalb der Projektgruppe noch nicht final
beendet und wird im Zuge der Bearbeitung der Stellungnahmen
abgeschlossen.“
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.1.1 Quasistationärer Betrieb
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 7
Spannungsgradient < 5 % Un/min und
Frequenzgradient < 0,5 % fn/min
Spannungsänderungen am NAP von 10 % Un mit 5 % Un/min
innerhalb des Spannungsbandes von 96 kV bis 127 kV möglich
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2 Statische Spannungshaltung/Blindleistungsbereitstellung
Definition:
„Unter der statischen Spannungshaltung ist die Bereitstellung von Blindleistung
durch eine Erzeugungsanlage zur Spannungshaltung im Hochspannungsnetz
zu verstehen. Durch die statische Spannungshaltung sollen langsame
(quasistationäre) Spannungsänderungen im Verteilnetz in verträglichen
Grenzen gehalten werden.“
Netztransformatoren der Erzeugungsanlagen müssen mit einem unter
Last stufbaren Stufenschalter ausgestattet sein.
Anforderungen an das Blindleistungsverhalten sind am
Netzanschlusspunkt zu erfüllen.
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 8 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.2 Blindleistungsbereitstellung bei P b inst
Netzbetreiber gibt eine der drei möglichen Varianten im Zuge der
Planung des Netzanschlusses vor
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 9 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.3 Blindleistungsbereitstellung unterhalb von P b inst
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 10 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.3 Blindleistungsbereitstellung unterhalb von P b inst
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 11
zwischen 0 Pmom/P AV,E < 0,05 bzw. der technischen Mindestleistung
bei Typ 1-Anlagen bestehen keine Anforderungen an eine geregelte
Blindleistungsbereitstellung am Netzanschlusspunkt, jedoch zulässiger
Bereich wie folgt definiert:
untererregter Betrieb in Höhe von bis zu maximal 5 % der vereinbarten
Anschlusswirkleistung P AV,E unabhängig von der Wirkleistung zulässig
übererregter Betrieb generell unzulässig
maximale, bleibende Abweichung zwischen Soll- und Istwert im
Bereich Pmom/P AV,E ≥ 0,05 maximal ± 2 % bezogen auf P AV,E
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.4 Verfahren zur Blindleistungsbereitstellung
Folgende Verfahren zur Blindleistungsbereitstellung müssen
Erzeugungsanlagen beherrschen:
a) Blindleistungs-Spannungskennlinie Q (U);
b) Kennlinie Blindleistung als Funktion der Wirkleistung Q (P);
c) Blindleistung in Mvar;
d) Verschiebungsfaktor cos .
muss auf Anforderung des NB per Fernwirkanlage umschaltbar sein
fester Sollwert oder variabel einstellbarer Sollwert per Fernwirkanlage
(oder anderer Steuertechniken)
Übergabe Sollwert in der Übergabestation
Regelverhalten für Verfahren a), b) und c) soll PT2-Verhalten
entsprechen (siehe Anhang C.2)
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 12 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.4 Verfahren zur Blindleistungsbereitstellung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 13 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.6 Besonderheiten bei Mischanlagen mit Bezugsanlagen
alle Anforderungen für Erzeugungsanlagen und Speicher am
Netzanschlusspunkt nach Abschnitt 10.2.2 einzuhalten
Einfluss von Lasten bleibt unberücksichtigt
Abstimmung Messkonzept erforderlich (u.a. damit Blindleistungsfahr-
weise der Erzeugungsanlage nicht zu Lasten der Bezugsanlage geht;
dezentrale Messung der Erzeugungsanlage und/oder gemeinsam
genutzte Betriebsmittel in der Strombahn bis zum Netzanschlusspunkt)
Vereinfachung in Abstimmung mit dem NB möglich, wenn installierte
Wirkleistung P inst der Erzeugungsanlage ≤ 50% der vereinbarten
Bezugsleistung P AV, B der Mischanlage (gilt nicht für
Erzeugungsanlagen mit Speichern oder Speicher alleine)
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 14 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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10.2.2.6 Besonderheiten bei Mischanlagen mit Bezugsanlagen
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 15
Vereinfachung
vom NAP
abweichender Ort
für Messpunkt
des Reglers
bei b), c) und d)
kann Messung
von Q und P an
den EZE erfolgen
rechnerisch
auf den NAP
korrigieren und
einzustellen
(ohne
Bezugsanlage)
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Abschnitt 10.2.3
Dynamische Netzstützung
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Motivation
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 17
Beispiel: 2-poliger Fehler im
HSp.-Netz
max. Spannungsänderung:
Mitsystem: 20%
Gegensystem: 21%
Unsymmetrische Fehler weit
häufiger als symmetrische
auch fehlerferne Anlagen in
die Spannungsstützung
einbinden
Stützung auch nach Fehler-
klärung, um Blindleistungs-
haushalt aufrecht zu halten
ve
rke
tte
te S
pan
nu
ng
en
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Span
nu
ng
(UN
AP/U
n)
Zeit nach Fehlerbeginn (ms)
U12
AR-N4120-2015 Typ 1, 2-polig
AR-N4120:2015 Typ 2 - 2-polig
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Status Quo: dyn. Netzstützung in der TAB Hochspannung 2015
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 18
Durchfahren von Netzfehlern definierter
zeitlicher Grenzlinien
dyn. Blindstrom im Mit- und Gegensystem
(Begrenzung der Anhebung der Spannung in
nicht fehlerbehafteten Phasen)
Durchfahren von Mehrfachfehlern
Wirkstromwiederkehr mind. 20% Ir/s
Charakter der Anforderungen weitgehend
ähnlich zum aktuellen Entwurf
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Dynamische Netzstützung im aktuellen Entwurf der AR-N-4120
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 19
Erzeugungsanlagen müssen symmetrische
und unsymmetrische Netzfehler durchfahren
zu beurteilen: kleinste/größte der drei
verketteten Spannungen am NAP
Dynamische Blindstromstützung im Mit- und
Gegensystem
Auch beliebige Folge von Mehrfachfehlern
sind zu durchfahren
Spannungssprünge innerhalb der FRT-Kurven
dürfen nicht zu Netztrennung führen
(≤10%, bzw. ≤15% ab 2021)
Unter- und Überspannungsgrenzkurven
gelten unabhängig voneinander
Anforderungen gelten auch für die
Hilfsaggregate!
Typ 1-Anlagen
Typ 2-Anlagen
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Abschnitt 10.2.3.2
Dynamische Netzstützung für Typ-1 Anlagen
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Typ 1-Anlagen: Zeitliche Anforderungen
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 21
Stationärer Betrieb
Untere Grenzkurven wurden geringfügig angepasst (Anlehnung an RfG-Kurve für symm. Fehler)
2-polige Fehler: häufig bes. tiefer Einbruch, i.d.R. unkritisch für EZA (grüne Kurve)
Anforderungen an das Durchfahren von Überspannungen (obere Grenzkurve) ggü. AR-N-4120-2015
unverändert (Absenkung bei 60s auf U=1,15)
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Sonstige / Allgemeine Anforderungen Typ 1-Anlagen
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 22
Spannungseinbrüche innerhalb der o.g. Grenzkurven sind zu
durchfahren, wenn Sk“ am Anschlusspunkt nach Fehlerklärung
> 6 SA,Ges in dem betreffenden Netz ist
Einstellwerte der Spannungsregler, sowie Softwarestände müssen
definiert nachvollziehbar sein
Bei Anlagen > PAV,E 10MW sind Einrichtungen zur Pendeldämpfung
vorzusehen und auf Anforderung bestücken
Nach Fehlerende: Steigerung des Wirkstromes so schnell wie möglich,
Anschwingzeit maximal 3 Sekunden
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Mehrfachfehler
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 23
Mehrere aufeinander folgende Fehler müssen durchfahren werden
können
Thermische Auslegung des Generators nach DIN EN 60034-1 muss
gewährleistet sein
Trennung erlaubt, wenn
diese thermischen Grenzen durch Mehrfachfehler überschritten werden
Instabilität droht (z.B. Wellenschwingungen)
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Abschnitt 10.2.3.3
Dynamische Netzstützung für Typ-2 Anlagen
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Typ 2-Anlagen: Fehlerbeginn und Fehlerende
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 25
Kriterien für den Fehlerbeginn:
Sprunghafte Spannungsänderung
ggü. 50 Perioden Vorfehlerspannung
Spannungen > 1,1 UMS oder < 0,9 UMS
UMS: Reglersollspannung des
Mittelspannungsnetzes in der Anlage
Kriterien für Fehlerende:
5s nach Fehlerbeginn
Wiedereintritt aller L-L-Spannungen in
den Bereich 0,9 UMS< U <1,1 UMS
Neuer Fehler, sobald ein Kriterium für
Fehlerende erfüllt war
Dies sind rechnerische Kriterien, um
Verhalten prüfbar zu gestalten
Beispiel für eine sprunghafte Spannungsänderung
Toleranzband: 5%
des Scheitelwertes
der Nennspannung
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Typ 2-Anlagen: Zeitliche Anforderungen
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 26
Stationärer Betrieb
Anforderungen an Typ 2-Anlagen ausgeweitet, in Anlehnung an RfG-Grenzkurve
2-polige Fehler: häufig bes. tiefer Einbruch, i.d.R. unkritisch für EZA (grüne Kurve)
Anforderungen an das Durchfahren von Überspannungen (obere Grenzkurve) ggü. AR-N-4120-2015
unverändert
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Typ 2-Anlagen: Vollständige Dynamische Netzstützung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 27
Bereitstellung eines zusätzlichen Blindstromes ab Fehlerbeginn
Ziel: Optimale Netzstützung von
symmetrischen und unsymmetrischen Fehlern
Minimierung der Überspannung in nicht fehlerbehafteten Phasen
Netzstützung im Mit- und Gegensystem
Spannungsmessung und Bereitstellung des zus. Blindstromes an
der EZE
Blindstrom wird priorisiert; Sollwert ergibt sich kontinuierlich aus
der Kennlinie; Wirkstrom wird kontinuierlich nachgeregelt
Nach Fehlerende:
Steigerung des Wirkstromes auf Vorfehlerwert innerhalb
maximal einer Sekunde (Anschwingzeit)
Übergang zur statischen Spannungshaltung
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Typ 2-Anlagen: Vollständige Dynamische Netzstützung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 28
Bezugspunkt: 1-min-Mittelwert der Netzspannung (hier: L-L-Größen); U2 0
unveränderte Referenz über die gesamte Fehlerdauer
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Berechnung des k-Faktors am Anschlusspunkt
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 29
Anlageninterne Impedanzen wirken sich auf
den effektiven k-Faktor aus
Formel zur Berechnung des einzustellenden
k-Faktors:
Beispiel:
Anlage mit SnTHS = 30MVA; ukTHS = 12%;
15 EZE mit je 2MVA, ST=SnG; ukTi=6%
ksoll = 2 ki ≈ 3
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Mehrfachfehler
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 30
Beliebige Folge von Netzfehlern muss durchfahren werden können
Bei einigen Anlagentypen gibt es ggf. Limitierungen
Anforderung ist limitiert auf eine während der Netzfehlerfolgen
abzuführende, bzw. nicht ins Netz einspeisbare Energie von PEmax · 2s
zwischen mehreren Netzfehlerfolgen wird eine Zeit von 30min
veranschlagt
Nachweis durch Prüfsequenz:
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Zusammenfassung Dynamische Netzstützung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 31
Die Anforderungen des Entwurfes zur AR-N 4120 an die dynamische
Netzstützung wurden ggü. der AR-N 4120:2015-1 überarbeitet und an
den Rahmen des RfG angepasst
Das geforderte Verhalten wurde insbesondere überarbeitet bzgl.
zeitlicher Anforderungen
sprunghafter Spannungsänderungen
Verhalten nach dem Fehler
Mehrfachfehler
Nachweisverfahren
E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 32
Abschnitt 10.2.4
Wirkleistungsabgabe
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Anforderungen an Erzeugungsanlagen – Wirkleistungsabgabe
10.2.4.1 Allgemeines
Geschwindigkeitsbegrenzung
Priorisierung
10.2.4.2 Netzsicherheitsmanagement
Anforderung des VNB
10.2.4.3 Wirkleistungseinspeisung bei Über- und Unterfrequenz
Anforderungen Netzverbleib
P-f-Kennlinien
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 33 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe / Allgemeines
Probleme:
Immer mehr Anlagen in Direktvermarktung
Es resultieren hohe Leistungsgradienten zum 15-min-Wechsel
Sprunghafte Leistungsänderungen immer gefährlich
Zeitsynchrones Anlagenverhalten potentiell kritisch
Künftig ist auch mit steuerbaren Bezugs-Lasten zu rechnen
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 34 E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe / Grandientenbegrenzung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 35 2,5 min 5 min0 min
100%
30 %
+/-
5% P
N
Anlagenleistung
NSM-Signal
Toleranz
Regel-Korridor
An
lag
enw
irkl
eist
un
g P/
PN
NS
M-S
ign
al P
/ P,B
inst
Zeit
Anmerkung:
Techn. Mindestleistung
Bei VKM mit genannt
Begrenzung des Leistungsgradienten sind für das
Steigern und Reduzieren der Wirkleistungsabgabe und
des Wirkleistungsverbrauchs
– nicht schneller als in 2,5 min (0,66 % PN je Sekunde);
– nicht langsamer als in 5 min (0,33 % PN je Sekunde).
Erzeugungsanlagen können bei Sollwertvorgaben durch
Dritte langsamer reagieren.
Es ist ein gleichmäßiger Verlauf der
Leistungssteigerung bzw. -reduzierung der
Kundenanlage und damit ein
möglichst lineares Verhalten zu realisieren.
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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1,25 min
2,5 min0 min
70%
30 %
+/-
5% P
N
Anlagenleistung
NSM-Signal
An
lage
nw
irkl
eist
un
g P/
PN
NSM
-Sig
nal
P/ P
,Bin
st
Zeit
+/-
5% P
N
EZA – Wirkleistungsabgabe / Leistungssteigerung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 36
Begrenzung des Leistungsgradienten sind für das
Steigern und Reduzieren der Wirkleistungsabgabe und
des Wirkleistungsverbrauchs
– nicht schneller als in 2,5 min (0,66 % PN je Sekunde);
– nicht langsamer als in 5 min (0,33 % PN je Sekunde).
Erzeugungsanlagen können bei Sollwertvorgaben durch
Dritte langsamer reagieren.
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe / Vorrangregelung
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 37
Bei sich zeitlich überschneidenden
Wirkleistungsvorgaben durch den Netzbetreiber
(Netzsicherheitsmanagement) und durch Dritte
(Marktvorgaben, Eigenbedarfsoptimierung usw.) gilt
immer die betragsmäßig kleinere Leistung
60 min0 min
70%
30 %
Anlagenleistung
NSM-Signal
An
lage
nw
irkl
eist
un
g P/
PN
Leis
tun
gs-S
ign
ale
P/ P
,Bin
st
Zeit
100%
50%
150 min
Signal Direktvermarktung
E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 38
EZA – Wirkleistungsabgabe / Logbuch
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 38
Der Anlagenbetreiber hat jederzeit einen
Nachweis für die zurückliegenden 12 Monate
über die Leistungsabregelung des
Netzsicherheitsmanagements und den
Eingriff Dritter während des Betriebs der
Erzeugungsanlage vorzuhalten (z. B. über
ein Logbuch). Auf Anforderung ist dem
Netzbetreiber dieser Nachweis vorzulegen.
60 min0 min
70%
30 %
Anlagenleistung
NSM-Signal
An
lage
nw
irkl
eist
un
g P/
PN
Leis
tun
gs-S
ign
ale
P/ P
,Bin
st
Zeit
100%
50%
150 min
Signal Direktvermarktung
DW
E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 39
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 39
Wirkleistungseinspeisung bei Frequenzabweichungen Grundsätzliches
falls f <49,8 Hz oder f>50,2 Hz gilt: System ist gefährdet
P-Änderungen haben Vorrang vor Markt (Entspricht EnWG §13)
P-Änderungen haben keinen Vorrang vor NSM
Grund: wenn NSM genutzt wurde, ist das Netz nahe an 100%
Auslastung in der MS-Ebene; Mit weiterer Leistungserhöhung wird
Schutzauslösung und der Verlust der gesamten Erzeugung riskiert.
Wann ist das Vorbei?
Wenn 49,8 Hz < f <50,2 Hz eigentlich OK;
Aber bitte langsam zurück zum „Normalzustand“!
Wenn f im „Band“: Wirkleistungsänderung von maximal 10 % PN /min
wenn f über 10 min lang innerhalb des Toleranzbandes Netznormalbetrieb
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe bei Über- bzw. Unterfrequenz
Für EZA Typ 1 und 2 sowie Speicher Typ 1
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 40
Erweiterter Bereich für Überschwingung“ von 5 s
• Kann Anforderung
• Zweistufiger f > -Schutz
• Im Bereich möglichst der Kennlinie folgen; keine
Steigerung bei steigender Frequenz
Pref=PMOM bei Typ2: Keine Änderung (wird immer bei f=50,2 oder f=49,8 gelockt)
Pref = PN für Typ1: RfG (feste Steilheit)
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe bei Über- bzw. Unterfrequenz
Für Speicher Typ 2
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 41
Erweiterter Bereich für Überschwingung“ von 5 s
• Kann Anforderung
• Zweistufiger f > -Schutz
• Im Bereich möglichst der Kennlinie folgen; keine
Steigerung bei steigender Frequenz
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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EZA – Wirkleistungsabgabe bei Über- bzw. Unterfrequenz
Regelzeiten
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 42
Typ 1 Typ 2
Erzeugungseinheiten und Speicher
Erzeugungseinheiten Speicher
Leis
tun
gse
rhö
hu
ng
Anschwingzeit bei Frequenzrückgang im Bereich von
49,8 Hz – 47,5 Hz
≤ 5 min für ein ∆f von maximal 0,5 Hz
≤ 10 s
≤ 1 s Anschwingzeit bei Frequenzrückgang im
Bereich von
51,5 Hz - 50,2 Hz
≤ 5 min für ein ∆f von maximal 0,5 Hz
≤ 5 s für ein ∆f von maximal 0,5 Hz
Einschwingzeit ≤ 6 min ≤ 30 s ≤ 10 s
Leis
tun
gsre
du
kti
on
Anschwingzeit bei Frequenzanstieg im Bereich von
50,2 Hz - 51,5 Hz ≤ 8 s für ein ∆f von maximal 1,3 Hz
≤ 2 s für ein ∆f von maximal 1,3 Hz
≤ 1 s Anschwingzeit bei Frequenzanstieg im
Bereich von
47,5 Hz – 49,8 Hz
Einschwingzeit ≤ 30 s ≤ 20 s ≤ 10 s
E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 43
EZA – Wirkleistungsabgabe bei Über- bzw. Unterfrequenz
Regelzeiten
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 43
Eingeschränkte Anforderungen aufgrund
technischer Restriktionen
Wind (Wirkleistungssteigerung):
wenn Wind > 50% PN Anschwingzeit von 5 s (bei einer
Frequenzänderung von 0,5 Hz)
bei Wind < 50% PN keine Anforderungen an die Regelzeiten
VKM oder Gasturbinen:
≤ 2 MW mindestens 66 % Pn je Minute
> 2 MW mindestens 20 % Pn je Minute
Dampfturbinen zur Erhöhung; mindestens 4 % Pn /min
Bei Wasserkraftanlagen (inkl. Pumpspeicher) sind die Anschwing- und
Einschwingzeit projektspezifisch mit dem Netzbetreiber zu vereinbare
E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 44
Abschnitt 10.3
Schutzeinrichtungen und Schutzeinstellungen
- Erfahrungen aus Netzfehlern
Spannungsschutzeinrichtungen
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Fall 1) Kurzschluss im 110kV-Netz
2-pol. Kurzschluss 110kV
Fehlerklärungszeit 90ms
Ausfall Erzeugungs-
leistung >900MW
Vermutete Ursache:
Ansprechen von
Überspannungsschutz-
einrichtungen
45
L-L-Spannung in kV (Minutenwerte)
*) Quelle: Auswirkungen von Netzstörungen auf Energie-
blianz und Spannungshaltung, T. Henning, U. Welz,
H. Kühn SuL 2014
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) E VDE-AR-N 4120:2017-05
Page 46
Fall 2) 2-pol- Kurzschluss
im 380kV-Netz
2-pol. Kurzschluss 380kV
Fehlerklärungszeit ca. 400ms
Ausfall von über 1000 MW
Vermutete Ursache:
Ansprechen von
Überspannungsschutz-
einrichtungen
46
*) Quelle: Auswirkungen von Netzstörungen auf Energie-
blianz und Spannungshaltung, T. Henning, U. Welz,
H. Kühn SuL 2014
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1025MW
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) E VDE-AR-N 4120:2017-05
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Vermutete Ursache für den Ausfall von Erzeugungsleistung
Beispiel Einstellung
Spannungsrelais
VDN-Leitfaden aus 2004
47
*) Quelle: Auswirkungen von Netzstörungen auf Energie-
blianz und Spannungshaltung, T. Henning, U. Welz,
H. Kühn SuL 2014
1,16*Un
t = 0,1s
1,15*Uc
t = 0,1s
1,06*Uc
t = 20s
© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN)
110-kV
E VDE-AR-N 4120:2017-05
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© 2017 Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) 48
VDN 2004 4120 (alt) TAB HS VDE-AR-N 4120 (neu)
Funktion - NAP
Spannungssteigerung U> 1,16 UN 0,1s 1,25 Un 0,5 s 1,25 Un 0,5 s
Spannungsrückgang U< 0,80 UN 5 s 0,80 Un 5,0 s 0,80 Un 5,0 s
QU-Schutz Q&U< ./. ./. 0,85 Un 0,5 s 0,85 Un 0,5 s
Funktion – MS-Seite (optional)
Spannungssteigerung U>> 1,15 UC 0,1s 1,20 UMS 0,3 s 1,20 UMS 0,3 s
Spannungssteigerung U> 1,06 UC 20s 1,10 UMS 180 s 1,10 UMS 180 s
Funktion – EZE
Spannungssteigerung U>> 1,25UNS 0,1s 1,25 UNS 0,1 s 1,25 UNS 0,1 s
Spannungsrückgang U<< 0,30UNS 0,1s 0,30 UNS 0,8 s 0,30 UNS 0,8 s
Spannungsrückgang U< ./. ./. 0,80 UNS 1,5-2,4s 0,80 UNS 1,5-2,4s
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Wichtig – Wichtig – Wichtig – Wichtig – Wichtig – Wichtig
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Anforderungen an Spannungsrelais (Kap. 10.3.4.2)
Rückfallverhältnis Spannungssteigerung ≤ 1,02
Rückfallverhältnis Spannungsrückgang ≥ 0,98
Messfehler ≤ 1%
Auswertung des Grundschwingungseffektivwertes
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Abschnitt 10.3
Schutzeinrichtungen und Schutzeinstellungen
- Frequenzschutzeinrichtungen und
Schutzübersichten
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Frequenzschutzeinrichtungen
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≤ 47,5 Hz Trennen vom Netz
47,5–51,5 Hz Trennen nicht
erlaubt
≥ 51,5 Hz Trennen vom Netz
≤ 47,5 Hz Trennen vom Netz
47,5–51,5 Hz Trennen nicht
erlaubt
51,5-52,5 Hz Trennen zulässig
52,5 Hz Trennen vom Netz
VDE-AR-N 4120 (alt) VDE-AR-N 4120 (neu)
Frequenzschutzeinrichtungen EZE
Frequenzrückgang f< 47,5 Hz 0,1 s *
Frequenzsteigerung f> 51,5 Hz ≤ 5 s **
Frequenzsteigerung f>> 52,5 Hz 0,1 s *
* besser: 5 Messwiederholungen
** nach Vermögen der EZE
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0, 30 UNS
t = 0, 8s
U<<
t = 0,1 s
1, 25 UNS
U>>
0, 8 U
t = 1,5 - 2,4 s
U<
NS
0,85 UN
t = 0,5 s*
Q & U<
0, 30 UNS
t = 0, 8s
U<<
t = 0, 1 s
1,25 UNS
U>>
0, 8 U
t = 1,5 - 2, 4 s
U<
NS
1,25*Un
t=0,5s
U>
0,80*Un
t=5s
U<
Spannungsschutzeinrichtungen
unterspannungsseitig vom
Netztransformator optional auf
Anforderung des Netzbetreibers
U- Regler
Z<
Netz
Trafo
t = 0,1 s
52, 5 Hz
f >>
t = 5 s
51, 5 Hz
f>
47, 5 Hz
t = 0 ,1 s
f<
47, 5 Hz
t = 0,1 s
f<
t = 0,1 s
52 ,5 Hz
f >>
t = 5 s
51, 5 Hz
f>
t =0,3s
U >
1,20*UMS=
>
1,10*UMS
t=180s
U>
=
Schutzübersicht: Anschluss einer Erzeugungsanlage
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Auch hier gilt:
Spannungsschutz auf MS-Seite
auf Anforderung des
Netzbetreibers
Schutzübersicht: Anschluss von Mischanlagen (Kap. 10.3.6 neu)
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Abschnitt 10.4
Zuschaltbedingungen und Synchronisierung
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Neue Formulierungen - Wiederzuschalten
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TAB HS (alt) – Kap. 10.3.2
TAR HS (neu) – Kap. 10.3.2
Absatz gestrichen, dafür wurde das Folgende in Kap. 10.4.2 neu aufgenommen
TAR HS (neu) – Kap. 10.4.2 Zuschalten nach Auslösung durch Schutzeinrichtungen
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Zuschalten nach Schutzauslösung – Kap. 10.4.2
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TAR HS – Kap. 10.4.2 Bild 19
f > 50,1 Hz
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Abschnitt 10.5
Weitere Anforderungen an Erzeugungsanlagen
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Primärregelleistung – Kap. 10.5.3
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Primärregelleistung
• verfügbar min. 2% Pinst
• max. Unempfindlichkeit ≤ 10mHz
• Messfehler ≤ 10mHz
• Totband 0 – 10 – 200mHz
• Statik für EZA und Pumpspeicher
2% - 12“
• Statik für andere Speicher
0,4% - 12%
maximale Verzögerungszeit bei Aktivierung t1 = 1s
maximale Zeit zur vollständigen Aktivierung t2 = 30s
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Sekundärregelleistung und Minutenreserve
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