MS-Kunde | Kippschwingungen, Messwandler, Dämpfungseinrichtung

  • Hallo miteinander,


    ich hoffe, dass vielleicht hier im Forum jemand schon von der Problematik gehört hat.


    Bei einem Mittelspannungskunden sollte eine 100kW-Anlage niederspannungsseitig in Betrieb gehen.
    Technische Zustimmung erteilt, jedoch bei Inbetriebnahme zeigten die Zählerleute des Netzbetreibers plötzlich bedenken.
    Warum? Weil dort noch "normale" Messwandler installiert sind, die nicht gesondert gegen Kippschwingungen abgesichert sind.
    Dadurch könnten Resonanzeffekte die Wandler soweit aufheizen, dass die förmlich wegfliegen.


    Auf Nachfrage wurde mitgeteilt,
    dass dies Thema auch beim Netzbetreiber Vattenfall erst recht jung ist
    und bei der Installation einer Erzeugungsanlage nun gefordert würde.


    Nun hab ich mich versucht mal schlau zu machen, und zum Thema findet man relativ wenig.
    Was ich fand, bewegte sich im Bereich "noch wenig untersucht", "kaum Simulationsmodelle", "schwer prognostizierbar".
    Weiterhin laß ich aber auch nichts davon, dass ein Dezentraler Erzeuger zwingend ursächlich dafür sein muss
    aber auch, dass entsprechend bedämpfte Messwandeler mittlerweile auch bei reinen Bezugskunden installiert werden.


    Nun ist es so ne Sache
    zum einen ist die technische Inbetriebnahme erteilt,
    wenn die hinterher feststellen, dass die gern mehr hätten, müssten die nachträglich Auflagen erteilen
    Inbetrieb nehmen -so auch deren Aussage- dürften wir, jedoch würden die es nicht empfehlen.
    Andererseits, handelt sich es um eines der bekanntesten Hotels in Berlin und wenn da der Wandler abraucht und noch Schäden an der Station verursacht, wäre es ausgesprochen negativ, wenn tagelang 500 Zimmer ohne Strom bleiben.


    Meine Frage -falls irgendjemand hier sich auskennt-
    1. Wem ist das Thema bekannt und kann etwas mehr dazu berichten
    2. Ist das wirklich ein Problem der Dezentralen Erzeugung?....oder doch eher unabhängig davon (warum sonst auch bei reien Bezugskunden?)
    3. Läge es nicht in Verantwortung des Netz/Messstellbetreibers seine Technik auf den aktuellen Stand zu bringen?
    Das BHKW hat alle nachweise über aktuelle Normen (4105 etc.)

  • Deshalb bitte ich meine Erfahrungen aus der Steuerung großer, komplexer Anlagen der chemischen Verfahrenstechnik nicht unkritisch zu übernehmen.
    Die Steuerungen in der chemischen Anlagentechnik arbeiten meist sehr langsam, mit hohen Zeitkonstanten. Was ich in der Hochspannungstechnik und Netztechnik gesehen habe, arbeitet oft mit gleichen oder ähnlichen Techniken, so auch mit Pneumatik und elektrischen Messmethoden, die ausgesprochen lange Verzögerungszeiten haben. Dabei sind elektrische Vorgänge beliebig schnell und bei geeigneten , schnellen Messmethoden immer einfach in den Griff zu bekommen und es sollte eigentlich keinerlei Schwierigkeiten geben.
    Besonders störungsanfällig sind Regelstrecken mit hohen Totzeiten, bei denen sich leicht ungewollte Zweipunkt-Regelschwingungen aufbauen können.
    Totzeiten treten auch bei langsamen Mikroprozessoren auf, diese sind in Anlagen, die auf vermeintliche Sicherheit ausgelegt sind, verbreitet.
    Sehr schnell ist dann die Nyquist-Bedingung überschritten, die für Stabilität sorgt.
    Ja, ich mache mir auch schon Sorgen, wie man mit fehlender Erfahrung und Ausbildung und mit althergebrachter Technik das zukünftige komplexe Netz in den Griff bekommen will. Die technischen Möglichkeiten, da besteht überhaupt kein Zweifel, sind da. Die Leute, die bedienen und die Geräte auswählen können, sind rar. Wie ich es sehe, werden vermeintlich bewährte Regelstrategien angewandt. So wird es mit der Energiewende nichts. Es hat sich Vieles grundsätzlich zu ändern. Telefonanrufe zwischen den Energieerzeugungsstationen sind "fuzzy" und haben sich gerade deshalb bisher immer gut bewährt. Aber genau deren Zeit ist mit der Übernahme der winterlichen Stromerzeugung durch BHKWs abgelaufen. Das teure Programm der Bundesregierung, an den Symptomen zu doktorn und BHKWs vom Netz fernzuhalten, zeugt von Steinzeitmentalitüt.
    Der Vattenfallsche Regelmechanismus hat schon einmal wegen vielleicht alkoholbedingten zu langen Totzeiten in Krümmel versagt, Peter Altmeier sollte sich da nicht mit den falschen Beratern umgeben.
    Straße des 17. Juni. Denen fehlt allerdings die kulinatische Lobby, die einem Umweltminister angemessen ist. Die TU-Mensa? ich weiß nicht...


    Berlin-Mitte? Da sinddie Straße des 17. Juni und Regeltechnikingenieure nah.
    Da in diesem Bereich Vieles grundsätzlich im Argen liegt, sollte man sich immer an die Stelle höchster Kompetenz wenden.


    Messtellen dämpfen? Das kann man verschieden verstehen. Wenn man darunter versteht, Stabilität zu erzeugen, ist es richtig. Aber einfach einfach vermeintlich "bedämpfen" und Reaktionszeiten verlangsamen, ist genau der falsche Weg. Der Führungregler darf langsam sein, die Folgesysteme müssen schnell sein und vor allem eigenstabil. Nein, da sind falsche Regelstrategien im Umlauf.
    Die TU hat Möglichkeiten zu simulieren, was aber gar nicht nötig ist, wenn man infinitesimale Algorithmen versteht.
    Also, nicht mehr zu Schmidtchen mit der leckeren Küche...

  • Weil dort noch "normale" Messwandler installiert sind, die nicht gesondert gegen Kippschwingungen abgesichert sind.


    Kippschwingung oder auch Sägezahnschwingung sind von den Röhrenfernseher bekannt und werden dort u.a. zur Zeilenablenkung bzw. Erzeugung benutzt. Warum soll das, was schon seit der Erfindung der braunsche Röhre benutzt und bekannt ist, plötzlich ein Problem sein. Und warum nur die Kippschwingung, die ja nur eine spezielle Form der Sinusschwingung mit vielen Oberwellen ist. Da müsste es doch überhaupt ein grundsätzliches Schwingungsproblem geben, dass nichts mit den Kippschwingung zu tun hat. Wenn man die Basisfrequenz unterdrückt, hat man auch die Kippschwingung weg. Ich glaube hier werden wieder Probleme der Ernergieerzeugung und -verteilung im Allgemeinen auf den armen Eigenerzeuger abgewälzt.

    Rechnen hilft. Bleistift, Stück Papier und ein Taschenrechner und man wird sich über einige Ergebnisse wundern. ?(
    http://perdok.info/
    Oscar Perdok GmbH
    Gildeweg 14, 46562 Voerde
    Beratung, Planung und Installation von: KWK-Anlagen, PV-Anlagen, Stromspeicher mit Notstromfunktion, Eigene Herstellung von Ladestationen für E-Mobile, Energie-Effizienz incl. Kosten/Nutzen-Betrachtung, Ladestation für E-Mobile (kostenlos)

  • Zitat

    Messtellen dämpfen? Das kann man verschieden verstehen. Wenn man darunter versteht, Stabilität zu erzeugen, ist es richtig. Aber einfach einfach vermeintlich "bedämpfen" und Reaktionszeiten verlangsamen, ist genau der falsche Weg. Der Führungregler darf langsam sein, die Folgesysteme müssen schnell sein und vor allem eigenstabil. Nein, da sind falsche Regelstrategien im Umlauf.


    Es geht nicht um einen Regler oder um das Messsystem an sich und

    Zitat

    Kippschwingung oder auch Sägezahnschwingung sind von den Röhrenfernseher bekannt und werden dort u.a. zur Zeilenablenkung bzw. Erzeugung benutzt. Warum soll das, was schon seit der Erfindung der braunsche Röhre benutzt und bekannt ist, plötzlich ein Problem sein

    #
    auch nicht, um einen gewünschten Effekt.


    Hier geht es ein um die Wandler
    und dass es hier zu Resonanzen (aus Oberwellen) in deren Spulen kommen kann, die dann auch die Zerstören.


    und die Frage hier ist halt,
    ob die Eigenerzeugung urshlich sein kann, oder ob

    Zitat

    Ich glaube hier werden wieder Probleme der Ernergieerzeugung und -verteilung im Allgemeinen auf den armen Eigenerzeuger abgewälzt.


    ein Effekt nun diesen in die Schuhe geschoben wird.


    Hab mal in die TABs geschaut
    und da hab ich bei den Eigenrzeugern am MS-Netz nichts gesehen,
    wohl aber, dass bei den TAB für Bezugskunden am MS-Netz das empfohlen wird,
    also scheint mir der Eigenerzeuger nciht ursächlich zu sein.

  • Kippschwingung oder auch Sägezahnschwingung sind von den Röhrenfernseher bekannt und werden dort u.a. zur Zeilenablenkung bzw. Erzeugung benutzt.


    Es ist glaube ich ein anderes Phänomen, was dort angesprochen wird.


    Vortragsfolien Kippschwingung


    Seite 3 zeigt die nichtlineare Kennlinie, welche die Ferroresonanz auslöst. Wenn man also in den gesättigten Bereich reinkommt, verhält sich das System plötzlich ganz anders. Diese nichtlinearen Schwingungen können dann zu stabilen Oberschwingungen (über- und auch unterfrequent) führen, wenn die Dämpfung des Netzes bzw. der entsprechenden Frequenzanteile schlecht ist. Daher wird zur Stabilisierung ein Dämpfungsglied empfohlen, was die Energie für diese ungewollte Zusatzschwingung neben der 50 Hz Grundgrequenz "wegbrät", damit sich nichts nach einer Anregung (z.B. Schaltvorgang) aufschaukeln kann.


    Das Ganze erinnert mich ein wenig an Duffing-Oszillatoren mit weicher werdender Kennlinie.


    Technisch ist es also sinnvoll, diese nichtlinearen Effekte zu bedämpfen, weil im Resonanzfall Schadeffekte auftreten können. Dabei m.E. spielen weniger Störsender eine Rolle, sondern die generelle Dämpfung des Netzes. Bei gewissen topologischen Zuständen (Kapazität der zusammengeschalteten Leitungen) kann sich das Netz entdämpfen und dann reichen sehr geringe Anregungsleistungen, um den Resonanzfall in der Praxis auszutesten. Damit ist der Netzbetreiber gehalten, durch entsprechende Anschlussbedingungen auf die ausreichende Dämpfung zu sorgen.


    Rechtlich stellt sich eher die Frage nach dem Bestandsschutz, d.h. Neuanlagen sollte man mit gedämpften Wandlern ausstatten, aber inwieweit ist es tolerierbar, ein suboptimales System weiter zu betreiben, wenn das Risiko eines Schadens gering erscheit? Wer ist für die Nachrüstung der Wandler zuständig? Der Messstellenbetreiber oder der Eigentümer/Betreiber der Übergabestation (Netzanschluss mit MS/NS-Trafo)?


    Gruß,
    Gunnar

  • Die Wndlerbatterien, die aus parallelgeschalteten, gleichen Blöcken bestehen, dürfen sich gegenseitig nicht beeinflussen. Sie müssen eindeutig von einer zentralen Stelle angesteuert werden, das kann auch die in den einzelnen Modulen gemessene Netzspannung oder Frequenz sein.
    Treten dabei erhebliche Signalverzöderungen auf, die nicht berechnet sind, kann es leicht zu Regelschwingungen, das nennet man Zweipunktschwingungen und nicht Sägezahn, kommen. Normalerweise regelt man heute analog sprich, stetig, also handhabbar für infinitesimale Auswertungssysteme.
    Kommt es trotzdem zur Regelschwingung wegen Falschauslegung, endet diese in der Regel als Zweipunktregelschwingung, bis die Duffing-Oszillationen innerhalb des überlasteten Wandlers diesen zerstören.


    Nein hundert gleiche BHKWs oder Wandler verhalten sich anders als ein träges Atomkraftwerk, an das noch wenige unstabile Dachse angeschlossen werden. Die Ausbildung und das Wissen um Differentialgleichungen reicht dazu bei unseren Elektrikern nicht aus.


    Milliardenschwere Simulationsrechenprogramme sind dazu auch nicht erforderlich. Es reichen Grundlagenwissen und Erfahrung im Umgang mit Differentialgleichungssystemen. Jeder bessere Schiffsbauer beherrscht das.

  • Es ist glaube ich ein anderes Phänomen, was dort angesprochen wird.


    Ich wollte auch nur mal für den nicht so Sachkundigen kurz erläutern über was gesprochen wird bzw. was Kippschwingungen überhaupt sind.


    Damit ist der Netzbetreiber gehalten, durch entsprechende Anschlussbedingungen auf die ausreichende Dämpfung zu sorgen.


    Genau das habe ich gemeint, der Netzbetreiber hat für eine ausreichende Dämpfung zu sorgen und nicht der einzelne Erzeuger.


    Wer ist für die Nachrüstung der Wandler zuständig?


    Das ist Aufgabe des Messstellenbetreibers (meistens ist das der Netzbetreiber) geeignete Wandler einzubauen.


    Andererseits, handelt sich es um eines der bekanntesten Hotels in Berlin und wenn da der Wandler abraucht und noch Schäden an der Station verursacht, wäre es ausgesprochen negativ, wenn tagelang 500 Zimmer ohne Strom bleiben.


    Wenn die Wandler das zeitliche gesegnet haben, bleibt die Stromversorgung doch intakt, da der Strom nur indirekt gemessen wird. Nur die Messung funktioniert dann eben nicht mehr. Das ist wahrscheinlich die Hauptsorge, dass der Verbrauch nicht mehr erfasst wird und man es u.U. gar nicht merkt.

    Rechnen hilft. Bleistift, Stück Papier und ein Taschenrechner und man wird sich über einige Ergebnisse wundern. ?(
    http://perdok.info/
    Oscar Perdok GmbH
    Gildeweg 14, 46562 Voerde
    Beratung, Planung und Installation von: KWK-Anlagen, PV-Anlagen, Stromspeicher mit Notstromfunktion, Eigene Herstellung von Ladestationen für E-Mobile, Energie-Effizienz incl. Kosten/Nutzen-Betrachtung, Ladestation für E-Mobile (kostenlos)

  • Zitat

    Wenn die Wandler das zeitliche gesegnet haben, bleibt die Stromversorgung doch intakt, da der Strom nur indirekt gemessen wird. Nur die Messung funktioniert dann eben nicht mehr. Das ist wahrscheinlich die Hauptsorge, dass der Verbrauch nicht mehr erfasst wird und man es u.U. gar nicht merkt.


    Ja,
    aber es wurden Horrormärchen erzählt, dass bei einem anderen Fall die Wanddler wirklich weggeschossen sind
    ....und dabei weitere Schäden an der Übergabestation angerichtet hätten.

  • es wurden Horrormärchen erzählt


    Eben Horrormärchen. Der Wandler sitzt üblicherweise auf einer CU-Schiene mit 95² bzw. 250². Bevor die wegschmilzt kannst Du eher mit einer "Warmsanierung" des Hotels rechnen aber nicht auf Grund des Wandler sondern wegen anderer Ursachen.


    Selbst eine Reparatur der Messstelle dauert max. 3 bis 4 Stunden. Sollte es länger dauern wird man mit Sicherheit ein Provisorium einbauen um die Versorgung wieder herzustellen.

    Rechnen hilft. Bleistift, Stück Papier und ein Taschenrechner und man wird sich über einige Ergebnisse wundern. ?(
    http://perdok.info/
    Oscar Perdok GmbH
    Gildeweg 14, 46562 Voerde
    Beratung, Planung und Installation von: KWK-Anlagen, PV-Anlagen, Stromspeicher mit Notstromfunktion, Eigene Herstellung von Ladestationen für E-Mobile, Energie-Effizienz incl. Kosten/Nutzen-Betrachtung, Ladestation für E-Mobile (kostenlos)

  • Wenn jeder Wandler seine eigene Regelung hat, können sehr wohl durch einen Wandler ins Netz übertragene Störungen auf die anderen Wandler übertragen werden. Wenn nun hundert identische Wandler zeitgleich ins Netz einfallen, addieren sich die Einflüsse der Einzelwandler und können sehr wohl takten, weil sie in die Notabschaltung gehen.
    Auch hundert Dachse in einer Straße sind ungesund und da kann der Netzbetreiber hinter dem dummen Transformator machen, was er will.
    Soviel ich weiß, sind die Zulassungsbedingungen für neue BHKWs deshalb schon nachgebessert worden. Es geht um die Reaktion auf Störungen beim Überschreiten der 50,2 Hz-Grenze. Das ist noch nicht für mich zufriedenstellend. Das Ecopower1.0 ist es.


    Nein, das Einzel-BHKW muss nicht nur für sich, sondern auch im Verbund hinreichend stabil sein.


    Das ist überhaupt meine Forderung, und nicht nur meine, dass wir das Netz stabilisieren.
    Bei vielen parallelen Wandlern muss ein übergeordneter Hauptregler dafür sorgen, dass die Störeinflüsse sich nicht addieren. Im einfachsten Fall hier: unterschiedlich verzögertes Einschalten der Einzelwandler nach Wandelanforderung. Übergeordnet ist dann lediglich die unterschiedliche Verzögerungseinstellung, ohne zusätzlich Regelleitung.


    Schon bei großen Maschinen ist heute softanlauf vorgeschrieben. Das entspricht dem.


    Induktionsmotoren sind berüchtigt für hochfrequente mechanische Schwingungen der Pole, deren Wirkungen sich auch über das Netz auf andere Induktionsmotoren auswirken können. Nein, die Großen sind nicht allmächtig. Da müssen wir selbst für Stabilität sorgen. Auch im bekannten Hotel in Berlin.


    Wir sind übrigens, wenn wir wollen, viel besser als die Großen.
    Volle Einbindung störender alternativer Energie, das geht nur über uns.

  • Hallo,

    Ja,
    aber es wurden Horrormärchen erzählt, dass bei einem anderen Fall die Wanddler wirklich weggeschossen sind
    ....und dabei weitere Schäden an der Übergabestation angerichtet hätten.


    Zu diesen Kippschwingungen kann ich nix sagen, aber um evtl. die Schäden klein zu halten wäre evtl. ein aktives Störlichbogenschutzsystem hier angeraten, nicht nur wegen der Wandler. Der verhindert zumindest das da jede Menge flüssiges Metall durch die Gegend spritzt! :whistling:


    Gruß Dachsgärtner

  • Die Wndlerbatterien, die aus parallelgeschalteten, gleichen Blöcken bestehen, dürfen sich gegenseitig nicht beeinflussen. Sie müssen eindeutig von einer zentralen Stelle angesteuert werden, das kann auch die in den einzelnen Modulen gemessene Netzspannung oder Frequenz sein. Treten dabei erhebliche Signalverzöderungen auf, die nicht berechnet sind, kann es leicht zu Regelschwingungen, das nennet man Zweipunktschwingungen und nicht Sägezahn, kommen. Normalerweise regelt man heute analog sprich, stetig, also handhabbar für infinitesimale Auswertungssysteme.


    Worüber wird hier eigentlich geredet? Ein Wandler = Messtransformator ist ein passives Bauelement, da wird doch nix von zentraler oder dezentraler Stelle angesteuert. Wenn dieser Messwandler im Gegensatz zu größeren Trafos keine größeren thermischen Reserven hat, dann kann es diesen auch im Resonanzfall schnell zerlegen. Ferroresonanz und die resultierenden Kippschwingungen (Schwingung um einen Arbeitspunkt kann kippen auf einen anderen Arbeitspunkt, der aber nicht der der Normauslegung entspricht) ist ein passives Phänomen, was unabhängig von irgendwelchen Regeleingriffen auftritt. Natürlich kann man auch mit nichtlinearen Regelkreisen ähnlich dumme Effekte erzeugen, aber hier geht's IMHO um die inheränten Eigenschaften eines RLC-Schwingkreises mit nicht-linearem Verhalten, der chaotische Ausprägungen zeigen kann, wenn er schlecht gedämpft ist.


    Zitat

    der Netzbetreiber hat für eine ausreichende Dämpfung zu sorgen und nicht der einzelne Erzeuger.


    Der Netzbetreiber tut dies, indem er Vorschriften erlässt (TAB et al.), welche Betriebsmittel ans Netz mit welcher Dämpfung anschliessen sind. Das betrifft also nicht nur im Kraftwerk Pendeldämpfungsgeräte zur Unterdrückung von Inter-Area-Oszillationen, sondern wie ich im Verlauf des Threads gelernt habe, die Dampfungseigenschaften von Messtrafos (Wandler) die über das Netz im Sättigungsbereich des Eisens zu diesen Kippschwingungen angeregt werden können. Auf S. 2 zum Dampfungsglied sieht man ein Schaltbild, wie die drei im Dreieck angeschlossenen Messwandler seriell nach den drei Messspulen durch R-L-Bauteile bedämpft werden. Dabei wirkt die zusätzliche Spule durch ihr Sättigungsverhalten ebenfalls nicht-linear, d.h. je nach Arbeitspunkt wird die Energie der Schwingung entweder in den Widerständen oder in der Spule abgeführt.


    Gruß,
    Gunnar

  • Worüber wird hier eigentlich geredet?


    Gunnar, es scheint bei einige noch nicht angekommen zu sein, dass wir hier über Messungen im Mittelspannungsnetz reden. Man hat also kein Nullleiter, der ggf. auch noch geerdet ist.


    Der Netzbetreiber tut dies, indem er Vorschriften erlässt (TAB et al.), welche Betriebsmittel ans Netz mit welcher Dämpfung anschliessen sind.


    Aber der ist im Mittelspannungsbereich in der Regel auch der Messstellenbetreiber und ist für die Einhaltung seiner eigenen Vorschriften selbst verantwortlich. Also hat doch der Betreiber der Erzeugungsanlage damit nichts zu tun. Die Ausgangsfrage war doch, ob der Betreiber des BHKWs dafür verantwortlich ist. Das muss man ganz klar verneinen.

    Rechnen hilft. Bleistift, Stück Papier und ein Taschenrechner und man wird sich über einige Ergebnisse wundern. ?(
    http://perdok.info/
    Oscar Perdok GmbH
    Gildeweg 14, 46562 Voerde
    Beratung, Planung und Installation von: KWK-Anlagen, PV-Anlagen, Stromspeicher mit Notstromfunktion, Eigene Herstellung von Ladestationen für E-Mobile, Energie-Effizienz incl. Kosten/Nutzen-Betrachtung, Ladestation für E-Mobile (kostenlos)

  • Oha, richtig, in der Hochspannungstechnik nennt am auch Transformatoren Wandler, eben Messwandler. Das ist mit ganz entfallen, weil ich als Elektroautofahrer normalerweise unter einem Wandler etwas anderes verstehe. Einspeisegeräte und so weiter. Also aktive Leistungsgeräte.
    Resonanzeffekte sind nun das Allerletzte, was ich bei einem Messtransformator erwarte.
    Ehrlich gesagt, kann ich mir so etwas überhaupt nicht vorstellen.
    Auf Fehldimensionierung oder fehlerhafte Fertigung würde ich da tippen.

  • Moin,


    eingangs hat Fire sinngemäß geschrieben " ein Mittelspannungskunde der Niederspannungsseitig angeschlossen ist ".
    Also gehe ich davon aus das der Netzbetreiber am Trafo übergibt und alles was NS ist dem Kunde gehört !? Damit hat der Kunde dafür Sorge zu tragen das seine NS seitigen Meßgeräte den einschlägigen Vorschriften entsprechen - und eben auch "Kippschwingungen" wiederstehen.
    In dem von Gunnar verlinkten Heft steht das Kippschwingungen im MS Netz unbekannt sind, demnach können diese auch nur aus der Kundenanlage kommen - was wiederum das Problem des Kunden ist.


    |__|:-)