Spannungsregelung in Umspannwerken in ländlichen Verteilungsnetzen

Derzeit werden ländliche Verbraucher hauptsächlich über radiale Stromnetze aus regionalen Umspannwerken mit Strom versorgt, die von Hochleistungsstromnetzen gespeist werden. Dabei fallen die Leitungen sowohl mit Hoch- als auch mit Niederspannung in der Regel länglich und verzweigt aus.

Um die Qualität der Spannung zu gewährleisten, deren Wert für ländliche Elektroinstallationen nicht mehr als ± 7,5 % vom Nennwert abweichen sollte, wird empfohlen, Maßnahmen zur Spannungsverbesserung zu ergreifen. Als wichtigstes Instrument dient die Regelung der Gegenspannung im Umspannwerk in Kombination mit der Auswahl geeigneter Abzweige im Umspannwerk der Verbraucher.

Unter der Regelung der Gegenspannung versteht man eine erzwungene Erhöhung der Spannung in den Netzen während der Zeit der höchsten Belastungen und deren Reduzierung während der Zeit der niedrigsten Belastungen.In Fällen, in denen es mit Hilfe der Gegenstromregelung in regionalen Umspannwerken und der Auswahl von Transformatorzweigen von Verbraucherumspannwerken immer noch nicht möglich ist, akzeptable Spannungsniveaus zu erreichen, nutzen Sie die Gruppen- oder lokale Spannungsregelung auf andere Weise.

Als Mittel zur Gruppenspannungsregelung werden Aufwärtstransformatoren oder längskapazitive Kompensationsgeräte eingesetzt. Als Mittel zur lokalen Regelung werden Transformatoren mit Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last (mit Lastschalter) eingesetzt. Dazu werden die Drähte der Windungen der Primärwicklung des Transformators unter Last geschaltet, ohne den Stromkreis zu unterbrechen.

Die derzeit gebräuchlichsten Transformatoren sind 10 / 0,4 kV mit manueller Umschaltung der Abzweigklemmen bei Wegnahme der Last und Abschalten der Spannung (mit Spannungs-Aus-Schalter). Gleichzeitig sind Zweige der Oberspannungswicklung der Transformatoren vorgesehen, die folgende Einstellschritte ermöglichen: -5; -2,5; 0; + 2,5 und + 5 %.

Der Leerlaufbetrieb von Abwärtstransformatoren mit einem Nennregelschritt (0 %) entspricht einer konstanten sekundärseitigen Spannungsanhebung von +5 %. Im Allgemeinen treten bei jedem der fünf Steuerschritte jeweils die folgenden Spannungsspitzen auf: 0; +2,5; +5; +7,5; + 10 %.

Als Aufwärtstransformatoren werden in der Regel herkömmliche Abwärtstransformatoren verwendet, allerdings gilt auch das Umgekehrte, das heißt, die Sekundärwicklung des Aufwärtstransformators wird zur Primärwicklung und die Schaltanzapfungen liegen auf der Sekundärseite der Aufwärtstransformator.Somit entspricht beim Aufwärtstransformator ein nomineller Schritt von 0 % einem Aufmaß von -5 %. die restlichen Spannungsstufen sind mit entgegengesetzten Vorzeichen versehen. Insgesamt kommt es bei jeder der fünf Regelungsstufen jeweils zu folgenden Spannungsspitzen: 0; -2,5; -5; -7,5 und 10 %.

Die Auswahl der geeigneten Transformatorzweige erfolgt sowohl im Entwurfsprozess als auch während des Betriebs ländlicher Stromnetze. Die Auswahl des erforderlichen Abzweigs und damit des entsprechenden Zuschlags erfolgt auf der Grundlage des Spannungsniveaus der Sammelschienen der Hochspannungs-Umspannstation im Modus minimaler und maximaler Last.

Wenn es bei der Planung ländlicher Verteilungsnetze schwierig ist, die tatsächlichen Lastkurven zu ermitteln, werden zwei bedingte Entwurfsmodi für die Auswahl der Zweige festgelegt: das Maximum – 100 % der Last und das Minimum – 25 % der Last. Für jeden der Modi werden die Spannungsniveaus der Transformatorsammelschienen ermittelt und die entsprechende Toleranz (Einstellschritt) ausgewählt, die die Bedingung für zulässige Spannungsabweichungen (+ 7,5 ... -7,5 %) erfüllt.

Während der Arbeit Umspannwerke Anzapfungen von Transformatoren sollten so ausgewählt werden, dass der Spannungspegel an den Verbrauchern nicht mehr als ± 7,5 % vom Nennwert abweichen sollte.

Spannungsabweichungen vom Nennwert für Verbraucher werden durch die Formel ermittelt

ΔUn = ((Uabfall – Unom) / Unom) x 100