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Institut für Elektrische Anlagen
Verluste im Niederspannungsverteilnetz
Verteilnetze
Werner Brandauer, Ernst Schmautzer, Lothar Fickert, Alfons Sillaber
Technische Universität Graz
Institut für Elektrische Anlagen
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
Institut für Elektrische Anlagen
Netzverluste
– Einteilung
– Größenordnung
– Vergleich in Europa
Übersicht
Messdatenauswertung – Verlustberechnung
zeitliche Auflösung
Einfluss der Unsymmetrie
Vergleich der Verlustberechnung
auf Grundlage synthetischer Lastprofile
Verlustberechnung mit hochaufgelösten Messreihen
Zeitlich hochaufgelöste Messreihe im
Niederspannungsverteilnetz
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
Institut für Elektrische Anlagen
Einteilung von Netzverlusten
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Durchschnittliche Verluste Verteilnetzbetreiber [%]Durchschnittliche Verluste Übertragungsnetzbetreiber [%]
Netzverluste – Größenordnung – Vergleich
Größenordnung
– Österreich (2008) 3,45 TWh (Quelle: www.e-control.at)
– UCTE (2007) 154 TWh (Ann. 6%) (Quelle: www.entsoe.eu)
bis zu 50 % der gesamten Netzverluste sind der Niederspannungs-
verteilung zuzuordnen
Netzverluste (Europäische Länder im Vergleich) (Quelle: www.energy-regulators.eu)
%
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Verlustbestimmung im Niederspannungsverteilnetz I
Voraussetzungen für detaillierte Berechnungen
Genaue Kenntnis der Leitungen hinsichtlich des Widerstandes
Genaue Kenntnis der Einflussparameter notwendig
Verfahren zur Verlustbestimmung
Bilanzielle Abgrenzung
Annäherung über synthetische Lastprofile
Anwendung von Lastgängen aus übergeordneten Netzebenen
Annäherung über Verlustfaktoren nT 2
tran maxverl verl n s2 2
max0
R PW P t dt T
U cos
Wieso sind genauere Kenntnisse über Verlustursachen notwendig?
Maßnahmen zur Effizienzsteigerung gezielt durchzuführen
Erfüllung von regulatorischen Vorgaben
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Untersuchungsumfang
Durchgeführte Untersuchungen
Auswirkung der zeitlichen Auflösung der Messwerte (Granularität)
Auswirkung der auftretenden Unsymmetrien im Verteilnetz auf die
Verlustberechnung
Fehler bei Anwendung von synthetischen Lastprofilen zur Verlustbestimmung
Beispielhafte Darstellung
der Messpunkte:
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Kurzbeschreibung der Messreihe
Mehrkanaliger Datenlogger
hochaufgelöste Messwertaufzeichnung
2-Sekunden-Messmittelwerte
Dauer der Messung: je eine Woche
30-Abgänge im Niederspannungsnetz
- Transformatorabgänge
- Haushaltsabgänge (teilweise überlagert)
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Messwertauflösung (Granularität)
Darstellung unterschiedlicher Messwertmittelungszeiten (2-Sekunden, 15-Minuten)am Beispiel einer 25‐Parteien‐Wohnanlage über 24 h
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Einfluss unterschiedlicher Messewertmittelungszeiten
Leitung
T K2 2
V sym sym,kk 10
W 3 R I t dt 3 R I t
Annahme symmetrischer Lastverhältnisse
Auswertung der Messdatenreihen
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000
WV
-15
min
/ W
V-2
se
c
in %
übertragene Energiemenge in kWh
100% entsprechen den berechneten Verlusten bei 2 Sekunden Messwertmittelungszeit
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Auswirkung der Unsymmetrien im Niederspannungsnetz
je geringer die Überlagerung desto größer die Unsymmetrien
zusätzliche Verluste im Neutralleiter
Darstellung der Leiterströme über eine Woche (15-Minuten-Messmittelwerte)
Leitung
4 K2
V m,km 1 k 1
W R I t
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Werner Brandauer 11. Symposium Energieinnovation, 11.02.10, Verteilnetze(1) Netzverluste
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Auswirkung der Unsymmetrien im Niederspannungsnetz
je geringer die Überlagerung desto größer die Unsymmetrien
zusätzliche Verluste im Neutralleiter
Darstellung der Leiterströme über eine Woche (15-Minuten-Messmittelwerte)
Leitung
4 K2
V m,km 1 k 1
W R I t
Professor Horst Cerjak, 19.12.2005
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Einfluss der Unsymmetrie
Große Abweichungen in der Verlustberechnung durch unsymmetrische Leiterströme
Bei einphasiger Last Faktor 6
Bei den untersuchten Messpunkten bis zu einem Faktor 5
WV
-sym
/ W
V-u
sym
in %
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Synthetische Lastprofile zur Verlustbestimmung
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Ergebnisse bei Anwendung synthetischer Lastprofile
Eine Verlustberechnung auf Grundlage von synthetischen Lastprofilen ist ohne Korrekturfaktoren für das Niederspannungsnetz nicht geeignet
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000
WV
-VD
EW
/Wunsym
in %
übertragene Energiemenge in kWh/a
100% entsprechen den berechneten Verlusten bei Unsymmetrie und 2-Sekunden-Messwertmittelungszeit
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Die Messwertmittelungszeit hat einen geringen Einfluss auf die
Verlustberechnung
max. 25 % Abweichung zwischen der Verlustberechnung bei 15-Minuten-
Messmittelwerten und 2-Sekunden-Messmittelwerten in den Netzausläufern
Großer Einfluss der Unsymmetrie auf die berechneten Verluste
muss unbedingt berücksichtigt werden
Synthetische Lastprofile sind zur Verlustbestimmung nicht geeignet
Anwendung von Korrekturfaktoren zur Ergebnisverbesserung
bei steigender Lastüberlagerung sinkt der Einfluss der untersuchten
Einflussfaktoren ab
Zusammenfassung
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Ausblick
Weitere Untersuchungen im Niederspannungsverteilnetz in
Kooperation mit Wienenergie Stromnetz GmbH unterstützt
vom Klima und Energiefonds.
Unsymmetrie – Lokalisation von ständig unsymmetrisch belasteten Leitungen
unter Zuhilfenahme der entstehenden Kommunikationsinfrastruktur im
Verteilnetz.
Möglichkeiten in Verbindung mit dezentralen Energieerzeugungsanlagen
bei Einspeisung unter Berücksichtigung der bestehenden Unsymmetrie.
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Verluste im Niederspannungsverteilnetz
Verteilnetze
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Technische Universität Graz
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Granularität - Vergleich
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Erste Ergebnisse - symmetrische Belastung
Verluste in den Leitungen:
Zuschlag bei hochaufgelöster Messung:
Auswertung:
n nT T
verl verl
0 0
W S t dt 3 Z I(t)²dt
- bei kurzzeitig stark schwankenden
Lasten starke Zunahme
- Abnahme in Richtung
Transformator
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Verlustberechnung(2) - weitere Ansätze
Berechnung mit Lastflussprogrammen:
2tran2
verl 2 2
R P tP t 3 R I t
U cos t
- gemessene Lastprofile:
Hinterlegung von Lastprofilen:
- synthetisch generierte Lastprofile:
Lastspitzen werden besser
berücksichtigt
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Verlustberechnung(1) - Verlustfaktoren
Verlustscheinarbeit einer Leitung:
n nT T
verl verl
0 0
S S t dt 3 Z I(t)²dt
nT 2
tran maxverl verl n s verl s2 2
max0
R PW P t dt T W
U cos
Annäherung über die Verlustarbeit bei Höchstlast und Scheinarbeitsverlustfaktor:
n2T
maxs s
max0
P t cos1dt m
T P cos t
Scheinarbeitsverlustfaktor (Definition):
Annäherung über Wirkarbeitsverlustfaktor:
Näherung für Dauerlinie (Holmgreen-Rung)
20 0
w0
2m m m m 1 m
1 m 2m
UZ
I(t)
Stran(t),
2
2tran max tran max
Q t P t
Q P Arbeitsverlustfaktor s nach Holmgreen-
Rung; Parameter m, lmax