Kurzschlussstromberechnung in Gleichstromnetzen der elektrischen Leistungsübertragung

In dieser Arbeit werden Kurzschlussstrome in Hochspannungs-Gleichstrom-Netzen untersucht, die fur die Auslegung der Betriebsmittel und des Schutzsystems masgeblich sind. In diesem Zusammenhang steht die Berechnung charakteristischer Kurzschlussstrom-Kenngrosen im Vordergrund, welche aus dem zeitlichen Verlauf des Kurzschlussstroms abgeleitet werden. Im Vergleich zu Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bestehen Gleichstromnetze mindestens aus drei Stromrichterstationen, die uber Freileitungen oder Kabel miteinander verbunden sind. Bei einem Kurzschluss im Gleichstromnetz liefern die verschiedenen Stromrichter, Kondensatoren, Filter und Leitungen einen Beitrag zum resultierenden Kurzschlussstrom. Die Hohe und der Verlauf des Kurzschlussstroms werden durch verschiedene Faktoren beeinflusst, die in dieser Arbeit folgenden Bereichen zugeordnet werden: Drehstromnetz, Stromrichterstation und Gleichstromnetz. Die Starke des Drehstromnetzes bestimmt den Teil-Kurzschlussstrom, den der jeweilige Stromrichter einspeist. Zusatzlich wird der Stromrichterkurzschlussstrom von den Betriebsmitteln der Stromrichterstation begrenzt. Uber die Beschreibung der einzelnen Faktoren durch entsprechende Betriebsmittel- bzw. Netzimpedanzen wird anhand typischer Parameterbereiche von HGU-Systemen aufgezeigt, welche minimalen und maximalen Kurzschlussstrome auftreten konnen. Die Entladevorgange von Kondensatoren, Filtern und Leitungen hangen unter anderem von der Topologie des Gleichstromnetzes und dem Fehlerort ab. Die Stromrichterbeitrage werden ebenso von den Leitungsimpedanzen reduziert. Fur die Berechnung der Kurzschlussstrom-Kenngrosen werden die verschiedenen Stromrichtertypen im blockierten, ungeregelten Zustand berucksichtigt. Die Gleichstromleitung wird mit konzentrierten Elementen nachgebildet, damit die Leitungsparameter direkt in den Berechnungsansatzen verwendet werden konnen. Die Entladevorgange der Leitungen werden mit den entsprechenden Wellenparametern separat berechnet. Dabei fliest die Frequenzabhangigkeit der Leitung mit ein. Dies gilt ebenso fur die Kurzschlussstrombeitrage von Kondensatoren und Filtern. Der Laststrom wird in allen Betrachtungen vernachlassigt, da die Vernachlassigung maximale Kurzschlussstrome zur Folge hat. Abschliesend wird die Wechselwirkung zwischen Stromrichtern bei einem Kurzschluss im Gleichstromnetz beurteilt, die zu einer Reduktion der Stromrichterbeitrage fuhrt. Daruber hinaus wird gezeigt, wie die wechselseitige Beeinflussung uber Korrekturfaktoren fur beliebige Gleichstromnetze in der Berechnung der Kurzschlussstrom-Kenngrosen Berucksichtigung finden kann.