Erstaunliche Erkenntnis: Sinn der Blindleistungseinspeisung!

  • Nachdem ich mich ja schon immer gewundert habe, hier nun die Erklärung, warum WR untererregt fahren:



    Blindleistung muss für die folgenden beiden Fälle unterschiedlich bereitgestellt werden:

    a)Ausgleich von Blindleistungsverbrauchern (Asynchronmotoren) oder -quellen im Netz:


    Der in den Verbrauchern verursachte Blindstrom fließt automatisch in Generatoren (oder anderen Verbrauchern) wieder durch die Wicklungen, irgendwo muss sich ja der Stromkreis schließen, dabei: phi Generator = phi Verbraucher (beide fahren im Normalfall induktiv, der eine als Erzeuger, der andere als Verbraucher).
    Oder Blindleistungskompensation, damit er nicht so weit durchs Netz fließen muss, dabei phi Verbraucher = minus phi Kompensator (weil beides Verbraucher sind, kapazitiver Verbraucher gleicht induktiven Verbraucher aus.).
    Das macht der Wechselrichter aber genau nicht!

    b) Einsatz von Blindleistung, um die Spannung zu beeinflussen:


    jede Leitung besteht aus ohmschen Widerstandsanteil (also wird die Spannung an der Leitung durch Wirkstrom beeinflusst) und, je nach Belastung, aus komplexem Impedanz-Anteil (also wird die Spannung an der Leitung auch durch den Blindstrom beeinflusst, der fließt!).


    Bei geringer Belastung ist eine Leitung eher eine Kapazität (induktive Q-Bereitstellung), das erhöht die Spannung, und das Kraftwerk muss untererregt fahren (induktiv verbrauchen), um die Spannung wieder auf Normalmaß zu senken.
    (parallel dazu: bei geringer Belastung ist der ohmsche Spannungsabfall an der Leitung geringer, also auch deshalb weniger Spannung am Generator nötig.)


    Bei hoher Belastung ist die Leitung eher Induktivität, die Spannung sinkt, und das Kraftwerk fährt übererregt (stellt induktive Leistung bereit) um die Spannung zu erhöhen. Außerdem ist eh höhere Spannung nötig, da auch der ohmsche Spannungsabfall höher ist (Spannung ist erst jenseits des Hochspannungsnetzes fix, und dort eh noch durch Trafos regelbar.)


    also wird der Generator im Kraftwerk nicht nur für a) geregelt (das regelt sich automatisch), sondern v.a. auch für b)!


    Im Unterschied dazu:
    Bei dezentraler Einspeisung im Niederspannungsnetz und hoher Belastung an dünner Leitung überwiegt der ohmsche Effekt, also Spannungserhöhung, obwohl die Leitung bereits ein induktiver Verbraucher ist und die Spannung senkt (minimal). Trotzdem muss der WR noch weiter induktiv verbrauchen, um die Spannung noch weiter zu senken!
    Die Blindleistungseinspeisung des WR hat also nichts mit der Blindleistungskompensation für andere Verbraucher oder das Netz zu tun, sondern im Gegenteil zieht auch der WR noch induktive Blindleistung (zusätzlich zu Leitung und anderen Verbrauchern), weil damit die Spannung am Netzende unten gehalten wird (obwohl die Leitung durch mehr Blindstrom stärker belastet wird als vorher!!!)

    Damit ist mir jetze klar, wieso die Kennlinie des WR auf untererregt vorgegeben ist.



    eigentlich sollten das die Stufentrafos ausregeln wie folgt im Mittelspannungs-Netz, aber die gibt’s halt im NS-Netz kaum, und der ohmsche Anteil fällt da sehr ins Gewicht im Vergleich.
    Im Gegensatz dazu das Mittelspannungs-Netz, da ist anscheinend keine Spannungsbeeinflussung gewünscht (weil die Spannung eh passt bzw. variabel eingestellt werden kann), sondern die Bereitstellung von Blindleistung für andere Zwecke (Verbraucher...), also muss die Spannungsänderung durch die Blindleistung sogar ausgeregelt werden:


    alles sehr gut erklärt in: http://www.energiedienst-netze…terungen_BDEW_MS-Netz.pdf





    Und nochmal das leidige Thema Blindleistungs-Nomenklatur, je nach Zählpfeilsysten (ZS):


    -untererregt / übererregt ist eine eindeutige, fixe Aussage (= Erregerstrom in Synchronmaschine), unabhängig vom ZS.
    -Phasenverschiebung phi ist immer phiU - phiI, phi hängt also von den Zeigerrichtungen und damit vom ZS ab!
    -Induktiv (immer phi>0) bzw. kapazitiv (immer phi<0) hängen also ebenfalls vom ZS ab, ein Kondensator (=immer „übererregt“) ist im E-ZS phi>0, also induktiv, im V-ZS dagegen phi<0, also kapazitiv.

    -Verbraucher-Zählpfeilsystem
    (= Strom und Spannung an passiven Elementen in gleicher Richtung gezählt: P positiv = Verbrauch durch das Element):
    wird generell angewandt im Stromnetz, auch bei Erzeugern!


    Mögliche Bezeichnungen im V-ZS (widersprechen sich gegenseitig!!):


    1. eher akademisch, aber bei der Einstellung von PV-Wechselrichtern die einzig korrekte Benennung:
    Q >0: Verbrauch von Blindleistung, Q<0: Bereitstellung von Blindleistung , dabei muss Art der Blindleistung extra angegeben werden: bei phi>0 induktiv (untererregt), bei phi<0 kapazitiv (übererregt).
    a)Induktivität (Spule, untererregte Maschine, Asynchronmotor, stark belastete Leitung):
    Q>0 und phi>0(ind), oder Q<0 und phi<0(kap) (Verbrauch induktiver Blindleistung = Bereitstellung kapazitiver Blindleistung).
    b)Kapazität (Kondensator, schwach belastete Leitung, übererregt fahrende Maschine): Q>0 und phi<0(kap), oder Q<0 und phi>0(ind) (Verbrauch kapazitiver Blindleistung = Bereitstellung induktiver Blindleistung).


    2. Praktisch verwendet, wenns nur um induktive Blindleistung und deren Kompensation geht:
    Q>0 "Blindleistungsverbrauch" ist Verbrauch von induktiver Blindleistung (oder Bereitstellung von kapazitiver)
    Q<0 "Blindleistungsbereitstellung" ist Bereitstellung von induktiver Blindleistung (oder der Verbrauch von kapazitiver).
    a) Induktivität (Beispiele wie oben): Q>0 =obere Hälfte im Quadrantendiagramm
    b) Kapazität: Q<0 = untere Hälfte im Quadrantendiagramm


    3. dann gibts da noch die Spezialisten, die beim Kondensator von "kapazitiver Blindleistungsbereitstellung" sprechen, aber damit eigentlich sagen wollen: Das ist eine Kapazität, die folglich "Blindleistung" (=induktive Blindleistung) bereitstellt (oder anders gesagt kapazitive Blindleistung verbraucht)... so gelesen bei einem Netzplanungs-Spezialisten :shock:
    Unglaublich, wie jeder sein eigenes Süppchen kocht, da hat man keine Chance was zu verstehen, wenn mann nicht vorher eh schon weiß was der sagen will!


    (-Erzeuger-Zählpfeilsystem: (= Strom und Spannung an aktivem Elementen in gleicher Richtung gezählt: P positiv = Bereitstellung durch das Element):
    wird nur noch bei Einzelbetrachtung von Synchronmaschinen verwendet.)


    EDIT:
    Hier noch die Bestätigung vom Profi:

    Zitat von s0525866


    Die Solarparks liefern regelmäßig Blindleistung. Im Falle des PV-Parks OL-Fliegerhorst ist es sogar so, dass dort der Standartwert - also der normale Dauerbetrieb - bei 0,95 untererregt (induktiv) ist.
    Das Problem der zu hohen Spannungen (auch im Mittelspannungsnetz) ist hausgemacht von den Netzbetreibern. Deren Techniker haben festgestellt, dass die Leitungsverluste quadratisch zur höhren Spannung sinken. das führte dann dazu, dass viele Mittelspannungsnetze von 30 auf 33kV, 20 auf 21 kV oder von 10 auf 10,5 kV umgestellt wurden. Einfach um die Leitungsverluste zu minimieren. Nun gibts seit 20 Jahren vermehrt dezentrale Erzeugungsanlagen (DEAs), die genau diese Netzsituation ausnutzen und durch Anheben um ein paar Volt volleinspeisen. Einige DEAs haben dazu sehr lange Kabelwege, 10...15...20km ist keine Seltenheit. das führt dazu, dass die Spannung an den DEAs noch sehr viel höher ist als im öffentlichen Netz und dadurch der Netzbereiber durch Spannungsanhebung nicht mehr zentral den Stromfluss steuern kann. Seit dieser Erkenntnis gibt des die Systemdienstleistungsverordnung (SDL). Dieses ist aber kein Netzbetreiberdokument, sondern wurde von der Bundesregierung erlassen, sodass sich alle Hersteller dran halten müssen. Mit dem SDL wurde die Grundlage des Einspeisemanagement (EisMan) geschaffen.


    Blindleistung ist ein Definitionsproblem, da induktiv und kapazitiv jeweils 2 Bedeutungen haben. In der Technik werden daher die eindeutigen Begriffe übererregt (induktiv im Erzeugerzählpfeilprinzip, kapazitiv im Verbraucherzählpfeilprinzip) und untererregt (kapazitiv im Erzeugerzählpfeilprinzip, induktiv im Verbraucherzählpfeilprinzip) verwendet. Im Englischen ist es ebenfalls eindeutig, dort wird übererregt als Import und untererregt als Export bezeichnet.



    Edit: Auch von SMA gibts eine ausführliche Erklärung zu dem Thema, siehe hier ab S. 26: http://files.sma.de/dl/10040/PV-Netzint-ADE123016w.pdf (gesichert als Anhang dieses Beitrags)

  • So, auch die VDE-AR enthält gute Infos dazu, zumindest folgender frei zugänglicher Entwurf:
    http://www.sfv.de/pdf/Erzeugun…iederspannungsnetzpdf.pdf



    Wie in anderen Threads gehört, geben die (größeren) Netzbetreiber in vielen Fällen cosphi=1 vor. Nur bei entsprechend erhöhter Spannung, am Ende einer Stichstrecke, macht die Blindleistungseinspeisung Sinn.


    Interessant ist aber auch, dass die VNB die WR noch nicht dazu benutzen, kapazitive Blindleistung bereitzustellen... da scheint wohl kein Bedarf da zu sein? Wäre für den VNB ja kostenlos.

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-

  • Dieser Thread versucht wohl meine Frage von hier zu beantworten. Aber als technischer Laie steige ich da aus. Kapier ich nicht, muss ich zum Glück auch nicht.
    sunraven

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  • Hallo Sunraven,
    Blindleistung ist, wie der Name schon sagt, eine Leistung, die man nicht sehen kann. Sprich die Leistung ist imaginär. (Vergleich j bzw. i im Schulunterricht; Gymnasium 12. Klasse). Motorische Geräte benötigen diese imaginäre Leistung um den Eisenkern zu magnetisieren und ein Magnetfeld (sieht man ja auch nicht) zu erzeugen. Blindleistung ist im eigentlichen technischen Aspekt schlicht die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.
    Die Scheinleistung ist wie der Name sagt, die Leistung die danach scheint eine Leistung zu sein. Mit normalen Meßgeräten misst man immer die Scheinleistung. Wie hoch der Anteil der Wirkleistung oder der Blindleistung ist, muss zusätzlich gemessen werden.
    Alles klar oder alles unklar? :-)

  • Ich finde, man kann sich das mit einer Kugel vorstellen, die zwischen zwei Bergen hin und her rollt.


    Die Steigung bzw. das Gefälle ist die Spannung und die Rollrichtung der Kugel ist der Strom.


    Wenn die Kugel jetzt mit Schwung den Berg hinaufrollt, fließt der Strom in die andere Richtung als es die Spannung vorgibt. Dann rollt die Kugel aber wieder bergab und Strom und Spannung stimmen im Vorzeichen überein. Dann rollt die Kugel gegenüber wieder den Berg hoch und die Vorzeichen stimmen nicht überein.


    Die Leistung, die die Kugel beim Bergaufrollen abgibt und beim Bergabrollen wieder aufnimmt, ist die Blindleistung. Wirkleistung wird in diesem System keine aufgebracht, denn die Kugel nimmt in Summe weder Energie auf noch gibt sie welche ab. Nur die Energie, die sozusagen pendelt.
    Im Netz ist das genauso. Eine Spule verhält sich genau so wie die Kugel. Der Strom nimmt zu, wenn die Spannung anliegt. Dann wechselt die Spannung ihr Vorzeichen, aber der Strom fließt erst noch ein Stückchen weiter (wegen seinem "Schwung" in der Spule) bevor auch er sein Vorzeichen ändert und wieder mit der Spannung übereinstimmt. Dann wechselt aber die Spannung wieder ihr Vorzeichen zurück. Der Strom macht das aber erst wieder ein bisschen Später, weil er erst seinen "Schwung" abbauen muss.
    Bei einer Kapazität ist es genau andersherum. Da funktioniert dann aber das Modell mit der Kugel nicht...


    Sonnige Grüße

    Private PV-Anlage (07/2019):
    19,84 kWp | Heckert NeMo2.0 60M 310W | E3/DC S10 E PRO (13 kWh Speicher) | SMA SB3.6
    Bürgersolaranlage (04/2009):
    25,2 kWp | Sharp NT175E1 | SMA SMC8000TL | SMA WebBox | SunnyPortal

  • Danke für eure Mühe es anschaulicher zu machen. Ich habe ungefähr eine Vorstellung davon - aber was regelt nun der Wechselrichter dann?
    Verstehe ich das richtig, dass er - falls die Kugel (um im Bild zu bleiben) zu hoch rollen würde, bremst und wenn sie nicht hoch genug rollen würde, etwas anschubst?
    sunraven
    PS: Es ist aber auch nicht so wichtig. Man muss nicht alles verstehen. Gleichstrom konnte ich mir immer noch gut vorstellen, aber die Wechselstromsachen haben wir in der Schule damals vor Urzeiten auch nur am Rand angesprochen und damals hatte ich schon Probleme damit.

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  • Der Wechselrichter verändert die Steigung des Hügels, während die Kugel drüber rollt.
    Beispiel:
    Wenn die Steigung beim hoch und runterrollen gleich ist, braucht die Kugel auch zum hoch und runterrollen jeweils gleich lang. Wir haben also eine Phasenverschiebung um eine Viertel Periodendauer (richtig? bin mir unsicher)
    Wenn der Wechselrichter jetzt die Phasenverschiebung verringern will, muss er also während dem hochrollen die Steigung steiler machen (dann wird der Zeitanteil, in dem die Kugel gegen das Gefälle rollt, kleiner) und beim runterrollen flacher (dann erhöht sich der Zeitanteil, in dem Strom und Spannung die gleiche Richtung haben).


    Ich hoffe, dass mein Gedankengang richtig ist. Ich hab mir das auch erst eben überlegt :roll:


    Sonnige Grüße

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  • So, nach mehreren threads nun nochmals die einfach Frage:
    Stelle ich meinen WR bei 10kWp Generatorleistung auf cos phi= +0,95 oder -0,95 ein?


    Da ich als Kunde erzeuge bin ich entweder im Quadranten I oder IV und da "Q<0 "Blindleistungsbereitstellung" ist Bereitstellung von induktiver Blindleistung (oder der Verbrauch von kapazitiver)." muss ich wohl in Quadrant IV sein, also cos phi = -0,95 einstellen. Könnte die sbitte jemand bestätigen/korrigieren?


    Merci!

  • Zitat von 666Iceman

    Stelle ich meinen WR bei 10kWp Generatorleistung auf cos phi= +0,95 oder -0,95 ein?


    Das kann dir nur dein Netzbetreiber sagen.
    + und - gibt es da nicht, man sollte nur die Bezeichnung über- und untererregt verwenden, denn das sind die einzig eindeutigen Begriffe.


    Zitat

    Da ich als Kunde erzeuge bin ich entweder im Quadranten I oder IV und da "Q<0 "Blindleistungsbereitstellung" ist Bereitstellung von induktiver Blindleistung (oder der Verbrauch von kapazitiver)." muss ich wohl in Quadrant IV sein


    Erzuegen und verbrauchen ist bei Blindleistung nicht eindeutig definiert und wird beliebig durcheinandergewürfelt.


    Standardmäßig sind die WR (bei Pmax) auf cos(phi)=0,95 untererregt eingestellt, sie verhalten sich also wie Asynchronmotoren (Verbraucher).

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-