Systemwirkung von RONT

Die Spannungsbandausnutzung eines Verteilnetzes gibt Auskunft darüber, welche Potentiale durch den Einsatz von RONT erschlossen werden können. Umso höher das Spannungsniveau mittelspannungsseitig schwankt, desto größer ist der Nutzen der durch den Einsatz eines bzw. mehrerer RONT entsteht. Dies liegt daran, dass bei kleinen Fluktuationen der MS-Spannung das freie MS-Spannungsband „statisch“ verplant werden kann (für MS- oder NS-Ebene) und daher eine „Ausregeleinheit“ unnötig wird. In Verteilungsnetzen mit hoher Rückspeisung aus NS-Netzen und/oder MS-EZA sind seitens der MS-Schwankung deutliche Werte zu erwarten, weshalb vor allem in diesen Netzen der Einsatz von RONT sinnvoll ist. Der RONT wirkt hierbei wie ein Trichter, der die MS-Schwankung reduziert (siehe Abbildung 1). In einem von einem RONT gespeisten NS-Netz ist sie max. nur noch in Höhe der RBB vorzufinden. In jedem Betriebszustand muss deshalb ein Spannungsband für die MS-Schwankung reserviert werden. Da die für den Last- bzw. Einspeisefall relevanten NS-Stränge über die Sammelschiene durch einen Knoten verbunden sind, weisen sie immer einen gleichgerichteten Einfluss der MS-Schwankung auf, weshalb die Regelbandbreite nur einmal zu belegen ist. Bei stetigen Regelkonzepten kann die MS-Schwankung theoretisch auf Null herabgesetzt werden und dadurch ein noch größeres Spannungsband im NS-Netz erschlossen werden.

Anzumerken ist, dass auch Schalthandlungen Einfluss auf die auftretende Schwankung der Mittelspannung haben. Beispielsweise kann sich im Fehlerfall die Lage eines ONT vom Stranganfang des MS-Stranges, wo sehr geringe Spannungsschwankungen aufgrund der Nähe zum Umspannwerk auftreten, an das Ende eines deutlich längeren Stranges verschieben (Abbildung 2). Zwar dürfen Einspeiser im Störungsfall abgeschaltet werden, wodurch eine zu hohe Spannung vermieden wird, aber auch der durch die Lasten verursachte Spannungsfall vergrößert sich. Werden die Umsteller am ONT auf eine möglichst hohe Spannungsanhebung eingestellt, kann dies dazu führen, dass im Fehlerfall eine Unterspannung aufgrund des erhöhten MS-seitigen Spannungsfalls resultiert (Abbildung 2, mitte). Ein RONT könnte in diesem Fall Abhilfe schaffen, da er einen definierten NS-seitigen Spannungswert in jedem Betriebsfall sicherstellen würde (Abbildung 2, unten).

Prinzipielle Einsatzmöglichkeiten für RONT

Im Folgenden werden verschiedene Varianten vorgestellt, die auch die MS-seitigen Potentiale des RONT berücksichtigen.

Bei Betrachtung der Spannungsbandaufteilung eines Verteilungsnetzes können drei prinzipielle Einsatzmöglichkeiten für RONT abgeleitet werden, die sich hinsichtlich des zusätzlich erschlossenen Spannungsbandes unterscheiden. Die im folgenden Abschnitt dargestellten Betrachtungen gelten dabei analog für alle weiteren Einsatzvarianten des RONT, lediglich der Nutzen in der MS-Ebene ändert sich.

Punktueller Einsatz

Beim punktuellen Einsatz löst der RONT primär das Spannungsproblem in einem speziellen NS-Netz.

Dies wird erreicht, indem durch das variable Übersetzungsverhältnis des RONT verhindert wird, dass sich die Schwankungen der MS-Ebene in die NS-Ebene durchsetzen. Das dadurch frei werdende Spannungsband kann in der NS-Ebene fest verplant werden. Abbildung 3 zeigt eine beispielhafte Spannungsbandaufteilung. Im Vergleich zur Aufteilung ohne RONT (siehe Abbildung 2) ist eine zulässige Spannungsanhebung von 11 % (U_soll, RBB = 2 %) für die NS-Ebene, bei einem gleichbleibenden Spannungsfall von 5 % angegeben. Dieser Wert ist allerdings abhängig von der Wahl des Sollwertes und der Regelbandbreite des RONT. Ein höherer Sollwert erlaubt einen größeren Spannungsfall und einen kleineren Spannungshub und umgekehrt. Über den Sollwert wird somit das NS-seitige Spannungsband für Einspeiser und Lasten aufgeteilt. Der Regelbereich des RONT muss in diesem Beispiel einen Sollwert von 0,97 p.u.  bei einer MS-Schwankung von 9 % (1,055 p.u. – 0,965 p.u.) sicherstellen und ist unsymmetrisch auszuführen (+1/-3 Stufen je 2,5 %). Bei abweichender MS-Schwankung sind andere Werte zu wählen.

Strangweiser Einsatz

Der strangweise Einsatz löst primär das MS-seitige Spannungsproblem in einem bestimmten MS-Strang.

Durch den Einsatz eines RONT wird das NS-seitige Netz von der Mittelspannungsebene an einem bestimmten Netzknoten entkoppelt, wodurch auch MS-seitig ein größeres Spannungsband ausgenutzt werden kann. Im Einspeisefall kann das MS-Spannungsniveau dadurch Werte bis zu 1,10 p.u. annehmen. Für die in Abbildung 4 dargestellte Wahl des Sollwertes am Umspannwerktransformator und dessen Regelbandbreite ergibt sich eine zulässige Spannungsanhebung von 6,5 % für die MS-Ebene. Gleichzeitig ergibt sich eine Steigerung des zulässigen Spannungsfalls auf maximal 0,90 p.u. in der MS-Ebene. Die Anzahl der dazu benötigten RONT hängt davon ab, wie viele Netzknoten MS-seitig über den jeweiligen Spannungsgrenzwert der MS-Ebene liegen. Unter Verwendung eines derzeit üblichen Grenzwertes von 2 % müssten alle ONS an denen der Spannungshub, ausgehend von der MS-Sammelschiene des UW, einen Wert von 2 % überschreitet, theoretisch mit RONT ausgerüstet werden. Die so ermittelte Anzahl kann allerdings durch genauere Betrachtung der einzelnen NS-Netze reduziert (Analyse des belegten Spannungsbandes, da nicht benötigte Teile der MS-Ebene zugordnet werden können) werden, so dass auch eine lückenhafte und somit weniger kostenintensive Installation von RONT zielführend sein kann. Der Regelbereich des RONT muss in diesem Beispiel einen Sollwert von 0,97 p.u. bei einer MS-Schwankung von 13,5 % (1,10 p.u. – 0,965 p.u.) sicherstellen und ist unsymmetrisch auszuführen (+1/-6 Stufen je 2,5 %). Der Stellbereich zur Senkung der Spannung hat sich im Vergleich zum punktuellen Einsatz erhöht. Bei abweichender MS-Schwankung sind andere Werte zu wählen.

Flächendeckender Einsatz

Der flächendeckende RONT-Einsatz stellt eine deutliche Erweiterung des strangweisen Einsatzes dar, da dabei alle vorhandenen MS-NS-Transformatoren durch RONT ersetzt werden um das MS-Spannungsband bestmöglich auszunutzen. Ziel ist eine flächendeckende Lösung des Spannungsproblems eines kompletten UW-Gebietes.

Durch die komplette Entkopplung der beiden Netzebenen ist es möglich den Sollwert am UW beliebig zu definieren (allerdings immer noch abhängig von technischer Ausführung des UW-Transformators bzw. dessen Stellbereichs). Abbildung 5 zeigt die einspeiseoptimierte Spannungsbandaufteilung für eine angenommene Regelbandbreite von 2 % des UW-Transformtors und einem maximalen Spannungsfall der MS-Ebene von 5 %. Es ergibt sich hierbei eine theoretisch maximal zulässige Spannungsanhebung von 13 % in der MS-Ebene. Analog lässt sich durch eine Erhöhung des UW-Sollwertes der zulässige Spannungsfall der MS-Ebene steigern. Der Regelbereich des RONT muss in diesem Beispiel einen Sollwert von 0,97 p.u. bei einer MS-Schwankung von 20 % (1,10 p.u. – 0,90 p.u.) sicherstellen und ist unsymmetrisch auszuführen (+2/-6 Stufen je 2,5 %). Der Stellbereich zur Senkung der Spannung hat sich im Vergleich zum punktuellen Einsatz erhöht. Bei abweichender MS-Schwankung sind andere Werte zu wählen.