Lastflussberechnung

Basiswerkzeug für die Netzplanung

Die Lastflussberechnung in NEPLAN stellt das Basiswerkzeug für die Planung und Analyse elektrischer Netze. Mit der Lastflussberechnung werden die komplexen Betriebsspannungen an den Netzknoten ermittelt und darauf basierend die komplexen Leistungsflüsse über die Netzzweige berechnet. 

Mit Hilfe der Lastflussberechnung können Ausfallsituationen durchgespielt werden. Bei der Überprüfung des sogenannten N-1-Kriteriums wird überprüft, ob bei Ausfall eines Betriebsmittels durch die Neuaufteilung des Leistungsflusses eine störungsfreie Fortführung des Netzbetriebes sichergestellt ist oder nicht.

Während eine manuelle Berechnung der Lastflüsse für verschiedene Schaltzustände in komplexen Netzstrukturen kaum mehr oder nur unter Einsatz eines erheblichen Zeitaufwandes und mit starken Vereinfachungen durchzuführen wäre, wird die Lastflussberechnung in NEPLAN in sekundenschnelle ausgeführt. Dadurch wird die umfängliche Analyse verschiedener Szenarien überhaupt erst möglich.

Lastflussberechnung Newton-Raphson

Anwendungsgebiete

Die Lastflussberechnung wird in erster Linie zur Ermittlung der relevanten Betriebsströme und Betriebsspannungen während des Normalbetriebes und während möglicher Sonderfahrweisen eingesetzt. Die maximalen Werte der Betriebsströme können mit den Bemessungsdaten von Kabeln, Leitungen, Transformatoren, Schaltfeldern, Wandlern, etc. verglichen werden. Sie liefern damit die Entscheidungsgrundlage, wenn es um die Vorabprüfung von Netzumschaltungen geht. 

Über die Lastflussberechnung kann der Blindleistungshaushalt im Netz analysiert werden. So lässt sich zum Beispiel die erforderliche Bemessungsleistung und Stufung einer Mittelspannungskompensationsanlage ermitteln unter Berücksichtigung aller relevanten Schaltzustände und Lastszenarien. Die Lastflussberechnung liefert aber z.B. auch die Randbedingungen für die Auslegung von Kabeln, Drosseln oder Transformatoren.

Weiterhin lassen sich  mit Hilfe der Lastflussberechnung die Netzverluste ermitteln und analysieren.

Anwendungsbeispiel

Die nachfolgende Darstellung zeigt die Ergebnisse einer N-1-Betrachtung für ein vermaschtes 20-kV-Netz, die mit Hilfe des Netzberechnungsprogrammes NEPLAN durchgeführt wurde. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der Ausfall eines Verbindungskabels zwischen den Unterstationen (ausgegraut) zu einer Überlastung des vorgelagerten Einspeisekabels (gelb hervorgehoben, Auslastung 117% der zulässigen Strombelastbarkeit) führen würde.

Als Sofortmaßnahme wäre in diesem Fall der Überlastschutz des Einspeisekabels zu überprüfen. Mittelfristig wäre die Möglichkeit einer Verstärkung des Einspeisekabels, die Symmetrierung der drei parallelen Einspeisekabel oder ggf. auch eine Umlegung eines großen Antriebs direkt auf die Hauptschaltanlage zu untersuchen. Die Untersuchungen könnten aufbauend auf dem dargestellten Netzmodell durchgeführt und ausgewertet werden.

Lastflussberechnung in NEPLAN