In Hoch- und Höchstspannungsnetzen werden heutzutage nahezu ausschließlich Gasleistungsschalter zur Unterbrechung von Betriebs- und Kurzschlussströmen eingesetzt. Aufgrund seiner herausragenden Lösch- und Isoliereigenschaften wird dabei aktuell Schwefelhexafluorid (SF6) als Füllgas verwendet. Da SF6 das stärkste bekannte Treibhausgas ist, gibt es weltweite Bestrebungen, dieses zukünftig durch alternative, umweltfreundlichere Gase zu substituieren. Alle potenziellen Gasalternativen weisen allerdings eine geringere Leistungsfähigkeit als SF6 auf.
In Mittelspannungsnetzen haben sich Vakuumleistungsschalter aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit durchgesetzt. Für Bemessungsspannungen bis Ur = 145 kV sind Vakuumleistungsschalter im Betrieb, bis Ur = 245 kV sind Lösungen Gegenstand aktueller Entwicklungen. Um auch in der Hoch- und Höchstspannungsebene umweltfreundliche Leistungsschalter zu realisieren, werden daher neuartige Konzepte untersucht. Ein möglicher Ansatz ist eine Serienschaltung aus Gas- und Vakuumleistungsschalter als Hybridschaltgerät. Das geringere Ausschaltvermögen des Gasleistungsschalters bei der Verwendung von alternativen Gasen wird dabei durch den Vakuumleistungsschalter kompensiert. Wenn der Gasleistungsschalter einen Großteil der dielektrischen Anforderungen übernimmt, können die Anforderungen an den Vakuumleistungsschalter entsprechend angepasst werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Wechselwirkung zwischen Gas- und Vakuumlichtbogen im Bereich um den Stromnulldurchgang zu charakterisieren. Der Nachstrom des Vakuumleistungsschalters wird als wichtiger Parameter für die Wechselwirkung zwischen den beiden Leistungsschaltern in der Serienschaltung identifiziert. Bei hohen Strom- und Spannungsbelastungen sorgt der Vakuum-Nachstrom dafür, dass in der ersten Phase nach dem Stromnulldurchgang der Vakuumleistungsschalter einen Großteil der Wiederkehrspannung übernimmt. Danach führt eine Übergangsphase zu einer kapazitiven Spannungsaufteilung zwischen den beiden Schaltgeräten. Um die Spannungsaufteilung zwischen den Schaltgeräten zu beeinflussen, werden sowohl kapazitive als auch ohmsche Spannungssteuerungen untersucht. Dabei eignet sich insbesondere eine ohmsche Steuerung des Hybridleistungsschalters, währende eine kapazitive Steuerung neben der Spannungsaufteilung einen negativen Einfluss auf das Schaltverhalten der Serienschaltung hat.
Aktualisiert: 2023-06-30
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In Hoch- und Höchstspannungsnetzen werden heutzutage nahezu ausschließlich Gasleistungsschalter zur Unterbrechung von Betriebs- und Kurzschlussströmen eingesetzt. Aufgrund seiner herausragenden Lösch- und Isoliereigenschaften wird dabei aktuell Schwefelhexafluorid (SF6) als Füllgas verwendet. Da SF6 das stärkste bekannte Treibhausgas ist, gibt es weltweite Bestrebungen, dieses zukünftig durch alternative, umweltfreundlichere Gase zu substituieren. Alle potenziellen Gasalternativen weisen allerdings eine geringere Leistungsfähigkeit als SF6 auf.
In Mittelspannungsnetzen haben sich Vakuumleistungsschalter aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit durchgesetzt. Für Bemessungsspannungen bis Ur = 145 kV sind Vakuumleistungsschalter im Betrieb, bis Ur = 245 kV sind Lösungen Gegenstand aktueller Entwicklungen. Um auch in der Hoch- und Höchstspannungsebene umweltfreundliche Leistungsschalter zu realisieren, werden daher neuartige Konzepte untersucht. Ein möglicher Ansatz ist eine Serienschaltung aus Gas- und Vakuumleistungsschalter als Hybridschaltgerät. Das geringere Ausschaltvermögen des Gasleistungsschalters bei der Verwendung von alternativen Gasen wird dabei durch den Vakuumleistungsschalter kompensiert. Wenn der Gasleistungsschalter einen Großteil der dielektrischen Anforderungen übernimmt, können die Anforderungen an den Vakuumleistungsschalter entsprechend angepasst werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Wechselwirkung zwischen Gas- und Vakuumlichtbogen im Bereich um den Stromnulldurchgang zu charakterisieren. Der Nachstrom des Vakuumleistungsschalters wird als wichtiger Parameter für die Wechselwirkung zwischen den beiden Leistungsschaltern in der Serienschaltung identifiziert. Bei hohen Strom- und Spannungsbelastungen sorgt der Vakuum-Nachstrom dafür, dass in der ersten Phase nach dem Stromnulldurchgang der Vakuumleistungsschalter einen Großteil der Wiederkehrspannung übernimmt. Danach führt eine Übergangsphase zu einer kapazitiven Spannungsaufteilung zwischen den beiden Schaltgeräten. Um die Spannungsaufteilung zwischen den Schaltgeräten zu beeinflussen, werden sowohl kapazitive als auch ohmsche Spannungssteuerungen untersucht. Dabei eignet sich insbesondere eine ohmsche Steuerung des Hybridleistungsschalters, währende eine kapazitive Steuerung neben der Spannungsaufteilung einen negativen Einfluss auf das Schaltverhalten der Serienschaltung hat.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Thema dieses Nachschlagewerkes ist die Transformation der zur Zeit vorherrschenden zentralen Energiesysteme hin zu dezentralen Systemen, genauer zellularen Energiesystemen, vor dem Hintergrund der Energiewende. Die Autoren zeigen auf, welche Vorteile der zellulare Ansatz umfasst und wie es gelingt, die einzelnen Zellen und Systeme geordnet zusammenwachsen zu lassen, damit sie einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilität leisten können.
Die Autoren stellen die Komponenten vor, die in zellularen Systemen zum Einsatz kommen und betrachten die möglichen Teilsysteme, wie Gebäude und Quartiere. Die Verbraucher und der Transport der Energie sowie die systemischen Abhängigkeiten werden behandelt. Regionale und überregionale Energiemärkte werden untersucht und darüber hinaus die Kommunikationstechnologien, die als Teil der Infrastruktur die Datenübermittlung sicherstellen. Mehrere Beispiele zellularer Energiesystem-Projekte aus der Praxis sowie Betrachtungen zur Resilienz runden die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-04-30
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In Hoch- und Höchstspannungsnetzen werden heutzutage nahezu ausschließlich Gasleistungsschalter zur Unterbrechung von Betriebs- und Kurzschlussströmen eingesetzt. Aufgrund seiner herausragenden Lösch- und Isoliereigenschaften wird dabei aktuell Schwefelhexafluorid (SF6) als Füllgas verwendet. Da SF6 das stärkste bekannte Treibhausgas ist, gibt es weltweite Bestrebungen, dieses zukünftig durch alternative, umweltfreundlichere Gase zu substituieren. Alle potenziellen Gasalternativen weisen allerdings eine geringere Leistungsfähigkeit als SF6 auf.
In Mittelspannungsnetzen haben sich Vakuumleistungsschalter aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit durchgesetzt. Für Bemessungsspannungen bis Ur = 145 kV sind Vakuumleistungsschalter im Betrieb, bis Ur = 245 kV sind Lösungen Gegenstand aktueller Entwicklungen. Um auch in der Hoch- und Höchstspannungsebene umweltfreundliche Leistungsschalter zu realisieren, werden daher neuartige Konzepte untersucht. Ein möglicher Ansatz ist eine Serienschaltung aus Gas- und Vakuumleistungsschalter als Hybridschaltgerät. Das geringere Ausschaltvermögen des Gasleistungsschalters bei der Verwendung von alternativen Gasen wird dabei durch den Vakuumleistungsschalter kompensiert. Wenn der Gasleistungsschalter einen Großteil der dielektrischen Anforderungen übernimmt, können die Anforderungen an den Vakuumleistungsschalter entsprechend angepasst werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Wechselwirkung zwischen Gas- und Vakuumlichtbogen im Bereich um den Stromnulldurchgang zu charakterisieren. Der Nachstrom des Vakuumleistungsschalters wird als wichtiger Parameter für die Wechselwirkung zwischen den beiden Leistungsschaltern in der Serienschaltung identifiziert. Bei hohen Strom- und Spannungsbelastungen sorgt der Vakuum-Nachstrom dafür, dass in der ersten Phase nach dem Stromnulldurchgang der Vakuumleistungsschalter einen Großteil der Wiederkehrspannung übernimmt. Danach führt eine Übergangsphase zu einer kapazitiven Spannungsaufteilung zwischen den beiden Schaltgeräten. Um die Spannungsaufteilung zwischen den Schaltgeräten zu beeinflussen, werden sowohl kapazitive als auch ohmsche Spannungssteuerungen untersucht. Dabei eignet sich insbesondere eine ohmsche Steuerung des Hybridleistungsschalters, währende eine kapazitive Steuerung neben der Spannungsaufteilung einen negativen Einfluss auf das Schaltverhalten der Serienschaltung hat.
Aktualisiert: 2021-07-15
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In Hoch- und Höchstspannungsnetzen der Energieübertragung und -verteilung (Us ?? 72,5 kV) werden heute Gasleistungsschalter unter Verwendung von Schwefelhexafluorid (SF6) als Lösch- und Isoliergas eingesetzt. Eine zukünftige Herausforderung für Hersteller und Netzbetreiber ist der Ersatz dieses starken Treibhausgases in gasisolierten Schaltanlagen und Leistungsschaltern. Aufgrund seiner guten Eignung zur Lichtbogenlöschung rückt dabei Kohlenstoffdioxid (CO2) in den Fokus der Untersuchungen. Erste marktverfügbare Leistungsschalter sowie Prototypen mit CO2-Füllung zeigen jedoch, dass der Einsatz der CO2-Technologie für Bemessungsspannungen von Ur ?? 145 kV eine Anpassung der Schaltkammern an die Eigenschaften des Löschgases erfordert. Im Fall von CO2 bedeutet dies die Ausnutzung der Kühlwirkung im Bereich des Stagnationspunkts im Isolierstoffdüsensystem. Zu diesem Zweck werden im Rahmen dieser Arbeit Untersuchungen des thermischen Ausschaltvermögens von CO2 in Leistungsschaltermodellen mit zweifacher Ausführung von Heizkanal und Heizvolumen in einem synthetischen Prüfkreis durchgeführt. Ausgangspunkt sind dabei Prüfanordnungen mit feststehendem Kontaktsystem. Im nächsten Schritt wird die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Prüfanordnungen mit einseitig bewegtem Kontaktsystem überprüft. Zur Analyse der physikalischen Prozesse während des Ausschaltvorgangs kommen CFDSimulationen (Computational Fluid Dynamics) zum Einsatz. Die Untersuchungen zeigen ein Maximum des thermischen Ausschaltvermögens bei einem absoluten Fülldruck von pabs = 10 bar. Gleichzeitig kann bei diesem Fülldruck die dielektrische Festigkeit der Schaltkammer gewährleistet werden. Der Einsatz eines einseitig bewegten Kontaktsystems führt im Vergleich zu Prüfanordnungen mit feststehendem Kontaktsystem zu einer Reduktion des thermischen Ausschaltvermögens um ca. 15%. Durch den Vergleich der Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen mit CFD-Simulationen können eine Absenkung der Temperatur im Düsensystem unter Werte von T = 2000 K
und eine gleichmäßige Beblasung des Schaltlichtbogens als wesentliche Auslegungskriterien für Schaltkammern in CO2 identifiziert werden. Die Anwendbarkeit dieser Designkriterien zur Auslegung von Schaltkammern mit realitätsnahen Dimensionen wird durch den Aufbau und Test eines Technologie- Demonstrators für einen Bemessungskurzschlussausschaltstrom von IK = 25 kA gezeigt. Die Modellierung der dielektrischen Wiederverfestigungscharakteristik des Technologie-Demonstrators lässt die Einsetzbarkeit für Bemessungsspannungen von Ur ?? 145 kV als möglich erscheinen.
Aktualisiert: 2019-03-15
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