Klausur Sommersemester 2015, Fragen und Antworten PDF

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Fragenteil zu der Vorlesung „SS“ 1. Wo finden heute Zweileiter-Wechselstromnetze Anwendung? Bei Versorgung einphasiger Verbraucher (z.B. DB 16 2/3 Hz) und in Entwicklungsländern zur preiswerten Versorgung ländlicher Gebiete mit geringer Lastdichte Anwendung. 2. Wozu dienen heute hauptsächlich die Gleichstromnetze? Zur Versorgung bestimmter Verbraucher. wie z. B. Walzwerke, Elektrolyseanlagen und Bahnstromversorgung 3. Wozu werden heute Hochspannungs-Gleichstromübertragungen gebaut? Unter anderem zur Überbrückung großer Übertragungsentfernungen (Supernetz – regenerative Energien) und für lange Seekabelverbindungen 4. Durch welche Überlegungen wird die Standortwahl der Kraftwerke u.a. bestimmt? - Primärenergieorientierung wie Brennstoffe oder Wasserangebot - Kühlwasserbedarf und Transportmöglichkeiten - geologische Gegebenheiten z.B. Speicherkraftwerk - Netzanschluss und Verbrauchernähe (Kraft-Wärme-Kopplungen) 5. Nennen Sie drei Spannungsstufen sowie ihre Spannungsbereiche und Einsatzgebiete! Niederspannung 400 V/ 230 V & 500 V (alternativ bis 1kV oder bis 6kV) Haushaltsversorgung, Ind. Kleinverbraucher, Motorische Verbraucher in der Ind. Mittelspannung 6 kV – 30 kV Hochspannungsmotoren in der Industrie, Kraftwerkseigenbedarf, Städtische Versorgung, Industrienetze, Ländliche Versorgung, Elektrolyseanlagen, Öfen, Stromrichterantriebe Hochspannung (6 kV – 380 kV) oder (110 kV – 380 kV) Städtische Transportnetze, Transportnetze mit überregionalen Aufgaben, Europaweites Verbundnetz Höchstspannung (ab 150 kV)? (Transportnetz, Europaweites Verbundnetz) Für Mittel- und Höchstspannung gibt es auch andere Einteilungen, da diese nicht genau festgelegt sind. 6. Was ist unter dem Begriff „Vermaschtes Netz“ zu verstehen? - vornehmlich im Hochspannungs- und Mittelspannungsbereich Die Netze sind so geplant, gebaut und betrieben, dass die Versorgung ohne Überlastung bei Ausfall von Betriebsmitteln gewährleistet ist. Planung und Betrieb erfordern einen hohen Aufwand, die Versorgungszuverlässigkeit ist hoch, unterbrechungsfreie Versorgung der Verbraucher ist gesichert. 7. Wo werden vermaschte Netze vornehmlich eingesetzt? - vornehmlich im Hochspannungs- und Mittelspannungsbereich 8. Nennen Sie die Vorteile bzw. Nachteile eines vermaschten Netzes? + Versorgungszuverlässigkeit ist hoch + unterbrechungsfreie Versorgung der Verbraucher ist gesichert - Planung und Betrieb erfordern einen hohen Aufwand 9. Nennen Sie drei Netzformen, die bei Niederspannung Verwendung finden! Strahlennetz, Ringnetz, Vermaschtes Netz 10. Welche der drei Netzformen ist die einfachste? Strahlennetz 11. Wo findet das Strahlennetz Anwendung? Strahlennetz findet sich bei geringer Lastdichte, aber auch für den Anschluss großer Punktrasten.

12. Was sind die Vorteile bzw. Nachteile dieser Netzform? + einfacher Betrieb - Versorgungsunterbrechungen der nachgeschalteten Verbraucher bei Ausfall von Leitungen 13. Skizzieren Sie ein Strahlennetz!

14. Nennen Sie vier Arten der Ringnetzformen und skizzieren Sie diese! Ringnetz mit einfachster Form Ringnetz mit Gegenstation (ohne Einspeisung)

Ringnetz als Strangnetz (Gegenstation mit Einspeisung)

Ringnetz mit Reservekabel

15. Wie sind die Ringnetze aufgebaut? Bei Ringnetzen werden die Enden von strahlenförmigen Leitungen miteinander verbunden. 16. Wo findet man solche Netzformen? Solche Netzformen findet man vornehmlich im Mittelspannungsbereich seltener bei Niederspannung.

17. Nach Art der Einspeisung in das Ringnetz unterscheidet man zwischen………………. - Netz mit Gegenstation, bei dem alle Kabel in einer Station ohne Einspeisung zusammengeschaltet werden können. - Strangnetze, bei denen die Kabel zwischen zwei Einspeisestationen geschaltet sind. - Reservekabelnetze, bei denen im Normalbetrieb unbelastete Kabel eine Reserveeinspeisung und einer Gegenstation oder auch nur zwischen zwei Kabeln vorhanden sind. 18. Wie werden bei einem Netz mit Gegenstation alle Kabel zusammengeschaltet? Alle Kabel können in einer Station ohne Einspeisung zusammengeschaltet werden. 19. Wie werden die Kabel bei einem Strangnetz zusammengeschaltet? Die Kabel sind zwischen zwei Einspeisestationen geschaltet. 20. Was sind die Vorteile bzw. Nachteile eines Ringnetzes? + bessere Versorgungszuverlässigkeit und geringere Ausfallzeiten - höherer Planungs-, Investitions- und Betriebsaufwand 21. In welchen Spannungsbereich findet man Maschennetze? Niederspannungsbereich 22. Welche Aussage kann man über Maschennetze machen? Versorgungszuverlässigkeit ist sehr hoch 23. Wodurch wird die hohe Versorgungszuverlässigkeit gegeben? Durch die Reserven welche durch die anderen Leitungen der Netzmaschen gegeben sind. 24. Welche Arten von Maschennetzen im Bezug auf Einspeisung gibt es im Niederspannungsbereich? - Einsträngig gespeistes Maschennetz - Maschennetz mit überlappenden Einspeisungen 25. Wozu dienen Kabel? Kabel dienen im Gegensatz zu Leitungen zur Stromversorgung in Netzen der EVU und der Industrie, während Leitungen für Verdrahtungs- und Installationszwecke sowie zum Anschluss ortsveränderlicher Verbraucher verwendet werden. 26. Aus welchen Leitermaterialien bestehen Kabel und welche Aufbauformen haben sie? Aluminium oder Kupfer, wobei verschiedene Aufbauformen Verwendung finden

27. Welches Isoliermedium findet im Nieder- und Mittelspannungsbereich Anwendung? - neben massegetränkten Papierisolationen vornehmlich Kunststoffisolierungen 28. Welche Isolierungsart wird im Hochspannungsbereich verwendet? Ölkabel, Gasdruckkabel und VPE isolierte Kabel 29. Welche Art von Kabel verwendet man heute im Mittelspannungsbereich? Gürtelkabel (Der Mantel umschließt die Leiter wie ein Gürtel) 30. Mit welchen Stoffen ist das Gürtelkabel umgeben? Mit einem Bleimantel und einem Korrosionsschutz aus Bitumen 31. Welche Aussagen kann man über die Papierisolierung im Mittelspannungsbereich in Bezug auf heute treffen? Heute findet man das Massekabel, dessen Papierisolierung mit synthetischer Masse getränkt ist, keine Verwendung mehr. 32. Welche Art von Kabel kommen für Spannungen größer 30 kV zum Einsatz? - ausschließlich Radialfeldkabel 33. Womit sind die Einzelleiter beim Radialfeldkabel umgeben und welchen Zweck erzielt man damit? Jeder Einzelleiter wird mit einem eigenen abschirmenden Mantel umgeben und erzielt damit eine gleichmäßige Spannungsbeanspruchung.

34. Wie sieht das elektrische Feld eines Drei-Leiterkabels (Gürtelkabel/Radialfeldkabel) aus?

35. Welche Art von Kabel kommt im Hochspannungsbereich vornehmlich zum Einsatz? Im Hochspannungsbereich kommen vornehmlich ölisolierte Kabel zum Einsatz, wobei VPE Kabel in Netzen mit Nominalspannungen 110 kV ebenfalls eingesetzt werden. 36. Warum werden ölisolierte Kabel in Deutschland fast nicht mehr eingesetzt? Ölisolierte Kabel werden wegen der bei Leckagen durch austretendes Öl möglichen Schäden in Deutschland fast nicht mehr eingesetzt. 37. Welches Kabel eignet sich hervorragend für die großstädtische Versorgung und weshalb? Gasaußendruckkabel Sie eignen sich wegen ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit, der niedrigen induktiven Beeinflussung, z.B. auf benachbarte Fernmeldeleitungen, und der Möglichkeit, das Stahlrohr in kurzen Einzelstücken zu verlegen, hervorragend für die großstädtische Versorgung. 38. Wodurch wird das Kabel geschützt? Das Kabel befindet sich geschützt in einem mit Stickstoff (Druck 1,6 MPa=16 bar) gefülltem Stahlrohr umhüllt von einer PVC Schutzhülle. 39. Sind Kabel von der Temperatur abhängig? Ja 40. Welche Temperaturen sind bei folgenden Kabel zulässig (Gürtelkabel, PVC-Kabel, VPEKabel)? Gürtelkabel 65°C PVC-Kabel 70°C VPE-Kabel 90°C 41. Welche Kabel verwendet man im Niederspannungsbereich? - meist Kabel mit PVC- oder VPE-Isolierung 42. Was bedeutet die Abkürzung VPE? Vernetztes Polyethylen 43.Was dient als äußere Schutzhülle? PVC-Mantel 44. Was bringt man auf die Isolierung auf, wenn ein erhöhter Schutz gegen Berührungsspannungen im Schadensfall gegeben soll? Einen konzentrischen Kupferleiter 45. Welche Kabel werden eingesetzt, wenn bei der Montage Zugspannungen auftreten? Kabel mit einer durch verzinkte Stahldrähte verstärkten Außenmantelbewehrung 46. Wovor muss das Kabel bei Einsatz in der chemischen Industrie oder im Tankstellenbereich und wodurch geschützt werden? Das Kabel muss vor dem Eindringen von aromatischen Kohlenwasserstoffen (Benzol u. Ä.) durch einen Bleimantel geschützt werden.

47. Was kann bei einem Niederspannungsnetz mit drei Leitern und einer Sternpunkterdung im Fehlerfall auftreten? Große Kurzschlussströme 48. Welche Fehlerarten sind in Drehstromsystemen zu unterscheiden? - Dreipoliger KS - Zweipoliger KS ohne Erdberührung - Zweipoliger KS mit Erdberührung - Einpoliger Erdkurzschluss - Doppelerdschluss (nur in Netzen mit isoliertem ‚Sternpunkt oder mit Erdschlusskompensation) - Erdschluss (nur in Netzen mit isoliertem Sternpunkt oder mit Erdschlusskompensation) 49. Was ist bei einpoligen Fehlern mit Erdberührung je nach Art der Sternpunktbehandlung des betrachteten Netzes zu unterscheiden? Die Bezeichnung der Ströme über Erde 50. Nennen Sie die Bezeichnungen der Ströme für niederohmige Sternpunkterdung, isolierte Sternpunkt und Erdschlusskompensation! Niederohmige Sternpunkterdung Erdkurzschlussstrom I“kl Isolierter Sternpunkt Kapazitiver Erdkurzschlussstrom ICE Erdschlusskompensation Erdschlussreststrom IRest 51. Welche Kurzschlüsse unterscheidet man generell? Generell unterscheidet man zwischen Kurzschlüssen mit und ohne abklingender Wechselstromkomponente (generatornaher und generatorferner Kurzschluss). 52. Wann spricht man von generatornahem Kurzschluss? Wenn der Anteil des Anfangskurzschlusswechselstroms bei dreipoligem Kurzschluss bei mindestens einem Generator des Netzes den doppelten Wert des Bemessungsstroms (Generatornennstrom) überschreitet. 53. Nennen Sie das Ziel der Kurzschlussstromberechnung! Bestimmung einzelner Kurzschlussstromparameter, die für die Auslegung der Betriebsmittel und weiteren Kriterien maßgeblich sind.

54. Wie sieht der zeitliche Verlauf des Kurzschlussstroms beim generatornahen bzw. generatorfernen Kurzschluss aus?

55. Wie wird die Berechnung der Schaltanlagen heutzutage durchgeführt? In der Praxis meist mit Hilfe von Computern 56. Wie errechnet sich der Kurzschlusswechselstrom I k? Der Kurzschlusswechselstrom Ik“ ist der betriebsfrequente Anteil am Kurzschlussstrom und errechnet sich aus der Betriebsspannung und dem Wechselstromwiderstand des Kurzschlusskreises, letzterer wiederum aus der vektoriellen Addition aller Einzelwiderstände. 57. Welcher Strom kommt zu dem betriebsfrequenten Anteil des Kurzschlussstromes I k? Der Gleichstrom Ig, der langsam auf den Wert 0 abklingt 58. Wie verklingt das Gleichstromglied? Das Gleichstromglied verklingt langsam nach einer e-Funktion mit der Zeitkonstanten T=L/R.

59. Skizieren Sie den Verlauf des Kurzschlussstromes im Wechselstrombereich!

60. Was bedeutet dabei der Winkel α? ist der Phasenwinkel des Stromes, bei dem der Kurzschlussstrom einsetzt. 61. Wie errechnet sich der Kurzschlussstrom in einem Gleichstromkreis? Der Kurzschlussstrom errechnet sich aus der Spannung und der Summe der Ohmschen Widerständen, nicht der induktiven, des Kurzschlusskreises. 62. Wie werden Schaltanlagen hinsichtlich ihrer Sammelschienenanordnung und Auslegung ausgeführt? Unterschiedlich, es ergeben sich wirtschaftliche und technische Vor- und Nachteile. 63. Nennen Sie drei Arten von Sammelschienen! - Einfachsammelschiene - Doppelsammelschiene - Doppelsammelschiene mit Umgehungsschiene 64. Wo finden Einfachsammelschienen Anwendung? Einfachsammelschienen werden für kleine Anlagen sowie in der Mittelspannungsebene verwendet. 65. Nennen Sie die Vor- und Nachteile der Einfachsammelschienen! + übersichtlich im Betrieb + erfordern niedrige Investitionen + Eine Längstrennung oder Längskupplung ermöglicht die Aufteilung in getrennte Gruppen - bieten keine Versorgungssicherheit bei Ausfall oder Revision der Anlage 66. Wo finden Doppelsammelschienen Anwendung? Doppelsammelschienen werden für größere Anlagen sowie im Hochspannungsbereich eingesetzt. 67. Nennen Sie die Vor- und Nachteile der Doppelsammelschienen! + bieten Flexibilität im Betrieb + ermöglichen nahezu unterbrechungsfreie Versorgung bei Ausfall und Revision der Sammelschiene - erfordern höhere Investitionen 68. Wo finden Doppelsammelschienen mit Umgehungsschiene Anwendung? Doppelsammelschienen mit Umgehungsschiene werden dann eingesetzt, wenn Leistungsschalter häufig aufgrund hoher Schalthäufigkeit gewartet werden müssen, ohne dass die angeschlossenen Betriebsmittel abgeschaltet werden können. 69. Was sind die Vor- und Nachteile? + Leistungsschalter können gewartet werden, ohne das die angeschlossenen Betriebsmittel abgeschaltet werden müssen. -

Wo finden Mehrfachsammelschienen Anwendung? (nicht im Fragenkatalog) Mehrfachsammelschienen finden in großen Kraftwerken und Schaltanlagen Verwendung, bei denen Kuppelstellen zu mehreren Netzgruppen realisiert werden müssen. 70. Mit welchen Typen von Schalter werden Abzweige von Schaltanlagen ausgerüstet? Im Allgemeinen mit Trenn-, Leistungs- und Erdungsschaltern 71. In welchen Spannungsbereichen und welche Wandler bzw. Verfahren werden für Schutz und Messung meist an jedem Abgang angeordnet? Strom- und Spannungswandler und neue Verfahren (LWL als Stromsensor) für Schutz und Messung sind in allen Spannungsbereichen (Hoch-, Mittel-, Niederspannung) meist an jedem Abgang angeordnet. 72. Welche prinzipielle Anordnung von Abgängen in Schaltanlagen gibt es? Freileitungsabgang einer Doppelsammelschiene mit Strom- und Spannungswandler

Transformatorabgang einer Doppelschiene, Spannungswandler an der Sammelschiene

73. Nennen Sie die Vor- und Nachteile einer Freiluftschaltanlage! + einfache und kostengünstige Realisierbarkeit - Großer Platzbedarf - Inhomogene Feldverteilung - Einfluss der Witterung und des Luftdrucks und damit der geografischen der Höhe und der umgebenden Atmosphäre (Luftverschmutzung, Salzablagerungen am Meer ... ) - Beeinflussung des Landschaftsbildes 74. Welche Vorteile hat SF6 gegenüber der Luft als Isoliermedium? - Theoretische Festigkeit von SF6: - Bessere Lichtbogenlöscheigenschaften 75. Welche wesentlichen Merkmale haben die GIS im Vergleich zu Freiluftschaltanlage? Die wesentlichen Merkmale einer GIS im Vergleich zu Freiluftschaltanlagen ergeben sich direkt aus dem verwendeten Isoliermedium. Weitere Unterschiede ergeben sich aus dem koaxialem Aufbau mit Abschirmung gegen die Umwelt: - Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse: Das ermöglicht einen Einsatz auch in großen Höhen, in Gebieten mit starker Luftverschmutzung oder aggressiver Atmosphäre (Küstennähe) und in Gebieten mit hoher Luftfeuchte (Tropen). - Geringer Platzbedarf: Durch die Verwendung eines Isoliermediums mit dreifacher Grenzfeld· stärke gegenüber Luft bei Normaldruck, durch Verwendung von höheren Drücken (typischer· weise 4 - 6 bar und vor allem auch wegen der annähernd homogenen Felder in der koaxialen Anordnung kann der Raum optimal ausgenützt werden. Das ist vor allem in Ballungszentren und landschaftlich reizvollen Gebieten von Bedeutung. 76. Nennen Sie die Vor- und Nachteile der GIS! + Platzsparend - höhere Kosten + hohe Erdbebendfestigkeit - Verflüssigung von SF6 + hohe Zuverlässigkeit - SF6 ist ein Treibhausgas + Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse - Schlechtere Zugänglichkeit + Sicherer Berührungsschutz 77. Nennen Sie die wichtigsten Elemente einer GIS! - Leistungsschalter - Transformatoren - Isolatoren (Schottisolatoren, Halteelemente) - Durchführungen (GIS -> Kabel, GIS ----> Freileitung, GIS ---> Öl) - Strom- und Spannungswandler, moderner: Strom- und Spannungssensoren - Überspannungsableiter - Trenner, Erder - Sammelschienen, Verbindungsstücke, T-Stücke, Endstücke

IN VL AUSGELASSEN 78. Wie sind die Stromwandler von der Konstruktion her? Stromwandler sind von der Konstruktion her Transformatoren kleiner Leistung (bis 100 VA). 79. Wofür sind die Stromwandler vorgesehen? Sie sind zum Anschluss von Schutz- und Messeinrichtungen vorgesehen. 80. Wie dürfen die Stromwandler auf der Sekundärseite niemals betrieben werden? Sie dürfen niemals offen betrieben werden. 81. Warum dürfen die Stromwandler auf der Sekundärseite niemals offen betrieben werden? Um Gefährdung durch zu hohe Spannungen zu vermeiden 82. Wozu werden Spannungswandler eingesetzt? Sie werden zur Messung der Außenleiter- Erd - Spannungen und der Außenleiterspannungen eingesetzt. 83. Wie werden die Spannungswandler gebaut? Sie werden als induktive (1 kV bis 765 kV) und als kapazitive Spannungswandler (ab 60 kV) gebaut. 84. Wozu werden kapazitive Spannungswandler verwendet? Zur Ankopplung von Trägerfrequenzsignalen (TFH) 85. Wie werden Spannungswandler eingeteilt? Sie werden nach Verwendungszweck und ihrer Genauigkeit in Klassen eingeteilt. 86. Welche Klassen werden für Verrechnungszwecke verwendet? Für Verrechnungszwecke verwendet man die Klassen 0,1; 0,2 und 0,5 (Fehler 0,1 %, 0,2 % bzw. 0,5 % im Bereich 0,8 Un bis 1.2 Un ). 87. Welche Klassen verwendet man für Betriebsmessungen? Wandler mit den Klassen 1und 3 88. Welche sind die häufigsten Fehler in Netzen mit Netznominalspannungen größer 1 kV? Einpolige Kurzschlüsse gegen Erde sind mit etwa 80% die häufigsten Fehler in Netzen mit Netznominalspannungen größer 1 kV. 89. Wie wird die Erdungsanlage und wodurch belastet? Die über Erde fließenden Anteile des Kurzschlussstromes belasten dabei die Erdungsanlagen thermisch. 90. Wozu führt die thermische Belastung der Erdungsanlage? Sie führt u. U. zu gefährlichen Berührungs- und Schrittspannungen. 91. Was kann der einpolige Fehlerstrom in benachbarten, parallel geführten Fernmeldeleitungen und Rohrleitungen induzieren? Spannungen. 92. Was wird dabei bei beeinflussten Betriebsmitteln beeinträchtigt? Die induzierten Spannungen beeinträchtigt die ordnungsgemäße Funktion der beeinflussten Betriebsmittel. 93. Was bestimmt entscheidend die Höhe der Ströme über der Erde? 94. Wie viele Transformatoren werden in Netzen mit niederohmiger Erdung geerdet? In Netzen mit niederohmiger Erdung werden häufig nicht alle Transformatoren geerdet. Die Sternpunkte von Blocktransformatoren einspeisender Kraftwerke nimmt man dabei meist aus, da deren Beitrag zum einpoligen Kurzschlussstrom, z.B. bei einem Kraftwerksblock 150 MVA an 110 kV, bereits in der Größenordnung von 3 kA bis 4 kA liegt und die Anzahl der geerdeten Transformatorsternpunkte und damit der einpolige Kurzschlussstrom vom Kraftwerkseinsatz abhängig wäre. 95. Wie können die Sternpunkte mit der Erdungsanlage verbunden werden? Sternpunkte können direkt oder über Strombegrenzende Impedanzen mit der Erdungsanlage verbunden werden.

96. Welche Sternpunkterdung stellt einen Sonderfall dar? Strombegrenzende Sternpunkterdung 97. Wo wird die strombegrenzende Sternpunkterdung vornehmlich eingesetzt? Sie wird vornehmlich in städtischen Kabelnetzen Un < 110 kV eingesetzt. wobei der Hauptanteil bei Netzen mit Nominalspannungen 10 kV liegt. 98. Wie erdet man die Transformatorsternpunkte zur Begrenzung des Erdkurzschlussstroms? induktiv oder ohmsch 99. Wie wird die Impedanz der Erdung nach Abb. 1.6.4 bestimmt? Die Impedanz der Erdung nach Abb. 1.6.4 wird bestimmt durch die Kapazität CE. 100. Ist der einpolige Fehlerstrom somit ein kapazitiver Strom? Ja 101. Wodurch wird er bestimmt? Durch die Leiter-Erd-Kapazität und damit durch die Leitungslänge 102. Warum wird der Fehlerstrom Erdschluss bzw. kapazitiver Erdschluss genannt? Da der einpolige Fehlerstrom deutlich kleiner bleiben soll als der Betriebsstrom, kann man in diesem Fall nicht von einem Kurzschluss sprechen. Er wird daher Erdschluss genannt (kapazitiver Erdschluss). 103. Wie können die Mittelspannungsnetze geringer Ausdehnung wie z.B. kleine Industrienetze und Netze des Kraftwerkseigenbedarfs betrieben werden? Mit freiem Sternpunkt. 104. Welche Voraussetzung muss dabei erfüllt sein? Voraussetzung ist dabei, dass der kapazitive Kurzschlussstrom einige Ampere nicht überschreitet, damit Lichtbögen in Luft selbstständig löschen können. 105. Über welches Bauelement werden die Sternpunkte eines oder mehrerer Transformatoren mit der Erdungsanlage verbunden damit die Erdschlusskompensation durchgeführt werden kann? Erdschlusslöschspule ...