Ingenieur- und Beratungsleistungen im Bereich elektrischer Netze

Modellierung elektrischer Netze von Höchstspannung bis Niederspannung inklusive aller üblichen Komponenten. Es können praktisch alle gängigen Komponenten wie z.B. Generatoren, erneuerbare Erzeugung, Batterien, Leitungen & Kabel, Transformatoren und Verbraucher abgebildet werden. Unter Modellierung fällt auch die Implementierung von Regelungen wie u.a. Spannungsregler, Turbinenregler oder Batterieregler. Die Detailtiefe für die Modellierung von Komponenten und Reglern ist jedoch abhängig von der Fragestellung.

Lastflussberechnungen werden u.a. zur Dimensionierung von Betriebsmitteln oder zur Identifizierung von Engpässen und Spannungsgrenzwertverletzungen in einem Netz genutzt. Z.B. wird der benötigte Kabelquerschnitt, für den maximal auftretenden Betriebsstrom, berechnet.

Kurzschlussberechnungen werden je nach Anforderung nach einer der folgenden Normen berechnet: VDE 0102 Part 0 (DIN EN 60909), IEC 60909, ANSI oder ‚complete‘. Kurzschlussberechnungen sind neben Lastflussberechnungen für die Dimensionierung von Komponenten unerlässlich. Z.B. müssen Schaltanlagen für die maximal auftretenden Kurzschlussströme ausgelegt werden, um im Fehlerfall nicht Schaden zu nehmen. Kurzschlussberechnungen sind auch in dynamischen Simulationen ein integraler Teil von Stabilitätsanalysen, in denen deren Einfluss auf die Erzeugungseinheiten und Verbraucher analysiert wird. Die Berechnung des maximalen und minimalen Kurzschlussstromes spielen auch bei der Schutz- und Selektivitätsanalyse eine zentrale Rolle.

Dynamische Simulationen (RMS/EMT) dienen der Analyse von Vorgängen im Zeitbereich. Beispielsweise kann der Einfluss von Fehlern auf den Frequenz- und Spannungsverlauf über die Zeit analysiert werden. Ein weiteres Beispiel wäre die Untersuchung des Verhaltens eines Raffinerienetzes beim Abfangen in den Eigenbedarf. Bei all diesen Simulationen werden auch dynamische Charakteristiken wie u.a. die Spannungs- und Turbinenregler von konventionellen Erzeugungsanlagen oder die Wirk- und Blindleistungsregelung eines Batteriesystems berücksichtigt.

Stabilitätsanalysen fokussieren sich auf die Untersuchung, ob das untersuchte Netz (-gebiet) unter allen möglich auftretenden Bedingungen stabil betrieben werden kann. Hierbei kann grob zwischen drei Kategorien unterschieden werden: 1) Frequenzstabilität, 2) Spannungsstabilität, 3) Winkelstabilität. Zumeist werden mehrere Kategorien gleichzeitig betrachtet, um ein umfassendes Bild der Stabilität zu erfassen.

Erstellung und Überprüfung von Schutzkonzepten inklusive Selektivitätsanalyse. Für Neuanlagen muss zu Beginn ein spezifisches Schutzkonzept erstellt werden. Bei Bestandsanlagen muss bei signifikanten Umbauten bzw. Erweiterungen eine Überprüfung des Schutzkonzeptes durchgeführt werden. Die Erstellung, sowie die Überprüfung, beinhaltet immer auch eine Selektivitätsanalyse, um etwaige Selektivitätsprobleme zu identifizieren und durch Parameteranpassung zu beheben.

Störlichtbogenanalyse (Arc-Flash Analyse). Störlichtbogenberechnungen werden durchgeführt, um „den Störlichtbogen-Gefahrenabstand und die Vorfallenergie zu ermitteln, der Beschäftigte während Arbeiten an oder in der Nähe von elektrischen Anlagen ausgesetzt sein könnten“ [IEEE1584-2002]. Hierfür werden unterschiedliche Berechnungsmethoden verwendet: IEEE-1584 - 2002, IEEE-1584 - 2018, NFPA 70E, DGUV 203-077. Die Kenntnis der Störlichtbogenberechnung ist von großer Bedeutung für die Dimensionierung von elektrischen Anlagen, Auswahl geeigneter Schutzeinrichtungen, Bewertung des Kurzschlussrisikos und Planung von Schutzmaßnahmen zur Minimierung der Auswirkungen von Kurzschlüssen, wie Brandschutz und die Anforderungen an die Personenschutzausrüstung (PSA) bestimmen.

Zuverlässigkeitsbetrachtungen zielen darauf ab, die Zuverlässigkeit des Netzes zu bewerten und Maßnahmen zur Verbesserung zu identifizieren, um einen sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten. Dabei werden verschiedene Faktoren wie die Ausfallrate von Komponenten, die Auswirkungen von Umwelteinflüssen und die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen berücksichtigt.

Ermittlung von Netzkennzahlen dient der Bewertung der Zuverlässigkeit von elektrischen Netzen. Hierbei wird z.B. die durchschnittliche Anzahl von Unterbrechungen und deren Dauer pro Kunde und Jahr berechnet. Im Zuge der Analyse werden ggf. Maßnahmen für die Verbesserung der Zuverlässigkeit erarbeitet.

Oberschwingungsanalysen dienen der Bewertung der Verzerrung der Spannung und des Stromes durch Oberschwingungen und ob die Verzerrungswerte unter den Grenzwerten (i.d.R. werden hier die Normen IEC 61000-3-6 und IEC 61000-2-4 herangezogen) liegen. Dabei werden oberschwingungserzeugende Komponenten wie z.B. Umrichter, berücksichtigt und ggf. Maßnahmen zur Reduktion der Oberschwingungen erarbeitet.

Planungsleistungen für den elektrischen Anschluss von thermischen und erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen, sowie Batteriespeichern, nach VDE-Anwendungsrichtlinien. Erzeugungsanlagen müssen die Anforderungen der VDE 41xx-Richtlinien erfüllen. Iqony kann den Kunden hierbei sowohl bei der Planung als auch beim Zertifizierungsprozess unterstützen. In der Planungsphase kann z.B. durch Simulation bereits eine Abschätzung der Erfüllbarkeit der Anforderungen durchgeführt werden. Im komplexen Zertifizierungsprozess kann Iqony die Koordination mit dem Zertifizierer, Hersteller und dem Kunden übernehmen und durch umfangreiches Know-How unterstützen.