Auswirkungen dezentraler Erzeuger auf Schutzfunktionen - Szenarienhorizont 2030+

Durch den zunehmenden Ausbau der erneuerbaren Energien gewinnt der Einsatz von netzbildenden Wechselrichtern an Bedeutung. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Entwicklung von Simulationsmodellen, die die Auswirkungen von netzbildenden Wechselrichtern auf Schutzfunktionen im Mittelspannungsnetz untersuchen.
Hierfür wurde ein für Deutschland typisches Benchmark-Netz um Distanzschutzgeräte und Wechselrichter verschiedener Regelungsarchitekturen mit Anlagenschutz erweitert. Angestrebt wurde unter Berücksichtigung der aktuellen Ziele der Bundesregierung eine 80% regenerative Stromversorgung.
Die Untersuchung ergab, dass der Distanzschutz eine Unterimpedanzanregung benötigt, um auch bei Kurzschlussströmen von Wechselrichtern durch Impedanzmessung auszulösen. Die durch die Wechselrichter verursachten Messabweichungen des Distanzschutzes lassen sich durch eine Regelung verringern, die Blindströme im Fehlerfall priorisiert. Es wird die Entwicklung einer allgemeingültigen Definition von netzbildenden Eigenschaften gefordert.
Die bestehenden Modelle für netzbildende Wechselrichter erwiesen sich im Laufe der Simulationen als ungeeignet, da diese zu lange Einschwingvorgänge zeigten, die die Impedanzmessung der Distanzschutzgeräte erschweren. Es wurden Maximalströme im Fehlerfall überschritten, denen die Leistungselektronik nicht standhalten würde. Wechselwirkungen zwischen mehreren Wechselrichtern wurden festgestellt. Der Betrieb nahe der Belastungsgrenze der Wechselrichter erwies sich als kritisch. Eine Verbesserung der Modelle wurde daher empfohlen.