Laboruntersuchungen zum Verhalten der Inselnetzerkennung von PV-Wechselrichtern in einem Inselnetz mit netzbildendem Wechselrichter

Abstract

Im Rahmen der Energiewende werden fossile Kraftwerke mit großen Synchrongeneratoren in den höheren Spannungsebenen sukzessive durch erneuerbare Energieanlagen, insbesondere durch Wind- und Photovoltaikenergieanlagen mit leistungselektronischer Einspeisung in den unteren Spannungsebenen ersetzt. Um weiterhin einen stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten, wird vermehrt der Einsatz netzbildender Wechselrichter (NBWR) auch in den unteren Spannungsebenen diskutiert, da diese in der Lage sind synthetische Momentanreserve bereitzustellen. In diesem Zusammenhang wird insbesondere mit Blick auf die Niederspannungsebene davor gewarnt, dass eine zuverlässige Erkennung von ungewollten Inselnetzbildungen und infolge dessen eine sichere Trennung vom öffentlichen Netz nicht mehr gewährleistet ist. In dieser Arbeit werden Laboruntersuchungen vorgestellt, die das Verhalten eines konventionellen PV-Wechselrichters bzw. dessen Inselnetzerkennungsverfahren, basierend auf dem Frequenzverschiebungsverfahren, in einem Testnetz mit einem NBWR zeigen. Das Ausgangsszenario der Versuche ist der Netzparallelbetrieb eines NBWR am Niederspannungsnetz mit einem handelsüblichen netzfolgenden PV-Wechselrichter. Durch Abschaltung des Niederspannungsnetzes wird gezielt eine Inselnetzbildung provoziert. In der Versuchsreihe wird gezeigt, dass der NBWR die Non Detection Zone der Inselnetzerkennung vergrößert. Die Inselnetzerkennung des PV-Wechselrichters ist nicht in der Lage das entstandene Inselnetz zu erkennen, sodass die Netzinsel auch unter Variation von Regelparametern des NBWR in den meisten Versuchsreihen bestehen bleibt. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass die bisherigen Inselnetzerkennungsverfahren in Kombination mit netzbildenden Wechselrichtern in der Niederspannung versagen. Da die zuverlässige Erkennung von ungewollten Inselnetzen jedoch aus Sicherheitsgründen notwendig ist, besteht weiterer Handlungsbedarf vor dem Einsatz von NBWR in der Niederspannung.