350 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 9 Frequenzstützung im Inselnetz Lötschberg durch virtuelle rotierende Massen Ingo Golle, Josep M. Aniceto, Markus Zimmermann, Zollikofen (CH) Die Netzstabilität im Bahnstrom-Übertragungsnetz der SBB muss auch dann gewährleistet sein, wenn es nicht mehr durch rotierende Umformer, sondern nur durch statische Frequenzumrichter mit Energie versorgt wird. Deshalb wird das Grundprinzip der Frequenzstützung von Synchronmaschinen (SM) in das Regelungskonzept statischer Umrichter integriert. Der Funktionsnachweis statischer Umrichter mit virtuellen rotierenden Massen (VRM) erfolgt durch Netzsimulationen. Frequency support in the Lötschberg island network through virtual rotating masses Network stability in the traction power grid of the SBB must also be guaranteed even if it is no longer supplied by rotating converters but only by static frequency converters. For this reason, the basic principle of frequency support of synchronous machines is integrated into the control concept of static converters. The functional verification of such static frequency converters with virtual rotating masses is carried out by network simulations. Support de fréquence dans le réseau en îlot du Lötschberg par des convertisseurs statiques avec masse rotative virtuelle La stabilité du réseau de transport de courant de traction des CFF doit également être garantie, même s’il n’est plus alimenté par des convertisseurs rotatifs mais uniquement par des convertisseurs de fréquence statiques. Pour cette raison, le principe de base du support de fréquence par les machines synchrones est intégré dans le contrôle des convertisseurs statiques. La vérification fonctionnelle de tels convertisseurs statiques avec masses rotatives virtuelles est effectuée par des simulations de réseau. 1 Bahnenergieversorgung im SBB-Übertragungsnetz 1.1 Aktueller Stand Die erforderliche Energie im 16,7-Hz-Bahnenergieversorgungsnetz der SBB wird sowohl durch eigene Wasserkraftwerke mit 16,7-Hz-Synchrongeneratoren als auch über Netzkupplungen mit dem 50-Hz- Übertragungsnetz bereitgestellt. Als Netzkupplungen werden sowohl rotierende Umformer als auch statische Frequenzumrichter eingesetzt. Das Bild 1 zeigt die Verteilung der einzelnen Typen von Energieversorgungseinrichtungen im Bahnstrom-Übertragungsnetz. Im Netz der SBB werden aktuell vier Werke mit statischen Umrichtern betrieben: Giubiasco (2 x 20MW), Wimmis (4 x 20MW), Winkeln (2 x 60MW) und Foretaille (2 x 40MW). Die gesamte installierte Leistung der Energieversorgungseinrichtungen im Netz der SBB beträgt aktuell 1246MW. Die aktuelle prozentuale Aufteilung auf die einzelnen Typen der Energieversorgungseinrichtungen ist wie folgt: 54% Wasserkraftwerke, 23% rotierende Umformer und 23% statische Umrichter. Darüber hinaus ist das Netz der SBB an zwei Knoten mit dem Netz der DB und an einem Knoten mit dem Netz der ÖBB verbunden [1]. Das gesamte Bahnstrom-Übertragungsnetz mit den Kraftwerken, rotierenden Umformern und statischen Umrichtern wird im Normalbetrieb von der Betriebsleitzentrale in Zollikofen bei Bern ferngesteuert. 1.2 Geplante Änderungen Die rotierenden Umformer sollen nach Ablauf ihrer wirtschaftlichen Lebensdauer durch statische Frequenzumrichter ersetzt werden. Neue Netzkupplungen zwischen dem 50-Hz-Netz und dem BahnstromÜbertragungsnetz werden aus wirtschaftlichen Gründen als statische Frequenzumrichter erstellt. Dadurch wird das Bahnstrom-Übertragungsnetz der SBB zukünftig fast ausschließlich durch Wasserkraftwerke und statische Umrichter betrieben. Der Anteil statischer Umrichter an der installierten Leistung wird bis 2032 auf rund 46% erhöht, der Anteil der Wasserkraftwerke bleibt mit etwa 54% konstant.
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