Elektrische Energieverteilung

Den elektrischen Versorgungsnetzen fällt die Aufgabe zu, die elektrische Energie so verlustarm wie möglich von den Stromerzeugern bis zu den Endverbrauchern weiterzuleiten. Netzform, Leitungen und alle anderen Betriebsmittel müssen dabei so beschaffen sein, daß die Stromversorgung aller Verbraucher unter Berücksichtigung möglicher Störungen in optimaler Weise sichergestellt ist. Hohe Betriebssicherheit muß aber i. allg. durch einen entsprechend großen Aufwand erkauft werden, so daß bei der Planung elektrischer Netze beide Gesichtspunkte sorgfältig gegeneinander abgewogen werden müssen, bis eine den örtlichen Gegebenheiten angemessene Lösung gefunden wird.

Die Verbraucher werden heute so störungsarm mit elektrischer Energie versorgt, daß längere Unterbrechungen zu den Ausnahmen gehören. Diese Versorgungssicherheit kann nur gewährleistet werden, wenn schon bei der Planung einer Anlage alle möglichen Fehler und ihre Ursachen und Wirkungen berücksichtigt werden. Die erforderlichen Berechnungen bestimmen neben anderen Gesichtspunkten, wie Verlustminimierung (s. Abschn. 6.1) und Spannungshaltung (s. Abschn. 1.3), die technisch und wirtschaftlich günstigsten Schaltungen und Konstruktionen.

Elektrische Anlagen müssen gegen die thermischen und dynamischen Wirkungen auftretender Fehler (s. Abschn. 2) sowie gegen die Wirkungen elektrischer Durchschläge (s. Band VI) geschützt werden, um die Zerstörungen so klein wie möglich zu halten und die Versorgung mit elektrischer Energie so zuverlässig wie möglich zu machen. Nicht zuletzt muß aber verhindert werden, daß Menschen und Tiere durch Berührungsspannungen und Lichtbögen Schaden erleiden. Diesen Zwecken dient der im folgenden beschriebene Anlagenschutz [35], [46]

Schaltanlage nennt man die Zusammenfassung aller für die Verteilung elektrischer Energie an die Verbraucher erforderlichen Betriebsmittel in einem abgegrenzten Raum. Man unterscheidet Innenraum- und Freiluftanlagen. Werden Transformatoren eingesetzt, spricht man von Umspannan1agen. Die zur Zusammenschaltung erforderlichen Betriebsmittel, wie Leistungsschalter, Trennschalter, Schutzrelais, Überspannungsableiter, Strom- und Spannungswandler, Meßgeräte, Sammelschienen und deren Abstützungen, Verbindungsleitungen usw. müssen allen während des Betriebs am Einbauort vorkommenden Belastungen, also auch den Kurzschlußbelastungen, gewachsen sein. Montage, Betrieb und Revision von Schaltanlagen und Teilen davon setzen verbindliche Schaltpläne nach DIN 40 700 bis 40 719 u. a. voraus.

Elektrische Energie wird hauptsächlich in Wärme- und Wasserkraftwerken erzeugt. Zu den Wärmekraftwerken zählen die Dampfkraftwerke einschließlich der Kernenergie-Kraftwerke sowie die Gasturbinen- und Dieselkraftwerke.

Anlagen zur elektrischen Energieerzeugung und -verteilung werden vorwiegend nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten bemessen. Aus einer Anzahl technisch möglicher Lösungen wird diejenige ausgewählt, bei der Kostenaufwand und Nutzen ein optimales Verhältnis bilden. Der künftig wachsende Bedarf an elektrischer Energie muß im Hinblick auf mögliche Erweiterungen in diese Überlegungen mit eingeschlossen werden. Bei der elektrischen Energieerzeugung gehen neben den hohen Kapitaldienstkosten insbesondere die Preise für die Primärenergie (Kohle, Öl, Gas, Kernbrennstoff) in die wirtschaftlichen Überlegungen ein.