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Dissertation angenommen durch: Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik, 2003-04-23
BetreuerIn: Prof. em. Dr.-Ing. Werner Rasquin , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. em. Dr.-Ing. Werner Rasquin , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Istvan Erlich , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
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Abstrakt in Deutsch
In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welche Auswirkungen auf das Betriebsverhalten, auf die technischen und auf die wirtschaftlichen Gegebenheiten zu erwarten sind, wenn Höchstspannungskabel grosser Längen in elektrische Höchstspannungsnetze eingebunden werden.Die besondere wissenschaftliche Leistung der Arbeit ist die Bestimmung von technischen und ökonomischen Grenzen von Kompensationseinrichtungen für Höchstspannungskabel innerhalb eines Netzes, von einer Reihenschaltung bestehend aus Freileitungen und Kabel als Netzaufbauelemente und von herabgesetzter Frequenz in Teilbereichen des Netzes.Durch den hohen Blindleistungsbedarf von Höchstspannungskabeln wird die Grenze der maximal übertragbaren Leistung schon bei relativ kleinen Längen erreicht. Eine Kompensationsdrossel am Anfang, innerhalb der Kabellänge, oder am Ende des Höchstspannungskabels bewirkt eine Erhöhung dieser Grenze. Allerdings entstehen durch diese Kompensationsdrosseln Rückwirkungen auf die elektrischen Beanspru-chungen des Höchstspannungskabels und des Hochspannungsnetzes, die ebenfalls in der vorliegenden Arbeit betrachtet werden.Neben einer punktuellen Kompensation kann eine Kompensation auch durch die Kom-bination von Freileitungen und Höchstspannungskabeln herbeigeführt werden. Durch solche Kompensationsschaltungen können höhere Leistungen übertragen werden, wenn wiederum die in der Arbeit herausgestellten Grenzen beachtet werden. Eine Kombination von Freileitungen und Kabeln könnten insbesondere in städtischen Rand-gebieten von grossem Nutzen sein.In der Arbeit wird auch untersucht, welche technischen Vorteile erreicht werden, wenn in Teilbereichen des Netzes die Frequenz der Spannung herabgesetzt wird.Zum Abschluss der Arbeit werden ökonomische Betrachtungen darüber angestellt, wel-che Netzkonfigurationen und welche Betriebsarten sinnvoll eingesetzt werden können.
Abstrakt in Englisch
The examinations in the work above describe the technical and economical conse-quences when long distance ultra high voltage cables are integrated into the 400-kV-Net. The special achievement of this work is the specification of the technical and eco-nomical figures and limiting values of Compensation devices for high voltage cables along the cable, series connection of ultra high voltage cable and overhead transmission lines or decreased frequency in parts of the transmission net. Due to the high reactive power demand of ultra high voltage cables the limit of maximum transmittable power is already reached at low distances. A compensation device implemented at the beginning, along the transmission line or at the end of the transmission line leads to an increase of this limit. Through this implementation the devices will have reverse interactions with the net, which also are examined within the work. Besides a special compensation device it is also possible to compensate the ultra high voltage cables through a series connection to an overhead transmission line. Additionally it is also possible to change the frequency in limited areas of the net to reduce the transmission losses and to increase the maximum transmittable power through a transmission line. The limitation values are examined within the work. Those types of compensation methods can be valuable within city areas where topographical limitations are given. Finally the work defines economical aspects of these options and gives perspectives of the optimum constellation concerning cost and expenses of transmission lines.
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