studienmodell 9 elektroenergiesysteme und hochspannungstechnik
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Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) Prof. Dr.-Ing. Thomas Leibfried
Stand: Juli 2017
Studienmodell 9 Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik
IEH
Modellberatung
Dr.-Ing. Bernd Hoferer (IEH)
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik AUF EINEN BLICK
Einleitung
Beschreibung des Studienmodells 9
„Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik“
Forschung am IEH
Modellplan
Beschreibung der Vorlesungen
Elektrische Energienetze
Energieübertragung und Netzregelung
Hochspannungstechnik I, II
Hochspannungsprüftechnik
Energietechnisches Praktikum
Anschrift der Modellberater
Dr.-Ing. Bernd Hoferer Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) Engesserstr. 11, Geb. 30.36 D-76131 Karlsruhe
Tel: Email: Link:
0721 608-43062 bernd.hoferer@kit.edu http://www.ieh.kit.edu/mitarbeiter_hoferer.php
EINLEITUNG Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Studienmodell 9 Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik
Deutschland will weltweit Vorreiter in Sachen Erneuerbare Energie werden. Die Ziele der Energie-
wende sind ambitioniert und sollen den CO2-Ausstoß drastisch senken, einmal durch den effiziente-
ren Umgang mit Energie und zum anderen durch deutlich verstärkte Nutzung regenerativer Energien.
Hinzu kommt - zumindest in Deutschland - die Abkehr von der Kernenergie. Dieser Wandel betrifft
nicht nur die Energieerzeugung sondern insbesondere auch die Energienetze, insbesondere das
elektrische Energienetz, aber auch das Gasnetz. Lösungen, an denen die Forschung derzeit arbeitet
sind neue Speichertechnologien und deren Energiemanagement, die Entwicklung der Elektromobili-
tät und die Anpassung der Netze an die neuen Anforderungen. Hierbei geht es um die intelligente
Betriebsführung (Management) der Verteilnetze und um neue Technologien im Übertragungsnetz.
Zu letzterem gehört insbesondere der Ausbau einzelnen HVDC-Verbindungen (HVDC = Hochspan-
nungsgleichstrom) zu einem Gleichstromnetz. Ein HVDC-Netz gibt es bis heute noch nicht und ist
Gegenstand der aktuellen Forschung. Aufgrund dieser vielfältigen Aufgaben ist die Nachfrage nach
gut ausgebildeten Ingenieuren der elektrischen Energietechnik enorm - sowohl seitens der Industrie
als auch der Energieversorgungsunternehmen. Aufgrund der umfassenden Neuorganisation der
elektrischen Energieversorgung vom Ersatz älterer Kraftwerke durch neue Anlagen, insbesondere
auch dezentraler Kleinkraftwerke, über die Einbindung von Speichern in Form der Batterien ver-
schiedenster Art und Größe bis hin zu flexiblen Endverbrauchern bieten sich dem Ingenieur neue
Herausforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten.
Der Begriff „Elektroenergiesysteme“ umfasst dabei alle zur Erzeugung, Übertragung und Verteilung
elektrischer Energie notwendigen Anlagen und Komponenten. Das reicht von Einzelkomponenten
wie z. B. den Netzbetriebsmitteln (Transformatoren, Kabelsysteme oder Frequenzumrichter) über
moderne Anlagen zur Steuerung der Leistungsflüsse in elektrischen Netzen auf der Basis von Leis-
tungshalbleiterbauelementen (Flexible AC Transmission Systems, FACTS und HVDC-
Übertragungssysteme) bis hin zur Optimierung des gesamten Energiesystems, z. B. durch Betrach-
tung des elektrischen Energienetzes und des Gasnetzes als eine Einheit. Das Aufgabenfeld der Elekt-
roenergie-Ingenieurs reicht von der Grundlagenentwicklung neuer Technologien und Konzepte, z. B.
neuer Schaltungs- oder Regelungskonzepte für HVDC-Anlagen über die Entwicklung neuer techni-
scher Lösungen, z. B. DC-Leistungsschalter, bis hin Optimierung des Netzbetriebs unter der Randbe-
dingung der Wirtschaftlichkeit durch neuartige Algorithmen.
Derzeit findet ein Umbruch der elektrischen Energieversorgung statt. An vielen Stellen wird Neuland
betreten, was gerade jungen und gut ausgebildeten, hoch motivierten Ingenieuren Chancen für die
Gestaltung unserer Zukunft und ihrer Arbeit bietet. Deutschland hat in vielen Bereichen der elektri-
schen Energietechnik die Technologieführerschaft. Oft werden große Projekte im internationalen
Rahmen bearbeitet, was exzellente Chancen für entsprechend qualifizierte Ingenieure im In- und
Ausland mit sich bringt.
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik EINLEITUNG
Um dieser Vielfalt an beruflichen Möglichkeiten gerecht werden zu können, legt das Modell „Elektro-
energiesysteme und Hochspannungstechnik“ im festen Modellfachbereich zunächst eine breite Wis-
sensbasis: „Batterien und Brennstoffzellen“, „Optimierung dynamischer Systeme“, „Leistungselek-
tronik“ und „Numerische Methoden“. Die Spezialisierung im Bereich der elektrischen Energienetze
erfolgt durch die Vorlesungen „Berechnung elektrischer Energienetze“, „Energieübertragung und
Netzregelung“ sowie „Hochspannungstechnik I“ und „Hochspannungstechnik II“ und „Hochspan-
nungsprüftechnik“. Ergänzt wird dieser Fächerkanon durch das Energietechnische Praktikum, wel-
chen gemeinsam vom IEH und dem ETI veranstaltet wird. Im Sinne einer breiten Ausbildung ist es
empfehlenswert, sich im Wahlfachbereich thematisch nicht zu sehr einzugrenzen. Energietechnik-
Ingenieure sollten auf ein breites Wissen auch aus anderen Fachgebieten verfügen, dazu kann der
Wahlfachbereich in idealer Weise genutzt werden.
Forschung am IEH
Das IEH widmet sich in der Forschung den zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie not-
wendigen Anlagen, Systemen und Komponenten. Im Zuge der Energiewende geht es vor allem um
die intelligente Betriebsführung von Verteilnetzen und um das Systemdesign und die Betriebsführung
eines dem Drehstromnetz überlagerten Hochspannungsgleichstromnetzes (HVDC-Netz). Zur Stabili-
sierung (Spannungshaltung) des Verteilnetzes werden aktive Stromtankstellen und Parkhäuser
(Smart Car Park) entwickelt, die neben der Batterieladung von Elektrofahrzeugen ein aktives Ma-
nagement der Energieflüsse ermöglichen, z. B. in Verbindung mit Solaranlagen und stationären Spei-
chern. Die Forschungsarbeiten des IEH reichen dabei vom Verteilnetz über Stromtankstellen bis hin
zu induktiven Ladesystemen für Elektrofahrzeuge. Zukünftige Gleichspanungsnetze erfordern neben
Konzepten zur Regelung des überlagerten HVDC-Netzes in Verbindung mit dem unterlagerten Dreh-
stromnetz vor allem auch Konzepte zur Beherrschung von Fehlern im DC-Netz. Weiterhin wird an der
Integration von Speichern gearbeitet, seien es Redox-Flow-Batterien, die sich besonders als stationä-
re Speicher eignen oder kleinere Systeme zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie aus PV-
Anlagen. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Diagnostik von Netzbetriebsmitteln, insbesondere von
Transformatoren und Kabeln. Hierbei geht es darum, Alterungsvorgänge im Isolationssystem und
mögliche diagnostische Verfahren für deren Erkennung zu erforschen.
MODELLPLAN Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Die Ausgestaltung des Studienmodells erfolgt über die Zusammensetzung des Wahlbe-reichs. Die Zusammenstellung der Wahlfächer ist in einem vom Studienberater der Vertie-fungsrichtung zu genehmigenden individuellen Studienplan festzuhalten. Der Modellplan gliedert sich in Feste Modellfächer und Wählbare Modellfächer. Feste Modellfächer: Folgende Fächer sind für das Studienmodell Elektrotechnik und Informationstechnik - 9 ver-bindlich:
Sem. Vorl.-Nr. Lehrveranstaltung SWS V+Ü
LP LP* Prüfungsart Prüfungs-dauer
SS 0180300 0180400
Numerische Me-thoden
2+1 4,5 5 schriftlich 2 h
SS 23320 23322
Leistungselektronik 2+1 4,5 5 schriftlich 2 h
WS 23183 23185
Optimization of Dynamic systems (=Optimierung dy-namischer Syste-me) ab WS2011/12
2+1 4,5 5 schriftlich 2 h
WS 23207 23213
Batterien und Brennstoffzellen
2+1 4,5 5 schriftlich 2 h
SS 23372 23374
Energieübertra-gung und Netzre-gelung
2+1 4,5 5 schriftlich 2 h
WS 23371 23373
Elektrische Ener-gienetze
2+2 6 6 schriftlich 2 h
WS 23360 23362
Hochspannungs-technik I
2+1 4,5 4 schriftlich 2 h
SS 23361 23363
Hochspannungs-technik II
2+1 4,5 4 schriftlich 2 h
WS 23392 23394
Hochspannungs-prüftechnik
2+1 4,5 4 mündlich ca. 20 min.
WS 23398 Energietechnisches Praktikum oder alternativ ein Praktikum nach Absprache mit dem Modellberater
0+4 6 6 mündlich ca. 8 x 15 min.
Summe: 32 SWS und 49 LP (alt: 32 SWS und 48 LP) *Die Leistungspunkte gelten ausschließlich für Studierende ab Ersteinschreibung Master ab dem SS2015.
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik MODELLPLAN
Wählbare Modellfächer: Folgende wählbare Modellfächer sind in diesem Studienmodell möglich. Unter schriftlicher Zustimmung des Studienberaters kann auch ein entsprechendes anderes Fach oder Semi-nar der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik oder einer anderen Fakultät ge-wählt werden.
Sem. Vorl. Nr. Lehrveranstaltung SWS V+Ü
LP LP * Prüfungsart Prüfungs-dauer
SS 23311 23313
Praxis elektrischer Antriebe
2+1 4,5 4 mündlich ca. 20 min.
SS 23312 23314
Regelung elektrischer Antriebe
3+1 6 6 mündlich ca. 20 min.
WS 23317 Seminar: Neue Kom-ponenten und Syste-me der Leistungs-elektronik
3 4,5 4 Vortrag ca. 20 min.
SS 23318 Seminar: Leistungs-elektronik in Systemen der regenerativen Energieerzeugung
3 4,5 4 Vortrag ca. 20 min.
WS 23319 Hochleistungsstrom-richter
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS 23321 23323
Hybride und elektri-sche Fahrzeuge
2+1 4,5 4 schriftlich 2h
WS 23324 23325
Entwurf elektrischer Maschinen
2+1 4,5 4 schriftlich 2 h
SS 23326 Induktive Bauelemente der elektrischen Ener-gietechnik (Transfor-matoren und Drossel-spulen)
1 1,5 1 mündlich ca. 20 min.
WS 23327 Schaltungstechnik in der Industrieelektronik
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23330 Stromrichtersteue-rungstechnik
2 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS 23331 Praktikum Elektrische Antriebe und Leistungselektronik
4 6 6 mündlich ca. 8 x 15 min.
SS 23343 Workshop Schaltungs-technik in der Leistungselektronik
2 3 3 Versuchs-bewertung
ca. 20 min.
SS 23344 Systemanalyse und Betriebsverhalten der Drehstrommaschine
4 6 6 mündlich ca. 20 min.
WS 23345 Workshop Mikrocon-troller in der Leistungs-elektronik
2 3 3 Versuchs-bewertung
ca. 20 min.
*Die Leistungspunkte gelten ausschließlich für Studierende ab Ersteinschreibung Master ab dem SS2015.
MODELLPLAN Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Sem. Vorl. Nr. Lehrveranstaltung SWS V+Ü
LP LP* Prüfungsart Prüfungs- dauer
SS 2114346 Elektrische Schienen-fahrzeuge
2 4 4 mündlich ca. 20 min.
WS 23347 Leistungselektronische Systeme für regenera-tive Energiequellen
2 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS 23356 Erzeugung elektrischer Energie
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23378 Elektronische Systeme und EMV
2 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23380 Photovoltaische Sys-temtechnik-
2 3 3 schriftlich 2 h
WS 23383 Energiewirtschaft 2 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23386 Numerische Feldbe-rechnung in der rechnergestützten Produktentwicklung
2 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23388 Praktikum Informati-onssysteme in der elektrischen Energie-technik
0+4 6 6 mündlich ca. 20 min.
SS 23390 Aufbau und Betrieb von Leistungstransfor-matoren
2 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS 23681 Supraleitende Syste-me
2+0 3 3
mündlich ca. 20 min.
WS 23711 23713
Solarenergie 3+1 6 6 schriftlich 2 h
SS 21226 21227
Technische Mechanik 2+1 5 5
SS
23106 Verteilte ereignis- Diskrete Systeme
3+0 4,5 4 schriftlich 2 h
SS 23744 Praktikum Modellie-rung und Entwurf opto-elektronischer Bau-elemente und Systeme mit Matlab/Simulink ab
SS12/SS13
4 6 6 mündlich ca. 20 min.
SS 23110 Automotive Control Systems
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
SS 23364 Operation and Control of Future Integrated Energy Systems
4 6 schriftlich 2 h
WS 23113 Methoden der Signal-verarbeitung
3+1 6 6 schriftlich 2 h
*Die Leistungspunkte gelten ausschließlich für Studierende ab Ersteinschreibung Master ab dem SS2015.
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik MODELLPLAN
Weitere Modellfächer sind nach Rücksprache mit dem Modellberater möglich! *Die Leistungspunkte gelten ausschließlich für Studierende ab Ersteinschreibung Master ab dem SS2015.
Sem. Vorl. Nr. Lehrveranstaltung SWS V+Ü
LP LP* Prüfungsart Prüfungs- dauer
SS 23134 Praktikum Digitale Signalverarbeitung
0+4 6 6 schriftlich 2 h
WS 23135 Praktikum: Mikrocon-troller und digitale Sig-nalprozessoren
4 6 6 schriftlich u. Versuchs-bewertung
2 h
WS SS
23166 23168
Modellbildung und Identifikation
2+1 4,5 4 mündlich ca. 20 min
WS 23171 Stochastische Rege-lungssysteme
2+0 3 3 mündlich 20 min.
SS 23173 Nichtlineare Rege-lungssysteme
2+0 3 3 schriftlich 2 h
WS 23177 23179
Regelung linearer Mehrgrößensysteme
3+1 6 6 schriftlich 2 h
SS 23188 Modellbasierte Prädik-tivregelung
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS 23207 23213
Batterien und Brenn-stoffzellen
2+1 4,5 4 schriftlich 2 h
SS 23214 Batterie- und Brenn-stoffzellensysteme
2+0 3 3 mündlich ca. 20 min.
WS + SS
23215 Seminar: Forschungs-projekte Brennstoffzel-len
2+0 3 3 mündlich und schrift-lich
ca. 20 min.
WS 23231 Sensoren 2+0 3 3 schriftlich 2 h
WS+SS
23235 Praktikum Batterien und Brennstoffzellen
4 6 6 mündlich u. Versuchs-bewertung
ca. 20 min.
SS 23232 Praktikum: Sensoren und Aktoren
0+4 6 6 mündlich u. Versuchs-bewertung
ca. 20 min.
WS + SS
23233 Seminar: Sensorik 2+0 3 3 mündlich ca. 20 min
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik VORLESUNGSBESCHREIBUNG
Elektrische Energienetze Dozent: Prof. Dr.-Ing. T. Leibfried
Betreuung: Dipl.-Ing. Chr. Freitag
Umfang: 2+2 SWS im Wintersemester
Prüfung: Semesterbegleitende schriftliche Prüfung (jeweils 2 Stunden)
Unterlagen: Vorlesungsskript, Übungsaufgaben
Link: http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_bee.php
http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_eas1_uebung.php
Die Vorlesung Elektrischer Energie-
netze (EEN) behandelt zunächst die
Grundlagen der Hochspannungs-
technik und beantwortet die Frage,
warum hohe Spannungen zur Ener-
gieübertragung überhaupt benötigt
werden. Im zweiten Kapitel werden
wichtige theoretische Grundlagen
des Drehstromsystems und ver-
schiedener Komponentensysteme
gelegt. Diese werden im späteren
Verlauf der Vorlesung zur Behand-
lung spezieller Fehlerfälle im Netz
benötigt. Ein großes Kapitel be-
schäftigt sich dann mit der Berech-
nung von Energieübertragungsnet-
zen und –systemen. Hierunter ist
die Lastflussberechnung mit ihren Varianten bis hin zu Optimierungsrechnungen hinsichtlich des
Kraftwerkeinsatzes zu verstehen. Anschließend werden Fehlerfälle im Netz behandelt und die dafür
nötigen Berechnungsverfahren erarbeitet. Zunächst geht es um den einfachen Fall des 3-poligen
Netzkurzschlusses. Anschließend werden mit Hilfe der mathematischen Methode der symmetrischen
Komponenten auch unsymmetrische Fehlerfälle berechnet, dies sind 1-polige und 2-polige Kurz-
schlüsse mit und ohne Erdberührung sowie Leitungsunterbrechungen.
Mit dieser Vorlesung werden die wesentlichen Werkzeuge zur
Netzberechnung im störungsfreien stationären Betrieb und im Feh-
lerfall behandelt und bereitgestellt. Diese Grundlagen über Netze
und deren Berechnung sollte jeder Ingenieur beherrschen, der im
Bereich der elektrischen Energietechnik tätig sein will.
Netz 1
Netz 3
Netz 2
~
Netzeinspeisung
Übergabeleistung
Leitungen
betrachteter
Netzteil
S 10
11
10
9
S 11
S 9
8
7
6
3
1
4S 1
S 4 S 7 S 12
S 3
2
S 212
S 5
5
VORLESUNGSBESCHREIBUNG Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Energieübertragung und Netzregelung Dozent: Prof. Dr.-Ing. T. Leibfried
Betreuung: R. Sander M.Sc.
Umfang: 2+2 SWS im Sommersemester
Prüfung: Semesterbegleitende schriftliche Prüfung (jeweils 2 Stunden)
Unterlagen: Vorlesungsskript, Übungsaufgaben
Link: http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_euen.php
http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_eas2_uebung.php
Die Vorlesung Energieübertragung und Netzregelung
(EÜN) behandelt die Technik der elektrischen Energie-
übertragung, sei es in Drehstromtechnik oder als Hoch-
spannungsgleichstromübertragung. Zu Beginn wird die
Charakteristik der Drehstromübertragung behandelt. Das
zweite Kapitel behandelt die Hochspannungsgleichstrom-
übertragung (HGÜ), insbesondere die Funktionsweise der
Anlagen, die Funktionsweise und teilweise Auslegung der
Komponenten und die Regelung von HGÜ-Anlagen. Das
dritte Kapitel widmet sich den „Flexible AC Transmission
Systems (FACTS)“. Hierbei handelt es sich um leistungs-
elektronische Anlagen, durch welche Energieflüsse im
Netz gesteuert werden können. Behandelt werden der
Aufbau, die Dimensionierung und die Funktionsweise die-
ser Anlagen. Das letzte Kapitel behandelt die Netzrege-
lung. Zunächst werden systemdynamische Modelle für
verschiedene Kraftwerkstypen abgeleitet. Diese werden
durch die prinzipiell geltenden Modelle für ein Netz erwei-
tert. Auf der Basis der so entstehenden Regelstrecke wer-
den die Begriffe „Primärregelung“ und „Sekundärregelung“
erklärt.
Die Vorlesung bildet dadurch ein Kernstück
der Studienmodelle „Elektroenergiesysteme
und Hochspannungstechnik (9)“, „Regenera-
tive Energien (18)“ sowie „Elektrische Ener-
giesysteme und Energiewirtschaft (23)“ und
bereitet optimal auf die Ingenieurtätigkeit in
der Industrie (Siemens, ABB, Alstom als
Großunternehmen sowie zahlreiche mittel-
ständische Unternehmen) und bei Energie-
versorgungsunternehmen (EnBW, RWE,
E.ON, Vattenfall sowie zahlreichen Stadtwer-
ken) vor.
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik VORLESUNGSBESCHREIBUNG
Hochspannungstechnik I, II Dozent: Dr.-Ing. R. Badent
Betreuung: Dipl.-Ing. T. Maier
Umfang: 2+1 SWS im Sommersemester, 2+1 SWS im Wintersemester
Prüfung: Semesterbegleitende schriftliche Prüfung (jeweils 2 Stunden)
Unterlagen: Vorlesungsskript, Übungsaufgaben
Link: http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_hst1.php
http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_hst1_uebung.php
Die Hochspannungstechnik ist die essentielle Voraussetzung für die Übertragung und Verteilung großer Mengen Energie. Dabei müssen hohe elektrische Feldstärken beherrscht werden. Die Übertragung wäre ohne die Hochspannungstechnik weder wirtschaftlich noch technisch machbar. In internationalen Normen spricht man von Hochspannung ab Spannungen von 1kV, für die Energieversorger in Deutschland beschränkt sich die Hochspannung jedoch auf 110kV darunter spricht man von Nieder- (bis 1kV) und Mittelspannung (1 bis 20kV) und darüber von Höchstspannung (220 und 380kV). Die Vorlesung Hochspannungstechnik gibt die Grundlage für einen in der „Welt der Hochspannungstechnik“ arbeitenden Ingenieur. Diese umfasst nicht nur die Energieübertragung sondern auch andere technische Bereiche wie Röntgengeräte, Laser, Hochleistungslichtquellen, Senderöhren, Kopiergeräte, Elektrofilter, Nierensteinzertrümmerer, Spannungsversorgung von Satelliten und viele mehr. Die Vorlesung findet über zwei Semester statt und umfasst folgende Themen im Einzelnen: Erster Teil der Vorlesung (Sommersemester):
o Elektrische Potentialfelder, Maxwellsche Gleichungen o Berechnung statischer und quasistatischer elektrischer Felder o Ersatzladungsverfahren, Differenzenverfahren, Finite-Elemente Methode, Monte-Carlo-
Verfahren o Graphische Feldermittlung, Verfahren zur Messung elektrischer Felder, Feldenergie und
Feldkräfte o Polarisation, Grenzflächen, Einschlüsse o Gleich- und Wechselspannung am unvollkommenen Dielektrikum o Frequenz- und Temperaturabhängigkeit des Verlustfaktors
Zweiter Teil der Vorlesung (Wintersemester):
o Erzeugung hoher Gleich-, Wechsel- und Stoßspannungen sowie hoher Stoßströme für Prüfzwecke und die Fusionsforschung
o Gasentladungsarten, Gaselektronik, Energieniveauschema o Selbständige und unselbständige Entladungen, Townsend Mechanismus, Streamer-
mechanismus o Ähnlichkeitsgesetze, Paschengesetz o Glimmentladungen, Funken, Lichtbögen, Teilentladungen o Durchschlag flüssiger und fester Isolierstoffe, Statistik des elektrischen Durchschlags,
Isolationskoordination o Entstehung von Überspannungen, Leitungsgleichung, Wanderwellentheorie
VORLESUNGSBESCHREIBUNG Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Hochspannungsprüftechnik Dozent: Dr.-Ing. R. Badent
Umfang: 2 SWS im Wintersemester
Prüfung: Mündliche Prüfung
Unterlagen: Vorlesungsskript
Link: http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_hochspannungsprueftechnik.php
http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_hochspannungsprueftechnik_uebung.php
An Betriebsmittel der elektrischen Energietechnik werden höchste Anforderungen bezüglich
Sicherheit, Verfügbarkeit und Lebensdauer gestellt. Dies rührt zum einen daher, dass diese
Betriebsmittel mit hohen Investitionkosten verbunden sind und zum anderen, dass im Falle eines
Versagens die Folgen erhebliche Ausmaße annnehmen können verbunden mit sehr Kosten.
Eine umfassende Qualifizierung dieser Betriebsmittel ist daher unumgänglich. Teil dieser
Qualifizierung sind umfangreiche Prüfungen mit teilweise sehr hohen Spannungen und Strömen. Da
diese Prüfungen in der Regel sehr kostenintensiv sind, werden entsprechend hohe Anforderungen
auch an die Qualität der Prüfung gestellt. Dies umfasst die Themenkomplexe Normung,
Spannungsqualität, Messsysteme, Messunsicherheiten, Akkreditierung, etc. Der Hochspannungsprüf-
technik kommt somit eine zentrale Rolle zu, bei der Qualitätssicherung elektrischer Betriebsmittel.
Normung
- Bedeutung
- Entstehung
- Klassen
- Internationale, nationale Normenwerke
IEC 60060
- Erzeugung der Prüfspannung
- Anforderungen an Spannungsform
- Toleranzen
- Messsysteme
- Messunsicherheitsberechnung
Teilentladungsprüfungen
- Physikalischer Hintergrund
- Elektrische Messung
- Ankopplung
- Filterung
- Störungen, Störunterdrückung
Prüfung von Kabeln und Garnituren, sowie Verbindern
- Theoretischer Hintergrund
- Lastwechselprüfung
- Kurzschlussstromprüfungen
Akkreditierung von Prüflaboratorien
- Voraussetzungen
- Akkreditierungsstellen
- Kalibrierkette
Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik VORLESUNGSBESCHREIBUNG
Energietechnisches Praktikum (ab WS 09/10) Dozent: Dr.-Ing. R. Badent / Dr.-Ing. K.-P. Becker
Betreuung: Mitarbeiter
Umfang: 4 SWS im Wintersemester
Prüfung: Praktikumsbegleitende mündliche Prüfungen
Unterlagen: Aufgabenstellungen werden ausgehändigt
Link: http://www.ieh.kit.edu/studium_und_lehre_praktikum_elektroenergiesysteme.php
Das Praktikum Elektroenergiesysteme gibt in neun Versuchsnachmittagen einen Überblick über die Besonderheiten und Phänomene der Hochspan-nungs- und Energietechnik. Die Unterlagen zur Versuchsvorbereitung ermöglichen ein Verständnis der Theorie der zu Grunde liegenden Phänomene. An anschaulichen und ab-wechslungsreichen Versuchen wird anschließend das gewonnene Wissen auf die Praxis übertragen. Der Versuche werden in Gruppen von zwei oder drei Studierenden durchge-führt. Besonderer Wert wird auf die Sicherheit gelegt: Da mit Spannungen mit bis zu 200 kV gearbeitet wird, ist durch verschiedene Sicherheits- und Sperrmechanismen für maximale Sicherheit der Praktikumsteilnehmer gesorgt. Bestandteil des Praktikums ist eine Sicherheitsunterweisung und ein Oszilloskopkurs.
Themen:
o Erzeugung und Messung hoher Gleich-, Wechsel- und Stoß-spannung
o Gasentladungen o Teilentladungsmesstechnik o Wanderwellen o Kapazitäts- und Verlustwinkel-Messung an Energiekabeln o Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) o Elektromagnetische Verträglichkeit
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