- Schieflast
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Unter Schieflast versteht man die ungleichmäßige Belastung der Außenleiter eines Dreiphasenwechselstromnetzes (Drehstromnetzes). Schieflast tritt zum Beispiel auf, wenn eine Bahnstrecke mit Netzfrequenz betrieben wird und der einphasige Bahnstrom per Transformator aus dem dreiphasigen öffentlichen Stromnetz entnommen wird. Dies war in Deutschland bei der Rübelandbahn der Fall.
Werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen, kann die Schieflast zu Schäden in Kraftwerksgeneratoren und Transformatoren führen. Der Grund von Schäden in Generatoren liegt darin, dass insbesondere der Läufer von den in Kraftwerken verwendeten Synchrongeneratoren als massiver und geschmiedeter Volltrommelläufer ohne Laminierung gestaltet ist. Der Läufer eines Synchrongenerators ist bei gleichmässiger Belastung und im synchronen Betriebsfall nur durch ein magnetisches Gleichfeld durchsetzt, und es treten keine Wirbelstromverluste auf. Durch eine Schieflast kommt es allerdings zu einem Drehfeld (inverses Drehfeld) im Läufer, welches zu einer unzulässigen Erwärmung und im Extremfall zur Zerstörung des Generators führen kann. Inverse Felder verursachen einen Strom in der Dämpferwicklung, dessen Frequenz doppelt so groß wie die Netzfrequenz ist. Die Dämpferwicklung wird hierbei mit geringem Widerstand ausgeführt, um die Verluste gering zu halten.
Ein weiteres Beispiel für das Auftreten von Schieflast sind Einphasen-Dreileiternetze, wie sie vor allem im nordamerikanischen Raum vorkommen. Bei diesem System können durch die Struktur bedingt an einer Transformatorenstation einphasige Verbraucher nur auf einen Außenleiter des Mittelspannungsnetzes aufgeschaltet werden.
Das Maß der Schieflast ist das Gegensystem im System der symmetrischen Komponenten.
Gegenmaßnahmen
- gleichmäßige Verteilung der Last (evtl. automatisch/dynamisch) auf die drei Phasen
- Ausgleichswicklung
- Zickzackschaltung der Sekundärwicklung von Transformatoren im Verteilernetz
- Steinmetzschaltung
- Dämpferwicklung (Dämpferkäfig)
Seit den 2000er Jahren stehen zur Kompensation von Schieflasten in elektrischen Hochspannungsnetzen sehr vielseitige aber auch kostenintensive Techniken mit Hilfe von Leistungselektronik wie dem Unified-Power-Flow-Controller (UPFC) zur Verfügung.
Literatur
- Rene Flosdorff, Günther Hilgarth: Elektrische Energieverteilung. 9. Auflage. Teubner+Vieweg, 2005, ISBN 978-3-519-36424-5.
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