Winkelstabilität

In einem Verbundnetz weisen alle parallelen Synchrongeneratoren die gleiche synchrone Drehzahl auf. Dieser Zustand wird mit Synchronität bezeichnet. Winkelstabilität bezieht sich auf die Eigenschaft eines Synchrongenerators, nach einer Störung diese Synchronität zu wahren. Hierzu gehört es, nach einer Drehzahländerung die synchrone Drehzahl wieder herzustellen. Bei einer Leistungsveränderung auf der elektrischen Seite kann die Turbinenleistung des Generators nur mit einer geringen Verzögerung nachgeführt werden. Daher stellt sich unmittelbar ein Differenzdrehmoment am Rotor ein, das je nach Vorzeichen den Rotor beschleunigt oder abbremst. Im schlimmsten Fall kann die Synchronität zu den anderen Generatoren verloren gehen und der Generator wird durch Schutzrelais vom Netz getrennt. Die Winkelstabilität differenziert zwischen statischer Winkelstabilität und transienter Winkelstabilität. In einem Energieübertragungssystem ist die Winkelstabilität eine Voraussetzung, damit die Systemstabilität erfüllt ist.

Statische Winkelstabilität

Ein Generator ist statisch stabil, wenn er nach kleinen Störungen seinen stabilen Arbeitspunkt halten oder nach geringen Auslenkungen wieder herstellen kann. Zu den kleinen Störungen zählen beispielsweise die kontinuierlich auftretenden Lastschwankungen der Verbraucher und die Erzeugungsschwankungen der volatilen Einspeiser. Da nur kleine Störungen zulässig sind, wird die statische Winkelstabilität auch als Kleinsignalstabilität bezeichnet. Durch eine zusätzliche Regeleinrichtung im Generator kann die statische Winkelstabilität verbessert werden. Das wird mit dem Begriff künstliche Stabilität bezeichnet. Ohne Regelung wird auch von natürlicher Stabilität gesprochen.

Transiente Winkelstabilität

Transiente Stabilität bezieht sich auf das Verhalten des Generators, wenn er großen Störungen ausgesetzt ist. Die größte mögliche Störung ist ein dreipoliger Kurzschluss in Generatornähe. Die transiente Winkelstabilität wird daher auch als die Stabilität im Großen bezeichnet. Ausgehend von einem stabilen Arbeitspunkt soll auch nach einer Störung wieder ein stabiler Arbeitspunkt eingenommen werden. Dieser neue stationäre Betriebszustand ist meist nicht mit dem Zustand vor der Störung identisch. Vielmehr verändert sich der stabile Arbeitspunkt des Generators aufgrund der Veränderung des gesamten Systems.

Englische Übersetzung(en):

angle stability