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Fachhochschule Köln
Fachbereich Energietechnik
Studiengang Elektrische Energietechnik
Masterarbeit
Auslastung des Übertragungsnetzes bei sehr
hohem Anteil erneuerbarer Energien
Vorgelegt von Tobias Frinken
Matr.Nr.: 11088121
Referent: Prof. Dr.-Ing. E. Waffenschmidt (Fachhochschule Köln)
Koreferent: Prof. Dr.-Ing. C. Humpert (Fachhochschule Köln)
Datum: 21.03.2014
Eidesstattliche Erklärung
Ich versichere, dass ich meine Masterarbeit ohne Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer
als der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt und die den benutzten Quellen
wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Diese
Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner Prüfungsbehörde vorgelegen.
Köln, den
Nachname: Frinken
Vorname: Tobias
Matrikelnummer: 11088121
Unterschrift: ___________________
I
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ........................................................................................................................... 1
2. Aufbau des Übertragunsnetzes .......................................................................................... 3
2.1. Freileitungen ............................................................................................................... 3
2.2. Umspannwerke ........................................................................................................... 5
2.3. Höchstspannungskabel ................................................................................................ 6
2.4. Leitungsparameter ...................................................................................................... 7
3. Nachbau des deutschen Höchstspannungsnetzes ............................................................... 9
3.1. Übertragungsnetzbetreiber ........................................................................................ 10
3.1.1. Amprion ............................................................................................................. 11
3.1.2. 50Hertz ............................................................................................................... 11
3.1.3. Tennet TSO ........................................................................................................ 13
3.1.4. TransnetBW ....................................................................................................... 14
3.2. Übertragungsnetzbetreiber unabhängige Informationen .......................................... 15
3.2.1. Karte des deutschen Höchstspannungsnetzes des FNN ..................................... 15
3.2.2. Liste der Umspannwerke und Google Earth ...................................................... 17
3.2.3. Open Street Map ................................................................................................ 19
3.2.4. Powerland .......................................................................................................... 21
3.2.4.1. Amprion 220 & 380 kV Netzschema ............................................................. 21
3.2.4.2. Stromleitungsverzeichnis ................................................................................ 22
3.3. Zusammenführung der Informationen ...................................................................... 25
3.4. Einführung von Verbindungsknoten ......................................................................... 27
3.5.Auswertung der Informationen .................................................................................. 30
3.5.1. Automatische Berechnung der Leitungslängen ................................................. 30
3.5.2. Liste aller Verbindungen ................................................................................... 32
3.5.3. Korrekturfaktor .................................................................................................. 34
3.6. Ergebnis .................................................................................................................... 36
4. Neplan .............................................................................................................................. 37
4.1. Einführung in die Benutzung von Neplan ................................................................ 37
4.2. Aufbau des Netzes .................................................................................................... 39
4.2.1. Erstellen eines neuen Projekts ........................................................................... 39
4.2.2. Integration einer Hintergrundkarte .................................................................... 40
4.2.3. Kalibrierung des Plans ....................................................................................... 42
4.2.4. Setzen von Knoten für Umspannwerke ............................................................. 43
4.2.5. Einfügen weiterer Pläne und Spiegeln von Knotenpunkten .............................. 45
4.2.6. Mehrfache Eingabe eines Knotens .................................................................... 46
4.2.7. Leitungsparameter definieren und in Neplan Bibliothek ablegen ..................... 48
4.2.8. Vernetzung aller Knoten und Eingabe von Längenparametern ......................... 53
5. Fazit und Ausblick ........................................................................................................... 54
Verzeichnis verwendeter Formelzeichen ............................................................................. 55
Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................................ 56
Abbildungsverzeichnis ......................................................................................................... 57
Literaturverzeichnis ............................................................................................................. 59
Tabellenverzeichnis ............................................................................................................. 62
Anhang ................................................................................................................................. 63
1
1. Einleitung
Die ersten Unternehmungen ein Energieübertragungsnetz zu errichten gehen bis in das
19. Jahrhundert zurück. Am 25. August 1981 wurde in Deutschland eine Strecke von
176 km zwischen einem Kraftwerk in Laufen und der Internationalen
Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt mittels einer Freileitung erstmals in
Betrieb genommen. Die damalige Spannungsebene dieser Übertragungsstrecke betrug
15 kV. Der Erfolg dieser Strecke läutete die Elektrifizierung der Welt ein. Die
elektrische Energieversorgung ist im heutigen Alltag unverzichtbar.
In Abhängigkeit von wirtschaftlichen Faktoren werden viele verschieden
Spannungsebenen verwendet. Die Spannungsbereiche in Deutschland sind in vier
Spannungsebenen aufgeteilt. Alles unter 1000 Volt ist Niederspannung, zwischen 1 kV
und 60 kV befindet sich die Mittelspannung und ab 60 kV beginnt die Hochspannung.
Spannungen jenseits der 150 kV Ebene zählen zur Höchstspannung. Das deutsche
Höchstspannungsnetz besteht aus zwei verschiedenen Höchstspannungsebenen. Zum
einen die 380 kV Spannung und zum anderen die 220 kV Spannung. In den nächsten
Jahren wird das Netz allerdings fast vollständig auf 380.000 Volt umgestellt [9].
Dem Höchstspannungsnetz in Deutschland bzw. in Europa wird ein großes
Aufgabengebiet zuteil. Große Kraftwerke sind direkt an dieses Netz angeschlossen, da
ihre Energieproduktion größer als die regionale Nachfrage ist und die überschüssige
Energie verlustarm verteilt werden kann. Außerdem gewährleistet das
Höchstspannungsnetz Netzstabilität über staatliche Grenze hinaus im UCTE Netz. Der
plötzliche Ausfall von großen Energieproduzenten oder Energieverbrauchern kann so
auf mehrere Schultern verteilt werden. Durch den immer weiter vorangetriebenen
Ausbau regenerativer Energien mit verschiedenen Einspeiseverhalten sowie
geographischer Abhängigkeit, hat das Höchstspannungsnetz eine weitere Aufgabe
hinzu bekommen. Im Norden produzierte Windenergie oder im Süden gewonnener
Photovoltaikstrom müssen jetzt und vor allem in Zukunft Deutschlandweit verteilt
werden.
Ziel dieser Arbeit ist der Nachbau des deutschen Höchstspannungsnetzes mit dem
Programm Neplan mit anschließenden Auslastungssimulationen bei Einspeisungen von
großen Mengen regenerativ produzierter Energie. Das Simulationsspektrum geht
angefangen von Netzsimulationen ohne Kern-, Braunkohle- oder Steinkohlekraftwerke,
über Transportsimulationen mit offshore produzierter Windenergie oder großen
2
Photovoltaikströmen zwischen Nord- und Süddeutschland, bis zur Simulation der
Deckung des Täglichen deutschen Energiebedarfs mit 100% regenerativ produzierter
Energie.
Die Masterarbeit ist in 5 Kapitel gegliedert. Im Folgenden werden die Kapitel kurz
inhaltlich vorgestellt.
Das erste Kapitel, die vorliegende Einleitung, soll einen Überblick über die
Masterarbeit sowie einen ersten Einblick in das behandelte Thema geben.
Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit den hauptsächlich in einem
Höchstspannungsnetz verwendeten Komponenten und seinem Aufbau. Grundlegend
wird erklärt, woraus das Höchstspannungsnetz besteht und welche Komponenten für
eine Simulation besonders wichtig sind.
Das dritte Kapitel gibt einen Einblick, wie und woher Informationen über das
Höchstspannungsnetz gesammelt werden können. Es wird aufgezeigt, wie die Qualität
der Informationen zu bewerten ist und wie diese verarbeitet werden können, dass daraus
ein guter Nachbau des deutschen Höchstspannungsnetzes entstehen kann.
Das vierte Kapitel beschreibt die Vorgehensweise beim Aufbau des Netzes mit Neplan.
Vom Erstellen einer Datei bis zur endgültigen Vernetzung sind alle Vorgänge
beschrieben.
Das fünfte Kapitel beinhaltet ein Fazit über die Masterarbeit sowie einen Ausblick auf
zukünftig Entwicklungen und anschließbare Projekte zu diesem Thema.
3
2. Aufbau des Übertragunsnetzes
2.1. Freileitungen
Bis auf wenige Ausnahmen werden Höchstspannungsverbindungen über Freileitungen
realisiert. Ihre Aufgabe ist der Transport elektrischer Energie durch ganz Deutschland
und darüber hinaus. So wird die oft mehrere Kilometer große Distanz zwischen zwei
Umspannwerken mit Hochspannungsmasten, in einem Abstand von bis zu einigen
hundert Metern zwischen den Masten, überwunden.
Um Blindleistungsverlusten sowie dem Corona- und Skin-Effekt entgegen zu wirken,
verwendet man in der Höchstspannungstechnik sogenannte Bündelleiter (Siehe
Abbildung 1). Bei Bündelleitern wird der Gesamtquerschnitt eines Phasenleiters in
mehrere parallele Teilleiterseile aufgeteilt, die in Abständen von 50 bis 70 m durch
elektrisch leitende Abstandhalterfixiert sind [1].
Nach dem heutigen Stand der Technik wird auf der 380 kV Spannungsebene ein
vierfacher Bündelleiter, bei einer Spannung von 220 kV ein zweifacher Bündelleiter
verwendet.
Aufgrund von wenig vorhandenen öffentlichen Informationen über die im deutschen
Höchstspannungsnetz tatsächlich eingesetzten Leitungstypen in Freileitungen, müssen
diese für die Neplan Simulation mit sinnvollen Annahmen ersetzt werden. Der in der
Literatur am häufigsten genannte Leiter ist der 240/40 mm² Bündelleiter oder auch 243-
AL1/39-ST1A nach neuer Codierung. Ein weiterer häufig verwendeter Leiter ist der
264-AL1/34-ST1A. Beruhend auf einer Festlegung aus den 1950er Jahren durch die
Abbildung 1: Feldbilder eines a) Einseil-, b) Zweierbündel-, c) Dreierbündel-, d)Viererbündelleiters [1]
4
damalige Deutsche Verbundgesellschaft (DVG), ist der AL1/39-ST1A der
überwiegend verwendete Leiter [18]. Die Übertragungsdifferenz zwischen beiden
Leitern beträgt weniger als 5,5%. Um die Transportfähigkeit nicht größer zu bemessen,
als sie es in Wirklichkeit ist, wird für den Nachbau ausschließlich das 240/40 mm²
Leiterseil verwendet. In diesem Leiter besteht der Kern aus mehreren Stahlbündeln, die
einen Gesamtquerschnitt von 40 mm² ergeben. Um den Kern sind mehrere
Aluminiumleiter mit einem Gesamtquerschnitt von 240 mm² verarbeitet (siehe
Abbildung 2).
Der oben beschriebene Leiter ist für Hoch- und Höchstspannungsleitungen
gleichermaßen geeignet. Bei 110 kV wird er einfach verwendet, bei 220 kV zweifach
und bei 380 kV vierfach. In der späteren Neplan Simulation wird dieser Leitertyp
generell verwendet werden. Die elektrischen Eigenschaften und Parameter des
beschriebenen Leitertyps werden in Kapitel 4.2.7. jeweils für den zwei und vierfach
Bündelleiter beschrieben und berechnet.
Abbildung 2: Querschnitt eines Aluminium-/Stahlleiters [1]
Aufgrund der ansteigenden Belastung des Höchstspannungsnetzes in der Zukunft, wird
der Leitertyp 240/40 mm² durch einen größeren Querschnitt ersetzt werden. Ein Beleg
für die steigenden Leitungsquerschnitte in zukünftigen Bauten ist die geplante
Höchstspannungstrasse zwischen den Umspannwerken in Redwitz und Altenfeld (siehe
Abbildung 3).
Abbildung 3: Verbindung von Redwitz nach Altenfeld [4]
5
Die Tennet TSO GmbH verwendet beim Neubau dieser Trasse zwei 380 kV Leitungen
mit jeweils einem vierfachen Aluminium/Stahl Aufbau von 565/72 mm² pro Phase [14].
Eine Phase soll im Grundlastfall mit 2.300 A betrieben werden, was auf allen zwei Mal
drei Phasen einer Gesamtleistung von über 3.000 MW entspricht. Die
Maximalbelastung wird je nach Genehmigung über 4.100 MW (bzw. 4.700 MW)
betragen. Bei einer Spitzenlast in Deutschland von 82 GW bedeutet das eine temporäre
Transportfähigkeit von 5 % des gesamten deutschen elektrischen Energiebedarfs.
2.2. Umspannwerke
Die zur Übertragung verwendete Höchstspannung wird in Umspannwerken auf ihre
entsprechende Spannungsebene transformiert (siehe Abbildung 4). Der Anfang und das
Ende jeder Freileitung bilden das sogenannte Portal. Ab diesem Punkt werden die zwei-
und vierfach Bündelleiter zu einem Leiter zusammengefasst und über ein Metallgerüst
sowie mehrere Isolatoren an das im Umspannwerk installierte Schaltfeld geführt. Das
Schaltfeld ist über Leistungs- und Trennschalter mit dem Transformator verbunden.
Abbildung 4: Aufbau eines Höchstspannungsumspannwerkes [3]
6
Die Leistungsfähigkeit des Umspannwerkes hängt in erster Linie von der
Transformatorleistung ab. Aufgrund dessen sind alle weiteren im Umspannwerk
installierten Komponenten auf den Transformator abgestimmt. Umspannwerke
beinhalten weiterhin Überspannungsableiter sowie Messwandler zur Überprüfung von
Strom und Spannung.
Umspannwerke benötigen häufig große Flächen, da Luft als Isoliermedium zwischen
den Leitern, keine große Durchschlagfestigkeit besitzt. Durch den Einsatz von
Schaltanlagen und Transformatoren mit SF6-Gas hat sich die Größe seit Beginn der
siebziger Jahre verringert. Jedoch ist mit steigendem Leistungsbedarf nicht damit zu
rechnen, dass Umspannwerke zukünftig auf wesentlich kleineren Flächen realisiert
werden. Zum einen sind kompakte Anlagen teuer, zum anderen steigt der elektrische
Energiebedarf in Deutschland immer weiter.
2.3. Höchstspannungskabel
In der Höchstspannungsübertragungstechnik gelten Freileitungen als konkurrenzloses
System, da sie um ein vielfaches Preiswerter als Kabelsysteme sind. In einer Studie für
eine 3000 MVA Verbindung zwischen Ganderkesee und St. Hülfe, ist ein Erdkabel im
günstigsten Fall 3,7-fach so teuer, wie eine äquivalente Freileitung [15]. Weiterhin sind
die technischen Erfahrungen größer und die Übertragungsleistungen sind bei gleichen
Querschnitten durch die natürliche Luftkühlung höher. Dennoch ist für jeden neuen Bau
von Höchstspannungsübertragungen eine Einzelfallbetrachtung notwendig. In
Sonderfällen kann der Bau einer Höchstspannungskabeltrasse eine sinnvollere
Alternative sein.
7
Abbildung 5: Kabelverlauf durch Berlin [5]
So verläuft durch Berlin das längste aktive Höchstspannungskabelsystem Deutschlands
(Siehe Abbildung 5) [18]. Aufgrund des hohen Energiebedarfs Berlins bietet ein
380 System eine optimale Versorgung und für Freileitungen ist aufgrund der
dichten Besiedelung kein Platz. Somit verlaufen vom Osten bis in den Westen Berlins
zwei 380 kV Kabelsysteme mit zwei verschiedenen Kabeltypen. Zum einen ein
Schichtenmantelkabel des Typs 2XS( FL )2Y, zum anderen ein Wellmantelkabel des
Typs 2XKLD2Y. Beide Kabelsysteme haben einen Leiterquerschnitt von 1.600 mm²
Kupfer sowie eine Nenn-Übertragungsleitung von 1.100 MVA [5].
2.4. Leitungsparameter
Neben der Leitungslänge gibt es mehrere signifikante elektrische Parameter von denen
eine Freileitungsübertragung abhängt. Im Allgemeinen sind das der Ohm’sche
Widerstand, Induktivität und Kapazität. Der Einfluss den diese Parameter auf die
Leitung ausüben und wovon Sie abhängig sind, wird im Folgenden erläutert.
1. Ohm’scher Widerstand
Der Ohm’sche Widerstand einer Leitung hat den größten Einfluss auf die
Leitung. Der durch die Leitung strömende Strom erwärmt sie. Ist der Strom zu
groß, kann das zu Schäden führen. Somit bestimmt der Widerstand in
8
Kombination mit der thermischen Leiterbelastung die maximale und dauerhafte
Leitungsbelastbarkeit. Der Widerstand einer Freileitung hängt von ihrer Länge,
ihrem Querschnitt sowie dem Material ab, aus welchem sie besteht. Da die
Freileitungen unterschiedlich lang sind, Querschnitt und Material jedoch nicht
variieren, muss der Widerstandsbelag bestimmt werden. Den
Gesamtwiderstand einer Leitung errechnet Neplan für jede Leitung in
Abhängigkeit ihrer Länge individuell. Für alle weiteren Parameter ist ebenfalls
der sogenannte Belag für die Berechnung von Bedeutung. Der
Widerstandsbelag für eine in der Simulation verwendete 240/40 mm²
Aluminium/Stahl Leitung, kann aus einer Tabelle ausgelesen werden und liegt
bei = 0,1188Ω/ [18]. Für zwei- bzw. vierfach Bündelleiter halbiert bzw.
viertelt sich der Widerstandsbelag entsprechend. Diese Veränderung erledigt
Neplan ebenfalls automatisch.
2. Induktivität
Leitungen besitzen aufgrund der bei Wechselstrom entstehenden magnetischen
Wechselfelder eine Induktivität L und damit auch einen induktiven
Blindwiderstand [1]. Der Induktivitätsbelag einer Freileitung hängt von der
Leiteranordnung auf einer Stromtrasse ab. Der Blindwiderstand einer Leitung,
egal ob induktiv oder kapazitiv, erhöht den über die Leitung fließenden Strom
und erhöht somit die thermische Belastung auf die Freileitung.
3. Kapazität
In Abhängigkeit der Leiteranordnung entsteht zwischen den Einzelnen Leitern
sowie der Erde ein elektrisches Feld. Dieses, aufgrund der Frequenz stetig
wechselnde Feld, hat eine Kapazitive Belastung auf die Leitung zur Folge.
9
3. Nachbau des deutschen Höchstspannungsnetzes
Um das Höchstspannungsnetz originalgetreu in Neplan erstellen zu können, werden
detaillierte und aktuelle Leitungspläne der Übertragungsnetzbetreiber benötigt. Trotz
intensiven Bemühungen war es nicht möglich, diese von den
Übertragungsnetzbetreibern zu erhalten. Dass diese Masterarbeit uneingeschränkt der
Öffentlichkeit zugänglich sein wird, hat das Erhalten von Plänen zusätzlich erschwert.
In der Bundenetzagentur war es, trotz mehrerer Anfragen per Telefon und E-Mail, nicht
möglich jemanden zu erreichen, der über solche Pläne verfügt. Aufgrund dieser
Umstände musste das Netz mit Hilfe von öffentlich zugänglichen Mitteln ermittelt
werden. Hierbei wurden mehrere verschiedene Quellen kombiniert, um unter anderem
den Wahrheitsgehalt der jeweiligen Quellen überprüfen zu können.
Im folgenden Kapitel werden die einzelnen Quellen aufgezeigt. Es wird erklärt wie
welche Informationen aus ihnen gewonnen wurden und wie diese überprüft werden
konnten. Darüber hinaus wird aufgezeigt wie die Informationen aus den Quellen
gewonnen wurden. In diesem Bereich spielt häufig die Kombination mehrere Quellen
eine große Rolle. Den Abschluss dieses Kapitels bilden die Verarbeitung und
Darstellung der Ergebnisse für die weitere Verwendung.
10
3.1. Übertragungsnetzbetreiber
In Deutschland existieren vier Betreiber von Übertragungsnetzen, welche regional
aufgeteilt sind(siehe Abbildung 6). Die Firma Amprion1 verfügt über ein kleines und
ein großes Netzgebiet in Deutschlands. Das große über Nordrhein-Westfalen,
Rheinland-Pfalz, dem Saarland sowie Westhessen. Das kleine befindet sich im Süd-
Westen Bayerns. Das Netzgebiet der TransnetBW 2 erstreckt sich über Baden-
Württemberg. Im Osten Deutschlands befindet sich das Netz von 50Hertz
Transmission3 und verläuft durch die Bundesländer Berlin, Brandenburg, Hamburg,
Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen. Die nicht
Amprion zugehörigen Teile Hessens und Bayerns gehören zur Tennet TSO4, ebenso
wie das Netz über Schleswig-Holstein, Bremen und Niedersachsen. Ihr Ursprung liegt
in den vier großen in Deutschland ansässigen Energiekonzernen. So gingen die Netze
der Energiekonzerne RWE, EnBW, E.ON und Vattenfall, teilweise über Umwege, in
den heutigen Besitz der Firmen Amprion, TransnetBW, TenneT TSO sowie 50Hertz
Transmission über. Im Folgenden werden die Ergebnisse, kategorisiert nach Betreiber,
vorgestellt und deren Verwendbarkeit bewertet.
Abbildung 6: Deutschlandkarte aufgeteilt nach Übertragungsnetzbetreibern [19]
1 www.amprion.de 2 www.transnetbw.de 3 www.50hertz.com 4 www.tennet.eu
11
3.1.1. Amprion
Auf der Internetpräsenz der Firma Amprion sind keine detaillierten Netzinformationen
verfügbar. Auch weniger detailreiche Informationen, wie beispielsweise ein
Strangschema oder ähnliches fehlen. Unter der Rubrik „Interner Netzausbau“5 sind
dennoch einige Informationen zu abgeschlossenen, aktuell laufenden und zukünftig
beginnenden Projekten zu finden.
Trotz des geringen Informationsmaterials der Firma Amprion auf der eigenen
Homepage, ist dieses Netzgebiet dank einer weiteren Quelle, beschrieben in Kapitel
3.2.4. Powerland, gut eruierbar.
3.1.2. 50Hertz
Abbildung 7: Das Übertragungsnetz von 50Hertz Transmission [7]
5 http://www.amprion.net/interner-netzausbau
12
Der Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz bietet auf seiner Internetpräsenz keine
detaillierten Informationen zu seinen Leitungen und deren Eigenschaften. Jedoch
existiert ein Auslastungsschema6, welches die Leitungen im Übertragungsnetz anzeigt.
Aus diesem Schema kann die Anzahl der Leitungen zwischen den Umspannwerken
einwandfrei abgelesen werden (siehe Abbildung 7).
Weiterhin werden Informationen über die Leitungsnummer, Start und Ziel der
Umspannwerke, die Spannungsebene sowie die temporäre Belastung preisgegeben,
sofern in dem Schema eine Leitung mit der Mauszeiger berührt wird (siehe Abbildung
8).
Abbildung 8: Detaillierte Informationen über eine Verbindung [7]
Mit Hilfe von Powerland, einer Homepage mit diversen Informationen über das
Höchstspannungsnetz, können genaue Leitungslängen zu einigen der Verbindungen
ausgelesen werden. Hierauf wird in Kapitel 3.2.4. Powerland näher eingegangen.
Daraus folgt, dass lediglich die Informationen zum verwendeten Freileitungstyp fehlen.
Also um welche Art von Bündelleiter es sich handelt und über welchen Querschnitt die
Beseilung verfügt.
6 http://www.50hertz.com/netzkarte/?wcmLocale=de
13
3.1.3. Tennet TSO
Die Tennet TSO bietet ebenso wie die zuvor beschriebenen Übertragungsnetzbetreiber
keine detaillierten Leitungs- und Netzinformationen an. In der Veröffentlichung „Daten
und Fakten“ [2] ist das Netzgebiet dargestellt. Abbildung 9 zeigt einen Ausschnitt des
Schemas. Das gesamte Schema ist im Anhang unter Abbildung 40 angefügt. Daraus
lassen sich wie im Angebot von 50Hertz die Anzahl der Leitungen ersehen. Im
Gegensatz zum Schema von 50Hertz sind nicht alle Umspannwerke benannt. Weiterhin
existieren keine Leitungsnummern. In diesem Fall sind die Leitungen farblich markiert,
sodass die Spannungsebenen erkennbar sind. Grün eingezeichnete Leitungen arbeiten
mit einer Spannung von 220 kV, rote mit 380 kV.
Abbildung 9: Ausschnitt aus der Netzkarte der Firma TenneT [2]
14
3.1.4. TransnetBW
Über den Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW sind ohne eine Unterzeichnung einer
Vertraulichkeitsvereinbarung keine detaillierten Informationen erhältlich. Diese
Vereinbarung sieht vor, dass alle von der TransnetBW zur Verfügung gestellten
Informationen als „vertrauliche Informationen“ gelten und Dritten nicht zugänglich
gemacht werden darf. Die Geheimhaltung von Informationen steht jedoch im
Widerspruch zur Veröffentlichung dieser Arbeit. In der Präsentation
„Gleichstromübertragung über Freileitungen“ ist ein Netzschema enthalten [6]. Das
enthaltene Schema bietet, trotz schlechter Bildqualität, die besten Informationen über
das Netz der TransnetBW(siehe Abbildung 10). Leitungen der 380 kV Spannungsebene
sind rot eingezeichnet, Leitungen der 220 kV Spannung sind grün eingetragen.
Abbildung 10: Netzschema der Firma TransnetBW [6]
15
3.2. Übertragungsnetzbetreiber unabhängige Informationen
Neben den Informationen der Übertragungsnetzbetreiber existieren einige weitere
Möglichkeiten, Angaben über das Höchstspannungsnetz zu ermitteln. Die
Informationen der Übertragungsnetzbetreiber hinterlassen große Informationslücken,
welche mit Hilfe der folgenden Quellen der nachfolgenden Kapitel gefüllt werden
können. Durch die Kombination aller verfügbaren Quellen kann eine hohe Korrektheit
des resultierenden Netzes gewährleistet werden.
3.2.1. Karte des deutschen Höchstspannungsnetzes des FNN
Die Karte des Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE ist eine gute, jedoch auch grobe,
Übersicht über das deutsche Höchstspannungsnetz (Abbildung 11) [4]. In ihr sind
sowohl aktuelle Leitungen im 380 kV und 220 kV Bereich enthalten, als auch solche,
die sich im Bau oder in Planung befinden. Außerdem beinhaltet die Karte vorhandene,
geplante und im Bau befindliche Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecken
(HGÜ). Neben den Leitungen enthält die Karte auch größere deutsche Städte, HGÜ
Stationen und Umspannwerke.
Zu Beginn dieser Arbeit wurde mit einer am 01.01.2012 veröffentlichten Karte
gearbeitet, diese wurde ersetzt und wird vom FNN nicht mehr zur Verfügung gestellt.
Im weiteren Verlauf erschien eine neue Version, welche am 01.01 2014 veröffentlicht
wurde, zu sehen am unteren linken Rand auf Abbildung 11. Seit Veröffentlichung der
neuen Karte wurde diese verwendet.
Ein Nachteil der Karte ist, dass nicht alle auf ihr enthaltenen Informationen mit den
Aussagen der Netzbetreiber übereinstimmen. Sofern dies der Fall war, wurden die
Informationen des Netzbetreibers stets bevorzugt. Ein weiterer Nachteil der Karte des
Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE ist, dass bei einem Verlauf von 380 kV und
220 kV Leitungen auf einer Trasse lediglich die 380 kV Leitung angezeigt wird.
Besonders deutlich zu sehen ist dies im Ruhrgebiet zwischen Dortmund und Essen. Auf
der FNN-Karte ist nahezu ausschließlich ein 380 kV Netz eingezeichnet. Andere
Quellen bestätigen jedoch, dass das 220 kV Netz in diesem Gebiet nahezu gleich stark
vorhanden ist.
16
Abbildung 11: Karte des deutschen Höchstspannungsnetzes des FNN [4]
17
3.2.2. Liste der Umspannwerke und Google Earth
Als weitere Quelle für Daten über das deutsche Höchstspannungsnetz dient die „Liste
der Schaltanlagen im Höchstspannungsnetz in Deutschland“ von Wikipedia [12]. Die
Liste beinhaltet nicht nur die Namen der Umspannwerke, sondern auch ihre
geographischen Koordinaten und mit welcher Spannungsebene das Umspannwerk
arbeitet.
Abbildung 12: Ausschnitt aus der List der Umspannwerke [12]
Die Liste ist alphabetisch nach Bundesländern sortiert. In den Unterkategorien, welche
sich unter den Bundesländern befinden, sind die Umspannwerke nach ihrem Ort
ebenfalls alphabetisch geordnet (siehe Abbildung 12). Durch einen Klick auf den blau
gefärbten Link in der Spalte „Koordinaten“ und der Zeile des gewünschten
Umspannwerks, öffnet sich eine neue Seite zum Exportieren dieser Koordinate. Auf
dieser Folgeseite wird eine Vielzahl von Programmen aufgelistet, in welche die
Koordinate exportiert werden kann. Aufgrund der einfachen Handhabung, der lokalen
Speichermöglichkeit und der aktuellen Satellitenbildern, wurde Google Earth für diesen
Vorgang ausgewählt (verfügbar unter http://www.google.de/intl/de/earth/). Durch
Anklicken des Symbols wurde die entstehende Datei mit Google
Earth geöffnet.
18
Abbildung 13: Koordinate zum Umspannwerk Arpe in Google Earth mit bereits geänderter Beschriftung [Eigene Abbildung aus Google Earth]
In Google Earth erscheint, beispielsweise für einen Export der Koordinate für Arpe in
Nordrhein Westfalen, die markierte Koordinate. Alle importierten Koordinaten erhalten
automatisch den Namen „Liste_der_Schaltanlagen_im_Höchstspannungsnetz_
in_Deutschland“. Diese Koordinaten werden in den Namen des Umspannwerks
geändert. Es ist zu erkennen, dass sich an dieser Stelle tatsächlich ein Umspannwerk
befindet (Abbildung 13). Mit Hilfe dieser Koordinaten, konnten alle in der Liste
enthaltenen Umspannwerke zweifelsfrei ihrem Standort in Deutschland zugewiesen
werden.
Da es sich bei der Quelle um Wikipedia handelt, werden die enthaltenen Angaben mit
anderen Quelle abgeglichen, um diese zu überprüfen. Dabei stellte sich heraus, dass
sowohl Angaben fehlten, als auch Umspannwerke enthalten waren, die über keinen
Höchstspannungsanschluss verfügen.
Die Übertragung und Auflistung der Koordinaten in Google Earth erfüllt mehrere
Zwecke. Zum einen können den Umspannwerken in der FNN Karte Namen gegeben
werden. Das wiederum ermöglicht, dem Umspannwerk eine Spannungsebene
zuzuweisen. Zum anderen dienen die Koordinaten dazu, dass die Distanzen zwischen
den Umspannwerken bestimmt werden können. In Kapitel 3.5.1. wird auf diesen
Aspekt eingehend eingegangen.
19
3.2.3. Open Street Map
Abbildung 14: Umspannwerk Röhrsdorf in Sachsen [Open Street Map]
Die Internetseite Open Street Map 7 (OSM) bietet neben der Darstellung von
üblicherweise in Navigationshilfen vorzufindenden Straßen, Wohngebieten und
Landschaften, auch die Leitungsführung von Freileitungen. In Sonderfällen sind die
Spannungsebenen in den Umspannwerken, die Anschlusspunkte der Leitung oder die
Leitungsnummer ablesbar (siehe Abbildung 14).
Ist in der Liste der Schaltanlagen ein Umspannwerk nicht enthalten, welches in einer
anderen Quelle, beispielsweise der FNN Karte, markiert ist, kann Open Street Map zur
Überprüfung verwendet werden. Das Umspannwerk Brandenburg ist zum Beispiel
nicht in der Liste der Schaltanlagen enthalten. Südwestlich von Berlin ist auf der FNN
Karte sowie auf dem Auslastungsschema von 50Hertz eine Höchstspannungstrasse mit
anschließendem Umspannwerk dargestellt. Zur Ermittlung der Koordinaten des
Punktes in Google Earth, kann das fehlende Umspannwerk mit Hilfe von OSM ermittelt
werden.
7 www.openstreetmap.de
20
Abbildung 15: Umspannwerke Brandenburg und Wustermarkt in OSM [Open Street Map]
Von dem, mit dem in Brandenburg verbundene, Umspannwerk Wustermark ausgehend,
kann dem Leitungsverlauf in Open Street Map bis zum Umspannwerk Brandenburg
gefolgt werden. Die miteinander verbundenen Leitungen sind nummeriert, was die
Identifikation zusätzlich vereinfacht (siehe Abbildung 15). Durch betätigen des
„Export“ Knopfes, öffnet sich ein kleines Informations-Fenster auf der linken Seite.
Dort können die Koordinaten abgelesen werden, welche zur Eingabe in Google Earth
verwendet werden, um das Umspannwerk dort einzutragen.
Hierzu muss die Koordinate in das Suchfenster von Google Earth eingetragen werden,
woraufhin Google Earth die eingegebene Koordinate fokussiert. Ein Klick auf das
Symbol fügt einen Marker hinzu. Dieser wird anschließend nach dem Namen des
Umspannwerks benannt und ist automatisch gespeichert. Abbildung 16 zeigt das
Eingetragene Umspannwerk an.
Abbildung 16: Umspannwerk Brandenburg in Google Earth [Eigene Abbildung aus Google Earth]
21
3.2.4. Powerland
Powerland ist eine Internetpräsenz von Dipl. Ing. André Joost. Sie bietet viele
Informationen über das Höchstspannungsnetz. Auf der Homepage
http://powerland.bplaced.net/ sind zwei schematische Pläne zu finden (siehe Abbildung
41 und Abbildung 42 im Anhang), zum einen über das 220 kV Netz und zum anderen
über das 380 kV Netz. Des Weiteren befindet sich ein Stromleitungsverzeichnis auf der
Homepage. In diesem Verzeichnis sind ein großer Teil der Leitungen aus dem Amprion
und dem 50Hertz Netz enthalten. Darüber hinaus sind diese Leitungen mit OSM exakt
vermessen, was ein Auslesen genauer Leitungslängen ermöglicht.
3.2.4.1. Amprion 220 & 380 kV Netzschema
Auf dem Amprion 220 kV Plan ist ersichtlich, welche Umspannwerke miteinander
verbunden sind und über welche Leitung. Außerdem sind Kraftwerke und
Umspannwerke, welche sowohl mit 220 kV als auch mit 380 kV arbeiten, markiert
Abbildung 17 ist ein Ausschnitt aus der 220 kV Karte zu sehen.
Abbildung 17: Ausschnitt aus dem 220 kV Amprion Netzplan [10]
Das grüne Rechteck mit weißer Füllung und dem Inhalt Niederaußem steht für ein
reines 220 kV Umspannwerk. Dies ist mit dem Kraftwerk Niederaußem, schwarzer
Rand und grüne Füllung, über eine Leitung verbunden. Außerdem ist das Kraftwerk
Niederaußem über die Leitungen mit dem Namen Niederaußem 1a, Niederaußem 2b
22
und Niederaußem 3c mit dem Umspannwerk Brauweiler verbunden. Das
Umspannwerk Brauweiler ist in ein rotes Rechteck eingefasst, da es sowohl ein
Umspannwerk für die 220 kV als auch für die 380 kV Spannungsebene ist. Der
Amprion Netzplan über die 380 kV Spannungsebene besitzt den selben Aufbau wie der
oben beschriebene 220 kV Plan. Als einzige Unterschiede können genannt werden, dass
die Rechtecke rot statt grün eingefärbt sind und Umspannwerke, die an beide
Höchstspannungsebenen angeschlossen sind, nicht gesondert markiert sind (siehe
Abbildung 18).
Abbildung 18: Ausschnitt aus dem 380 kV Amprion Netzschema [11]
3.2.4.2. Stromleitungsverzeichnis
Neben den Netzschemata befindet sich auch ein Stromleitungsverzeichnis 8 in
Powerland. Wird das Verzeichnis geöffnet, erhält der Leser einen Einblick in eine
Leitungsliste verschiedener Verteilnetzbetreiber, Stadtwerke, der DB Energie, RWE
und der vier Übertragungsnetzbetreiber. Abbildung 19 und Abbildung 20 und zeigen
die Unterteilung der Liste.
Abbildung 19: Ausschnitt aus Stromleitungsverzeichnis Bereich 50Hertz [Powerland]
8 http://powerland.bplaced.net/stromleitungen.htm
23
Abbildung 20: Ausschnitt aus Stromleitungsverzeichnis Bereich Amprion [Powerland]
Die Spannungen sind in der ersten Spalte farbig markiert eingetragen. In der Spalte
„Leitung“ steht entweder der Name der Leitung, die Leitungsnummer oder es bleibt
unausgefüllt. In der Spalte „ref“ ist die Leitungsnummer eingetragen. Die Spalten
„von“ und „nach“ enthalten Start und Ziel der Leitung. Die Spalte „Relation“ beinhaltet
eine Nummer und drei aufrufbare Links. Die Relationsnummer ist für die Darstellung
in OSM von Bedeutung. Über den Link „gpx“ sind zusätzliche Leitungsinformationen
verfügbar. Der Betreiber steht jeweils über dem Beginn einer neuen Liste sowie in der
dafür vorgesehenen Spalte. In der letzten Spalte sind farbliche Bezeichnungen der
Leitung eingetragen.
Die Liste wurde aus den in OSM eingetragenen Freileitungen erstellt. Somit ist es
möglich, dass die Verbindung in OSM anzeigt werden können. Hierdurch lassen sich
weitere Informationen gewinnen. Durch klicken des Links „gpx“, öffnet sich ein neues
Fenster. In Abbildung 21 und Abbildung 22 sind Ausschnitte aus diesem Fenster
dargestellt.
Abbildung 21 zeigt den von Open Street Map dargestellten Kartenausschnitt, welcher
beim auswählen des „gpx“ Links der Leitung „Hambach 1a“ geöffnet wird. Das Start-
und Zielumspannwerk, in diesem Fall Oberzier und der Tagebau Hambach, sind
deutlich zu erkennen. Die blaue Markierung zeigt den Leitungsverlauf. Beim
Auswählen der weiteren beiden Verbindungen Hambach 2a und 3a erscheint dasselbe
Kartenbild, da die Leitungsverläufe auf den gleichen Masten geführt werden. Weiterhin
24
wird in dem sich öffnenden Fenster, wie Abbildung 22 zeigt, die Länge der Leitung
angegeben.
Abbildung 21: Leitungsverlauf Hambach 1a in OSM [Eigene Abbildung]
Bei längeren Leitungen kommt es vor, dass die Leitung in mehrere Abschnitte unterteilt
ist. Die Länge gibt die Leitungslänge an. Bei mehreren Abschnitten müssen die
Leitungslängen zur Gesamtlänge addiert werden. Die Entfernung zum nächsten
Abschnitt enthält, bei mehreren Abschnitten, die Distanz in Luftlinie. Der unter
„Vergrößern“ gesetzte Haken ermöglicht das Ein und Ausschalten der blauen
Markierungslinie.
Mit Hilfe dieser Methode ist es möglich, zu allen in der Liste verfügbaren Leitungen
die Längenparameter der Übertragungsleitungen exakt zu bestimmen. Darüber hinaus
kann mit diesen Ergebnissen ein Korrekturfaktor zur verbesserten Bestimmung von
Leitungslängen bestimmt werden (siehe Kapitel 3.5.3. Korrekturfaktor).
Abbildung 22: Verlaufsliste der gewählten Leitung [Eigene Abbildung]
25
3.3. Zusammenführung der Informationen
Aufgrund der für jedes Netzgebiet unterschiedlichen Informationsdichte, kann nur eine
Kombination aus allen verfügbaren Quellen zu einem möglichst realistischen Nachbau
des deutschen Höchstspannungsnetzes führen. Grundlage bildet die FFN Karte. Alle
aus der Liste der Umspannwerke und nach Google Earth exportierten Knotenpunkte
sind auf dieser Karte eingetragen. Aus diesem Grund wurde die Karte im Format Din
A0 ausgedruckt. Durch das Eintragen der Umspannwerke traten sowohl
Umspannwerke auf, welche in der Karte nicht eingetragen sind, als auch solche, die auf
der Karte markiert sind, jedoch nicht in der Liste wieder zu finden sind.
Grundsätzlich wurde den Informationen der ÜNB am meisten vertraut.
Für das Netzgebiet des Betreibers 50Hertz konnte, durch einen Abgleich mit dem zur
Verfügung stehenden Auslastungsschema, eine guter Nachbau in Neplan realisiert
werden. Stellte sich ein Umspannwerk aus der Liste der Schaltanlagen als
Höchstspannungsanschlussfrei heraus, wurde es aus Google Earth gelöscht. Fehlte ein
Umspannwerk hingegen, musste es mit der in Kapitel 3.2.3. beschriebenen Methode in
Google Earth eingetragen werden. Das Auslastungsschema bietet hier den großen
Vorteil, dass alle Umspannwerke eindeutig aufgezeigt sind. Viele Leitungslängen sind
in OSM vermessen. Das bedeutet, dass der erstelle Netznachbau für diesen Bereich sehr
gut ist. Darüber hinaus ist auch die verwendete Spannungsebene immer eindeutig zu
erkennen.
Oben beschriebene Vorteile gelten ebenso für das Netzgebiet der Firma Amprion.
Durch die zwei verfügbaren Netzschemata sind sowohl alle Umspannwerke, als auch
alle Kraftwerke eindeutig vorhanden. Dazu sind die Spannungsebenen der Leitungen
klar getrennt. Das Eintragen und Löschen fehlerhafter Informationen aus der Liste der
Schaltanlagen folge auf die gleiche Weise, wie für das Gebiet von 50Hertz. Der
Großteil der Leitungslängen ist in OSM vermessen. Der Nachbau des
Höchstspannungsnetzes der Firma Amprion ist aufgrund der vorhandenen
Informationen ebenfalls gut beschreibbar.
Die über das Netzgebiet TenneT verfügbare Netzkarte bietet eine Verfeinerung der
FNN Karte. Zwar kann erst nach Eintragen aller Umspannwerke in beide Karten ein
sinnvoller Abgleich durchgeführt werden, dafür ist aber das Ergebnis ähnlich genau
wie bei den Netzgebieten von Amprion und 50Hertz. Mit Hilfe der TenneT Karte ist
die Leitungsanzahl und die Spannungsebene eindeutig. Die in OSM vermessenen
26
Leitungslängen sind nicht so zahlreich vorhanden. Durch die in Kapitel 3.5.1.
beschriebene automatische Abstandsberechnung der Koordinaten, kann dennoch ein
sehr gutes Netzbild erstellt werden.
Als kleinstes Netzgebiet der vier Übertragungsnetzbetreiber, ist das der Firma
TransnetBW anzusehen. Die zur Verfügung stehenden Informationen vom
Netzbetreiber selbst sind gering. Die einer Präsentation entnommene Übersichtskarte
bietet trotz ihrer schlechten Bildqualität eine gute Übersicht. Das Netzgebiet kann durch
diese Information gut Nachgebaut werden.
Die Verknüpfungen von Umspannwerk und Leitung im Netz der Firma Amprion ist
aufgrund der zur Verfügung stehenden Netzschemata ausreichend beschrieben. In den
drei weiteren Netzgebieten, ist durch den Abgleich aller Informationen, der Netzaufbau
entstanden. Resultat dieses Abgleichs ist eine Auflistung aller Umspannwerke samt
Koordinaten in Google Earth und eine vollständig mit allen Informationen erweiterte
FNN Karte.
27
3.4. Einführung von Verbindungsknoten
Sofern eine Freileitung mit mehr als zwei Umspannwerken verbunden ist, ist die
Einführung eines Verbindungsknotens notwendig. Als Verbindungsknoten wird der
Punkt bezeichnet, von dem aus drei Leiterseile abgehen. Abbildung 23 zeigt einen
Ausschnitt aus der Amprion Netzkarte 220 kV mit mehreren solcher Punkte.
Abbildung 23: Beispiel für Verbindungsknoten [10]
Wie auf Abbildung 23 zu sehen, hat die blau markierte Freileitung „Itterbach Ost“ vier
angeschlossene Umspannwerke und zwei Verbindungsknoten. Zur Identifizierung und
späteren Markierung der Knoten, kann die Leitung über Powerland in OSM angezeigt
werden. Steht eine Leitung nicht über Powerland zur Verfügung, muss eines der
Umspannwerke mit OSM aufgerufen und der Leitungsverlauf auf den Knoten
abgesucht werden. Abbildung 24 zeigt den in OSM angezeigten Leitungsverlauf der
Leitung „Itterbach Ost“.
28
Abbildung 24: Leitungsverlauf "Itterbach Ost" [Open Street Map]
Wird die Ansicht auf den oberen Knotenpunkt vergrößert, ergibt sich daraus Abbildung
25. Der Verbindungsknoten ist deutlich erkennbar. Durch klicken auf die
Auswahlmöglichkeiten „Tools“, „Other Maps“ und „OpenStreetMap“, wird ein Fenster
mit den Koordinaten des Punktes geöffnet. Dieser wird in Google Earth eingegeben,
um für den Verbindungsknoten einen Punkt für die Berechnungsmatrix zu setzen.
Abbildung 25: Oberer Verbindungsknoten der Leitung "Itterbach Ost" [Open Street Map]
In Google Earth zeigt sich das in Abbildung 26 dargestellte Bild. Die roten Kreise
markieren dabei die zur Aufspannung des Verbindungsknoten verwendeten
Höchstspannungsmasten. Der Verbindungsknoten wird in Google Earth auf die gleiche
Weise erstellt, wie ein Umspannwerk in Kapitel 3.2.2. Der Verbindungsknoten erhält
den Namen der Leitung. Ist kein Leitungsname verfügbar, wird er nach dem
29
Bundesland benannt, indem er sich befindet und eine Zahl angefügt, falls es mehrere
Knoten in einem Bundesland nötig sind.
Abbildung 26: Verbindungsknoten "Itterbach Ost" [Eigene Abbildung mit Google Earth]
Der Verbindungsknoten in Abbildung 23 auf der Höhe des Umspannwerks Mettmann,
ist eine andere Art von Verbindungsknoten. Wie in Abbildung 27 zu sehen, geht die
Freileitung direkt durch das Umspannwerk. Somit kann das Umspannwerk selbst als
Verbindungsknoten angesehen werden. Es muss kein neuer Verbindungsknoten in
Google Earth gesetzt werden. Hat ein Verbindungsknoten einen Abstand von weniger
als einem Kilometer zu einem der Angeschlossenen Umspannwerke, wird auf das
setzten eines Knotens verzichtet und das Umspannwerk als Knoten angesehen.
Abbildung 27: Leitungsverlauf durch das Umspannwerk Mettmann [Open Street Map]
30
3.5.Auswertung der Informationen
In den folgenden Unterpunkten dieses Kapitels wird aufgezeigt, wie die gewonnenen
Informationen zur späteren Eingabe in Neplan verarbeitet wurden. Eine Tabelle mit
einer Matrix aus allen Verbindungen bietet die Grundlage der Daten. Diese Grundlage
wird durch Listen aller Verbindungen, kategorisiert nach Netzbetreiber, und den durch
OSM ermittelten Leitungslängen erweitert. Abschließend wird jeder Verbindung der
Luftlinienabstandswert und ein korrigierter Abstandswert beigefügt.
3.5.1. Automatische Berechnung der Leitungslängen
Die Entfernung zwischen den Umspannwerken kann mit der Linealfunktion in Google
Earth ausgemessen werden. Aufgrund der Tatsache, dass das deutsche
Höchstspannungsnetz über 400 Umspannwerke beinhaltet, ist diese Methode jedoch
wenig praktikabel.
Für eine automatische Berechnung müssen die Koordinaten zu jedem Punkt vorhanden
sein. Da aus Google Earth alle fehlerhaften Umspannwerke entfernt wurden, sowie alle
fehlenden hinzugefügt sind, können die geographischen Koordinaten aus Google Earth
entnommen werden. Dies ist möglich, indem „Meine Orte“, in denen sich alle
Koordinaten befinden, in einer „*.kml“ Datei gespeichert werden. Dieser Dateityp kann
von Excel geöffnet werden und enthält neben viele weiteren Informationen, vor allem
Längen- und Breitengrad zu jeder Koordinate in Dezimalzahlen.
Mithilfe der Dezimalzahl für Längen- und Breitengrad wurde eine Matrix aller
Umspannwerke erstellt. Für jeden Breitengrad gilt eine Länge von 111,32 km pro Grad.
Beim Längengrad ist das Kilometer pro Grad Verhältnis vom Breitengrad abhängig.
Deutschland wird nahezu zentral vom 50sten Breitengrad durchzogen. Für diesen
Winkel gilt etwa 71,55 km pro Längengrad [16].
= (( − ) ∗ 111,32/°)² + (( − ) ∗ 71,55/°)²
(Gl.1)
Mit Hilfe dieses Wissens kann eine Matrix erstellt werden, welche die Abstände
zwischen allen Punkten automatisch berechnet. Diese Werte können später einzeln
abgerufen werden. Zur Erstellung der Matrix sind Name des Umspannwerkes,
31
Breitengrad und Längengrad nebeneinander in Excel in einer Zeile eingetragen. Die
Eintragungen beginnen ab Zeile 4. In jeder weiteren Zeile steht ein neues Umspannwerk
sowie seine Koordinaten. Diese befinden sich immer in den Spalten A, B und C. Für
eine bessere Übersicht sind die Umspannwerke nach dem Alphabet von A beginnend
sortiert. Außerdem sind die ersten drei Spalten jeder zweiten Zeile hellblau gefärbt. Zur
Erstellung der Matrix müssen alle Werte markiert und kopiert werden. Beim erneuten
Einfügen muss die Option „Transponiert“ ausgewählt werden, sodass alle
Umspannwerke in Zeile 1, alle Breitengrade in Zeile 2 und alle Längengrade in Spalte
3, beginnend ab Spalte D, aufgelistet sind (Abbildung 28).
Abbildung 28: Einfügen der transponierten Werte [Eigene Abbildung]
Die Fläche zwischen den beiden Wertebereichen wird anschließend mit der
Berechnungsformel gefüllt. Jede Zelle entnimmt dafür immer Werte aus der Spalte
sowie Zeile in der sie sich selbst befindet. Im ersten Teil der Formel wird die Differenz
der beiden Breitengrade gebildet und das Ergebnis mit dem Umrechnungsfaktor 111,32
km/Grad multipliziert. Im zweiten Schritt wird die Differenz der Längengrade gebildet
und mit dem dazugehörigen Faktor 71,5 km/Grad umgerechnet. Die entstandenen
Werte in Längeneinheiten bilden zwei Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks. Zur
Berechnung der Hypotenuse quadriert die Formel die einzelnen Werte, addiert sie
miteinander um anschließend ihre Wurzel zu ziehen. Jede Zelle, die ein Umspannwerk
am Anfang ihrer Zeile und Spalte besitzt, wird mit dieser Formel gefüllt. Beispielhaft
für die Zelle D4 ergibt sich folgende Formel:
=(((D$2-$B4)*111,32)^2+(($C4-D$3)*71,5)^2)^0,5
Die $-Zeichen in der Formel verhindern, dass beim Kopiervorgang die hinter ihm
stehende Ziffer innerhalb der Spalte oder Zeile verändert wird. Tabelle 1 ist ein
Ausschnitt aus der Matrix.
32
Tabelle 1: Ausschnitt aus der Matrix zur Längenberechnung [Eigene Tabelle]
Der Vergleich zwischen den Umspannwerken Krün in Bayern sowie dem in Flensburg,
ergibt mit dieser Berechnungsmethode eine Distanz von 815,86 km. Die gleiche
Messung mit Google Earth ergibt einen Abstand von 814,81 km. Die resultierende
Abweichung von 0,129 % ist so klein, dass sie vernachlässigt werden kann.
Die Verbindung zwischen zwei Umspannwerken ist in den seltensten Fällen eine gerade
Linie. Aufgrund von landschaftlichen Bedingungen wie Wälder, Wohngebieten oder
Gewässern ist der Großteil der Freileitungen zu Umwegen gezwungen. Um den
dadurch resultierenden Längenfehler zu verringern, wird in Kapitel 3.5.3. ein
Korrekturfaktor eingeführt.
3.5.2. Liste aller Verbindungen
In der erstellten Excel Tabelle zur automatischen Längenberechnung kann mit Hilfe
weiterer Tabellen die Leitungslängen beschrieben und aufgelistet werden. Als erstes
werden dazu fünf weitere Tabellen in die Excel Datei hinzugefügt. Eine Liste für beide
Spannungsebenen der Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz, TransnetBW und TenneT
sowie je eine Liste für die 220 kV und eine für die 380 kV Spannungsebene des
Amprion Netzes. Tabelle 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Amprion 220 kV Liste.
Tabelle 2: Ausschnitt aus der 220 kV Amprion Tabelle [Eingene Tabelle]
Die Tabellen werden nacheinander mit folgenden Informationen gefüllt. Die ersten
beiden Spalten enthalten die Umspannwerke, zwischen welchen sich die Freileitung
befindet. Sind mehr als zwei Umspannwerke an eine Freileitung angeschlossen, sind
die Umspannwerke untereinander in der ersten Spalte aufgeführt, wobei in der zweiten
33
Spalte dann jeweils der Verbindungsknoten eingetragen ist. In der dritten Spalte steht
die mit Hilfe von OSM ermittelte Länge der Leitung. Ist solch eine Angabe nicht
vorhanden, bleibt die Zelle frei. Die Spalte Matrix/km enthält eine Funktion. Diese
sucht automatisch die Luftlinienlänge der Freileitung aus der Distanz-Matrix heraus.
Die vollständige Funktion lautet:
=INDEX
('Distanz-Matrix'!$D$4:$QZ$463;
VERGLEICH(A4;'Distanz-Matrix'!$A$4:$A$463;0);
VERGLEICH(B4;'Distanz-Matrix'!$D$1:$QZ$1;0))
Die Index Funktion gibt den Wert einer Zelle aus, welcher sich in einer definierten
Matrix befindet. In diesem Fall ist die Matrix die in Unterpunkt 3.5.1. erstellte Tabelle
zur automatischen Ermittlung der Leitungslängen. Die beiden „Vergleich“-Funktionen
liefern Spalte und Zeile der gesuchten Zelle. Der erste Vergleich sucht das in A4
eingetragene Umspannwerk in der ersten Spalte der Distanz-Matrix und übergibt seine
Zeile an den Index. Der zweite Vergleich sucht das in B4 eingetragene Umspannwerk
in der ersten Zeile der Matrix und übergibt seine Spalte an den Index. Die Kombination
aus Zeile und Spalte ergeben die Zelle, an der sich die Zeile und Spalte der
eingetragenen Umspannwerke schneiden und somit ihren Abstand.
Die fünfte Spalte verrechnet den aus der Matrix gewonnen Wert mit dem für die
entsprechende Länge ermittelten Korrekturfaktor. Eine Beschreibung der Funktion
folgt im Unterpunkt 3.5.3.
In der letzten relevanten Spalte ist die Anzahl der verbundenen Leitungen eingetragen.
Viele Umspannwerke sind mit mehr als einer Leitung mit einem Anderen verbunden.
Das bietet die Möglichkeit die Masten gleich zu belasten, eine höhere
Leistungsfähigkeit sowie eine bessere Versorgungssicherheit für den Fall von
Wartungen oder Störungen.
34
3.5.3. Korrekturfaktor
Der Korrekturfaktor soll den Fehler verringern, der entsteht, wenn nur die Luftlinie
zwischen zwei Umspannwerken als Leitungslänge angenommen wird. Zur
Bestimmung der durchschnittlichen Abweichung wurde eine Tabelle erstellt. Darin ist
die Luftlinienstrecke der tatsächlichen, per Powerland ermittelten Strecke, gegenüber
gestellt. Für die tatsächlichen Längen sind alle im Netzgebiet von Amprion und 50Hertz
vorhandenen Längenangaben verwendet worden.
In einem ersten Schritt sind alle Angaben in eine Liste kopiert worden. Anschließend
wurden die Zeilen entfernt, bei denen nicht beide erforderlichen Werte vorhanden
waren. Für eine bessere Übersicht ist die Liste nach Leitungslänge sortiert. Aus allen in
der Liste vorhandenen Werten konnte ein allgemeiner Korrekturfaktor erstmittelt
werden. Folgende Formel wurde dazu verwendet:
= ℎ
äℎℎ
Der allgemeine Korrekturfaktor beträgt gerundet 1,244. Im Durchschnitt sind also alle
Freileitungen 1,244-mal so lang, wie ihre Luftlinienstrecke.
In einem zweiten Schritt wurde untersucht, ob sich der Korrekturfaktor verändert, wenn
nicht das gesamte Längenspektrum betrachtet wird. Dazu wurde die Tabelle so
erweitert, dass sechs einstellbare Bereiche definiert werden können. Tabelle 3 zeigt
einen Ausschnitt der endgültigen Tabelle.
Tabelle 3: Ausschnitt aus der Korrekturfaktortabelle [Eigene Tabelle]
35
In Spalte E befindet sich eine Wenn-Formel, die überprüft ob der in Spalte C enthaltene
Wert kleiner ist, als die erste Referenzdistanz. Jede weitere übernächste Zeile enthält
eine ähnliche Formel, welche jeweils überprüft, ob sich die in Spalte C befindliche Zahl
zwischen den folgenden Referenzdistanzen befindet. Somit überprüft die Formel in
Spalte G auf den Bereich zwischen Referenzdistanz eins und zwei, Spalte I auf die
Referenzdistanzen zwei und drei usw. Ist der überprüfte Wert außerhalb des
Referenzbereiches, wird die Zelle automatisch gleich „0“ gesetzt. Die Spalten F, H, J,
L, N und P enthalten eine Funktion, die immer dann den Wert aus Spalte D übernimmt,
wenn ihre linke Spalte nicht Null ist. Andernfalls wird ihr Wert auch Null. Der
Korrekturfaktor für die einzelnen Bereiche errechnet sich nach der gleichen Formel,
wie der allgemeine Korrekturfaktor. Die einbezogenen Werte sind jedoch auf ihre
Bereiche limitiert.
Eine Einteilung des Korrekturfaktors auf verschiedene Längenbereiche ist sinnvoll, da
vor allem bei kurzen Leitungen kaum Längenunterschiede vorhanden sind. Dieser
Umstand ist darauf zurück zu führen, dass kurze Leitungen häufig Kraftwerke mit
Umspannwerken verbinden. Kraftwerk und Umspannwerk sind dann aufeinander
abgestimmt gebaut worden. Die Freileitungen verlaufen häufig noch auf dem
Werksgelände selbst, ohne Umwege nehmen zu müssen. Die erste Referenzdistanz ist
deshalb auf 6 km eingestellt worden, da bei weiterer Erhöhung ein signifikanter Anstieg
des Korrekturfaktors erfolgt. Der erste Korrekturfaktor beträgt somit 1,021 für
Freileitungen zwischen 0 und 6 km. Bei identischer Vorgehensweise ergibt sich für die
zweite Referenzdistanz ein signifikanter Anstieg bei Werten über 12 km. Somit ist der
zweite Korrekturfaktor 1,149 groß und für den Bereich zwischen 6 km und 12 km
anzuwenden. Bei weiterem Vorgehen nach diesem Schema zeigt sich, dass fünf
Wertebereiche und somit auch fünf Korrekturfaktoren ausreichen. Die
Einstellmöglichkeiten für den sechsten Korrekturfaktor sind somit obsolet. Tabelle 4
zeigt die Wertebereiche sowie die damit verbundenen Korrekturfaktoren:
Tabelle 4: Tabelle der Korrekturfaktoren [Eigene Tabelle]
1 1,021 von: 0 bis: 6
2 1,149 von: 6 bis: 12
3 1,244 von: 12 bis: 90
4 1,283 von: 90 bis: 135
5 1,237 von: 135 bis: 300
Distanz /kmKorrekturfaktor
36
Zur Anwendung kommt der Korrekturfaktor in der bereits vorgestellten Liste aller
Verbindungen in Kapitel 3.5.2. In der Spalte „Distanz*k“ wird die Luftliniendistanz
aus der vorherigen Spalte mit dem entsprechenden Korrekturfaktor multipliziert. Zur
Auswahl des richtigen Korrekturfaktors analysiert zuerst eine Schleife aus Wenn-
Funktionen den Inhalt. Die erste Wenn-Funktion überprüft, ob die Distanz kleiner ist
als der erste Referenzwert. Ist dies der Fall, wird der Wert mit dem ersten
Korrekturfaktor multipliziert und ausgegeben. Ist dies nicht der Fall, überprüft eine
zweite Wenn Funktion, ob der Wert kleiner ist als der zweite Referenzwert. Gilt diese
Bedingung als erfüllt, wird der Wert mit dem zweiten Korrekturfaktor multipliziert und
ausgegeben. Ist der Wert nicht kleiner schließt sich eine weitere Wenn Funktion nach
gleichem Schema an. Diese Wenn-Schleife kann bis zum fünften und letzten
Referenzwert durchgeführt werden. Da der fünfte Referenzwert größer ist, als jede
Freileitungsstrecke, endet die Schleife immer spätestens hier. Abbildung 29 zeigt die
Abweichungen zwischen den gemessenen und den samt Korrekturfaktor errechneten
Distanzen.
Abbildung 29: Diagramm zur Beschreibung des Korrekturfaktors
3.6. Ergebnis
Alle für den Nachbau des deutschen Höchstspannungsnetzes relevanten Informationen
sind vorhanden. Es wurden sämtliche Umspannwerke und deren Verbindungsleitungen
ermittelt. Darüber hinaus sind die Spannungsebenen sowie die Anzahl der verwendeten
Stromkreise definiert. Im folgenden Kapitel kann nun durch Zugriff auf die ermittelten
Daten das Höchstspannungsnetz gut nachgebildet werden.
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200
be
rech
ne
te D
ista
nz
(in
kl.
Ko
rre
ktu
rfak
tor)
/km
gemessen Distanz /km
Datenpunkte Linear (Datenpunkte)
37
4. Neplan
4.1. Einführung in die Benutzung von Neplan
Das Programm Neplan 9 der Firma BCP Busarello + Cott + Partner AG ist ein
Simulationsprogramm. An seiner Entwicklung waren außerdem die Firma ABB AG
sowie die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich beteiligt.
In der vorliegenden Arbeit wird Neplan zum virtuellen Nachbau des deutschen
Höchstspannungsnetzes verwendet. Neben der Möglichkeit ein elektrisches Netz
aufzubauen und Simulationen damit durchzuführen, beinhaltet Neplan noch viele
weitere Funktionen. Auf diese wird jedoch nicht näher eingegangen, da sie keinen
Bezug zu dieser Arbeit haben.
Abbildung 30: Grundaufbau von Neplan [8]
Abbildung 30 zeigt den Aufbau von Neplan mit einem bereits geöffneten Projekt mit
dem Namen „Mein Projekt“. Im Folgenden werden die von 1 bis 8 nummerierten
Bereiche benannt und kurz erklärt.
9 http://www.neplan.ch/html/e/e_home.htm
38
1. Titelleiste
In der Titelleiste steht neben dem Programmnamen NEPLAN der Name des Projekts.
Besitzt das Projekt mehrere Pläne, wird auch der Name des aktuell geöffneten Plans
angezeigt, sowie der Name der geöffneten Variante.
2. Menüleiste
Die Menüleiste bietet den Zugriff und die Verwaltung für nahezu alle im Programm
enthaltenen Funktionen. Sind Funktionen nicht in der Menüleiste verfügbar, können die
Leisten und Fenster, in welcher diese Funktionen enthalten sind, über die Menüleiste
geöffnet werden.
3. Symbolleiste
Einen Schnellzugriff auf verschiedene Funktionen bietet die Symbolleiste. Um die
Beschreibung eines Symbols zu sehen, muss der Mauszeiger kurz über dem
gewünschten Symbol ruhen. Außerdem wird, wenn für eine Funktion verfügbar, in dem
sich öffnenden kleinen Beschreibungsfenster, was eine Tastenkombination angezeigt,
welche ebenfalls zu Nutzung der Funktion verwendet werden kann.
4. Arbeitsfenster
Der Hauptbereich in Neplan ist das Arbeitsfenster. Hierein werden die Pläne geladen
und das Netz aufgebaut.
5. Varianten-Manager
Der Varianten-Manager zeigt die aktuell geöffnete Variante sowie die verfügbaren
Varianten an. Außerdem wird er zu Verwaltung der Varianten benutzt. Über den
Varianten-Manager kann in den Plan-Manager gewechselt werden. Dieser zeigt die in
der aktuell geöffneten Variante verfügbaren Pläne an. Diese lassen sich, wie die
Varianten, verwalten sowie öffnen und schließen. Weiterhin können im Reiter „Alle
Elemente“ und „Elemente“ diverse in den Plänen verarbeitete Elemente aufgelistet
werden.
6. Symbol-Fenster
Über das Symbol-Fenster können Elemente in den geöffneten Plan eingefügt werden.
Dies gilt für bereits vorinstallierte Elemente wie Transformatoren, als auch für selbst
definierte Symbole, wie z.B. Freileitungsmasten.
7. Hinweis-Fenster
Das Hinweis-Fenster gibt vor allem Aufschluss über Fehler. Falsche oder fehlende
Eingaben werden hier angezeigt. Außerdem werden allgemeine Hinweise oder
Informationen zu durchgeführten Berechnungen angezeigt.
39
8. Status-Zeile
In der Status-Zeile wird die X und Y-Koordinate von dem Punkt angezeigt, über dem
sich der Mauszeiger gerade befindet. Zusätzlich ist ersichtlich, ob der Nummernblock
aktiviert ist und wie stark die aktuelle Ansicht vergrößert ist. Zudem wird angezeigt,
welche Funktion ein Symbol in der Symbolleiste hat.
4.2. Aufbau des Netzes
4.2.1. Erstellen eines neuen Projekts
Nach Start des Programmes wird zuerst ein neues Projekt erstellt. Hierzu wird in der
Menüleiste der Reiter „Datei“ ausgewählt und auf „Neu“ geklickt. Alternativ kann auch
die Tastenkombination „Strg+N“ verwendet werden. Es öffnet sich ein neues Fenster
mit verschiedenen Eingabemöglichkeiten (siehe Abbildung 31).
Abbildung 31: Neplan Fenster zum Öffnen eines neuen Projektes [Eigene Abbildung]
Der Speicherort ist standardmäßig ein von Neplan erstellter Ordner im Bereich
„Dokumente“ des Benutzers, in diesem Fall vom „User“. Da es sich bei dem Projekt
um das deutsche Höchstspannungsnetz handelt, wird der Projektname Deutschland
gewählt. Die in dieser Arbeit verwendete Neplan Version hat ausschließlich eine Lizenz
für den Aufbau elektrischer Netze. Bei Verwendung von Neplan mit größerem
40
Lizenzumfang muss in diesem Fall die Auswahl entsprechend getroffen werden. Das
deutsche Höchstspannungsnetz beinhaltet über 400 Umspannwerke. Daraus resultiert
eine noch größere Anzahl an Knotenpunkten. Zum einen einfache 220 kV und 380 kV
Umspannwerke, zum anderen Umspannwerke die über beide Höchstspannungen
verfügen und somit zwei Knoten in Neplan gesetzt werden müssen.
Um bei dieser hohen Anzahl von Knoten einen übersichtlichen Plan zu erhalten, muss
die größte, in Neplan verfügbare, Plangröße gewählt werden. Dies entspricht der
Plangröße Din A0 mit einer Größe von 841 x 1189 mm.
4.2.2. Integration einer Hintergrundkarte
Der erstellte Plan hat nach seiner Erstellung einen weißen Hintergrund mit einem
schwarz gepunkteten Raster. Dieser Hintergrund soll durch die Höchstspannungskarte
den FNN ersetzt werden. Das bietet mehrere Vorteile. Die Umspannwerke können auf
der Karte dort platziert werden, wo sie sich tatsächlich befinden. Diese Anordnung
bietet für die spätere Simulation den Vorteil, dass bei angezeigten Überlasten in
tabellarischer Form, z.B. auf der Strecke zwischen Hamburg Nord und Hamburg Ost,
die überbeanspruchte Leitung schnell gefunden ist. Des Weiteren kann die eingelesene
Karte in Neplan skaliert werden, sodass Leitungslängen von Neplan bestimmt werden
können. Dieses Verfahren wird im späteren Verlauf in Kapitel 4.2.4. dieser Arbeit noch
intensiver thematisiert.
Da die Karte des FNN ausschließlich als PDF Datei verfügbar ist, musste diese vorher
in ein Neplan kompatibles Format umgewandelt werden. Hierzu wurde die Datei
„uebersichtsplan-2014.pdf“, welche die Karte enthält, mit dem Grafikprogramm GIMP
2.8 geöffnet und mit der „Exportieren“ Funktion als „uebersichtsplan-
2014.jpg“ gespeichert.
Zum Einfügen der Karte in Neplan muss im Reiter „Einfügen“ der Unterpunkt
„Karte“ ausgewählt werden. Es öffnet sich ein weiteres Fenster, in welchem die Datei
ausgewählt werden muss, die die gewünschte Karte enthält. Die erstellte Grafikdatei
„uebersichtsplan-2014.jpg“ wird an dieser Stelle ausgewählt. Neplan lädt die Karte und
kann sie mit einem linken Mausklick auf den Hintergrund platzieren. In Abbildung 32
ist zu erkennen, dass Neplan die Karte nicht bis an die Grenzen der DIN A0 Planvorlage
einfügt. Damit die gesamte Plangröße ausgenutzt werden kann, muss die Karte skaliert
werden. Durch klicken mit der rechten Maustaste auf die Karte öffnet sich ein Reiter
41
und die Option „Eigenschaften Karte…“ kann ausgewählt werden. Es erscheint das
Auswahlfenster „Karteneigenschaften ändern“, wie ebenfalls in Abbildung 32 zu sehen.
Hier ist es wichtig nicht nur den Haken im Feld “Skalierung zulassen“ zu setzten,
sondern auch den Haken im Feld „Schreibgeschützt“ zu entfernen. Durch das
Bestätigen der Eingabe kann die Karte skaliert werden.
Abbildung 32: Unskalierter Plan mit Auswahlfenster zum Ändern der Karteneigenschaften in Neplan [Eigene Abbildung]
Um den in der Karte enthaltenen Maßstab nicht zu verfälschen, muss die Karte
proportional zu ihrem originalen Seitenverhältnis verändert werden. Das
Seitenverhältnis beträgt:
ℎä =
ä=
2756
3666= 0,7512
Das Seitenverhältnis des Plans stimmt nicht mit dem der Karte überein:
ℎä =
ä=
841
1189= 0,7073
Der Unterschied im Seitenverhältnis bedeutet, dass die Karte den Plan nicht vollständig
bedecken kann, ohne die Karte zu verzerren. Aus diesem Grund bleibt ein Teil des Plans
von der Karte unbedeckt. Wird die Karte bis an den äußeren rechten Rand des Plans
42
skaliert, bedeutet das eine Streckung der Karte auf 841 mm Breite. Unter
Berücksichtigung des Seitenverhältnisses resultiert hieraus eine Kartenlänge von:
ä =
ℎä=
841
0,7512= 1119,5
Zur Skalierung der Karte muss der Mauszeiger auf die untere rechte Kante bewegt
werden, sodass dieses Symbol: erscheint. Durch das Drücken und Halten kann die
Karte auf dem Plan so skaliert werden, bis in der X-Y Anzeige in der Informationsleiste
am unteren Rand in Neplan das gewünschte Ergebnis steht:
Durch loslassen der Maustaste wird der Skalierungsvorgang abgeschlossen. Das
Fenster „Karteneigenschaften ändern“ muss erneut aufgerufen werden und die
getätigten Änderungen für den Schreibschutz und das Zulassen von Skalierungen
rückgängig gemacht werden. Dies ist wichtig, damit beim späteren Bearbeiten des Plans
die Karte nicht versehentlich verschoben werden kann.
4.2.3. Kalibrierung des Plans
Neplan bietet die Funktion den Plan auf einen Maßstab zu kalibrieren. Dies ermöglicht
das automatische Ausmessen und Einstellen von Leitungslängen. Zur Kalibrierung
können Kalibrierungssymbole im Plan gesetzt werden. Hierzu muss im Menü
„Extras“ die Option „Kalibrierungssymbol einfügen…“ ausgewählt werden. Neben
dem Mauszeiger erscheint ein kleines Symbol aus einem Dreieck, einem Viereck sowie
einem Kreis. Das erste „Kalibrierungs-Symbol“ wurde auf Flensburg gesetzt. Der
Name des Symbols spielt für die Kalibrierung keine Rolle, weshalb der von Neplan an
das Symbol vergebene Name „Survey-99“ nicht verändert werden muss. In den
Eingabefeldern für X und Y Koordinaten müssen maßstabsgetreue Werte eingetragen
werden. Das bedeutet in diesem Fall, der Abstand vom linken sowie vom oberen Rand
der Karte bis zum gesetzten Symbol. Um diesen Abstand zu berechnen, wurde wie folgt
vorgegangen.
Die FNN Karte wurde mit dem Programm GIMP 2.8 geöffnet und der Pixelabstand
vom Umspannwerk in Flensburg markiert. Dieser beträgt 1144 Pixel in X-Richtung
sowie 166 Pixel in Y-Richtung. Als zweiten Punkt, an welchem später auch das zweite
43
Kalibrierungssymbol in Neplan erstellt werden soll, ist das Umspannwerk im
Bayrischen Marienberg. Dieser Punkt hat die Pixelkoordinaten 1946 Pixel in X-
Richtung und 3269 Pixel in Y-Richtung. Über die tatsächliche Distanz dieser beiden
Koordinaten kann nun das Verhältnis Pixel zu Kilometer errechnet werden. Mit Hilfe
der Linealfunktion in Google Earth ergab sich eine Distanz von 781,74 km. Die Strecke
in Pixeln beträgt:
= (3269 − 166) + (1946 − 1144)² = 3205
Somit entsprechen 781,74 km einer Länge von 3205 Pixeln. Umgerechnet auf den
Punkt in Flensburg bedeutet das einen Abstand von 279,036 km vom linken sowie
40,941 km vom oberen Rand. Für den noch zu setzenden Punkt in Marienberg ergibt
sich eine Distanz von 797,350 km in X-Richtung und 474,654 km in X-Richtung.
Im Neplan Fenster „Kalibrierungs-Symbol“ werden die für Flensburg errechneten
Werte für X und Y eingetragen. Die Eingabe wird durch das Betätigen der Entertaste
bestätigt. Auf Flensburg folgen die Eingaben der Koordinaten des bereits errechneten
Punktes für das Umspannwerk in Marienburg. Der Modus zum Erstellen von
Kalibrierungs-Symbolen ist nach der ersten Eingabe weiterhin geöffnet. Somit muss
auf dem Punkt in Marienberg ein Rechtsklick gemacht werden. In das neue Fenster
werden die zuvor errechneten Daten von Marienberg eingetragen und die Eingabe
wieder durch betätigen der Entertaste bestätigt. Um die Kalibrierung abzuschließen
muss der Reiter „Extras“ ausgewählt werden und die Option „Plan
kalibrieren/skalieren…“ angeklickt werden. Im sich darauf öffnenden Fenster wird der
Plan durch einen Klick auf den Knopf „Mit Vermessungssymbolen kalibrieren“ skaliert.
Eine zur Überprüfung der erstelle Freileitung von Flensburg bis Marienberg wird von
Neplan umgehend mit einer Länge von 781,212 km angegeben. Dies entspricht einer
Abweichung von unter 0,07 % und bestätigt ein erfolgreiches Kalibrieren.
4.2.4. Setzen von Knoten für Umspannwerke
Nach erfolgreicher Kalibrierung wurden die Knotenpunkte in Neplan gesetzt. Jeder
Knoten entspricht einem Umspannwerk. Aus diesem Grund muss bei jedem Knoten die
Spannungsebene eingegeben werden. Arbeitet ein Umspannwerk mit beiden
44
Höchstspannungen, müssen an einem Ort zwei Knotenpunkte gesetzt werden. Diese
können später mit Transformatoren verbunden werden.
Um einen Knoten in Neplan zu erstellen, muss zu Beginn die Option „Knoten
einfügen“ aktiviert werden. Hierzu reicht ein Klick auf den Knopf in der
Symbolleiste. Klickt man anschließend auf einen Punkt im Plan, integriert Neplan an
dieser Stelle den gewünschten Knoten.
Abbildung 33: Fenster zum setzten eines Knotens [Eigene Dateien]
Abbildung 33 zeigt das sich öffnende Fenster. Einer der in dieser Arbeit gesetzten
Knoten ist der für das Umspannwerk in Audorf. Entsprechend wird im Feld
„Name:“ Audorf eingetragen. Da in Neplan Knoten nicht den gleichen Namen tragen
können, Audorf aber über einen Zugang zu beiden Höchstspannungen verfügt, erhält
der 380 kV Knoten den Namen „Audorf 380“. Der 220 kV Knoten entsprechend den
Namen „Audorf 220“. Umspannwerke mit nur einem Höchstspannungszugang erhalten
den Namen des Umspannwerkes ohne Zusatz von Zahlen, da Neplan neben dem Namen
des Knotens auch immer die Spannung anzeigt. Die entsprechende Spannung muss im
Feld „Un .. kV“ eingetragen werden. Die Frequenz wird von Neplan automatisch mit
45
50 Hz eingetragen. Alle weiteren Optionen werden bei der Eingabe der Knoten nicht
beachtet.
4.2.5. Einfügen weiterer Pläne und Spiegeln von Knotenpunkten
Nachdem das Einfügen aller Knotenpunkte in Neplan abgeschlossen war, zeigte sich,
dass ein Plan der Größe DIN A0 für das Netzgebiet von Nordrhein Westfalen nicht
praktikabel ist (siehe Abbildung 34). Die erstellten Knoten sind zum einen ihren
geographischen Punkten in der Karte nur sehr schwer zuzuordnen. Zum anderen
überschneiden sich viele Beschriftungsfenster, was für eine große Unübersichtlichkeit
sorgt.
Abbildung 34: Netzgebiet von Nordrhein-Westfalen in Neplan [Eigene Abbildung]
Eine übersichtliche Vernetzung dieses Ballungsgebietes wurde über das Einfügen
zweier weiterer Pläne realisiert.
Vom Varianten-Manager kann in den Plan-Manager gewechselt werden. In diesem
wird zuerst der Ursprungsplan, durch einen Doppelklick auf den Plannamen
„Diagramm 0“ in „HöSp-Netz“, umbenannt. Anschließend wird über einen Rechtsklick
auf das „Rootnet“ ein Reiter geöffnet und die Option „Neuen Plan
hinzufügen“ ausgewählt. In das sich im Folgenden öffnende Fenster wird der neue
46
Planname (380kV-Netz-Amprion) eingetragen und mit einem Klick auf den OK Knopf
bestätigt. Darauffolgend wird ein weiterer Plan mit der gleichen Vorgehensweise mit
dem Namen 220kV-Netz-Amprion eingefügt. Die Pläne erhalten jeweils über die in
Kapitel 4.2.2. „Integration einer Hintergrundkarte“ beschriebene Vorgehensweise die
Pläne der jeweiligen Spannungsebene der Firma Amprion. Ein kalibrieren der Pläne ist
nicht notwendig, da die schematisch ausgeführten Pläne keinen verwendbaren Maßstab
besitzen. Um zwischen den Plänen zu wechseln, müssen Haken vor dem Plannamen im
Plan-Manager an- und abgewählt werden. Mit einem Klick auf einen gesetzt Haken
wird ein Plan geschlossen. Durch einen Klick auf ein leeres Feld wird ein Haken gesetzt
und der Plan geöffnet.
4.2.6. Mehrfache Eingabe eines Knotens
Auf den schematischen Amprion-Plänen können alle Umspannwerke der beiden
Spannungsebenen übersichtlich eingetragen werden. Einige Umspannwerke beinhalten
Verbindungen, die dieses Plangebiet verlassen und im Hauptplan weiter verlaufen.
Diese Umspannwerke bzw. Knoten können in mehreren Plänen gleichzeitig existieren.
Hierzu muss ein neuer Knoten im dafür vorgesehenen Plan erstellt werden,
beispielsweise für das Umspannwerk in Hanekenfähr. Dieses Umspannwerk hat eine
Verbindung die den „380kV-Netz-Amprion“ Plan verlässt. Nachdem der Knotenpunkt
gesetzt ist, werden die erforderlichen Daten aus dem bereits im „HöSp-Netz“ Plan
bestehenden Knotenpunkt verwendet. Im geöffneten Knoten-Fenster befindet sich am
Ende der Namenseingabe dieses Symbol . Das Fenster „Elementauswahl“ wird
geöffnet (siehe Abbildung 35).
47
Abbildung 35: Auswahl eines Umspannwerkes zur Spiegelung [Eigene Abbildung]
In der in diesem Fenster beinhalteten Liste wird der Punkte Hanekenfähr 380
ausgewählt und mit der Entertaste bestätigt. Neben dem Aufsuchen des Knotens in der
Liste, bietet Neplan die Möglichkeit mit Hilfe eines Filters die Auswahlmöglichkeiten
einzuschränken. Auf der rechten Seite des Fensters „Elementauswahl“ kann der Filter,
durch Eingaben in das Feld „Name“, eingesetzt werden. Bereits nach Eingabe des
ersten Buchstaben beginnt der Filter zu arbeiten. So reicht für das Aufsuchen des
Knoten Hanekenfähr 380 schon die Eingabe der Buchstaben „Han“ um die Liste auf 5
Ergebnisse einzuschränken. Nach der Auswahl sind im Fenster „Knoten“ die bereits
beim Erstellen des Knotens Hanekenfähr 380 gemachten Angaben eingetragen, sodass
dieses Feld mit der Entertaste bestätigt und geschlossen wird. Der Knoten Hanekenfähr
380 existiert fortwährend in mehreren Plänen. Dieses Verfahren muss für alle Knoten,
die in mehreren Plänen existieren, wiederholt werden.
48
4.2.7. Leitungsparameter definieren und in Neplan Bibliothek ablegen
Abbildung 36: Leitungsparameterbestimmung durch Mastkonfiguration [Eigene Abbildung]
Sowohl den induktiven als auch den kapazitiven Widerstandsbelag kann Neplan durch
Angaben spezifischer Informationen errechnen. Dazu muss ein Mast in den Plan
integriert werden. Um welchen Typ es sich dabei handelt ist für Neplan nicht von
Bedeutung. Ohne einen in den Plan geladenen Mast funktioniert der Vorgang nicht. Um
einen Mast in den Plan zu integrieren, wird im Symbol-Fenster der Oberbegriff
„Regler/Weitere“ ausgewählt und ein beliebiger Mast per drag&drop an einer freien
Stelle in Plan platziert. Anschließend wählt man in der Symbolleiste die Fähigkeit
„Leitungen einfügen“ aus und verbindet zwei Umspannwerke exemplarisch
miteinander. Es öffnet sich das Fenster „Leitung“. Zur automatischen Berechnung muss
der Reiter „Maste“ geöffnet werden. Es erscheint das in Abbildung 36 dargestellte Bild.
Die erste erstellte Leitung soll ein vierfach Bündelleiter für 380 kV sein. Die Option
„Leiter pro Bündel“ muss folglich auf vier gestellt werden. In das Feld
„R ..Ohm/km“ wird der Widerstandsbelag von 0,1188 Ω/km für einen Leiter
eingetragen [18]. Der Abstand der einzelnen Leiter untereinander im Bündel ist auf 40
49
cm eingestellt. Da dies der übliche Wert ist, bleibt das Feld unverändert. Weiterhin kann
ein Durchhängen der Leitung eingetragen werden. Das Feld „2*Räq .. cm“ erfordert die
Eingabe des doppelten äquivalenten Radius einer Leitung. Dieser ist ebenfalls in einer
Liste vermerkt und liegt bei 2,18 cm [18]. Als nächstes muss der Mast geladen werden.
Der Knopf „Einfügen“ öffnet eine Liste mit Masten. Da ein Mast in den Plan geladen
wurde, steht dieser jetzt zur Verfügung. Dieser ist bereits angewählt, somit reicht das
bestätigen per Entertaste aus. Als nächstes müssen die Maße des Mastes eingegeben
werden. Der am häufigsten in Deutschland verwendete Masttyp ist der Donaumast,
weshalb dieser Standardmäßig verwendet wird. Donaumasten sind in Deutschland die
häufigste Bauart von Hochspannungsmasten für zwei Stromkreise, da sie gute
Eigenschaften im Hinblick auf Masthöhe, Baukosten und Trassenbreite vereinen [17].
Abbildung 37 zeigt einen typischen Donaumast. In Tabelle 5 sind seine Maße
aufgeführt.
Abbildung 37: Zeichnung eines Donaumast Masttyps [13]
50
Die Maße werden nach Neplan übernommen. Die Werte der Tabelle, aufgeteilt in X
und Y sowie nummeriert von A1 bis A3, werden in die Spalten in Neplan, ebenfalls
aufgeteilt in X und Y und nummeriert von L1 bis L3, eingetragen. Als nächstes muss
der Erdleiter aktiviert werden. Die für ihn einzutragende Position ist ebenfalls der
Tabelle 5 entnehmbar. Für den Erdleiter werden typischerweise Leiter mit kleinerem
Querschnitt verwendet. Für diese Berechnung wird hier der gleiche Leitertyp
verwendet. Da eine Veränderung des Querschnitts des Erdleiters in einem gewissen
Bereich einen geringen Einfluss auf das Ergebnis der Berechnung hat, ist keine hohe
Genauigkeit bei dieser Angabe notwendig. Nach Eingabe der letzten beiden Werte,
kann Neplan die Parameter durch einen Klick auf „Berechnen“ verarbeiten. Im Reiter
„Parameter“ sind jetzt alle signifikanten Werte eingetragen, siehe Abbildung 38.
Tabelle 5: Maße verschiedener Donaumasten [13]
Bevor der Leitertyp gespeichert werden kann, muss im Feld „Typ“ ein Name
eingetragen werden. Der Leiter erhält den Namen „380 kV 240/40“. Außerdem ist die
Belastbarkeit der Leitung ein wichtiger Faktor. Ein Einzelner 240*40 mm² Leiter kann
mit einem Nennstrom von 645 A belastet werden. Daraus resultiert eine Belastbarkeit
von 1290 A für den zweifach und 2580 A für den vierfach Bündelleiter. Über den
„Export“ Knopf wird eine Auswahl an Bibliotheken geöffnet. Der Leiter soll in der
Standardbibliothek „Aluminium“ gespeichert werden. Dazu muss diese per Klick
ausgewählt und anschließend mit „OK“ bestätigt werden. Das gleiche Verfahren mit
51
anderen Angaben wird ebenfalls für das 220 kV Leiterseil durchgeführt. Dieses wird
unter dem Namen „220 kV 240/40“ gespeichert.
Abbildung 38: Berechnete Leitungsparamater [Eigene Abbildung]
Die in Berlin verwendeten Höchstspannungskabel sind zwei verschiedene Kabeltypen
mit gleicher Übertragungsleistung und ähnlichem Verlustverhalten. Aus Gründen der
Vereinfachung wird deshalb ein Kabeltyp konfiguriert und doppelt verwendet. Wie zu
Beginn der Freileitungskonfiguration muss eine exemplarische Leitung erstellt werden.
Die Parameter des Höchstspannungskabels sind Tabelle 6 entnehmbar.
52
Tabelle 6: Parameter von Höchstspannungsübertragungsmitteln [18]
Diese Parameter müssen entsprechend in das Leitungsfeld übernommen werden. Der
Name des Kabels, dreimal der Typ 2XS(FL)2Y 1x1600RM/50, wird in das
entsprechende Feld eingetragen. Wie für die Freileitung, muss das Kabel gespeichert
werden. Abbildung 39 zeigt das eingetragene Kabel samt Parametern.
Abbildung 39: In Berlin verwendetes Höchstspannungskabel [Eigene Abbildung]
53
4.2.8. Vernetzung aller Knoten und Eingabe von Längenparametern
Bevor das Übertragungsnetz für Simulationen verwendet werden kann, müssen
abschließend alle Knoten miteinander verbunden werden. Hierzu muss wie in
vorherigen Kapitel beschrieben, eine Leitung zwischen zwei Umspannwerken erstellt
werden. Welche Umspannwerke dabei zu verbinden sind, kann aus den Excel Tabellen
der jeweiligen Netzgebiete entnommen werden. Ist eine Verbindung erstellt, muss im
sich öffnenden Fenster der Leitungstyp ausgewählt werden. Durch den Knopf neben
dem Eingabefeld für den Namen der Leitung, kann die Bibliothek geöffnet werden. In
der Rubrik „Aluminium“ kann entsprechend der Spannung der Leitung der jeweilige
Freileitungstyp ausgewählt werden.
In den Plänen 220kV-Netz-Amprion und 380kV-Netz-Amprion muss immer auch der
Längenparameter manuell eingegeben werden. Im Hauptplan ist dies nicht zwingend
erforderlich, da durch die Kalibrierung des Plans beim Erstellen einer Verbindung
automatisch ein Längenwert eingetragen wird. Dieser kann durch den aus OSM
entnommenen Wert verbessert werden. Liegt kein gemessener Wert vor, muss sich
zwischen dem korrigierten Wert und dem von Neplan errechneten Wert entschieden
werden. Um eine aufwändige Einzelfallentscheidung in jedem dieser Fälle zu
vermeiden, wurde immer der größere Wert verwendet. Grund dafür ist eine
konservative Auslegung des Netzes, sodass möglichst keine Leitung belastbarer ist, als
in Wirklichkeit.
54
5. Fazit und Ausblick
Die in dieser Masterarbeit gesammelten Informationen über das deutsche
Höchstspannungsnetz sind für einen Nachbau ausreichend. Somit ist das entstandene
Höchstspannungsnetz in Neplan zur Simulation des deutschen Netzes gut geeignet. Die
wichtigsten Leitungen für einen Energietransport zwischen Nord- und Süddeutschland,
also vor allem die Leitungen, die durch das Zentrum Deutschlands verlaufen, sind gut
beschrieben. Auch wenn die Leitungsquerschnitte nicht exakt verfügbar sind, sind die
meisten Abweichungen und die daraus resultierende Einschätzung zu
Leistungsübertragungen gering. Die Leistungsdifferenz zwischen dem hauptsächlich
verwendeten Leitungstypen liegt unter 5,5%.
Das Ziel, Simulationen mit dem entstandenen Netz durchzuführen, war aufgrund der
aufwändigen Beschaffung von Informationen über das Höchstspannungsnetz, zeitlich
nicht realisierbar. Es bietet sich an, dass entstandene Netz als Grundlage für zukünftige
Projekte zu verwenden. Es ist jedoch zu beachten, dass das deutsche
Höchstspannungsnetz einer stetigen Entwicklung unterliegt. Somit müssen Leitungen
und Parameter regelmäßig überprüft werden. Auch während der Anfertigung dieser
Arbeit kam es zu signifikanten Veränderungen im Netz, die berücksichtigt werden
mussten.
55
Verzeichnis verwendeter Formelzeichen
Symbol Einheit Beschreibung
l km Luftlinienabstand zwischen zwei Umspannwerken
BK1 ° Breitengrad Koordinate 1
BK2 ° Breitengrad Koordinate 2
LK1 ° Längengrad Koordinate 1
LK2 ° Längengrad Koordinate 1
56
Abkürzungsverzeichnis
VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik
UCTE Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity
FNN Forum Netztechnik/Netzbetrieb
OSM Open Street Map
ÜNB Übertragungsnetzbetreibe
57
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Feldbilder eines a) Einseil-, b) Zweierbündel-, c) Dreierbündel-,
d)Viererbündelleiters [1] ........................................................................................ 3
Abbildung 2: Querschnitt eines Aluminium-/Stahlleiters [1] ........................................ 4
Abbildung 3: Verbindung von Redwitz nach Altenfeld [4] ........................................... 4
Abbildung 4: Aufbau eines Höchstspannungsumspannwerkes [3] ............................... 5
Abbildung 5: Kabelverlauf durch Berlin [5] .................................................................. 7
Abbildung 6: Deutschlandkarte aufgeteilt nach Übertragungsnetzbetreibern [19] ..... 10
Abbildung 7: Das Übertragungsnetz von 50Hertz Transmission [7] ........................... 11
Abbildung 8: Detaillierte Informationen über eine Verbindung [7] ............................ 12
Abbildung 9: Ausschnitt aus der Netzkarte der Firma TenneT [2] ............................. 13
Abbildung 10: Netzschema der Firma TransnetBW [6] .............................................. 14
Abbildung 11: Karte des deutschen Höchstspannungsnetzes des FNN [4] ................. 16
Abbildung 12: Ausschnitt aus der List der Umspannwerke [12] ................................. 17
Abbildung 13: Koordinate zum Umspannwerk Arpe in Google Earth mit bereits
geänderter Beschriftung [Eigene Abbildung aus Google Earth] ......................... 18
Abbildung 14: Umspannwerk Röhrsdorf in Sachsen [Open Street Map] .................... 19
Abbildung 15: Umspannwerke Brandenburg und Wustermarkt in OSM [Open Street
Map] ..................................................................................................................... 20
Abbildung 16: Umspannwerk Brandenburg in Google Earth [Eigene Abbildung aus
Google Earth] ....................................................................................................... 20
Abbildung 17: Ausschnitt aus dem 220 kV Amprion Netzplan [10] ........................... 21
Abbildung 18: Ausschnitt aus dem 380 kV Amprion Netzschema [11] ..................... 22
Abbildung 19: Ausschnitt aus Stromleitungsverzeichnis Bereich 50Hertz [Powerland]
.............................................................................................................................. 22
Abbildung 20: Ausschnitt aus Stromleitungsverzeichnis Bereich Amprion
[Powerland] .......................................................................................................... 23
Abbildung 21: Leitungsverlauf Hambach 1a in OSM [Eigene ABblindung] .............. 24
Abbildung 22: Verlaufsliste der gewählten Leitung [Eigene Abbildung] ................... 24
Abbildung 23: Beispiel für Verbindungsknoten [10] .................................................. 27
Abbildung 24: Leitungsverlauf "Itterbach Ost" [Open Street Map] ............................ 28
Abbildung 25: Oberer Verbindungsknoten der Leitung "Itterbach Ost" [Open Street
Map] ..................................................................................................................... 28
58
Abbildung 26: Verbindungsknoten "Itterbach Ost" [Eigene Abbildung mit Google
Earth] .................................................................................................................... 29
Abbildung 27: Leitungsverlauf durch das Umspannwerk Mettmann [Open Street
Map] ..................................................................................................................... 29
Abbildung 28: Einfügen der transponierten Werte [Eigene Abbildung] ..................... 31
Abbildung 29: Diagramm zur Beschreibung des Korrekturfaktors ............................. 36
Abbildung 30: Grundaufbau von Neplan [8] ............................................................... 37
Abbildung 31: Neplan Fenster zum Öffnen eines neuen Projektes [Eigene Abbildung]
.............................................................................................................................. 39
Abbildung 32: Unskalierter Plan mit Auswahlfenster zum Ändern der
Karteneigenschaften in Neplan [Eigene Abbildung] ........................................... 41
Abbildung 33: Fenster zum setzten eines Knotens [Eigene Dateien] .......................... 44
Abbildung 34: Netzgebiet von Nordrhein-Westfalen in Neplan [Eigene Abbildung] 45
Abbildung 35: Auswahl eines Umspannwerkes zur Spiegelung [Eigene Abbildung] 47
Abbildung 36: Leitungsparameterbestimmung durch Mastkonfiguration [Eigene
Abbildung] ........................................................................................................... 48
Abbildung 37: Zeichnung eines Donaumast Masttyps [13] ........................................ 49
Abbildung 38: Berechnete Leitungsparamater [Eigene Abbildung] ........................... 51
Abbildung 39: In Berlin verwendetes Höchstspannungskabel [Eigene Abbildung] ... 52
Abbildung 40: Gesamtplan des Netzgebiets der TenneT TSO GmbH [2] .................. 63
Abbildung 41: Netzgebiet Amprion 220 kV [10] ........................................................ 64
Abbildung 42: Netzgebiet Amprion 380 kV [11] ........................................................ 65
59
Literaturverzeichnis
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Schaltanlagen, Schutzeinrichtungen. 5. Auflage. Carl Hanser Verlag, München
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eID%3Dpmkfdl%26file%3Dfileadmin%252Fdownloads%252Fuber_uns%252
FTenneT-Daten-und-
Fakten_final.pdf%26ck%3D1d074193f62f9fa1b1bbcab01384cdcf%26forcedl
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[4] VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., D.,
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[zuletzt abgerufen am 07.02.2014]
[6] Wolfgang Mader, D., 2012, Gleichstromübertragung über Freileitungen.
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http://www.netzausbau.de/SharedDocs/Downloads/DE/Veranstaltungen/2012/
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[Online] Verfügbar unter:
<http://www.50hertz.com/netzkarte/?wcmLocale=de> [zuletzt abgerufen am
24.02.2014]
[8] BCP Busarello + Cott + Partner AG, CH., 2011. NEPLAN User's Guide V5.
[CD-Rom] NEPLAN V550: Installations CD.
[9] Amprion GmbH, D., 2014. Technik. [Online] Verfügbar unter:
<http://www.amprion.net/netzausbau/technologische-möglichkeiten> [zuletzt
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[10] Amprion GmbH, D., o.J., 220kV-Netz Amprion. [Online] Verfügbar unter:
<http://powerland.bplaced.net/amprion-220kV.pdf> [zuletzt abgerufen am
01.02.2014]
[11] Amprion GmbH, D., o.J. 380kV-Netz Amprion. [Online] Verfügbar unter:
<http://powerland.bplaced.net/amprion-380kV.pdf> [zuletzt abgerufen am
01.02.2014]
[12] Wikimedia Foundation Inc., D., 2014, Liste der Schaltanlagen im
Höchstspannungsnetz in Deutschland. [Online] Verfügbar unter:
<http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Schaltanlagen_im_H%C3%B6chstspa
nnungsnetz_in_Deutschland> [zuletzt abgerufen am 13.02.2014]
[13] Martin Zgrzendek, D., 2012, Sammlung von Freileitungsmastbildern
unterschiedlicher Regionen und Simulation in digitaler Netzberechnung.
[Online] Verfügbar unter: < http://www.elab-
juelich.de/Kern/BA_MA_DA/BA_Martin_Zgrzendek_51.pdf > [zuletzt
abgerufen am 21.01.2014]
[14] Tennet TSO GmbH, D., 2013, Erläuterungsbericht – Anlage 1. [Online]
Verfügbar unter:
<http://www.regierung.oberfranken.bayern.de/imperia/md/content/regofr/umw
elt/energie/planfeststellung/ear/01_00_erlaeuterungsbericht_planfeststellung.p
df> [zuletzt abgerufen am 08.03.2014]
61
[15] Leibniz Universität Hannover, D., 2008, Ergänzende Studie-Kabelauslegung
und Kostenvergleich bei maximaler Übertragungsleistung von 3000 MVA mit
Bezug auf das 380-kV-Leitungsbauvorhaben Ganderkesee - St. Hülfe in der
Ausführung als Freileitung oder Drehstromkabelsystem. [Online] verfügbar
unter <http://www.amprion.net/sites/default/files/pdf/MEP-
WES/Bd_A_02_Anlage_1_Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.pdf> [zuletzt
abgerufen am 15.03.2014]
[16] Heret Informatik Service, D., o.J., Koordinatenmodell . [Online] verfügbar
unter < http://www.koordinaten.de/informationen/koordinatenmodell/>
[zuletzt abgerufen am 12.02.2014]
[17] 50Hertz Transmission GmbH, D., o.J., Die 50Hertz-Stromautobahnen.
[Online] verfügbar unter: <http://www.50hertz.com/de/file/50Hertz-
Broschuere-Uebertragungsnetze.pdf> [zuletzt abgerufen am 14.03.2014]
[18] IZES gGmbH + BET GmbH + Power EngS, D., 2011, Ausbau elektrischer
Netze mit Kabel oder Freileitung unter besonderer Berücksichtigung der
Einspeisung Erneuerbarer Energien. [Online] verfügbar unter <
http://renewables-grid.eu/uploads/media/Netzausbau_Studie_IZES.pdf >
[zuletzt abgerufen am 15.03.2014]
[19] Wikimedia Foundation Inc., D., 2014, Übertragungsnetzbetreiber. [Online]
Verfügbar unter: <
http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cbertragungsnetzbetreiber > [zuletzt
abgerufen am 13.03.2014]
62
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Ausschnitt aus der Matrix zur Längenberechnung [Eigene Tabelle] ......... 32
Tabelle 2: Ausschnitt aus der 220 kV Amprion Tabelle [Eingene Tabelle] ................ 32
Tabelle 3: Ausschnitt aus der Korrekturfaktortabelle [Eigene Tabelle] ...................... 34
Tabelle 4: Tabelle der Korrekturfaktoren [Eigene Tabelle] ........................................ 35
Tabelle 5: Maße verschiedener Donaumasten [13] ..................................................... 50
Tabelle 6: Parameter von Höchstspannungsübertragungsmitteln [18] ........................ 52
63
Anhang
Abbildung 40: Gesamtplan des Netzgebiets der TenneT TSO GmbH [2]
64
Abbildung 41: Netzgebiet Amprion 220 kV [10]
65
Abbildung 42: Netzgebiet Amprion 380 kV [11]
