Die Energieform elektrische Energie gewinnt immer mehr an Be- deutung. Aufgrund langjahriger Erfahrung rechnet man mit einer Ver- dopplung des Bedarfs an elektrischer Energie in zehn Jahren. Roh- energie wird heute in Kraftwerken mit Leistungen bis zu einigen 1000 MW in elektrische Energie umgewandelt, die einer Vielzahl von Verbrauchern mit zum Teil sehr kleinen Leistungen moeglichst unter- brechungslos zugefuhrt werden muss. So sind aus den ursprunglichen Einzelleitungen und eng begrenzten Ortsnetzen ganze Lander uber- spannende ubertragungsleitungen und mehrfach uberlagerte Ver- teilernetze entstanden. Die UEbertragung elektrischer Energie hat sich zu einem Hauptgebiet der Starkstromtechnik entwickelt. Voraussetzung fur eine fruchtbare Tatigkeit auf diesem Gebiet ist die Beherrschung der Grundlagen der UEbertragung elektrischer Energie. Da ein zusammenfassendes Lehrbuch hieruber seit Jahren fehlt, ist das vorliegende Buch aufgrund meiner langjahrigen Tatigkeit in verschie- denen Energie-Versorgungsunternehmen und meiner Vorlesungen uber elektrische Anlagen an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen entstanden. Es handelt sich um ein ausgesprochenes Lehrbuch, dessen Stoff jedem Elektroingenieur und insbesondere den Studenten der Starkstromtechnik bekannt sein musste. Es enthalt den Stoff meiner Vor- lesungen, die ich auf dem Gebiet der Energieubertragung fur Studierende des sechsten bis achten Semesters halte. Aus den zu diesen Vorlesungen gehoerenden ubungen sind fast jedem Kapitel einige Aufgaben mit aus- gefuhrtem Rechengang zur Anwendung der Theorie auf praktische Bei- spiele angefugt.

1.1 Das Widerstands schweissen Das elektrische Widerstandsschweissen ist ein Verfahren zum Verschweissen metal- lischer Werkstucke, das haufig Anwendung findet (zum Beispiel bei der Herstel- lung von Baustahlmatten, in der Kraftfahrzeug-Industrie, usw.). Die zu verschweissenden Werkstucke werden mittels einer geeigneten Vorrichtung zusammengepresst und dann an ihrer Beruhrungsstelle durch einen kurzzeitigen, starken Stromstoss so hoch erhitzt, dass dort unter der Einwirkung von Druck und Warme die gewunschte Verschweissung eintritt. Der Schweissstrom wird dem speisenden Netz uber einen Abspann-Transformator direkt entnommen ([1] S. 5 bis 7). Im Prinzip ergibt sich immer ein Stromverlauf wie in Abb. 1.1 dargestellt (Taktzeit zum Beispiel ca. 1 ... 2 s). - Abb. 1.1 Typischer Stromverlauf beim Widerstandsschweissen Die entstehenden Belastungsstoesse sind eine unangenehme Nebenerscheinung beim Widerstandsschweissen. Sie fuhren oft zu unzulassigen Absenkungen der Netzspannung, die schlecht auszuregeln sind. Eine besonders stoerende Auswirkung haufig wiederkehrender unzulassiger Spannungsschwankungen im Netz ist das Flimmern der elektrischen Beleuch- tung; die Stoerwirkung ist in Abhangigkeit von Amplitude und Frequenz der Helligkeitsschwankungen verschieden gross. Beim gleichzeitigen Betrieb von mehreren automatischen Widerstandsschweissmaschinen kann die Flimmerfrequenz mit 3 ... 8 Hz in den Bereich der groessten Stoerempfindlichkeit des menschlichen Auges gegen Helligkeitsschwankungen des Lichtes fallen ([2] S. 22). Es hat nicht an Vorschlagen gefehlt, wie man das Netz gegen die Belastungsstoesse unempfindlicher machen oder den Belastungsverlauf vergleichmassigen koenne.

Die Textilindustrie steht wie andere Industriezweige vor der Aufgabe, durch ver starkte Mechanisierung und Automatisierung den Produktionsprozess von der Mitwirkung der knappen und teueren menschlichen Arbeitskraft zu entlasten. Die Tendenz, den Produktionsfaktor Arbeit durch Kapital zu ersetzen, bringt eine Verschiebung der Kostenanteile mit sich: Wahrend die Personalkosten anteils massig gleichbleiben, steigen die Kosten fur den gesamten Energiebedarf Kohle, Gas, OEl, elektrische Energie nicht nur absolut, sondern auch anteilsmassig an. Sie betragen in manchen Betrieben der Textilindustrie schon etwa 50% der Personal kosten [1]. Betrachtet man die Beteiligung der einzelnen Energiearten an der Deckung des Gesamtbedarfs, so zeigt sich ein Strukturwandel. Noch immer steht die Kohle in der Bedarfsskala an erster Stelle, bedingt durch den hohen Warme verbrauch in den Webereien und Farbereien, aber die Anteile des OEls und der elektrischen Energie am Energieverbrauch sind stark gestiegen (Tab. 1 - Abb. 1). Tab. 1 Energieverbraucb in der Textilindustrie in der Bundesrepublik Deutschland [2] Energieart 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 Kohle in 1000 t 2308 2325 2458 2509 2319 2111 2036 1965 1738 1638 Elektrische Energie 6 in 10 kWh 1886 2055 2218 2412 2536 2475 2611 2878 2946 2997 Heizoel in 1000 t - 32 53 77 93 131 184 276 373 488 6 3 Gas in 10 m 15 16 18 19 17 16 16 17 16 16 Umrechnungsfaktoren: 1 kg Heizoel = 1,429 kg Kohle = 1,429 SKE; 3 1 kWh = 0,55 SKE; 1 m Gas = 0,571 SKE

Ein Vergleich der Gegebenheiten der Elektrizitatsversorgung der Bundesrepublik Deutschland, kunftig nur BRD genannt, und der Schweiz koennte bei der anders- artigen und in der Verschiedenheit sich scheinbar erganzenden Struktur der bei- den Versorgungsgebiete durchaus den Gedanken nahelegen, einen sehr engen Verbund zwischen den beiden Landern zu entwickeln. Dies wird besonders deutlich bei der Betrachtung der Belastungsdiagramme der beiden Netze, zumal wenn man an der hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit zweck- maBigen Methode der Lastabdeckung festhalten moechte. In einem groBen Netz wie dem deutschen dienen Laufwasserkraftwerke sowie Kraftwerke auf Braun- kohlen- und teilweise auf Steinkohlenbasis der Deckung der Grundlast. Zur Zeit der Spitzenbelastung werden Speicher-, Pumpspeicher- und Steinkohlenspitzen- kraftwerke eingesetzt. N 18000 B DI MW 16000 /' I\-V\ h 1/ r--.. 14000 1 \ J 12000 \ 10000 \ ) 8000 6000 Schweiz_ I"- 4000 .., .- A r- ..... IV f r-- 2000 o o 2 4 6 8 10 12 14 16 182022 24 _h Abb.1 Netzbelastung am Tag der Hoechstlast (21. Dezember 1960); BRD und Schweiz 7 Die Grunde fur den Einsatz der einzelnen Kraftwerksarten in den Betriebsplan eines Verhundsystems, beispielsweise geringe Betriebskosten, gegebene Wasser- darbieten und dergleichen sollen hier nicht weiter erlautert werden. Aus der Abb. 1 ist ersichtlich, daB die Abdeckung des Spitzenbedarfs erhebliche Anforderungen an die Kraftwerke stellt. Das Verhaltnis der hoechsten zur tiefsten Belastung liegt etwa bei 2: 1 bzw. 2,2: 1. Auch fur die Sommermonate ergeben sich ahnliche Verhaltnisse, wenn man von Tagen mit bes onderen Belastungs- einflussen absieht.

Die Abgabe elektrischer Energie an die Landwirtschaft in der Bundesre- publik Deutschland hat sich in den letzten zehn Jahren etwa verdoppelt. Die Tendenz der Verbrauchszunahme ist aus Abbildung 1 zu erkennen [1J. 1800 GWh, - r-- 1600 r-: =: - f- - - - -- r; r- r- -- r i= - - I-- - f-- r-- 800- r- - I- f- r-- I-- I-- I- - 600 I- - I- I-- l- - f- r-- - - - I- I- I- I- - I- - r-- 200 o 19 9 1950 1951 1952 1953 19 1955 1956 1957 1958 --- --Jahr A b b i 1 dun g Jahrlicher Stromverbrauch der Landwirtschaft in der Bundesrepublik Deutschland Trotz dieser erheblichen Verbrauchs zunahme ist die Auslastung landlicher Ortsnetze immer noch gering: Die UEbertragungsleitungen mussen eine ge- wisse mechanische Festigkeit aufweisen und sind daher in diesen Gebie- ten leistungsmassig meist uberdimensioniert. Die Transformatoren sind fur die bekannten steilen Belastungsspitzen landlicher Netze ausgelegt und werden infolgedessen auch nur schlecht ausgenutzt. Zum Vergleich seien folgende Zahlen genannt: die jahrliche Stromabgabe pro km Leitungs- lange betragt in landlichen Gebieten zur Zeit etwa 20. 000 kWh, wogegen sie z. B. in der Stadt Essen bei 250. 000 kWh liegt. Es gilt also, die Belastungskurve landlicher Netze auszugleichen und moeglichst gleich- zeitig den Absatz zu steigern.

Die selektive Erfassung von Erdschlussen in kompensierten Netzen wird heute nach zwei Verfahren durchgefuhrt, dem alteren Verfahren der Mes sung der Richtung der aus stationarer Nullspannung und stationarem Rest 2 1 wirkstrom gebildeten Wirkleistung ) und einem neue ren Verfahren ), das die Richtung der Umladungsenergie der bei einem Erdschluss stattfinden den Umladungen zur Ermittlung der schadhaften Leitung benutzt. Bei die sen Umladungen verschwindet die Ladung gegen Erde der kranken Phase und die Ladung der beiden gesunden steigt auf den )f3fachen Wert. Der Vor gang lauft in Form von abklingenden Schwingungen, deren Frequenzen zwi schen 70 und 100 Hz liegen, ab. In der vorliegenden Arbeit soll auf das klassische Verfahren der Null leistungsmessung in kompensierten Netzen eingegangen werden, das trotz seiner langen Erprobung und Bewahrung im Betrieb noch eine Reihe von Nachteilen aufweist, die unter ungunstigen Umstanden zu Fehlmessungen und damit zu Fehlanzeigen fuhren koennen. Diese Nachteile sind besonders in Freileitungsnetzen in erster Linie durch die Eigenschaften der Sum menstromschaltung bedingt, die die Verwendung moeglichst gleichartiger Wandler sowie sehr empfindlicher Relais verlangt.