@phdthesis{Napierala2010, author = {Napierala, Artur}, title = {Kontaktieren von stromtragf{\"a}higen Silikon-Bauelementen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-19174}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2010}, abstract = {Die Vielfalt der Materialien, die in der Lage sind Strom zu f{\"u}hren, hat sich um elektrisch leitf{\"a}hige Kunststoffe erweitert. Diese Materialien haben vergleichsweise g{\"u}nstige Eigenschaften, wie z.B. eine geringe Dichte und hohe Wetterbest{\"a}ndigkeit. Trotzdem beschr{\"a}nkt sich zurzeit der Einsatz dieser Materialien wegen Strom{\"u}bergangsproblemen auf geringe elektrische Leistungen. Um solche Materialien auch f{\"u}r hohe Betriebsstr{\"o}me einsetzen zu k{\"o}nnen, ist eine zuverl{\"a}ssige Kontaktierung erforderlich. Dieser Beitrag behandelt die Kontaktierung zwischen stromtragf{\"a}higem Kunststoff und Metall. Ein wesentlicher Teil der Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit potenziellen Ursachen von Kontaktierungsproblemen, die weiterhin am Beispiel von elektrisch leitf{\"a}higem Silikonkautschuk analysiert werden. Bei der Suche nach Ursachen f{\"u}r diese Probleme werden mechanische, thermische und elektrische Aspekte sowie deren Zusammenh{\"a}nge in Betracht gezogen. Da die Technologie in wesentlichem Maß die physikalischen Eigenschaften bestimmt, wird deren Einfluss ebenfalls analysiert. Neben der theoretischen Betrachtung wurden vielf{\"a}ltige Untersuchungen zu diesen Aspekten durchgef{\"u}hrt, und deren Relevanz f{\"u}r die Strom{\"u}bergangsprobleme ermittelt. Daraus ließ sich am Ende die Ursache der Strom{\"u}bergangsprobleme ableiten. Ausgehend von den gewonnen Ergebnissen und unter Ber{\"u}cksichtigung der spezifischen Eigenschaften von leitf{\"a}higem Silikonkautschuk wird eine Verbesserungsm{\"o}glichkeit zur Kontaktierung vorgestellt. Sie basiert auf einer Modifikation der Oberfl{\"a}chen, speziell deren Metallisierung. Hierbei hat sich das Magnetronsputtern, Metallisierung von Werkstoffen im elektromagnetischen Feld unter Vakuum, als am besten geeignetes Verfahren erwiesen. Nach der Beschichtung der Oberfl{\"a}che des leitf{\"a}higen Silikonkautschuks mit Aluminium bzw. Titan hat sich der Strom{\"u}bergang und damit auch die Stromtragf{\"a}higkeit wesentlich verbessert. Anschließend werden die Ursachen f{\"u}r diese Verbesserung erkl{\"a}rt und die elektrische Belastbarkeit vor und nach der Oberfl{\"a}chenmodifikation ausgewertet. Die Arbeit gibt Hinweise auf weitere M{\"o}glichkeiten zur Verbesserung der Stromtragf{\"a}higkeit, zeigt somit weiteren Untersuchungsbedarf auf.}, subject = {Silicone; Elektrisches Bauelement; Elektrischer Kontakt; Kontaktieren; Leitf{\"a}higer Silikonkautschuk; Magnetronsputtern; Contacting; Electrically conductive silicon rubber; Magnetron sputtering}, language = {de} } @phdthesis{Zent2023, author = {Zent, Natalia}, title = {Spannungsregelung und Stabilit{\"a}tsverhalten dezentraler Erzeugungsanlagen in stromrichterdominierten Verteilernetzen}, doi = {10.26127/BTUOpen-6444}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64445}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {In der Arbeit wird die Neue Direkte Spannungsregelung von dezentralen Erzeugungsanlagen in der PowerFactory Simulationsumgebung von der DIgSILENT GmbH implementiert und das Stabilit{\"a}tsverhalten dieser Anlagen in Verteilernetzen untersucht. Die Herleitung der mathematischen Modelle erfolgt im Laplace-Bereich und gibt die M{\"o}glichkeit her, neben ihrem Einsatz in Netzberechnungssoftware, die Auslegung und Optimierung der Regelung des gesamten Netzmodells zu berechnen. Die Ableitung der Regelungsmodelle der Wind-, Solar und statischen Generator-Anlagen erfolgt dabei in der Raumzeigerdarstellung im dq-Koordinatensystem. Mit Hilfe der Raumzeigerrechnung k{\"o}nnen elektrische Gr{\"o}ßen in Drehstromverbrauchern schnell berechnet und anschaulich im station{\"a}ren Zustand als Gleichgr{\"o}ßen dargestellt werden. Der erste Teil der Arbeit behandelt die Auswahl der Netztopologie und Netzmodelle in der Power Factory Simulationsumgebung. Die ausgew{\"a}hlten Benchmark-Modelle sind synthetische 110-kV-Verteilernetze, die vorgelagerte H{\"o}chst- und nachgelagerte Mittelspannungsnetzmodelle beinhalten. Im zweiten Teil wird die Neue Direkte Spannungsregelung der dezentralen Erzeugungsanlagen implementiert. Die Regler werden unter Verwendung geeigneter Auslegungsverfahren, wie dem Betragsoptimum, hinsichtlich des dynamischen F{\"u}hrungsverhaltens eingestellt. Im dritten Teil wird ein worstcase betrachtet. Hier geht es um ein simuliertes Splitting-System Szenario. Ein großer Teil des Verteilernetzes trennt sich und bildet ein Inselnetzwerk. Das dabei entstehende Leistungsungleichgewicht, ein Sprung von ungef{\"a}hr 5 bis 10 GW, soll durch die Spannungsregelung ausgeglichen werden.}, subject = {Spannungsregelung; Stabilit{\"a}tsverhalten; Erzeugungsanlagen; PowerFactory; Laplace-Bereich; Voltage control; Stability behavior; Generation-plant; Laplace-transformation; Elektrizit{\"a}tserzeugung; Verteilungsnetz; Spannungsregelung; Laplace-Transformation}, language = {de} } @phdthesis{Ying2012, author = {Ying, Shaoqing}, title = {Auswirkungen auf die Niederspannungsnetze bei hoher Penetration von innerst{\"a}dtischen Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24421}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {Durch die schnell steigende Durchdringung von innerst{\"a}dtischen Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen in den Niederspannungsnetzen wird die zuk{\"u}nftige Versorgungsinfrastruktur herausgefordert. Die Schwerpunkte der Netzauswirkungen werden auf das Spannungsband und die tolerierte Netzbelastung der untersuchten Netze fokussiert. Das Ziel dieser Dissertation ist es, die zul{\"a}ssig installierbare Photovoltaikleistung in den Wohnsiedlungen zu ermitteln und die m{\"o}glichen L{\"o}sungen zur Vermeidung des notwendigen Netzausbaues zu entwickeln. Zun{\"a}chst wurde eine Untersuchung zur Ermittlung des Photovoltaikpotenzials in der Stadt Cottbus mit ca. 100.000 Einwohnern durchgef{\"u}hrt. Insgesamt ist ca. 250 MWp Photovoltaikleistung theoretisch installierbar. Dies kann zu einer maximalen Summeneinspeiseleistung von 200 MW f{\"u}hren, welche die derzeitige Lastspitze in Cottbus weit {\"u}berschreiten w{\"u}rde. Zur Ermittlung der Netzauswirkungen auf die Niederspannungsnetze bei hoher Penetration von Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen wurden die folgenden drei Modelle erstellt: Das Photovoltaikeinspeisemodell basiert auf der gemessenen Globalstrahlung mit realen Zeitreihen in Cottbus. Zur Modellierung der Lastg{\"a}nge von Haushalten wird das Standardlastprofil zur Verf{\"u}gung gestellt. Die zus{\"a}tzlichen Ladelastg{\"a}nge von Elektrofahrzeugen werden den derartigen Lastg{\"a}ngen von Haushalten {\"u}berlagert. Die Netzstruktur wurde f{\"u}r Ein- und Zweifamilienhaussiedlungen und Mehrfamilienhaussiedlungen modelliert. Die Simulationen wurden in der Netzberechnungssoftware ELEKTRA durchgef{\"u}hrt. Es ist festzuhalten, dass die installierbare Photovoltaikleistung in den Ein- und Zweifamilienhaussiedlungen beschr{\"a}nkt werden muss. Durch eine induktive Blindleistungsbereitstellung kann die zul{\"a}ssige Leistung erh{\"o}ht werden. In den Mehrfamilienhaussiedlungen ist eine komplette Ausnutzung der Dachfl{\"a}che mit Photovoltaikanlagen m{\"o}glich. Zum Schluss wurden zwei Varianten durch Einsatz der Speichersysteme zur besseren Integration der Photovoltaikanlagen entwickelt und dann anhand eines Beispielnetzes demonstriert.}, subject = {Niederspannungsnetz; Elektrofahrzeug; Photovoltaikanlage; Photovoltaikanlagen; Elektrofahrzeuge; Netzauswirkungen; Spannungsband; Netzbelastung; Photovoltaic systems; Electric cars; Network impact; Voltage band; Network utilisation ratio}, language = {de} } @phdthesis{AlcaldeMelo2013, author = {Alcalde Melo, Henrique}, title = {Integration of available regenerative energy sources in community networks for both electricity and heating}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-27742}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {In the last years, energy prices for German households have been increasing constantly. Some reasons for that include: the dependency of Germany on external fossil fuels to supply its energy demand, the decision to invest in renewable energy generation and to shut down all its nuclear power plants. Nowadays households are already able to generate energy on-site, however the generation potential depends on climatic conditions as well as the specific location and the type of the building. The aim of this work is to evaluate whether a community of new efficient single-family houses can generate enough energy on-site to supply its electricity and heating demand over the year based on renewable energy sources and with the support of energy storage systems, including electric vehicles. The theoretical community is situated in the city of Cottbus, Germany. For this community, an electricity load profile was designed based on the use of common devices and separated in controllable and uncontrollable loads. Electricity is generated on-site through photovoltaic panels and small wind turbines, and the electricity generation potential is evaluated based on the community's available space, which is rather limited, and the actual regulations in the State of Brandenburg. A comparison of the available technologies to supply the heating demand as well as to store energy in the household sector is presented and discussed. It is assumed that each household has an electric vehicle that can be charged and also discharged in the community as an extra energy storage system. A software simulation system was designed with which an energy balance analysis is carried out based on hourly values of supply and demand. Under the assumptions taken for this study, the results of the simulation show that the community is able to generate more energy than consumed throughout a year, however in a few occasions there is not enough energy available to supply the community's energy demand. Water can be heated up to 70°C at least once a week preventing the bacterium Legionella to grow. The community is able to supply 99\% of the uncontrollable load group demand and 97\% of the controllable load group demand. There is enough energy available to heat space during the cold months, if heat pumps with a coefficient of performance greater than two are used. The electric vehicles can be charged using the energy generated in the community via grid or extra battery banks. If energy prices continue to increase, German households will try to find solutions to reduce their energy bills. The integration of several households forming a community network is a solution that optimizes the energy use and space (especially taking wind turbines in consideration), and reduces investments. However, the implementation of such a community still depends on the availability of space, improvement and price reduction of energy storage systems, regulations for energy exchange as well as willingness of the people living in such a community to adapt their daily routine according to the availability of energy.}, subject = {Kommunale Energieversorgung; Erneuerbare Energien; Photovoltaik; Windkraftanlage; Elektroauto; W{\"a}rmepumpe; Passivhaus; Photovoltaic; Wind Turbine; Electric Vehicle; Heat Pump; Passive House}, language = {en} } @phdthesis{Venna2015, author = {Venna, Karthik Reddy}, title = {A Simulation analysis to improve the dielectric strength inside High Voltage Vacuum Interrupters}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33551}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Vacuum circuit breakers are expected to be one of the possible alternatives for SF6 circuit breakers in transmission voltages up to 230kV because of the excellent insulation as well as environmental friendly characteristics of vacuum. But for higher voltages, maintaining the electrical insulation inside and outside the interrupter tube is very important and becoming a challenge for the design engineers. Normally a vacuum interrupter consists of metal shields sandwiched between the ceramic insulator blocks inside the tube. The primary purpose of these metal shields is to protect the insulator walls by avoiding metal vapor deposition during the arcing process. On the other hand, these metal shields also influence the electric field distribution inside the interrupter tube. The presence of the metal shields may reduce the dielectric strength of the interrupter tube if proper measures are not taken. This research is devoted to provide the information about the possible areas inside and outside the interrupter tube that are considered as critical in terms of dielectric strength because of the presence of metal shields. Possible solutions are also given in this thesis to overcome the high field stress in these critical areas with the help of 2D simulations that are simulated in ANSYS Maxwell. The critical areas and their respective solutions presented in this work are (1) unidentified edges outside the interrupter tube which are formed by the metal shields that are inserted between the ceramic blocks. These edges, at high field stress, may act as a source of discharges between the interrupter tube and the outer insulator. This problem can be reduced by the combination of using a pressurized insulating gas (which is in this case N2) between interrupter tube and outer insulator and by extending the unidentified edges and covering them with field grading rings which are conductive in nature. (2) Triple junctions (Vacuum-Ceramic-Metal shield) are the sources of high field stress inside the interrupter tube and are considered as a primary source of Secondary Electron Emission Avalanche that takes place on the (3) ceramic surface. The triple junction emissions can be avoided by properly designing the insulator geometry at point of contact with the metal shield. In addition, inserting metal parts of certain depth at the both ends of the ceramic insulators can also reduce the field stress at the triple junctions and avoid surface flashovers on the ceramic surface. (4) The gap between the metal shield and the contact rod is also considered to be a critical area which can be highly stressed (field) if the geometry of metal shield curvature is not properly designed. Various metal shield curvatures are proposed and simulated and an optimum geometry is suggested that reduces the electric field stress between the metal shield and contact rod. Using this optimized metal shield curvature, the diameter of the interrupter tube can be reduced considerably which in turn reduces the size of the interrupter tube.}, subject = {High voltage vacuum interrupter; Triple junctions; Field grading rings; Metal shields; ANSYS maxwell; Triple-Punkte; Feldsteuerringe; Elektrische Feldst{\"a}rke; Hochspannungs-Vakuumschaltr{\"o}hre; Metallabdeckungen; Vakuumschalter; Hochspannungsschalter; Durchschlagsfestigkeit}, language = {en} } @phdthesis{Bao2014, author = {Bao, Han}, title = {Optimal design of 245kV SF₆ bushing by using genetic algorithm}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31751}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {Currently more and more researches of high voltage bushings are focused on the requirements for a simple structure, compactness and light-weight. The general operation of SF6 gas-filled bushings (SF6 bushings) is satisfying the requirements, but in the operation and design of SF6 bushings still many improvements may be possible. The minimizing of dimension might enhance the electric field strength (E) on the crucial points of bushings, which may lead to partial discharge, flashover and even break down. Electric field distribution along the surface mainly depends on contour design, besides the effect of contamination. This dissertation mainly describes the optimization of the bushings design by genetic algorithm. First, a model of SF6 bushing was developed and simulated for the theory purpose. Then, the potential breakdown problems were defined and the mechanisms of the potential breakdown were explained. Afterwards, the dissertation proposes an approach, i.e. genetic algorithm to optimize the contour design of SF6 bushings. The approach improved the execution efficiency by accessing the fitness values of searched solutions during the optimization process. To verify the effectiveness of the genetic algorithm, it has been applied to minimize the electric field strength at the critical positions. Furthermore, the critical points of SF6 bushings were optimized. Several new structures of the ground electrode were proposed and optimized separately by genetic algorithm. A new curve, i.e. cubic spline was applied to the contour of the top flange to avoid the influence of the triple points. By optimization E on the surface of top flange was minimized. The potential distribution on the surface of insulator was optimized by a new structure. By the genetic algorithm the contour of composite weather sheds (WS) was optimized as water-drop form. In summary, a more uniform potential distribution along the surface of weather sheds and minimal values of electric field strength at critical points can be derived effectively by genetic algorithm. In addition, a smaller dimension of SF6 bushing was obtained in comparison with presently available ones.}, subject = {Optimized contour design; SF6 bushing; Streamer theory; Ansoft Maxwell; B{\´e}zier curve; Optimale Gestaltung; SF6 Durchf{\"u}hrung; Streamer Theorie; Ansoft Maxwell; B{\´e}zier Kurve; Hochspannungsanlage; Schwefelhexafluorid; Genetischer Algorithmus; Optimierung}, language = {en} } @phdthesis{Stuermer2014, author = {St{\"u}rmer, Henryk}, title = {Ein Beitrag zur Spannungsaufteilung {\"u}ber den Unterbrechereinheiten von Hochspannungsleistungsschaltern ohne Steuerkondensatoren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31802}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {Hochspannungs-Leistungsschalter mit mehreren Unterbrechereinheiten werden g{\"a}ngigerweise mit parallel geschalteten Steuerkondensatoren gr{\"o}ßerer Kapazit{\"a}t betrieben. Dadurch erfolgt eine weitgehend gleichm{\"a}ßige Aufteilung der Spannung {\"u}ber die einzelnen Schaltstrecken. Der Einsatz von Steuerkondensatoren verursacht zus{\"a}tzliche Kosten f{\"u}r die Leistungsschalter. Obendrein sind sie potentielle Fehlerquellen. Daher besteht ein Interesse, die Notwendigkeit der Steuerkondensatoren zu untersuchen. Hierzu sind die kleinen Kapazit{\"a}ten der Unterbrechereinheiten des Hochspannungs-Leistungsschalters zu bestimmen, um die genaue Spannungsaufteilung ohne Steuerkondensatoren zu erhalten. Nach der Betrachtung verschiedener Verfahren zur relativ schwierigen Messung der kleinen Kapazit{\"a}ten der Unterbrechereinheiten folgen Messungen sowie Feldsimulationen, um den Einfluss der Umgebung der Leistungsschalter im praktischen Betrieb auf die Spannungsverteilung {\"u}ber den unbeschalteten Unterbrechereinheiten zu ermitteln.}, subject = {Hochspannungsleistungsschalter; Spannungsaufteilung; High voltage circuit breaker; Voltage distribution; Hochspannungsleistungsschalter; Spannungswandler}, language = {de} } @phdthesis{Challagondla2015, author = {Challagondla, Naresh Kumar}, title = {Behaviour of water drop on the insulator surface and study of electric field distribution on parallel insulators under DC}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33718}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {With the recent developments in electrical transmission system, HVDC transmission for long distances has become feasible. With this development, many insulators are being used in HVDC system. Different kinds of insulators are situated at different places (example: desert, near to sea, agriculture area, etc.) so they will get expose to different types of pollution. Pollution affects the behavior of insulation in terms of breakdown and withstand capability. The application experience of insulators under HVDC conditions is limited. There is a necessity to understand the flashover performance and to recognize key parameters in the design and dimensioning of insulators used under HVDC conditions. This dissertation presents the difference between the analysis of partial breakdowns at AC and DC. The dissertation explains the behavior of a water drop on insulator shed surface energized with DC. It deals with the moving water drop and hanging drop at the edge of the shed. There are many situations where insulator structure should be in parallel. For example, the structure of insulators in vertical disconnector equipment often is parallel. If insulators are arranged in parallel, then the behavior of the electric field is totally different. It is important to know the behavior of these insulators used in HVDC system. This report also explains the pollution and non-pollution behavior of parallel insulators energized with DC. The results can be a source of information to optimize the design and dimensioning of HVDC insulators, especially in pollution conditions.}, subject = {HVDC; High-Voltage insulators; Pollution performance; Water drop behavior; Parallel insulators; Ansys Maxwell; HG{\"U}; Hochspannungsisolatoren; Verhalten bei Verschmutzung; Verhalten von Wassertropfen; Parallele Isolatoren; Hochspannungsisolator; Wassertropfen}, language = {en} } @phdthesis{Federau2016, author = {Federau, Erik}, title = {Ein Beitrag zur Konzeptionierung eines Leitsystems f{\"u}r ein steuerbares Microgrid}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-37687}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung eines Leitsystems f{\"u}r ein Microgrid. Der Begriff Leitsystem beschreibt die Gesamtheit aller Komponenten und Einrichtungen f{\"u}r eine zentrale Steuerungs- und {\"U}berwachungszentrale, in der eine Datensammlung aus hierarchisch niederen Ebenen erfolgt. Das Ziel: Prozesse und Abl{\"a}ufe sollen erfasst und f{\"u}r den Anwender sichtbar gemacht werden. Als Microgrid wird in diesem Kontext ein inselnetzf{\"a}higes, lokal begrenztes Smart Grid bezeichnet. Grundlage f{\"u}r die Entwicklung eines Leitsystems f{\"u}r ein Microgrid bildet die klassische Verteilung der Ebenen zur Anpassung standardisierter und anwendungserprobter Strukturen. Diese werden im Rahmen alternativer Ans{\"a}tze abgestimmt. So wird das „Smart Grid Architecture Modell" (SGAM) auf die Ebenen des Microgrids angewendet. Hier wird innerhalb der Ebenen nach spezifischen Aufgaben und den damit verbundenen Eigenschaften unterschieden. Das hat eine Komplexit{\"a}tsreduzierung der f{\"u}nf Ebenen zur Folge. Vor dem Hintergrund spezifischer Normungsaktivit{\"a}ten kann so die Erarbeitung bzgl. Interoperabilit{\"a}tsbedingungen innerhalb der Bereiche problemloser und {\"u}bersichtlicher gehandhabt werden. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Leitsystemans{\"a}tze f{\"u}r ein Microgrid vorgestellt. Diese k{\"o}nnen dezentrale Anlagenteile in ihren separaten Steuer- und Regelprozessen anleiten oder zum Teil beeinflussen. Ein Energiemanagementsystem mit Microgrid-relevanten Applikationen und Fahrplantools wird als Hilfsmittel zur bedarfsgerechten F{\"u}hrung eines intelligenten Kleinstnetzes ebenfalls abgebildet. Abschließend erfolgt die Implementierung eines Leitsystems in ein universit{\"a}res Microgrid.}, subject = {Micro Grid; Smart Grid; Leitsystem; Kleinstnetz; Control system; Microgrid architecture model; Elektrizit{\"a}tserzeugung; Algorithmus}, language = {de} } @misc{Taheruzzaman2016, type = {Master Thesis}, author = {Taheruzzaman, Muhammad}, title = {Design, modelling, and planning of renewable energy integrated microgrid for rural electrification in Bangladesh}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39884}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {The Electric power crisis is one of the major problems in Bangladesh, the gap between demand and generation is increasing day by day. Moreover, most of the power plants are gas based which will be phased out in future. An alternate electric supply is an essential part for electrifying the developing countries, in this context an innovative approach of rural electrification including DC microgrid, mini-grid and nanogrid would be technically and economically feasible. The thesis draws also attention on the development of technology which enables community owned power system to emerge in the rural areas based on distributed SHS and demand of that community. Firstly, the electric status and renewable potential in Bangladesh are studied and considered those data into the software based simulation to analysis the technical feasibility to implement DC microgrid by Homer pro tools. The distributed RES (Renewable Energy sources) considered solar PV and biomass. The booming of a large number of individual SHS (Solar Home System) in Bangladesh, bottom-up energy sharing concept would have studied to configure the optimal design of microgrid system and different configuration including grid connected and DC and AC system studied. Secondly, The PV module is highly dependent on cell temperature and solar irradiance, the ambient temperature, and solar irradiance mathematical equation have been considered to model and simulate in MATLAB/SIMULINK based environment. Similarly charge controller, battery operation, and performance analysis with respect to the PV model. In the distributed energy sources are mainly SHS including large size and regular also model and simulate in MATLAB/SIMULINK software. For instance, the thesis mainly focuses on an optimal design, planning, sizing of DC hybrid microgrid, the SHS, and biomass-based power system with the goal of maximizing the efficiency and reliability. Homer Pro tool used in the work for design an optimal configuration and sizing for technical feasibility. Finally, a model of DC microgrid compresses with micro sources like SHS systems, µ-CHP, the household loads model in MATLAB/SIMULINK. Decentralized SHS control strategies (droop control) and operation also design and model in MATLAB/SIMULINK environment, where DC - DC converter needs to couple SHS and DC microgrid.}, subject = {Biomass; Microgrid; Solar home system; Rural electrification; SIMULINK; Biomasse; Energiemanagement; Fotovoltaikanlage; Elektrifizierung; L{\"a}ndlicher Raum}, language = {en} } @phdthesis{Bonkarev2015, author = {Bonkarev, Maxim}, title = {Concept analysis for High-Voltage Direct-Current circuit breakers for application in a network of HVDC transmission}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35459}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {For several decades HVDC technology was used primarily for point-to-point bulk power transmission. Although multiterminal HVDC systems are very few in number, it is expected that multiple HVDC links may be interconnected into HVDC transmission grid. Since every meshed grid requires reliable protection solution, an HVDC circuit breaker must be developed and introduced. This thesis focuses on the performance evaluation of different HVDC circuit breaker concepts. The performance evaluation study is carried out by means of numerical simulations. The obtained quantitative results describe capabilities and limitations of different HVDC circuit breaker concepts as well as the reaction of HVDC network on switching operations. Different converter protection measures and in particular application of fault current limiter were considered, too. Based on the research findings, a number of recommendations for HVDC circuit breaker development are given and suggestions for further research activities are presented.}, subject = {Multi-terminal HVDC; HVDC circuit breaker; Fault protection methods; Network response; Simulation-based performance evaluation; Multiterminale HG{\"U}; HG{\"U}-Leistungsschalter; Fehlerschutzmethoden; Netzwerkreaktion; Simulationsbasierte Leistungsbewertung; Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung; Vermaschtes Netz; Netzschutz; Leistungsschalter; Fehlererkennung}, language = {en} } @phdthesis{Dewi2018, author = {Dewi, Sari}, title = {Repowering public utility grid by integrating hydro, PV and wind into the grid to supply electricity in Palu (Indonesia)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-45472}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2018}, abstract = {The use of renewable energy sources, either off-grid or on-grid to supply electricity, has been done by developed countries since many years ago. Developing countries, for example Indonesia especially east part of Indonesia have recently started this way whereas renewable energy potential for example hydro, PV and wind are abundantly available. The lack of research and data is one of the obstacles to precede the use of renewable energy in this area, meanwhile this area has electricity shortages problem that occurred quite often. Combined hydro, PV, wind, coal and diesel generators will solve electricity shortages problem in Palu (Indonesia). Integration of Hydro, PV and wind into PALAPAS utility grid will decrease levelized cost of energy from US\$ 0.145 per kWh to US\$ 0.133 per kWh. Sensitivity analysis against fluctuating fuel cost (from US\$ 0.4 per litre to US\$ 1.6 per litre) will increase levelized cost of energy before integrating renewable energy into the grid from US\$ 0.145 per kWh to US\$ 0.455 per kWh and will increase levelized cost of energy after integrating RE into the grid from US\$ 0.133 per kWh to US\$ 0.403 per kWh. Repowering grid with integrating hydro, PV and wind will increase power quality especially by using configuration based on homer results. Buses voltage and buses frequency showed better result before, during and after some faults based on Homer simulation results. Voltage spectrum and sinusoidal waveform voltage are showing less distortion after integrating hydro, PV and wind into the grid even with no distortion based on Homer results.}, subject = {Shortage; Repowering; Grid; Integration; Energy; Engpass; Erneuerung; Netz; Integration; Energie; Palu, Indonesien ; Erneuerbare Energien; Energieversorgungsnetz; Elektrizit{\"a}tseinspeisung}, language = {en} } @phdthesis{Schmoger2019, author = {Schmoger, Christin}, title = {Sicherheitsbetrachtungen im Fall von stromstarken Erdfehlern in NOSPE-Netzen und bei Netzkopplung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51131}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2019}, abstract = {Der von der Energiewende-bedingte Verteilnetzausbau mit Kabelstrecken beeinflusst den Umgang mit der Sternpunktbehandlung. Neben klassischen Umstellungsmaßnahmen sind neue L{\"o}sungen zur Kopplung von Netzen mit unterschiedlicher Sternpunktpunkterdung zu diskutieren. Schwerpunkt stellt jeweils die Auslegung von Erdungsanlagen in Kombination mit einem geeigneten Schutzkonzept zur Einhaltung der Personensicherheit dar. Auf Basis der DIN EN 50522 ist ein m{\"o}gliches personengef{\"a}hrdendes Potential zu bewerten, welches aus der Stromverteilung an der Fehlerstelle resultiert. In der Praxis wird dabei rechnerisch die zul{\"a}ssige Erdungsimpedanz {\"u}ber den relevanten Teilstrom (dargestellt {\"u}ber den Reduktionsfaktor) und dem, aus dem Schutzkonzept resultierenden, Grenzwert f{\"u}r die Ber{\"u}hrungsspannung vorgegeben und messtechnisch gepr{\"u}ft. Vorrangig in Mittelspannungsnetzen mit niederohmiger Sternpunkterdung bestehen Unsicherheiten in der korrekten Interpretation der Norm respektive der Wahl und Beurteilung geeigneter Parameter. Die Dissertation konzentriert sich auf die Schwerpunkte Bestimmung des Reduktionsfaktors in einer inhomogenen, offen betriebenen Ringstruktur von Mittelspannungsnetzen, sowie Diskussion m{\"o}glicher Modelle und der Wirkungsweise heutiger Messverfahren von Erdungsimpedanzen. Aufbauend auf theoretischen Modell-Analysen wurde eine Methodik zur Auswertung beider Parameter u. a. durch Aufnahme einer Stromverteilung in einem Erdkurzschlussversuch entwickelt und erstmals in einer Netzgruppe durchgef{\"u}hrt. Die Herausforderung bestand darin, L{\"o}sungen zum eindeutigen messtechnischen Nachweis beider Parameter infolge von {\"U}berlagerungseffekten zu entwickeln. Mithilfe der Versuchsergebnisse konnten bestehende Berechnungs- und Messverfahren sowie unterschiedlichen Modelle zur Interpretation der Erdungsimpedanz bewertet und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden. Reduktionsfaktor und Erdungsimpedanz erfahren verschiedene Interpretationen in der Praxis. Daher widmete sich die Dissertation der Analyse des Modells der DIN EN 50522 und schl{\"a}gt aufgrund der Herausforderungen in der Praxis eine Erweiterung zur eindeutigen Definition vor. Erstmalig konnten anhand des Versuchs die Modellans{\"a}tze von Berechnungsverfahren f{\"u}r den Reduktionsfaktor gepr{\"u}ft und best{\"a}tigt werden. Am Beispiel des VPE-Kabels konnte mit einem Sicherheitsaufschlag ein Planungswert vorgeschlagen werden. Auf Basis des Versuchs und der heutigen Messverfahren wurde diskutiert, dass die Erdungsimpedanz infolge der unterschiedlichen Einbeziehung von Kettenleitern verschiedene Werte annehmen kann. Aufgrund des Zusammenhangs mit dem Reduktionsfaktor resultieren f{\"u}r die Bewertung der Ber{\"u}hrungsspannung Kombinationspaare, die nach dem Modell der DIN EN 50522 oder Modifizierungen in der Berechnung ausgelegt und mittels klassischer Messung bewertet werden k{\"o}nnen. Die Dissertation liefert damit einen Diskussionsbeitrag, wie sich die Auslegung von Erdungsanlagen durch geeignete Verfahren weiterentwickeln kann.}, subject = {Erdungsanlagen; Reduktionsfaktor; Erdungsimpedanz; Sternpunkterdung; DIN EN 50522; Grounding system; Reduction factor; Earthing impedance; Neutral point treatment; EN 50522; Mittelspannungsnetz; Erdschluss; Sternpunkterdung; Wechselstromwiderstand; Impedanzmessung}, language = {de} } @phdthesis{Dhara2021, author = {Dhara, Madhavi}, title = {Wirkung von Kabelschirmungskonzepten auf abgestrahlte Magnetfelder von elektrischen Antriebsstr{\"a}ngen in Elektro- und Hybridfahrzeugen}, doi = {10.26127/BTUOpen-5500}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-55008}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2021}, abstract = {Jede elektrische, elektronische Komponente f{\"u}r Kraftfahrzeugsanwendungen muss auf Komponentenebene und nach der Montage im Fahrzeug die elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Emissionsanforderungen gem{\"a}ß Normen erf{\"u}llen. Die Entwicklung von Konzepten der elektromagnetischen Vertr{\"a}glichkeit f{\"u}r ein elektrisches Kraftfahrzeug erfordert ein gr{\"u}ndliches Verst{\"a}ndnis der elektromagnetischen Kopplungsmechanismen des Hochvoltsystems. An einen Elektroantrieb werden vielf{\"a}ltige Anforderungen gestellt. Daraus ergibt sich eine eingeschr{\"a}nkte Handlungsfreiheit zum Erreichen der elektromagnetischen Vertr{\"a}glichkeit. Daher ist es im Entwicklungszyklus n{\"o}tig, Ressourcen mit Kenntnis der elektromagnetischen Vertr{\"a}glichkeit fr{\"u}hzeitig zielgereicht einsetzen zu k{\"o}nnen. Hierbei gilt es Designparameter fr{\"u}hzeitig festzulegen und bereits dabei eine Ergebnisbewertung vornehmen zu k{\"o}nnen. Die Wellenl{\"a}ngen der dominanten Spektren elektromagnetischer St{\"o}rungen von Spannungsquellenpulswechselrichtern im Vergleich zu den geometrischen Abmaßen eines normal großen Fahrzeugs fallen in den Nahfeldbereich. Dies erm{\"o}glicht einen quasistation{\"a}ren Ansatz, bei dem das elektrische Feld und das Magnetfeld getrennt untersucht und analysiert werden k{\"o}nnen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der gestrahlten Magnetfeldkopplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb. {\"U}blicherweise erfordert ein Elektroantrieb f{\"u}r seinen Betrieb funktionale Str{\"o}me h{\"o}herer Gr{\"o}ßenordnung. Das pulsweitenmodulierte Spannungsschalten der leistungselektronischen Wandler, z.B. bei Pulswechselrichter und Gleichstrom (DC)/DC Wandler, verursacht zus{\"a}tzlich zu den funktionalen Str{\"o}men auch parasit{\"a}re Str{\"o}me. Diese werden durch Spannungs{\"a}nderungen am Ausgang der Leistungselektronik erzeugt, die die verteilten Kapazit{\"a}ten z.B. Statorwicklung zu Rahmenkapazit{\"a}t der elektrische Maschine, anregen. Diese Str{\"o}me f{\"u}hren zu Magnetfeldemissionen, an die strenge Anforderungen auf Fahrzeugebene gestellt werden. Abschirmungen werden systematisch zur Verringerung der abgestrahlten Emissionen bei elektrischen Antriebsanwendungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt, so auch f{\"u}r die Hochvoltkabel. Die relativ geringen Mengen einer nicht idealen Kabelschirmung sind aufgrund des hohen Grades an abgestrahlten Emissionen von Bedeutung. Folglich sind die Schirm- und Masseschleifenstr{\"o}me, d.h. die Schirmwirkung, entscheidend f{\"u}r die Magnetfelder. Neben diesen Stromverteilungen sind die Magnetfelder wesentlich von der Geometrie der Hochvoltkabelf{\"u}hrung und dem Frequenzbereich abh{\"a}ngig. In dieser Arbeit werden drei Arten von Schirmungskonzepten f{\"u}r Hochvoltkabel mittels analytischer Modellierung betrachtet. Die drei Schirmungskonzepte sind einzeln geschirmte Kabel in koaxialer Ausf{\"u}hrung, mehradrige geschirmte Kabel in Summenschirmausf{\"u}hrung und ungeschirmte Kabel mit parallelem Massedraht als Schirm. Die erstellten analytischen Modelle werden genutzt, um die gestrahlten Magnetfeldemissionen vorherzusagen. Ein Vergleich zur Best{\"a}tigung der Anwendbarkeit der analytischen Modelle f{\"u}r ein Elektroantriebssytem wird vorgestellt. Die Wirkung der verschiedenen Schirmungskonzepte f{\"u}r das Kraftfahrzeug wird dargelegt.}, subject = {Magnetfeld; HV Kabelschirmungskonzepte; Gleichtaktstr{\"o}me; Gegentaktstr{\"o}me; {\"U}bertragungsfunktionen; Magnetic field; HV cable shielding concepts; Common mode currents; Differential mode currents; Transfer functions; Elektrofahrzeug; Hybridfahrzeug; Triebstrang; Kabel; Elektromagnetische Vertr{\"a}glichkeit; Magnetische Abschirmung}, language = {de} } @phdthesis{Jende2020, author = {Jende, Enrico}, title = {Ein Beitrag zur modellgest{\"u}tzten Planung und zum Betrieb sektoren{\"u}bergreifender Energiespeicher mit Fokus auf die Strom- und W{\"a}rmeversorgung in Microgrids}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52906}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2020}, abstract = {Zur Einhaltung der Dekarbonisierungsziele und Bew{\"a}ltigung der Herausforderungen bei der ganzheitlichen Transformation des Energiesystems im Kontext der politisch geforderten Energiewende, ist zunehmend der Begriff Sektorenkopplung zu verzeichnen. Eine wesentliche Rolle nimmt dabei die auf den Begriff Power-to-X (P2X) zusammengefasste Elektrifizierung der Sektoren Gas, W{\"a}rme, K{\"a}lte und Mobilit{\"a}t ein. P2X-Energiewandler und die damit einhergehende Nutzung Erneuerbarer Energien (EE), z.B. aus Photovoltaik (PV) und Wind, sind aufgrund der volatilen Stromerzeugung der EE-Anlagen als dargebotsabh{\"a}ngige Energiewandlung zu verstehen. Aus diesem Grund werden P2X-Energiewandler mit sektoralen Energiespeichern und flexiblen bedarfsgerechten Energiewandlern hin zu sektoren{\"u}bergreifenden Energiespeichern aggregiert. Diese sind nicht nur in der Lage den Herausforderungen eines zunehmend aus EE bestehenden Energieversorgungssystems (EVS) entgegenzuwirken, sondern einen Beitrag zur sektoren{\"u}bergreifenden Energiebedarfsdeckung und Dekarbonisierung zu leisten. In diesem Zusammenhang ist in den vergangenen Jahren auf dem Campus der Brandenburgischen Technischen Universit{\"a}t Cottbus-Senftenberg (BTU) eine Forschungs- und Demonstrationsanlage entstanden, welche sektorale und sektoren{\"u}bergreifende Energiespeicher topologisch lokal aggregiert und hinsichtlich der Netzbetriebsf{\"u}hrung verkn{\"u}pft. Dieser dezentrale Anlagenverbund bietet eine herausragende M{\"o}glichkeit, einen sektoren{\"u}bergreifenden Betrieb der dezentralen EVS auf lokaler Ebene zu untersuchen. Als Forschungsgegenstand und Teilsystem der Forschungs- und Demonstrationsanlage gilt im Folgenden der sektoren{\"u}bergreifende Energiespeicher bestehend aus den Technologien der Kraft-W{\"a}rme-Kopplung, Power-to-Heat und einem thermischen Energiespeicher. Dieser Anlagenverbund wird innerhalb der Systemgrenzen eines Microgrid unter gr{\"o}ßtm{\"o}glicher Nutzung erneuerbarer Energien am Beispiel der PV untersucht. Ein Simulationsmodell erweitert diesen Forschungsgegenstand und zielt auf modellgest{\"u}tzte Untersuchungen zur Planung und zum Betrieb des sektoren{\"u}bergreifenden Energiespeichers, insbesondere zur stromnetzdienlichen Systemintegration. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Folgenden dargestellt und gelten als Beitrag zur Systemintegration von sektoren{\"u}bergreifenden Energiespeichern in die lokale dezentrale Energieversorgung.}, subject = {Microgrid; Sektorenkopplung; Dezentrale Energieversorgung; Sektoren{\"u}bergreifender Energiespeicher; Sector coupling; Decentralized energy supply; Cross-sectoral energy storage; Microgrid; Microgrid ; Elektrizit{\"a}tsversorgungsnetz; Dezentrale Energieversorgung; Dezentrale W{\"a}rmeversorgung}, language = {de} } @phdthesis{Engelbrecht2017, author = {Engelbrecht, Daniel}, title = {Untersuchung der Potentiale und Anforderungen an ein Wirkleistungsmanagement im Verteilnetz mit hohem Anteil von dezentralen Erzeugungsanlagen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43479}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {In der Dissertation werden neue Potentiale und Anforderungen sowie neue Verfahren und Methoden zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen erarbeitet. Der Fokus wird dabei auf das Wirkleistungsmanagement im Verteilnetz gelegt. Bei einer zunehmenden Durchdringung von Erneuerbaren Energien steigt der gegenseitige Einfluss mit den technischen Systemen im Netzbetrieb und bestehenden sowie zuk{\"u}nftigen M{\"a}rkten. In der Arbeit werden organisatorische und technische L{\"o}sungen entwickelt, welche eine sichere Bereitstellung von Regelleistung sowie eine Unterst{\"u}tzung durch den Verteilnetzbetreiber f{\"u}r ein systemdienliches Engpassmanagement des {\"U}bertragungsnetzbetreibers erm{\"o}glichen. Anhand eines 110-kV-Modellnetzes werden die technischen L{\"o}sungen aufgezeigt und bewertet. Dabei zeigt sich, dass eine erweiterte Betriebsplanung im Verteilnetz notwendig wird. M{\"o}gliche Konflikte k{\"o}nnen im Vorfeld durch eine Netzzustandsbewertung und Informations{\"u}bermittlung gel{\"o}st werden. Weiterhin k{\"o}nnen Anforderungen des {\"U}NB zur Unterst{\"u}tzung zum Redispatch im Rahmen einer Vortagesplanung integriert werden. Zur Realisierung der Prozesse und somit Erf{\"u}llung der neuen Anforderungen sind zum Teil technische {\"A}nde-rungen in den Systemen der Netzf{\"u}hrung sowie organisatorische und rechtliche Anpassungen in der Handhabung des Engpassmanagements notwendig. Hierzu werden in der vorliegenden Arbeit konkrete Empfehlungen ausgesprochen.}, subject = {Wirkleistungsmanagement; Verteilnetz; Erneuerbare Energien; Regelleistung; Redispatch; Active power management; Distribution system; Control power; Redispatch; Renewable energy; Lastverteilung ; Erneuerbare Energien; Wirkleistung; Verteilungsnetz}, language = {de} }