Integrating power plants with a full-scale converter into the superposition method for short circuit current calculations

Abstract

This article presents an expansion of the superposition method for short circuit current calculations to take the voltage-dependent fault ride through behavior of power plants with a full-scale converter into account. Furthermore, it shows the physical limits of the short circuit current contribution to the grid required by the German Technical Connection Rules. Exceeding these physical limits through the short circuit current contribution of power plants with a full-scale converter leads to convergence problems of the developed iterative short circuit current calculation method. In order to identify the power plants with an impermissible short circuit contribution, the permissible operating points depending on the short circuit voltage are derived. An illustrative short circuit current calculation shows the influence of the pre-fault load flow as well as the effects of an active current feed-in during the short circuit on the initial short circuit current.

In diesem Aufsatz wird eine Erweiterung des Überlagerungsverfahrens vorgestellt, um das spannungsabhängige Fault Ride Through-Verhalten von Erzeugungsanlagen mit Vollumrichter zur Berechnung des betriebspunktabhängigen Anfangs-Kurzschlusswechselstroms zu berücksichtigen. Zudem werden die physikalischen Grenzen des in den Technischen Anschlussregeln in Deutschland geforderten Kurzschlussstrombeitrags aufgezeigt. In dem entwickelten iterativen Kurzschlussstromberechnungsverfahren führt das Überschreiten der physikalischen Grenzen durch den Kurzschlussstrombeitrag der Erzeugungsanlagen mit Vollumrichter zu Konvergenzproblemen. Zur Identifikation der betroffenen Anlagen werden die zulässigen bzw. unzulässigen Betriebspunkte in Abhängigkeit von der Kurzschlussspannung hergeleitet. Eine exemplarische Kurzschlussstromberechnung zeigt den Einfluss des Vorfehlerzustandes der Erzeugungsanlagen mit Vollumrichter sowie die Auswirkungen einer Wirkstromeinspeisung im Kurzschlusszustand auf den Anfangs-Kurzschlusswechselstrom.