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n-1-Kriterium

Definition

Das (n-1) -Kriterium, auch als (n-1) -Sicherheit bekannt, bezeichnet im Energiesystem den Grundsatz, dass im Falle eines Ausfalls einer Komponente im Stromnetz durch Redundanzen die Versorgung weiterhin gewährleistet ist und der Ausfall eines Systems verhindert wird. Dieses Kriterium ist ein grundlegendes Prinzip in der deutschen Netzplanung und trägt entscheidend zur hohen Netzsicherheit in Deutschland bei. Im Falle des Ausfalls einer Komponente, wie etwa eines Stromkreises, wird durch vorhandene Ausweichmöglichkeiten eine Unterbrechung der Versorgung oder eine Ausweitung der Störung vermieden. Die Einhaltung der (n-1) -Regel ist bei maximaler Auslastung des Netzes besonders wichtig. Falls das Netz nicht vollständig ausgelastet ist, können sogar höhere Stufen wie (n-2) erreicht werden. In einigen Netzen, wie beispielsweise in den Netzen kritischer Infrastrukturen, ist sogar eine (n-2) -Verbindung verpflichtend.

Wie funktioniert das n-1-Prinzip?

Das Prinzip des n-1 besagt, dass das Stromnetz in der Lage sein muss, den Ausfall einer Leitung zu verkraften, ohne dass es zu erheblichen Stromausfällen kommt. Konkret bedeutet dies, dass im Falle einer defekten Leitung eine alternative Leitung die Versorgung sicherstellen muss, um einen Stromausfall zu verhindern. Die Einhaltung dieses Prinzips ist von entscheidender Bedeutung und muss von den Übertragungsnetzbetreibern sowohl bei der Planung als auch beim Betrieb von Stromnetzen berücksichtigt werden.

Aus diesem Grund werden Freileitungen im Bereich der Hoch- und Höchstspannung häufig als Doppelsysteme ausgeführt. Jeder Mast trägt zwei Drehstromsysteme pro Spannungsebene mit jeweils drei Phasen – ein System auf der linken und ein System auf der rechten Seite des Mastes. Falls eine Seite ausfällt, übernimmt die andere Seite die Übertragung. Um Überlastungen zu vermeiden, werden die Leitungen im Normalbetrieb nur mit etwa 50 bis 70 Prozent ihrer Kapazität genutzt.

Ebenso erfordern Umspannwerke Komponenten, die im Notfall einspringen können. Hierbei gilt: Je mehr Transformatoren (Trafos) vorhanden sind, desto höher kann das Umspannwerk ausgelastet werden. Zusätzlich werden die Trafos normalerweise nur zu etwa 50 Prozent ihrer Kapazität genutzt, um im Notfall einsatzbereit zu sein. Dieses durchdachte Netzdesign und die Betriebspraxis gewährleisten eine robuste und zuverlässige Stromversorgung.

Gültigkeit des n-1-Kriteriums


Grundsätzlich gilt das N-1-Kriterium für sämtliche Spannungsebenen. Aus diesem Grund ist das Übertragungsnetz in einem vernetzten Muster angelegt, sodass im Falle eines Leitungsausfalls der Leistungsfluss über parallele Übertragungsleitungen umgeleitet werden kann. Eine Ausnahme vom N-1-Kriterium besteht ausschließlich für Niederspannungsnetze. Diese sind häufig als Strahlennetze konzipiert, wodurch die Niederspannungsverbraucher in der Regel nicht N-1-sicher angebunden sind.