Die Verteilnetze werden durch die zunehmende dezentrale Einspeisung und Speicherung, aber auch durch die Elektromobilität und Wärmepumpen intensiver genutzt. Die Spannungsqualität (PQ) wird durch den vermehrten Einsatz von Leistungselektronik und die Veränderung der frequenzabhängigen Netzimpedanz (fNI) stark beeinflusst. Die Netzimpedanz wiederum kann sich ungünstig auf die Powerline Communication (PLC) auswirken. Über Messungen in verschiedenen Verteilnetzen und im Labor sowie durch Simulationen wurden die Zusammenhänge analysiert. Empfehlungen für die Netzplanung und den Netzbetrieb (Kapitel 7) sowie Hilfsmittel für die Zielnetzplanung wurden abgegeben.
Forschungspartner waren das Labor für Elektrizitätsnetze der Berner Fachhochschule (BFH) und die Fachhochschule Westschweiz (HES-SO Valais-Wallis). Das Projektteam bestand weiter aus den sieben Verteilnetzbetreibern AEW Energie AG, BKW Energie AG, Energie Service Biel/Bienne, Energie Thun AG, ewz, Repower AG, und Service Industriels de Genève sowie einem Hersteller von Filtersystemen, Schaffner International AG. Diese Zusammenstellung an Partnern garantierte das notwendige Know-how und die benötigten Ressourcen für das Projekt.
PQ-Analysen in Mittel- und Niederspannungsnetzen (Kapitel 3) zeigten für die PQ-Parameter in der Regel einen grossen Abstand zu den Grenzwerten gemäss EN 50160 auf. Probleme treten heute meist nur an einzelnen Knoten und nur für ein spezifisches PQ-Phänomen auf. Dies ist klaren Vorgaben für den Anschluss von Kundenanlagen zu verdanken, aber auch dem Stromnetz, welches in der Vergangenheit mit genügend Reserve gebaut wurde. Diese hohe Qualität des Stromnetzes kann nur beibehalten werden, wenn die Effekte durch die Zunahme moderner Geräte bekannt sind und in der Netzplanung sowie im Netzbetrieb berücksichtigt werden. Dies erfordert auch die kontinuierliche Erfassung von PQ-Daten an PQ-Hotspots im Verteilnetz, wofür ein Messkonzept aufgestellt wurde.
Effekte durch die Zunahme von nichtlinearen Geräten auf die Ausbreitung von Oberschwingungen, die Netzimpedanz und die Powerline Communication wurden untersucht (Kapitel 4). Moderne Geräte mit Leistungselektronik nehmen einen Strom auf, der teilweise eine grosse Abweichung zur Sinusform aufweist. Der Strom enthält Oberschwingungsanteile, die über der Netzimpedanz Spannungsoberschwingungen verursachen. Diese können andere Geräte im Stromnetz stören. Die Analysen der Messkampagnen im Feld und Laboruntersuchungen bestätigten den signifikanten Einfluss von Leistungselektronik auf die Spannungsqualität, die frequenzabhängige Netzimpedanz und auf die Powerline Communication. Entscheidend sind dabei das Zusammenspiel zwischen eingesetzter Technologie und frequenzabhängiger Netzimpedanz.
Regelstrategien mit dezentralen Anlagen wurden in zwei Niederspannungsnetzen untersucht (Kapitel 5). Das technische Potential und die Wirtschaftlichkeit von P(U)-Regelung, Q(U)-Regelung und regelbaren Ortsnetztransformatoren (RONT) für die Spannungsregelung wurden analysiert. Anhand des Einsatzes von Smart Metern in einem Niederspannungsnetz wurde das Potential von Demand-Side-Management zur Netzstabilisierung betrachtet. Die Resultate zeigten, wie stark die Auslastungen bestimmter Leitungen oder Transformatoren reduziert würden und wie effektiv kritische Spannungswerte im Netz dadurch vermieden werden könnten. Die Implementation von intelligenten Regelsystemen kann zu mehr Investitionssicherheit und zu einer höheren Ausschöpfung von Sparpotenzial bei der Netzinfrastruktur führen.
Die im Projekt entwickelten Zielnetzplanungsstrategien für das Mittel- und Niederspannungsnetz (Kapitel 6) unterstützen die Verteilnetzbetreiber bei der Weiterentwicklung der Verteilnetze. Das neue «LastprofilTool ES 2050» kann Leistungsprofile für beliebige Anschlusspunkte erstellen, um möglichst realitätsnahe Leistungsflussberechnungen durchzuführen. Der entwickelte PQ-Index ermöglicht die Bewertung der PQ-Phänomene anhand einer einzelnen Kennzahl. Das von der BFH programmierte Tool «ZNP light» zur Leistungsflussberechnung und zur einfachen wirtschaftlichen Bewertung von Netzvarianten wurde mit dem PQ-Index erweitert, so dass auch qualitative Aussagen zur Spannungsqualität von heutigen und zukünftigen Netzvarianten getroffen werden können.