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A
Abzweig: Freileitungen oder Kabel zur Verteilung elektrischer Energie an Verbraucher. Abzweige verbinden Verteilnetzstationen und Verbraucher.
Aktuator: In der Elektrotechnik bezeichnet Aktuator einen Mechanismus, mit dem ein Gerät ein- oder ausgeschaltet, eingestellt oder bewegt werden kann, normalerweise ausgelöst durch ein elektrisches Signal. In der Literatur wird auch die Bezeichnung „Aktor“ oder „Effektor“ verwendet. Ein Beispiel für einen Aktuator ist ein Motor, der – ausgelöst durch das Signal eines Sonnenlichtsensors – die Jalousien schließt. Aktuatoren ermöglichen Computern die Steuerung komplexer Fertigungsprozesse ohne Eingriff oder Überwachung durch den Menschen.
Algorithmus: Eine Reihe von (mathematischen) Anweisungen oder Prozeduren zur Durchführung einer bestimmten Aufgabe, z. B. die Definition der von einem Automatisierungssystem auszuführenden Schritte.
Ampere: Die Standardeinheit für elektrischen Strom (siehe auch Stromstärke).
Antrieb: Siehe Drive.
Azipod: Eingetragenes Warenzeichen für eine Familie modularer elektrischer Schiffsantriebssysteme. Der erste Azipod-Antrieb wurde in den 1980er Jahren von ABB mitentwickelt. Die Azipod-Einheit wird außerhalb des Schiffsrumpfs in einem Gehäuse (einer sogenannten Gondel) montiert und kombiniert die Funktionen eines Antriebsmotors, Hauptpropellers und Steuerruders. Da diese nicht mehr als einzelne Einheiten innerhalb des Schiffs installiert werden müssen, kann der Platz an Board anderweitig genutzt werden. Azipod-Antriebe verbessern die Manövrierfähigkeit und tragen über eine Verbesserung der Hydrodynamik zu Kraftstoffeinsparungen von rund 15 % gegenüber herkömmlichen Antriebssystemen bei.
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B
Bandbreite: 1. In der Datenverarbeitung wird Bandbreite häufig als Synonym für die Datenübertragungsrate eines Netzwerkanschlusses oder einer Schnittstelle verwendet. Ein Modem mit einer Bandbreite von 56 K ist zum Beispiel in der Lage, pro Sekunde 56.000 „Bits“ an Daten zu übertragen. Ein Bit entspricht einer einzelnen binären Zahl (d. h. 1 oder 0) und ist die kleinste Einheit in der Datenverarbeitung. 2. In der elektronischen Kommunikation entspricht die Bandbreite der Differenz zwischen dem Signal mit der höchsten und der niedrigsten Frequenz in einem bestimmten Übertragungsmedium und wird in Hertz gemessen.
Bemessungsspannung: Die maximale Spannung, die an ein elektrisches Gerät im Normalbetrieb angelegt werden kann.
Biobrennstoff: Brennstoff, der aus Biomasse, d. h. vor Kurzem noch lebenden Organismen, gewonnen wird. Dazu gehören keine fossilen Brennstoffe wie Kohle und Öl, die in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten von toten Organismen entstanden sind. Ein Beispiel für einen Biobrennstoff ist Bioethanol, das aus Zuckerrohr, Mais und ähnlichen Stoffen gewonnen wird. (Siehe auch Kohlenstoffzyklus.)
Blackout: Ein kompletter Ausfall der Stromversorgung in Folge von Schäden oder Ausfällen in einem Kraftwerk, an Stromleitungen oder anderen Teilen des Verteilungssystems, verursacht durch einen Kurzschluss, Betriebsmittelausfall, Überlastung des Übertragungs- und Verteilungssystems usw. Andere Bezeichnungen für Blackout sind Stromausfall oder Netzausfall. (Siehe Hochstromspitzen, Blindleistung, Weitbereichsüberwachungssystem.)
Blindleistung: Dieser Begriff bezeichnet den Verlust von Leistung in einem System durch die Erzeugung von elektrischen und magnetischen Feldern. Blindleistung muss bereitgestellt und aufrechterhalten werden, um eine kontinuierliche, gleichbleibende Spannung in Übertragungsnetzen zu gewährleisten. Blindleistung wird zur Erhaltung des Netzes und nicht für den Endverbrauch erzeugt. Wird der Blindleistungsbedarf bestimmter Elemente im Netz nicht von nahegelegenen Quellen gedeckt, „beziehen“ sie die Blindleistung über die Übertragungsleitungen, was zu einer Destabilisierung des Netzes führt. So kann ein schlechtes Blindleistungsmanagement zu großflächigen Blackouts führen.
Brennstoffzelle: Ein System, in dem chemische Energie, die durch Oxidation eines flüssigen (z. B. Methanol) oder gasförmigen Brennstoffs freigesetzt wird, direkt in elektrische Energie umgewandelt wird.
Brownout: Ein Spannungseinbruch in einem Stromnetz, der dazu führen kann, dass elektrische Geräte beschädigt werden oder mit verminderter Leistung arbeiten (z. B. Lichter werden dunkler). (Siehe Spannungsabfall.)
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C
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D
Direkte Drehmomentregelung (Direct Torque Control, DTC): Ein elektrisches Antriebssystem (siehe Drive), das die Drehzahl eines Elektromotors und somit das von ihm an einer Welle erzeugte Drehmoment regelt. Dazu regelt das System die Leistung, die der Motor vom Netz „zieht“. Drehmoment ist eine „Winkelkraft“, die eine Drehbewegung verursacht – wie bei einem Automotor, der die Antriebswelle des Autos in Drehung versetzt.
Dezentrale Erzeugungseinheiten: Kleine Generatoren wie Mikroturbinen oder Brennstoffzellen in der Nähe der zu versorgenden Verbraucher.
Dezentrales Prozessleitsystem (Distributed Control System, DCS): Ein Leitsystem, das einen Prozess (Fertigungsprozess, chemischen Prozess o. ä.) nicht von einer einzelnen zentralen Steuerungseinheit, sondern von mehreren strategischen Positionen innerhalb der Prozessanlage aus regelt.
Drehstrom: Eine dreiphasige Form des Wechselstroms, die zur Versorgung großer Lasten (leistungsstarke elektrische Geräte) wie industrielle Klimaanlagen, Schleifmaschinen usw. genutzt wird. Fast die gesamte elektrische Energie wird in Form von Drehstrom erzeugt, und die meisten Übertragungsleitungen mit Ausnahme von HGÜ-Anlagen sind Drehstromleitungen. Drehstrom ermöglicht eine effizientere Versorgung großer Lasten, und die damit gespeisten Drehstrommotoren sind effizienter, kleiner und kostengünstiger in der Herstellung als ihre einphasigen Gegenstücke. Die Verdrahtung ist einfacher, da kein neutraler Rückleiter erforderlich ist. Wohnhäuser werden meist mit einphasigem Wechselstrom versorgt.
Drehzahlgeregelter Antrieb: Siehe Drive.
Drive: Ein Drive ist ein elektronischer Antrieb, der die Leistung von Elektromotoren regelt, in dem er die Leistung, Frequenz und den Strom reguliert, den der Motor aus dem Netz bezieht. Der Einsatz von elektrischen Antrieben (die auch als „drehzahlgeregelte Antriebe“ bezeichnet werden) kann zu beträchtlichen Energieeinsparungen führen, da die meisten Elektromotoren in der Industrie unabhängig vom Bedarf permanent mit voller Drehzahl laufen. Viele Motoren werden nur durch „Drosselung“ geregelt. Das ist als würde man ein Auto mithilfe der Bremse verlangsamen und gleichzeitig den Fuß auf dem Gaspedal lassen. Dadurch wird viel Energie ohne Nutzen verbraucht. Bei einer Halbierung der Motordrehzahl mithilfe eines elektrischen Antriebs kann der Energieverbrauch hingegen auf ein Achtel des Verbrauchs bei voller Drehzahl gesenkt werden.
Dynamische Kompensationseinrichtung: Eine leistungselektronische Einrichtung zur Kompensation von Blindleistung. Anders als bei einem statischen Kompensator (siehe Statischer Blindleistungskompensator) enthält eine dynamische Kompensationseinrichtung rotierende Teile.
Dynamische Parallelkompensation: Eine Technologie zur Stabilisierung der Spannung durch Einspeisung von Blindleistung an bestimmten Punkten eines Energieübertragungsnetzes. Das System hilft dabei, plötzliche Spannungsschwankungen zu vermeiden und die Stabilität des Versorgungsnetzes insgesamt zu verbessern. Die dynamische Parallelkompensation ist neben der Serienkompensation eine der beiden Haupttechnologien von FACTS (Flexible Drehstrom-Übertragungssysteme). (Siehe auch Reihenschaltung.)
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E
E/A (Eingabe/Ausgabe): Ein Gerät, das die Kommunikation zwischen elektronischer Ausrüstung und externen Systemen einschließlich menschlichen Bedienern ermöglicht. Beispiele für E/A-Geräte sind Computertastaturen, Drucker, Sensoren und alle Arten von Schnittstellenkarten.
Electrical Balance of Plant (eBoP): Die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten, die für einen sicheren und geregelten Betrieb verschiedener Teile eines Kraftwerks erforderlich sind.
Elektrische Einheiten:
| Grösse | Einheit | Zeichen |
|---|
| Stromstärke | Ampere | A |
| Spannung | Volt | V |
| Leistung | Watt | W |
Watt = Ampere x Volt
1.000 A = 1 Kiloampere (kA)
1.000 V = 1 Kilovolt (kV)
1.000 W = 1 Kilowatt (kW)
1.000.000 W = 1.000 kW = 1Megawatt (MW)
Beispiele:
Spannung
Die Spannung an der Steckdose in Haushalten beträgt normalerweise 220 oder 110 Volt.
Große Energieübertragungsleitungen arbeiten mit Spannungen im Bereich von 220 bis 800 kV.
Leistung
Eine typische Glühlampe (keine Leuchtstofflampe) hat eine Leistungsaufnahme von 40–100 Watt.
Die durchschnittlich benötigte Leistung eines normalen nordamerikanischen oder europäischen Haushalts liegt bei 1–10 kW.
Eine große Windkraftanlage kann bis zu 3.000 kW (= 3 MW) Leistung erzeugen.
Die Erzeugungsleistung eines Kohle- oder Kernkraftwerks beträgt 0,5–4,0 GW. (Individuelle Kernkraftwerkreactor kann bis 1,3 GW begtragen.)
Elektromagnetische Felder: Ruhende elektrisch geladene Teilchen sind von einem elektrischen Feld umgeben (Einheit der Feldstärke ist Volt/Meter). Bewegte Ladungsträger (z. B. Elektronen in einem Stromkreis) sind zusätzlich von einem Magnetfeld umgeben (Einheit der Feldstärke: Ampere/Meter). Die Kombination aus einem elektrischen Feld (um die Ladungsträger) und einem magnetischen Feld (das entsteht, wenn die Ladungsträger fließen) wird als elektromagnetisches Feld (EMF) bezeichnet. Funkwellen sind eine Form von elektromagnetischer Strahlung.
Die Bezeichnungen „elektrisches Feld“ und „magnetisches Feld“ sind nicht austauschbar.
Elektromotor: Eine Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und zum Antrieb von mechanischen Geräten eingesetzt wird.
Emissionen: Das Freisetzen oder Entweichen von Schmutz, Abwasser oder Schadstoffen in die Umwelt.
Energieeffizienz: Die Energieeffizienz eines Geräts ist definiert als das Verhältnis zwischen der umgewandelten nutzbaren Energie und der zugeführten Energie. Eine Glühlampe (mit Glühfaden) gilt zum Beispiel als ineffizient, da ein großer Teil der zugeführten Energie (rund 95 %) in Wärme und nicht in Licht umgewandelt wird. Eine Leuchtstofflampe, die nach einem anderen Prinzip funktioniert, ist etwas effizienter, da mehr Energie in Licht umgewandelt wird und weniger Energie in Form von Wärme verloren geht (rund 80 %).
Engineering Procurement and Construction (EPC): Bezeichnung für Verträge, bei denen ein Unternehmen die Verantwortung für die gesamte Projektierung (Engineering), Materialbeschaffung (Procurement) und den Bau (Construction) übernimmt. EPC wird auch zur Bezeichnung von Unternehmen verwendet, die mit der Erbringung dieser Leistungen beauftragt werden (Generalunternehmer).
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F
FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems): Eine Reihe von Technologien zur Verbesserung der Sicherheit, Kapazität und Flexibilität von Energieübertragungsnetzen. FACTS (deutsche Bezeichnung: Flexible Drehstrom-Übertragungssysteme) können in neuen oder bestehenden Übertragungsleitungen installiert werden. Beispiele für FACTS sind:
Statische Blindleistungskompensatoren (Static VAr Compensator, SVC) zur Regulierung und Stabilisierung der Spannung in Hochleistungs-Übertragungssystemen. Eine fortschrittlichere Variante dieser Technologie ist SVC Light™. Sie bietet erweiterte Funktionalitäten wie eine leistungsstärkere Flickerkompensation zur Stabilisierung hoher, stark schwankender elektrischer Lasten wie Lichtbogenöfen und zur Glättung der Flickerspannung.
Die Serienkompensation kann fest oder regelbar ausgeführt sein. Letztere wird auch als thyristorgesteuerte Serienkompensation (Thyristor Controlled Series Compensation, TCSC) bezeichnet. Die Serienkompensation ist eine einfache und kostengünstige Methode zur Erhaltung der Spannungsstabilität, insbesondere in Hochleistungs-Übertragungskorridoren. Die thyristorgesteuerte Serienkompensation ist besonders nützlich zur Stabilisierung der Spannungen an Kopplungspunkten zwischen Übertragungsnetzen.
Die FACTS-Produkte von ABB optimieren den Leistungsfluss und ermöglichen so eine bessere Nutzung der Leitungskapazität und tragen durch Kompensation der Blindleistung (siehe
Blindleistung und
Blindleistungskompensation) zur Verbesserung der Spannungsstabilität bei. In einigen Fällen kann die Netzkapazität mehr als verdoppelt werden. Außerdem machen die Systeme das Netz wiederstandsfähiger gegen Netzschwankungen und andere Störungen.
Fault-closing device: Ein System von Leistungsschaltern, das dazu dient, eine Störung in einem Stromnetz einzuschließen und zu verhindern, dass sie sich auf andere Bereiche des Netzes ausdehnt und weitreichende Ausfälle verursacht.
Freiluftschaltanlage: Siehe
Schaltanlage.
Frequenzumrichter: Ein elektronisches Gerät, das in der Lage ist, Wechselspannung von einer Frequenz in eine andere umzuwandeln. Frequenzumrichter werden verwendet, um elektrische Energieversorgungsnetze unterschiedlicher Frequenz (üblicherweise 50Hz und 60Hz) zu verbinden und um die Drehzahl bzw. das Drehmoment von Wechselstrommotoren zu regeln. Ein häufiges Einsatzgebiet sind Pump- und Gebläseanwendungen, wo sie erhebliche Energieeinsparungen erzielen können.
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G
Gasisolierte Schaltanlage: Siehe
Schaltanlage.
Generator: Eine Maschine, die mechanische Drehbewegung in elektrische Leistung umwandelt. Die Bewegung eines elektrischen Leiters in einem Magnetfeld übt eine Kraft auf die Ladungsträger im Leiter aus, was zu einem Stromfluss führen kann. Erzeugt werden kann entweder Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC). ABB stellt eine grosse Zahl unterschiedlicher Generatoren einschließlich Windkraftgeneratoren her.
Generatorische Bremsung: Eine Bremsmethode, die verwendet wird um einen Teil der Energie, die verloren geht, wenn ein Fahrzeug langsamer wird oder bremst, zu nutzen. Dabei bedient man sich der Fähigkeit elektrischer Motoren, beim Bremsvorgang als Generator betrieben werden zu können. Dadurch wird die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und an das Stromversorgungssystem zurückgespeist. Die Energie kann somit entweder von anderen Fahrzeugen, oder, falls ein Energiespeicher (z.B. Batterien oder Super-Kondensatoren) vorhanden ist, vom bremsenden Fahrzeug später selbst genutzt werden. Diese. So lässt sich die Energieeffizienz von Kränen, Aufzügen, Zügen und Hybridautos verbessern.
Geschlossenes Regelungssystem: Ein System zur Regelung eines Prozesses mit Rückführung in einem geschlossenen Regelkreis (im Gegensatz zu einem offenen System mit Störgrößenaufschaltung). Ein geschlossenes System reagiert auf verschiedene Weise auf die tatsächlichen Systembedingungen. Es reagiert langsamer auf Veränderungen in den Prozessbedingungen als ein offenes System, ist aber spezifischer in seinen Reaktionen und in der Lage, eine breitere Palette von Bedingungen zu bewältigen. Ein Beispiel für eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis ist ein Mensch, der ein Auto fährt: Driftet das Auto nach links ab, lenkt der Fahrer nach rechts, um die Bewegung auszugleichen.
Gleichrichter: Ein elektrisches Gerät zur Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC). (Siehe auch
Wechselrichter).
Gleichstrom (Direct Currrent, DC): Elektrischer Strom, der seine Richtung nicht wechselt (siehe
Wechselstrom). In einem Gleichstromkreis fließen die Elektronen stets in eine Richtung. Folglich entsteht bei Gleichstrom keine Blindleistung (siehe
Blindleistung). Das heißt, in einem Gleichstromsystem wird nur „echte“ Leistung (Wirkleistung) übertragen, wobei die Kapazität des Systems besser genutzt wird. Um elektrische Energie als Gleichstrom übertragen zu können, muss der im Kraftwerk erzeugt Wechselstrom auf ein geeignetes Spannungsniveau hochtransformiert und in Gleichstrom umgewandelt werden. Auf der anderen Seite der Übertragungsstrecke muss der Gleichstrom wieder in Wechselstrom umgewandelt und die Spannung heruntertransformiert werden, damit der Strom in das Verteilnetz eingespeist werden kann. Da bei der Umwandlung zwischen den beiden Stromarten – der sogenannten Gleichrichtung – weitere Verluste anfallen, lohnt sich eine Übertragung von Gleichstrom nur, wenn die Verluste geringer sind, als bei einer Wechselstromübertragung, d. h. bei sehr großen Entfernungen (~600 km für Freileitungen und ~50 km für Unterwasser/Unterirdische Kabelleitungen). Eine andere Situation, in der eine Gleichstromübertragung Vorteile bietet, ist die Kopplung asynchroner Netze, d. h. benachbarter Stromnetze mit unterschiedlichen Frequenzen (z. B. 50 oder 60 Hz, wie es in einigen Teilen von Brasilien und den USA der Fall ist). (Siehe
HGÜ.)
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H
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ): Eine von ABB in den 1950er Jahren entwickelte Technologie zur Übertragung großer Energiemengen über große Entfernungen, typischerweise über Freileitungen, aber auch über Erd- und Seekabel. Die Übertragung von Gleichstrom über große Entfernungen ist effizienter als die Übertragung von Wechselstrom (siehe
Gleichstrom und
Übertragung und Verteilung) und eine kostengünstige Methode zur Kopplung asynchroner Netze (d. h. Netze mit unterschiedlichen Frequenzen).
In einem HGÜ-System wird elektrische Energie aus einem Wechselstromnetz in einer Umrichterstation in Gleichstrom umgewandelt, per Freileitung oder Kabel übertragen und am anderen Ende mithilfe eines anderen Stromrichters wieder in Wechselstrom umgewandelt. Die Umwandlung erfolgt mithilfe von elektronischen Halbleiterventilen, die für hohe Spannungen und Leistungen ausgelegt sind und nur einen Leistungsfluss in eine Richtung zulassen. Diese Ventile sind computergesteuert, sodass die übertragene Energie präzise geregelt werden kann, was nur mit HGÜ-Systemen möglich ist. Eine weitere wichtige Eigenschaft der HGÜ ist, dass die Leitungen nie überlastet werden können.
Da bei der HGÜ nur Wirkleistung übertragen wird, geht keine Leitungskapazität für die Übertragung von Blindleistung verloren. Dies bedeutet, dass die gleiche Leistung über weniger (oder kleinere) Übertragungsleitungen übertragen werden kann als mit Wechselstrom und weniger Land für die Übertragungsleitungen benötigt wird. Die bei der HGÜ entstehenden magnetischen Felder sind minimal, sodass die Leitungen näher an Wohngebieten gebaut werden können.
HVDC Light: Eine besondere Form der klassischen HGÜ, die in den 1990er Jahren von ABB entwickelt wurde (HVDC = High-Voltage Direct Current). Sie eignet sich zur Übertragung elektrischer Energie vom unteren Leistungsbereich (unter 100 MW) bis zu 1.100 MW (bei ±300 kV). Im Vergleich dazu liegt die Übertragungskapazität von klassischen HGÜ-Systemen (siehe
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) im Bereich von 1.000 bis 8.000 MW. Mit dem klassischen HGÜ und HVDC Light erweitert sich der wirtschaftliche Leistungsbereich der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung.
HVDC Light bietet die gleichen Vorteile wie das klassische HGÜ-System, ermöglicht aber zusätzlich eine sicherere Leistungsregelung und eine schnelle Wiederherstellung der Versorgung nach einem Blackout aus. Aufgrund seiner hervorragenden Fähigkeit zur Stabilisierung der Wechselspannung an den jeweiligen Enden der Übertragungsstrecke ist HVDC Light die ideale Technologie für Windparks, bei denen es aufgrund der veränderlichen Windgeschwindigkeit zu starken Spannungsschwankungen kommen kann.
HVDC Light ist umweltfreundlich und basiert auf kompakten Umrichterstationen und ölfreien Kabeln, die unterirdisch und unter Wasser verlegt werden können (womit viele Schwierigkeiten umgangen werden können, die mit dem Bau von Freileitungen verbunden sind). Außerdem ist es die einzige verfügbare Technologie, die eine unterirdische Hochspannungsübertragung über große Entfernungen ermöglicht. In Verbindung mit Freileitungen wird HVDC Light eher selten verwendet.
Aufgrund seiner geringen Nennleistung, der Erdkabeltechnologie und der hervorragenden Regelbarkeit gibt es für HVDC Light mehr potenzielle Anwendungen als für die klassische HGÜ. Beispiele hierfür sind die Versorgung von Städten und Offshore-Öl- und -Gasplattformen, die Verstärkung von Stromnetzen in Gegendenden, in denen keine Freileitungen gebaut werden können, und die Anbindung von Windparks.
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I
IEC 61850: Die Norm der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) für die Stationsautomatisierung (bzw. Schaltanlagenautomatisierung) ersetzt eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen, die den Einsatz von Protokollwandlern erfordern. Protokollwandler sind eine Art „Übersetzer“, die den Informationsaustausch zwischen elektronischen Geräten mit unterschiedlichen Maschinensprachen ermöglichen. Das Problem von Protokollwandlern ist, dass sie Übertragungsfehler und Verzögerungen verursachen können. Die Schaffung eines einzigen Kommunikationsstandards für die Stationsautomatisierung beseitigt die Notwendigkeit eines „Übersetzers“, hilft den Kunden, ihre Wartungs- und Betriebskosten zu senken und erleichtert den Aus- bzw. Umbau von Anlagen.
Industrial IT: Eine Reihe vollständig kompatibler Software- und Hardwareprodukte von ABB und/oder Drittanbietern, die dafür ausgelegt sind, miteinander zu kommunizieren und als Teile eines größeren Systems für eine bestimmte Anwendung zusammenzuarbeiten.
Industrielle Produktivität: Die industrielle Produktivität zu steigern, bedeutet die Kosten pro produzierter Einheit (z. B. ein Auto, eine Tonne Papier usw.) zu senken. Globale Fertigungsunternehmen stehen unter immensem Druck, ihre Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.. Neue Technologien und Geschäftsmodelle bieten Unternehmen die Möglichkeit, die Bestandteile ihrer Organisation wie Beschaffung, Fertigung, Forschung, Verkauf, Vertrieb usw. aufzubrechen und in neuen Verbindungen und an neuen Standorten wieder „zusammenzusetzen“, um eine engere Verbindung zu Partnern, Lieferanten und Kunden zu gewährleisten. Produktivitätsverbesserungen lassen sich durch Automatisierung von Betriebsabläufen, verbesserte Verwaltung von Betriebsmitteln (Asset-Management), den optimalen Betrieb von Fertigungsanlagen und die Verbesserung der Versorgungskette erzielen. (Siehe
Industrial IT,
Modellprädiktive Regelung,
Optimierung,
Prozessautomatisierung.)
Infrarot-Thermografie: Ein Verfahren zur Messung des Zustands von Geräten durch Analyse der Wärmeabstrahlung.
Instrumentierung: Elektronische oder elektromechanische Geräte (Messinstrumente) zur Messung von Durchflüssen, Pegeln, Temperaturen und Drücken in Prozessen in verschiedenen industriellen Anwendungen. Sie dienen zur Überwachung von Prozessen in Kraftwerken, Fertigungsanlagen und Raffinerien. Die von den Instrumenten erfassten Informationen werden von Analysengeräten (sogenannten Analysatoren) verarbeitet und zur Beurteilung der Performance genutzt. Fallen die Werte anders aus als erwartet, werden entsprechende Alarme ausgelöst.
Intelligente Netze: (Smart Grids): Intelligente Netze sind moderne Energieübertragungs- und Energieverteilungssysteme, die in der Lage sind, Energie von unterschiedlichsten Quellen und mit unterschiedlicher Qualität aufzunehmen und nach Bedarf über ein bidirektionales Versorgungssystem an verschiedene Verbraucher abzugeben. Solche Netze sind eine Weiterentwicklung herkömmlicher Stromnetze, die auf zentralen Erzeugungsanlagen und einer kontinuierlichen Versorgung über unidirektionale Übertragungs- und Verteilnetze basieren. Intelligente Netze werden im Hinblick auf den allgemein steigenden Energiebedarf und die zunehmende Notwendigkeit zur Einbindung erneuerbarer Energiequellen in das Netz entwickelt.
Das intelligente Netzkonzept von ABB umfasst ein selbstüberwachendes System auf der Basis von Industriestandards, das eine sichere, effiziente und ökologisch nachhaltige Versorgung gewährleistet. Das Netz soll sich über nationale und internationale Grenzen hinweg erstrecken und den Großhandel mit Energie unterstützen. Dazu muss es in der Lage sein, Störungen und Veränderungen in Angebot und Nachfrage automatisch zu erkennen, das Gleichgewicht wiederherzustellen und die von Endverbrauchern und Gesetzgerbern geforderte Stabilität sicherzustellen. Darüber hinaus muss es Systeme zur Handhabung von Kundenreaktionen (Customer Response Management) beinhalten, die es den Energieversorgungsunternehmen ermöglichen, die Leistungsfähigkeit des Netzes zu optimieren.
Viele der zur Realisierung intelligenter Netze im großen Maßstab erforderlichen Technologien und Standards sind bereits seit einigen Jahren Gegenstand der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei ABB, und viele davon werden bereits genutzt.
Isolator: Ein Material, das keinen elektrischen Strom leitet, z. B. Kunststoff, bestimmte Arten von Silizium oder Glas. Materialien, die keine Wärme leiten, werden ebenfalls als Isolatoren bezeichnet. Zur besseren Unterscheidung können die Bezeichnungen „thermischer Isolator“ und „elektrischer Isolator“ verwendet werden. (Siehe auch
Leiter.)
ISO 14000: Internationale Norm der International Standards Organization (ISO) für Umweltmanagementsysteme.
ISO 9000: Internationale Norm der International Standards Organization für Qualitätsmanagementsysteme (ISO). Sie beschreibt 20 Elemente des Qualitätsmanagements und liefert die Grundlage für die Bereitstellung hochwertiger Produkte mit vorhersagbarer Qualität an die Kunden.
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J
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K
Kapazität: Die Fähigkeit zur Speicherung einer elektrischen Ladung (also das, was beim elektrischen Strom „fließt“). Kapazitäten werden in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt (siehe
Kondensator).
Die Einheit der Kapazität ist Farad bzw. Coulomb pro Volt (wobei Coulomb die Standardeinheit für die elektrische Ladung ist). Da das Farad eine recht große Einheit ist, werden Kapazitäten normalerweise in Mikrofarad, (1 µF = 10
-6 F) und Picofarad (1 pF = 10
-12 F) angegeben.
Kohlenstoffkreislauf: Kreislauf des Kohlenstoffs durch seine verschiedenen Formen in der Umwelt. Kurz gesagt wird durch die Photosynthese der Pflanzen und Algen Kohlendioxid aus der Atmosphäre gebunden (d. h. in feste Materie umgewandelt). Wenn diese absterben, verrotten sie unter der Mitwirkung von Bakterien und Pilzen oder werden von höheren Organismen als Nahrung oder Brennstoff (in Form von pflanzlichen oder fossilen Brennstoffen) verwendet. Bei beiden Vorgängen wird Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt und kann wieder gebunden (d. h. in Biomasse umgewandelt) werden.
Kondensator: Ein vielseitiges Gerät, das in der Lage ist, elektrische Ladung in Form eines elektrischen Felds zu speichern. Kondensatoren werden zum Beispiel zur Blindleistungskompensation in (induktiven) Wechselstromkreisen verwendet. Darüber hinaus dienen Kondensatoren zur Pufferung von Elektrizität (zur Glättung von Spitzen) und zum Schutz gegen kurzzeitige Spannungsverluste in Stromkreisen (zum Beispiel beim Austausch von Batterien). (Siehe auch
Kapazität.)
Kondensatorbank (auch Kondensatorbatterie): Eine Anzahl von Kondensatoren, die parallel geschaltet sind (siehe auch
Parallelschaltung).
Kraft-Wärme-Kopplung: Eine besonders effiziente Methode zur Stromerzeugung, bei der die als Nebenprodukt anfallende Wärme zur Heizung von Wohn- und Industriegebäuden genutzt wird. Die Wärme entsteht im Kraftwerk bei der Erzeugung von Dampf, der zum Antrieb der Turbinen verwendet wird, und würde anderenfalls ungenutzt in die Atmosphäre entweichen.
Kurzschluss: Ein elektrischer Kontakt zwischen Teilen eines Stromkreises, der einen Anstieg der Stromstärke und der Temperatur verursacht und möglicherweise zu einem Brand führen kann, wenn der Stromkreis nicht entsprechend geschützt ist. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn zwei spannungsführende Drähte mit defekter Isolation miteinander in Kontakt kommen. Die Bezeichnung Kurzschluss wird auch verwendet, um die sicheren Betriebsbedingungen für elektrische Geräte zu definieren. Besitzt ein Gerät eine Kurzschlussfestigkeit von 400 Ampere (A), so bedeutet dies, dass es mit einer Stromstärke von bis zu 400 A beansprucht werden kann, bevor es sich selbst abschaltet.
KWK: Abkürzung für Kraft-Wärme-Kopplung, ein Verfahren zur parallelen Erzeugung von Strom und Wärme (siehe
Kraft-Wärme-Kopplung).
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L
Last: Im elektrischen Sinne ist eine Last die von einem Gerät oder Stromkreis aufgenommene Leistung. Die Gesamtheit aller Verbraucher in einem Stromnetz wird ebenfalls als Last bezeichnet.
Lastmanagement: Die Steuerung der Lasten in einem Energieversorgungssystem zur Begrenzung des Spitzenbedarfs, Senkung der Kosten oder auch zur Verbesserung der Stabilität und Zuverlässigkeit der elektrischen Energieverteilung.
Lawinenartiger Stromausfall: Zu einem lawinenartigen Ausfall kommt es, wenn ein Teil des Stromnetzes ausfällt und sich die Last auf andere Elemente im Netz verlagert. Dadurch werden diese Elemente ebenfalls überlastet und schalten sich ab, wodurch sich die Last wieder auf andere Elemente verlagert usw. Der daraus resultierende Überstrom kann zu fortlaufenden Ausfällen führen und binnen kurzer Zeit ein gesamtes Netz lahmlegen.
Leistungsfaktor: Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen der Wirkleistung und der Blindleistung in einem elektrischen Stromkreis und ein Indikator für die Phasengleichheit von Spannung und Strom im System. Liegt keine Blindleistung vor, sind Spannung und Strom phasengleich, und der Leistungsfaktor ist 1. Dies ist der ideale Zustand für die elektrische Energieübertragung, doch praktisch unmöglich zu erreichen. Schwankungen des Leistungsfaktors werden von Geräten unterschiedlicher Art hervorgerufen, die am Stromkreis angeschlossen sind und Blindleistung verbrauchen oder erzeugen. (Siehe auch:
Leistungsfaktorkorrektur.)
Leistungsfaktorkorrektur (auch Blindleistungskompensation): Je nachdem, welche Art von Gerät ein Verbraucher an das Stromnetz anschließt (Blindleistung wird verbraucht oder erzeugt), verändert sich der Leistungsfaktor. Wird diese Veränderung nicht korrigiert, wird mehr Strom aus dem Netz „gezogen“, was zu Netzinstabilität, höheren Kosten und reduzierter Übertragungskapazität führt. (Siehe auch
Leistungsfaktor.)
Leistungsverlust: Dieser Ausdruck bezieht sich allgemein auf elektrische Energie, die aufgrund von Ineffizienz in der Übertragung, Verteilung oder Nutzung von Elektrizität verloren geht. Wenn Strom durch einen Leiter fließt, stoßen einzelne Elektronen mit den Atomen des Leitermaterials zusammen und geben Energie an diese ab, wodurch sich der Leiter erwärmt. Diese Wärme wird in Form von Strahlungswärme an die Umgebung abgegeben. Die Verluste in einem elektrischen Verteilnetz hängen von der Länge der Leitung (je länger die Leitung, desto größer die Verluste), der Leitfähigkeit des Materials (größerer Widerstand bedeutet größere Verluste), dem Quadrat des Stroms (bei doppelter Stromstärke steigen die Verluste auf das Vierfache) und dem Querschnitt des Kabels (je kleiner der Querschnitt, desto grösser die Verluste) ab. Um die Verluste gering zu halten, sollte der Strom also mit möglichst hoher Spannung übertragen werden. Dies reduziert die Stromstärke und damit auch die der bei der Übertragung verlorene Leistung. Die meisten elektrischen Übertragungssysteme arbeiten mit Wechselstrom bei Spannungen zwischen 110 und 800 kV. (Siehe auch
HGÜ).
Leiter: Ein elektrischer Leiter ist ein Stoff, durch den ein elektrischer Strom fließen kann. Da der elektrische Strom auf der Bewegung von Elektronen basiert, hängt die elektrische Leitfähigkeit eines Materials von seiner atomaren Struktur und chemischen Zusammensetzung ab. Darüber hinaus ist die Leitfähigkeit abhängig von der Stärke der Bindungen zwischen den Elektronen und den dazugehörigen Metallionen. Je schwächer die Bindung, desto leitfähiger ist das Material. Alle Metalle sind Leiter, wobei Kupfer ein besonders guter Leiter ist. Kunststoff und Gummi hingegen sind keine guten Leiter und können daher als Isolatoren verwendet werden. Halbleiter sind Materialien, deren Leitfähigkeit steuerbar ist. Supraleiter besitzen unter bestimmten Voraussetzungen überhaupt keinen elektrischen Widerstand, sodass Strom verlusstfrei fließen kann.
Allgemein werden Materialien, die in der Lage sind, Strom, Wärme oder Schall zu übertragen, als Leiter bezeichnet.
Leitungstemperaturüberwachung (Line Thermal Monitoring, LTM): Verfahren zur Messung der durchschnittlichen Temperatur und Erkennung von Temperaturveränderungen in Stromleitungen. Dies ist wichtig, da sich die Drähte bei Wärme ausdehnen und durchhängen, was zu Kurzschlüssen, Bränden und Stromausfällen führen kann, wenn die Leitungen Baumwipfel usw. berühren. (Siehe auch
Weitbereichsüberwachungssystem.)
Leistungsschalter: Schalter, die in der Lage sind, hohe Ströme abzuschalten, um elektrische Systeme vor Schäden durch Überströme zu schützen, die z. B. durch Kurzschlüsse oder Blitzschlag verursacht werden. (In kleinerer Form werden solche Schalter auch als Alternative zu Sicherungen im Haushalt eingesetzt.)
Lichtbogenschweißen: Schweißverfahren, bei dem Metallstücke durch Schmelzen miteinander verbunden werden. Die dafür erforderliche Wärme stammt von einem Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Werkstück. Der Lichtbogen wird durch einen elektrischen Strom verursacht, der durch ein Plasma aus ionisierten Luftmolekülen und Metallionen fließt. Dabei wird Material von der Elektrode auf das Werkstück übertragen und die Elektrode mit der Zeit verbraucht. Lichtbogenschweißverfahren sind aufgrund ihrer niedrigen Investitions- und Betriebskosten besonders beliebt.
Lichtbogenschweißzelle: Bereich in einer Fertigung, der zum Schweißen von Metall mithilfe von elektrischen Lichtbögen eingerichtet ist. ABB bietet modulare, robotergestützte Lichtbogenschweißzellen, die für die Aufstellung beim Kunden vorbereitet sind.
Luftisolierte Schaltanlage: Siehe
Schaltanlage.
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M
Megawatt (MW): Eine Million Watt. Eine Leistung von einem Megawatt ist nötig, um 10.000 100-Watt-Lampen zu betreiben. Werden diese eine Stunde lang betrieben, wird dafür 1 MWh elektrische Energie benötigt. (Siehe auch
Watt und
Wattstunde.)
Messinstrumente: Siehe
Instrumentierung
Mikroturbine: Ein kleiner Turbogenerator mit einer Erzeugungsleistung von 30–250 Kilowatt (kW), der in der Nähe eines Verbrauchers aufgestellt werden kann.
Mobile Unterstation: Eine Unterstation, die transportiert werden kann – normalerweise per Lkw – um die vorhandene Ausrüstung an einem bestimmten Standort bei einem Ausfall oder geplanten Wartungsarbeiten vorübergehend zu ersetzen.
Modellprädiktive Regelung (Model Predictive Control, MPC): Online-Regelung eines industriellen Prozesses (z. B. der Ölraffination) unter Verwendung eines virtuellen Modells des Prozesses, das es dem Computer ermöglicht, geeignete Regelungsvorgaben vorherzubestimmen.
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N
Netzbetriebsführung: Überwachung und Regelung des Stromnetzbetriebs mithilfe von Netzleitsystemen zur Erhaltung des Leistungsflusses und des Gleichgewichts zwischen Energieerzeugung und –verbrauch.
Netzmanagement: Ein System zur Überwachung sämtlicher Aspekte eines Stromnetzes (Betrieb und Wartung) unter Einbindung der Netzbetriebsführung und Betriebsmittelverwaltung (Asset-Management).
Netzzuverlässigkeit: Energieversorgungsunternehmen (EVUs) sind bestrebt, eine Stromversorgung ohne unerwartete Spannungseinbrüche oder –spitzen sicherzustellen. Diese können zu Störungen führen, die von flackernden Lichtern bis zu Beschädigungen von Geräten reichen. Um diese Probleme zu verhindern, müssen EVUs in der Lage sein, den Leistungsfluss unter normalen Betriebsbedingungen und in Notsituationen zu kontrollieren. Dies wird durch die Installation hochentwickelter Schalt- und Schutzsysteme (Sicherungen, Leistungsschalter, Transformatoren usw.) in Unterstationen und Überwachungseinrichtungen (Schutzrelais, Phasenüberwachungseinheiten, Leitungstemperatursensoren usw.) an strategischen Punkten im Netz gewährleistet. Die Überwachungseinheiten messen die Stärke, Richtung und Stabilität des Leistungsflusses, die Temperatur von Übertragungsleitungen und andere für die normale Funktion des Netzes wichtige Parameter. Die Daten werden an einen Zentralrechner übermittelt, der die Einstellungen für die Regelungseinrichtungen in den Unterstationen und Erzeugungsanlagen berechnet. Dadurch kann der Leistungsfluss so geregelt werden, dass überlastete Netzabschnitte entlastet und sogar bestimmte Verbindungen abgeschaltet werden, um die Ausbreitung von Störungen zu verhindern oder die Durchführung von Wartungsarbeiten zu ermöglichen. (Siehe
FACTS,
Netzbetriebsführung,
SCADA,
Weitbereichsüberwachungssystem.)
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O
Oberschwingungen (auch Oberwellen): Allgemein sind Oberschwingungen Schwingungen in Vielfachen der Grundfrequenz des Netzes. In Wechselstromnetzen liegt die Grundfrequenz typischerweise bei 50 oder 60 Hertz (Hz), und Oberschwingungen treten mit einem Vielfachen dieser Frequenz auf – z. B. 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz usw. bei einer Grundfrequenz von 50 Hz. Zu Oberschwingungen kommt es durch Störungen in der Spannung oder im Strom, z. B. wenn der Strom unterbrochen wird, oder bei der Erzeugung von Wechselstrom in einem Stromrichter. Das Problem bei Oberschwingungen ist, dass elektrische Geräte unterschiedlich reagieren, wenn sie einer Frequenz ausgesetzt werden, für die sie nicht ausgelegt sind, und dadurch Schaden nehmen können. Da die meisten leistungselektronischen Systeme Oberschwingungen erzeugen, werden sie zunehmend zum Problem in Stromnetzen. Oberschwingungen können mithilfe von Filtern reduziert werden.
Ohm: Einheit des elektrischen Widerstands. Wird eine Spannung von 1 Volt an einen Draht mit einem Widerstand von 1 Ohm angelegt, fließt ein elektrischer Storm von 1 Ampere.
Ökoeffizienz: Die Verbindung von wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten mit dem Ziel einer nachhaltigen Entwicklung.
Optimierung: Die Veränderung eines Systems mit dem Ziel, es so perfekt oder wirkungsvoll wie möglich zu gestalten.
Original Equipment Manufacturer (OEM): Hersteller, der ein Endprodukt wie Kraftfahrzeuge, Maschinen oder Schaltfelder fertigt und dabei Komponenten von Unterlieferanten wie ABB verwendet.
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P
Parallelschaltung: Sind elektrische Komponenten so miteinander verbunden, dass der Strom auf mehreren – parallelen – Wegen durch den Stromkreis fließen kann, sind sie parallel geschaltet (im Gegensatz zu einer Reihenschaltung). Fällt eine der Komponenten in einer Parallelschaltung aus, fließt der Strom durch einen alternativen Pfad weiter. (Siehe auch
Reihenschaltung.)
Phasenschiebertransformator (auch Querregeltransformator): Eine spezielle Art von Transformator zum Ausgleich von Wirk- und Blindleistung in Drehstromnetzen (siehe
Blindleistung,
Leistungsfaktorkorrektur und
Drehstrom) und zur Verhinderung von Leitungsausfällen durch physikalische Überlastung.
Phasenwinkelüberwachung (Phase Angle Monitoring, PAM): Ein System zur Überwachung der Belastung von Stromnetzen durch stark belastete Leitungen. PAM ist Teil eines Weitbereichsüberwachungssystems und basiert auf Vektormessgeräten (PMUs) zur Erfassung von Daten an strategischen Punkten innerhalb des Netzes. (Siehe auch
Weitbereichsüberwachungssystem und
Vektormessgerät.)
Polyethylen: Kunststoff mit hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften.
Prozessautomatisierung: Der Ausdruck Prozessautomatisierung bezieht sich auf Automatisierungssysteme, deren Hauptaufgabe darin besteht, die Durchführung eines Herstellungsprozesses zu automatisieren oder zu unterstützen. Ein solcher Prozess kann die Fertigung oder Behandlung von Gütern sein, die auf kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Weise hergestellt werden (z. B. Brennstoffe, Papier, Zement, Stahl, Chemikalien, Nahrungsmittel).
Prozessindustrie: Eine Industrie, in der Rohstoffe verarbeitet und in einer Reihe von Arbeitsgängen (oder Prozessen) in Produkte verwandelt werden. Zu den Prozessindustrien gehören die Öl- und Gasraffination, die Herstellung von pharmazeutischen und chemischen Produkten, die Wasser- und Abwasseraufbereitung usw.
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Q
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R
Recloser: Ein Leistungsschalter, der dafür ausgelegt ist, Kurzschlussströme zu unterbrechen und den Stromkreis danach wieder zu schließen.
Reihenschaltung: Sind elektrische Komponenten ohne Verzweigungen hintereinander geschaltet, so sind sie „in Reihe“ (oder „in Serie“) geschaltet (im Gegensatz zur Parallelschaltung). Fällt eine der Komponenten in einer Reihenschaltung aus, ist der Stromkreis unterbrochen, und es fließt kein Strom mehr. (Siehe auch
Parallelschaltung.)
Relais: 1. Ein Schalter, der aus der Ferne betätigt werden kann. 2. Steuer- und Schutzrelais sind Schalter, die zur Signalisierung und Steuerung von elektrischen Geräten verwendet werden. Dazu gehören elektronische und elektromechanische Relais und Komponenten, Hochspannungsschutz, Schaltanlagensteuerung und –kommunikation, automatisierte Schaltanlagenkomponenten und Schutzrelais für die elektrische Energieverteilung.
Ringfluss: Unbeabsichtigte Übertragung elektrischer Leistung durch einen unnötigen Umweg im Übertragungsnetz. Dies ist unerwünscht, da es keinem Zweck dient und mit Verlusten verbunden ist.
Robotik, industrielle: (Industrierobotik): Laut ISO 8373 ist ein Industrieroboter eine automatisch gesteuerte Mehrzweck-Handhabungseinrichtung (Manipulator), die auf drei oder mehr Achsen programmiert werden kann. Typische Roboteranwendungen sind Schweißen, Lackieren, Montieren, Bestücken, Verpacken, Palettieren und Produktprüfung – wobei sämtliche Arbeiten mit hoher Ausdauer, Geschwindigkeit und Präzision ausgeführt werden.
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S
Sammelschiene: Ein elektrischer Leiter zum Anschluss mehrerer Stromkreise. Reicht bei Hochstromanwendungen ein Draht nicht aus, wird eine massive Schiene aus Metall (normalerweise Kupfer oder Aluminium) verwendet. Sammelschienen sind nicht isoliert, werden aber von Isolatoren gestützt. In Unterstationen verbinden Sammelschienen die ankommenden und abgehenden Übertragungsleitungen mit den Transformatoren. In Kraftwerken dienen sie zum Anschluss des Generators an die Haupttransformatoren, und in der Industrie werden sie zum Beispiel zur Speisung von Anlagen zur Aluminiumverhüttung oder zur Verteilung der Elektrizität in großen Gebäuden eingesetzt.
SCADA:
(Supervisory Control and Data Acquisition): Ein SCADA-System (auch Fernwirk- und Datenerfassungssystem) ist ein computergestütztes System, das Daten von Betriebsmitteln und Prozessen in industriellen Prozessanlagen (z. B. Zellstoff- und Papierfabriken, Ölraffinerien und Wasseraufbereitungsanlagen) erfasst und analysiert. In Stromnetzen kann ein SCADA-System auch andere Funktionen wie Lastmanagement, Lastreduktion, Verteilungsautomatisierung und Anlagenmanagement unterstützen.
Schaltanlage: Geräte zur Steuerung, zum Schutz und zur Regelung des Leistungsflusses in einem Stromübertragungs- und verteilnetz. Schaltanlagen dieser Art sind häufig in Unterstationen untergebracht, können aber auch für alle elektrischen Betriebsmittel eingesetzt werden, die zur Behebung von Störungen oder zu Wartungszwecken isoliert werden müssen. (Kommt es z. B. in einem Teil des Netzes zu einem Spannungsabfall, kann eine Abschaltung des betroffenen Abschnitts erforderlich sein, um ein Ausbreiten der Störung zu verhindern.) Die Hauptkomponenten von Schaltanlagen sind Leistungsschalter, die den Stromfluss unterbrechen, um die elektrische Ausrüstung vor Überströmen zu schützen.
Als gasisolierte Schaltanlagen (GIS) und luftisolierte Schaltanlagen (Air Insulated Switchgear, AIS) werden Schaltanlagen bezeichnet, die mit gas- bzw. luftisolierten Leistungsschaltern ausgestattet sind. Die gasisolierte Variante ist teuerer als die luftisolierte, benötigt aber weniger Platz und ist daher die bevorzugte Lösung bei für Schaltanlagen in Städten (die Größe der Unterstationen kann so auf ein Fünftel der Größe von herkömmlichen luftisolierten Stationen reduziert werden).
Serienschaltung: Siehe
Reihenschaltung.
Smart Grids: Siehe
Intelligente Netze.
Spannung (auch Potenzialunterschied): Die Spannung zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis ist ein Maß für den Potenzialunterschied bzw. die Kraft, die die Elektronen zwischen den beiden Punkten „anschiebt“. Die Spannung ist vergleichbar mit dem Wasserdruck in einem Wassersystem. Die elektrische Spannung wird in Volt (V) gemessen und verhält sich direkt proportional zum Strom und zum Widerstand eines Stromkreises. Laut Ohmschem Gesetz ist
U = IR, mit
U = Potenzialunterschied in Volt,
I = Strom in Ampere und
R = Widerstand in Ohm.
Spannungsabfall: Ein Spannungsabfall ist eine Reduzierung der Kraft, die den Strom durch einen Stromkreis bewegt. Unter diesen Bedingungen arbeiten ohmsche Lasten (z. B. Glühlampen) mit verminderter Leistung, d. h. das Licht flackert oder wird dunkler, da weniger Strom fließt. Induktive Lasten (z. B. Motoren) versuchen bei Spannungsabfällen ihre Leistung aufrecht zu halten, was zu Überhitzung, höheren Betriebskosten und zu Ausfällen führen kann. Geräte wie Computer sind häufig mit Sensoren ausgestattet, die vor Spannungsabweichungen oder übermäßiger Erwärmung warnen und das Gerät bei Spannungsabfällen automatisch abschalten.
Spannungspitzen: Kurze hohe Stromspitzen in einem Netz, die durch Blitzschlag oder rasches Schalten von elektrischen Geräten, insbesondere von Kondensatoren, verursacht werden. Diese Stromstösse oder Transienten führen zur Überhitzung von Kabeln, was wiederum zur Beschädigung der Isolierung und zu Kurzschlüssen führen kann. Mithilfe von Überspannungsableitern können Geräte gegen solche Hochstromspitzen geschützt werden.
Statischer Blindleistungskompensator (Static VAr Compensator, SVC): Ein Gerät zur schnellen Blindleistungskompensation (siehe
Leistungsfaktor und
Leistungsfaktorkorrektur) in Hochspannungsnetzen. SVCs sind kostengünstiger in der Herstellung und Wartung als dynamische Kompensationseinrichtungen wie synchrone Kompensatoren (siehe auch
FACTS), denn sie besitzen keine rotierenden Teile (daher die Bezeichnung „statisch“). Ein SVC kompensiert die Spannungs- und Stromschwankungen in einem elektrischen Netz und sorgt so dafür, dass mehr Leistung durch das Netz fließen kann, Sicherheitsmargen eingehalten werden und die Netzstabilität erhöht wird.
Stromstärke: Die Strömstärke bezeichnet die Menge an Ladungsträgern, die in einer bestimmten Zeit durch einen Stromkreis fließen. Vergleicht man einen Stromkreis mit einem Rohrsystem, durch das Wasser fließt, entspricht die Durchflussrate des Wassers der Stromstärke. Die Einheit des elektrischen Stroms ist Ampere (A).
Submetering: Messung (z. B. zur Abrechnung des Energieverbrauchs) einzelner Einheiten in Liegenschaften mit mehreren Einheiten.
System 800xA: Ein Industrial IT-kompatibles Leitsystem, das dem Benutzer messbare Produktivitäts- und Rentabilitätsverbesserungen ermöglicht. Die Funktionen des Systems, das in vielen Bereichen der Industrie zur Überwachung und Steuerung unterschiedlicher Prozesse eingesetzt wird, gehen im Umfang über den herkömmlicher Leitsysteme hinaus und integrieren sämtliche Automatisierungsfunktionen in eine einzige Betriebs- und Engineeringumgebung. Dies ermöglicht einen intelligenteren und kostengünstigen Anlagenbetrieb bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität.
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T
Traktionsmotor: Ein Traktionsmotor wird typischerweise zum Antrieb von Eisenbahnlokomotiven, Straßenbahnen oder U-Bahnen verwendet. Normalerweise ist für jede Antriebsachse ein Traktionsmotor vorgesehen. Traktionsmotoren unterscheiden sich in ihrer Größe und Bauweise von anderen Motoren. Da der verfügbare Platz in den Lokomotiven begrenzt ist, müssen die Motoren äußerst kompakt sein, und da kein Platz für Reservesysteme vorhanden ist, müssen sie zudem äußerst zuverlässig sein. (Siehe auch
Traktionstransformator.)
Traktionstransformator: Eine wesentliche Komponente im Antriebssystem von Eisenbahnlokomotiven. Er transformiert die Fahrdrahtspannung auf die verschiedenen Niederspannungsniveaus der Zugsysteme herunter – vor allem für den Antrieb, aber auch für die Beleuchtung, Heizung und Lüftung und Fahrgastinformations- und Sicherheitssysteme wie Türsperren und Bremsen. Da der Traktionstransformator den einzigen Übergangspunkt zwischen Hochspannung (HS) und Niederspannung (NS) darstellt, muss er höchsten Ansprüchen in puncto Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit genügen, um einen unterbrechungsfreien Zugbetrieb zu gewährleisten.
Transformator: Ein Transformator ist ein Gerät zur Übertragung elektrischer Energie von einem Wechselstromkreis auf einen anderen, wobei die Spannung je nach Bedarf erhöht (hochtransformiert) oder gesenkt (heruntertransformiert) werden kann. Transformatoren sind wichtige Bestandteile eines Stromnetzes. Die in einem Kraftwerk erzeugte Elektrizität muss vor der Übertragung auf ein geeignetes Niveau (zwischen 100 und 800 kV) hochtransformiert werden und später zur Versorgung der Haushalte auf die Netzspannung (110–230 V) heruntertransformiert werden. Zu beachten ist, dass Gleichspannung nicht wie Wechselspannung transformiert werden kann. (Siehe
Wechselstrom.)
Turbine: Ein propellerartiges Gerät, das durch einen heißen Gasstrom (Dampf in konventionellen Wärmekraftwerken), Wasser (in einem Wasserkraftwerk), Gas (in einem Gasturbinenkraftwerk – hier wird das Gas in der Turbine verbrannt und die Turbine durch die Abgase angetrieben) oder Wind (z. B. in einem Windpark) in Drehung versetzt wird. Durch die Rotation der Turbine wird der Generator angetrieben, der die mechanische Drehbewegung in elektrische Energie umwandelt. (Siehe auch
Generator.)
Turbogenerator: Ein Sammelbegriff für eine Turbine mit einem angeschlossenen Generator.
Turbolader: Ein Verdichter, der die Luftzufuhr zu einem Verbrennungsmotor erhöht. In einem Verbrennungsmotor wird ein Kraftstoff-/Luftgemisch in den Brennraum des Zylinders gepumpt und durch einen Funken entzündet. Der Kraftstoff verbrennt mithilfe des in der Luft enthaltenen Sauerstoffs, und die dabei entstehenden Gase dehnen sich schlagartig aus, wobei eine große Energiemenge freigesetzt wird. Die sich ausdehnenden Gase drücken den Kolben nach unten, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Die Menge an Kraftstoff, die im Zylinder gezündet werden kann – und somit die erzeugte Leistung – wird durch die vorhandene Sauerstoffmenge bestimmt. Ist zu wenig Sauerstoff vorhanden, wird der Kraftstoff nicht vollständig verbrannt. Durch Verdichten der zugeführten Luft wird mehr Sauerstoff für die Verbrennung bereitgestellt, sodass mehr Kraftstoff vollständig verbrannt werden kann. Das Ergebnis ist eine höhere Leistung und eine höhere Effizienz.
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U
Überspannungsableiter: Eine Einrichtung zum Schutz von elektrischen Anlagen gegen Schäden durch Hochspannungsstöße. Solche Überspannungen können durch Blitzschlag in Unterstationen oder durch Schaltvorgänge in Hochspannungs-Übertragungsleitungen hervorgerufen werden.
Übertragung und Verteilung: Bezeichnung für den Transport elektrischer Energie vom Kraftwerk zum Endverbraucher. Bei der Übertragung wird Elektrizität bei hoher Spannung (normalerweise über 50 kV) über große Entfernungen transportiert. Bei höherer Spannung kann die Leistung mit geringeren Verlusten über größere Entfernungen transportiert werden (bei niedrigeren Spannungen wird mehr elektrische Energie in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgegeben). Bei der Verteilung wird Elektrizität mit mittlerer Spannung (zwischen 1 und 50 kV) über kürzere Entfernungen in Industrie-, Gewerbe- und Wohngebiete transportiert.
Ultrahochspannung: Bezeichnung für Spannungen über 800 Kilovolt (kV). Nachdem die Ultrahochspannungsübertragung mit Wechselstrom (AC) bereits seit mehreren Jahrzehnten möglich ist, kann elektrische Energie auf diese Weise nun auch mit Gleichstrom (DC) übertragen werden. Die Gleichstromübertragung ist verlustärmer und erfordert weniger Platz für Freileitungen als die Wechselstromübertragung. Dank Ultrahochspannungs-Gleichstrom-Verbindungen kann Strom in abgelegenen Regionen erzeugt und auf effiziente Weise über „Energie-Autobahnen“ zu den Verbrauchsschwerpunkten übertragen werden. Die effiziente Übertragung elektrischer Energie mit 800 kV DC ist mittlerweile über Entfernungen von bis zu 3.000 km möglich. UHGÜ-Systeme sind kostengünstiger, kleiner und effizienter als vergleichbare Wechselstrom-Übertragungssysteme.
Umrichterstation: Zur Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) und zurück in Wechselstrom sind spezielle Einrichtungen erforderlich. Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) findet diese Umwandlung in sogenannten Stromrichterstationen mithilfe von Thyristorventilen statt. (Siehe auch
HGÜ und
HVDC Light.)
Unterstation: Unterstationen (auch Umspannwerke, Schaltanlagen oder Schaltstationen) sind wichtige Bestandteile eines Stromnetzes. Sie enthalten Einrichtungen zum Schutz und zur Steuerung der elektrischen Energieübertragung und –verteilung wie Leistungstransformatoren, Schaltgeräte und Messeinrichtungen. (Siehe auch
Blindleistung,
Leistungsfaktorkorrektur,
Leistungsschalter und
Schaltanlage).
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V
Vakuumschaltkammer:
Eine Vakuumschaltkammer ist ein Gerät, bei dem der Lichtbogen, der beim Öffnen eines Leistungsschalters entsteht, durch ein Vakuum gelöscht wird. Zusätzlich werden die Kontakte nach Unterbrechung des Lichtbogens durch das Vakuum isoliert. ABB verfügt über eine mehr als 20-jährige Erfahrung auf dem Gebiet der Vakuumschaltkammertechnologie und bietet verschiedene Schaltkammern für eine Vielzahl von Anwendungen. Die Vakuumschaltertechnologie gilt als die ideale Schalttechnologie für Mittelspannungsanwendungen. Hervorragende Schalteigenschaften, kombiniert mit einer hohen Zuverlässigkeit und einem kompakten Design liefern die Basis für wirtschaftliche und praktisch wartungsfreie Schaltlösungen.
Von allen Mittelspannungs-Schalttechnologien zeichnen sich Vakuumschaltkammern durch die geringste Umweltbelastung über den gesamten Produktlebenszyklus aus. Die Schaltkammern bestehen aus umweltverträglichen Materialien, die einen sicheren Umgang bei Wartungshandlungen und der Entsorgung am Ende der Nutzungsdauer gewährleisten. Die Geräte eignen sich für alle Mittelspannungs-Schaltanwendungen in modernen Stromnetzen, haben eine außergewöhnlich lange Lebensdauer und sind praktisch wartungsfrei.
Vektormessgerät (Phasor Measurement Unit, PMU): Ein Überwachungsgerät, das an kritischen Knotenpunkten in einem Stromnetz installiert wird und Daten über den Leistungsfluss erfasst, d.h. die Grösse und den Phasenwinkel von Strom und Spannung. (Siehe auch
Weitbereichsüberwachungssystem,
Leitungstemperaturüberwachung usw.) Die Signale der PMUs werden via Satellit an eine zentrale Leitstelle gesendet, wo sie dem Leitwartenpersonal dabei helfen, Instabilitäten zu erkennen und bekämpfen, bevor sie sich durch das Netz ausbreiten.
Verteilnetzstation: Eine Verteilnetzstation umfasst Mittelspannungsschaltanlagen, Transformatoren und Niederspannungsschaltanlagen. Ihre Aufgabe ist es, elektrische Energie von einem Mittelspannungs-Übertragungsnetz in ein Niederspannungs-Verteilnetz einzuspeisen, das Haushalte oder Industriekunden versorgt.
Verteiltransformator: Verteiltransformatoren dienen dazu, die Stromversorgung für Haushalte, Fabriken und andere Verbraucher zu regulieren. (Siehe auch
Transformatoren.)
Volt: Standardeinheit der elektrischen Spannung, d.h. des elektrischen „Drucks“ in einem Stromkreis. (Siehe auch
Spannung.)
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W
Watt (W): Standardeinheit der elektrischen Leistung (1 Watt = 1 Ampere bei 1 Volt). Watt ist auch die Einheit für Leistung im Allgemeinen (1 Watt = 1 Joule pro Sekunde).
Wattstunde (Wh): 1 Wattstunde ist die elektrische Energie, die von einem Verbraucher mit einer Leistungsaufnahme von 1 Watt über einen Zeitraum von einer Stunde benötigt wird. Eine 100-Watt-Lampe benötigt stündlich zum Beispiel 100 Wattstunden elektrische Energie. Verwirrenderweise werden Wattstunden manchmal auch als Angabe für die Leistung verwendet, was falsch ist. Die Wattstunde ist ein Maß für die übertragene Energie, d. h. das Produkt aus Leistung (kW) und Zeit (Stunden).
Zur Verwirrung kann es auch kommen, wenn es um die Stromerzeugung geht. Ein Windpark mit „150 MW“ hat eine maximale Leistungsabgabe von 150 MW. Hätte der Park einen Wirkungsgrad von 100 %, würde er täglich 150 MW x 24 Stunden = 3.600 MWh an das Stromnetz abgeben. Aufgrund verschiedener Faktoren wie z.B der Unbeständigkeit des Winds liegt der tatsächliche Wirkungsgrad von Windkraftanlagen bei nur 30 %. Dies bedeutet, dass täglich 150 MW (theoretisches Maximum) x 24 h (Anzahl der Stunden eines Tages) x 30 % (Effizienz) = 1.080 MWh erzeugt werden.
Auch im Zusammenhang mit Kabeln gibt es Angaben in Megawatt, z. B. 350 MW. Dies entspricht der Übertragungskapazität des Kabels, d. h. der maximalen Leistung, die es übertragen kann.
Wechselrichter: Ein elektrisches Gerät zur Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) – im Gegensatz zu einem Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt (siehe
Gleichrichter).
Wechselstrom (Alternating Current, AC): Wechselstrom ist eine Form der Elektrizität, bei der der Strom mit einer vom Generator festgelegten Frequenz (normalerweise 50- oder 60-mal pro Sekunde, d. h. mit 50–60 Hz) seine Richtung (und die Spannung ihre Polarität) wechselt. Wechselstrom wurde in den frühen Tagen der elektrischen Stromversorgung eingesetzt, da er gegenüber dem Gleichstrom (DC) zwei entscheidende Vorteile bot: Erstens konnte seine Spannung nach Bedarf mithilfe von Transformatoren (siehe
Transformator) hoch- und heruntertransformiert werden, und zweitens ließ er sich leichter unterbrechen. Heute haben diese beiden Aspekte an Bedeutung verloren, da dies mithilfe der Leistungselektronik auch für Gleichstrom erreicht werden kann. (Siehe auch
Gleichstrom und
Übertragung und Verteilung.)
Wechselstromgenerator: Siehe
Generator
Weitbereichsüberwachungssystem (Wide-Area Monitoring System, WAMS): WAMS ist eine fortschrittliche Frühwarntechnologie für Stromnetze, die Netzbetreibern dabei hilft, Instabilitäten und Überlastungen im Netz ebenso zu verhindern wie lawinenartige Abschaltungen, die zu Blackouts führen können. Ein WAMS umfasst eine Reihe von Vektormessgeräten, die an strategischen Punkten im Netz installiert sind. Diese überwachen die Belastung (elektrische Lasten und Temperaturen) der Stromleitungen und senden die Daten über eine GPS-Satellitenverbindung an eine zentrale Leitstelle. So kann das Personal dort Probleme frühzeitig erkennen und die Ausbreitung von Störungen im Netz verhindern. WAMS werden in Verbindung mit Phasenschiebertransformatoren zum Schutz und zur Stabilisierung von Stromnetzen eingesetzt.
Widerstand: 1. Kabel und elektrische Geräte setzten der Bewegung der Elektronen, die als Strom durch sie fließen, einen Widerstand entgegen. Dies wird als elektrischer Widerstand bezeichnet und in Ohm gemessen. Vergleicht man einen Stromkreis mit einem Rohrsystem, durch das Wasser fließt, entspricht der Widerstand eines Drahts der Beschränkung des Wasserflusses aufgrund des Leitungsquerschnitts oder eventueller Hindernisse in der Rohrleitung.
2. Elektrische Bauteile, die dem elektrischen Stromfluss einen Widerstand entgegensetzen, werden ebenfalls als Widerstände bezeichnet. Widerstände können verwendet werden, um den Strom zu begrenzen und somit einen Stromkreis vor Überlastung zu schützen. Darüber hinaus spielen Widerstände bei der Instrumentierung eine wichtige Rolle und werden zusammen mit Kondensatoren in Filtern zur Beseitigung unerwünschter Oberschwingungen einsetzt.
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