Spannungskollapsgrenze

Spannungskollapsgrenze bezeichnet in der Elektrischen Energietechnik den Rand des Betriebsraums eines Verbundnetzes, bei dem die Netzspannung unter Last in eine instabile Zone übergeht. Formal entspricht sie dem kritischen Punkt der stationären Leistungslösungen, dem Saddle-Node-Bifurkationspunkt der Lastflussgleichungen. Bei zunehmender Last oder abnehmender reaktiver Leistungsunterstützung verschiebt sich das Gleichgewicht, bis der Jacobian des Lastflusses singulär wird und keine realen Lösungen mehr existieren; jenseits dieses Punktes kann es zu einem rapiden Spannungseinbruch kommen, der Kaskaden auslösen kann.

Ursachen sind unzureichende Blindleistungsversorgung, Begrenzungen der Erregersysteme und Blindleistungskapazitäten, Reaktanzprobleme in Transmissionstrukturen sowie Netzveränderungen in Topologie und Engpässen. Die Grenze entsteht, wenn das System nicht mehr genügend reaktive Leistung bereitstellt, um die Netztspannung stabil zu halten, insbesondere unter hohen Lasten oder ungünstigen Betriebszuständen.

Die Grenze lässt sich durch Fortsetzungs-Lastflussmethoden bestimmen, etwa Continuation Power Flow, sowie durch P-V- und Q-V-Kurven, Sensitivitätsanalysen oder Zeitverlauf-Simulationen mit dynamischen Modellen. In der Praxis dient sie der Betriebs- und Planungssicherheit, indem sie eine Spannungsmarge liefert, die Bereitstellung von Blindleistung (z. B. über AVR, FACTS) unterstützt und Notfallmaßnahmen wie Lastmanagement oder Netzverstärkungen priorisiert.

Der Begriff wird auch als kritischer Lastpunkt oder Singulärpunkt der Leistungsabbildung verwendet. Verwandte Begriffe sind Spannungskollaps, Spannungsstabilität, P-V-Kurve und Continuation Power Flow.