DIE LÖSUNG FÜR VARIABLE SHUNT REAKTOREN VACUTAP VRX FÜR HÖCHSTE ANFORDERUNGEN AN DEN REGELBEREICH. W WW.R EIN HAU S E N.COM

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1 DE LÖSUNG FÜR VARABLE SHUNT REAKTOREN VACUTAP VRX FÜR HÖCHSTE ANFORDERUNGEN AN DEN REGELBERECH. W WW.R EN HAU S E N.COM 1

2 VACUTAP VRX Wirkungsweise von Shunt-Reaktoren und variablen Shunt-Reaktoren am Beispiel einer Freileitung. Freileitung OHNE Blindleistungskompensation durch Shunt-Reaktoren U Spannungsverlauf im Schwachlastfall s (km) Zu Schwachlastzeiten (bzw. im Extremfall von keiner Last) wird Leistung übertragen, die geringer ist, als die natürliche Leistung der Freileitung. Bedingt durch die unvermeidbaren Leiter-ErdKapazitäten wirkt die Freileitung dann kapazitiv. Je geringer die Belastung, desto größer ist diese Wirkung und desto höher steigt die Spannung U2 am Ende der Leitung (Ferranti-Effekt). Dies kann zu Spannungsbandverletzung und im schlimmsten Fall zur Beschädigung von Betriebsmitteln führen. Zudem ist ein effizienter und verlustminimierter Betrieb der Freileitung auch nicht immer gewährleistet. Freileitung MT Blindleistungskompensation durch UNGEREGELTEN Shunt-Reaktoren (SR) U Spannungsverlauf bei Unterkompensation optimaler Kompensation Überkompensation s (km) Durch den Einsatz von ungeregelten Shunt-Reaktoren können sowohl die Überspannung am Ende der Freileitung als auch die Übertragungsverluste reduziert werden. Um die Blindleistungskompensation mittels Shunt-Reaktoren möglichst gut an die Situation im Netz anpassen zu können, sind mehrere ShuntReaktoren parallel notwendig, die bei Bedarf in unterschiedlichen Kombination zu- oder abgeschaltet werden müssen. Das Zu- und Abschalten wird i.d.r. mit Leistungsschaltern realisiert. Anderenfalls, beim Einsatz nur eines Shunt-Reaktors, ist die Blindleistungskompensation nur für einen bestimmten Lastfall optimal. Bei Abweichung von diesem Lastfall findet eine Über- bzw. Unterkompensation statt, was einen zusätzlichen Spannungsabfall bzw. anstieg entlang der Freileitung, mit den bekannten Nachteilen, zur Folge hat. 2 Der Einsatz mehrerer ungeregelter Shunt-Reaktoren parallel hat nicht nur einen hohen nvestitions- und Platzbedarf im Umspannwerk zur Folge, sondern führt auch zu hohen Wartungskosten z. B. an den Leistungsschaltern, die bereits nach ca Operationen gewartet werden müssen. Zudem kann das Zu- und Abschalten von SR großer Leistung an das Netz mittels Leistungsschalter zu unerwünschten, kritischen Ausgleichsvorgängen im Netz führen. Eine technisch optimale und wirtschaftliche Alternative ist der Einsatz eines mit MR-Stufenschaltern geregelten Shunt-Reaktors.

3 VARABLE SHUNT-REAKTOREN MT VACUTAP VRX. Freileitung MT Blindleistungskompensation durch VARABLE Shunt-Reaktoren (VSR) U Spannungsverlauf unabhängig von der Lastsituation s (km) Mit der Entwicklung des VACUTAP VRX stellt MR eine überlegene und einzigartige Lösung bereit, um variable Shunt Reaktoren so auslegen zu können, dass sie über einen extrem großen Regelbereich von bis zu 80% auch auf hohen Spannungsebenen verfügen. Besonders in herausfordernden VSR-Anwendungen mit dem Bedarf eines großen Regelbereichs war der Laststufenschalter häufig die limitierende Größe. Mit dem Design des VACUTAP VRX ist nun eine zuverlässige und wirtschaftliche Lösung verfügbar. Diese beruht auf der bewährten, bis Schaltungen wartungsfreien VACUTAP -Technologie und bietet maximale Flexibilität und Effizienz in der Netzführung. Durch einen VACUTAP VRX in einem variablen Shunt-Reaktor ist es möglich, Überspannungen am Ende der Freileitung oder in Kabelstrecken und mögliche Schäden an Betriebsmitteln zu vermeiden und das mit nur einer geregelten Einheit. die Spannungsqualität und die Netzstabilität zu erhöhen, Spannungsbandverletzungen zu vermeiden und die Anzahl ungeplanter Netzeingriffe zu reduzieren. durch die feine Stufung der nduktivität mittels Laststufenschalter über einen großen Regelbereich trotz schwankender Last- und Einspeisesituation einen ausgeglichen Blindleistungshaushalt zu realisieren und damit eine optimale und sichere Netzführung zu realisieren. durch optimale Blindleistungsregelung Übertragungsverluste und Belastungen von Betriebsmitteln zu minimieren und die Übertragungskapazität für Wirkleistung zu erhöhen. durch den großen Regelbereich flexibel auf Änderungen im Netz zu reagieren (Netzausbau, zusätzliche Einbindung regenerativer Energieträger) und den Shunt-Reaktor bei Bedarf in anderen Netzabschnitten zu integrieren. mit nur einer Einheit eine technisch und wirtschaftlich überlegene Blindleistungskompensation bereitzustellen. m Vergleich zu dem Einsatz von ungeregelten Shunt-Reaktoren ist hier eine technisch bessere Lösung mit geringeren nvestitionskosten, geringem Platzbedarf und Wartungskosten möglich, da die Anzahl an Komponenten reduziert werden kann. Dies führt zur Minimierung der Life-cycle costs. Typische Einsatzgebiete Lange Übertragungsleitungen Netzabschnitte mit Kabelstrecken Netzabschnitte mit großer volatiler Leistungseinspeisung wie zum Beispiel durch regenerative Energieträger Anbindungen von Offshore-Windparks Netze mit starker Schwankung der Last und Einspeise- situation 3

4 VACUTAP VRX VACUTAP VRX. FÜR MAXMALE FLEXBLTÄT UND EFFZENZ. Der VACUTAP VRX vereint die Vorteile der bewährten Vakuumtechnologie mit höchsten Anforderungen an den Regelbereich wie bei variablen Shunt-Reaktoren. Für eine sichere, effiziente und verlustminimierte Netzführung ist ein ausgeglichener Blindleistungshaushalt entscheidend. Der Blindleistungsbedarf ändert sich mit der jeweiligen Verbrauchsund Einspeisesituation. Diese unterliegt teilweise starken saisonalen und tagesabhängigen Schwankungen. Gerade durch die verstärkte Einbindung von erneuerbaren Energien ist auch die Einspeisesituation deutlich volatiler geworden. Diese Einspeisespitzen müssen sich allerdings nicht mit den Lastspitzen decken. n vielen Fällen wird die erzeugte elektrische Leistung über Freileitungen zu Verbrauchszentren transportiert. Grundsätzlich lassen sich für Freileitungen drei Lastfälle unterscheiden: Die übertragene Leistung entspricht der sogenannten natürlichen Leistung der Leitung. n diesem Fall ist bezüglich der Spannungshaltung keine Kompensationsmaßnahme erforderlich, da keine signifikante Änderung der Spannung entlang der Leitung auftritt. Die übertragene Leistung ist höher als die natürliche Leistung der Leitung. Hier wirkt die Leitung induktiv und es tritt ein Spannungsabfall entlang der Leitung auf. Die übertragene Leistung ist geringer als die natürlich Leistung der Leistung. n diesem Zustand wirkt die Leitung kapazitiv und die Spannung steigt entlang der Leitung, ist am Leitungsende also höher als am Leitungsbeginn. Dieser Effekt wird als Ferranti-Effekt bezeichnet. 4 Das heißt, dass insbesondere im Schwachlastfall bzw. im Leerlauf (wenige Verbraucher bzw. keine Verbraucher) bei langen Freileitungen und Kabelstrecken die Kompensation von Blindleistung erforderlich sein kann, um gefährliche Überspannungen am Freileitungsende und bei Kabelstrecken zu vermeiden. Anderenfalls können Schäden an Betriebsmitteln die Folge sein. Mit steigender Volatilität in der Auslastung der Netze steigt auch die Bedeutung der Blindleistungsregelung, um eine sichere qualitativ hochwertige verlustminimale und wirtschaftliche Energieversorgung gewährleisten zu können. Kapazitive Blindleistungsregelung kann mit sogenannten ShuntReaktoren (SR) realisiert werden, die im Wesentlichen eine nduktivität darstellen, die parallel zu den Lasten und Erzeugern in das Energienetz integriert wird. m Fall von regelbaren Einheiten werden diese als variable Shunt-Reaktoren (VSR) bezeichnet. Für die Regelung von VSR können die gleichen Laststufenschalter eingesetzt werden, die seit Jahrzehnten erfolgreich bei der Regelung von Leistungstransformatoren verwendet werden.

5 MR bietet mit dem VACUTAP VRX durch die optimale Adaption von bewährten Lösungen an neue Herausforderungen eine einzigartige und überlegene Möglichkeit, variable Shunt-Reaktoren so zu designen, dass sie über einen extrem großen Regelbereich verfügen. Das kann im Betrieb sowohl einen technischen als auch einen wirtschaftlichen Vorteil bieten. Die Regelbarkeit des ShuntReaktors wird dadurch erzielt, dass ein Teil der Wicklung des Shunt-Reaktors als Regelwicklung ausgeführt wird. Das heißt, dass dieser Teil der Wicklung mit Anzapfungen versehen wird, die mittels Laststufenschalter kontaktiert werden können. Dadurch ist eine feinstufige Einstellung der nduktivität des Shunt-Reaktors und damit letztlich eine bedarfsabhängige Blindleistungsregelung möglich. Dabei verhält sich die Blindleistungsaufnahme des ShuntReaktors in etwa umgekehrt proportional zum Quadrat der aktiven Windungen, d. h. je geringer die Anzahl aktiver Windungen ist, desto größer ist die Blindleistungsaufnahme. Reduzierung der Systemkosten und der benötigten Fläche im Umspannwerk trotz maximalem Regelbereich Extrem großer realisierbarer Blindleistungsregelbereich, z. B. bis zu 90 % auf 110 kv oder 80 % auf 420 kv-systemspannungsebene VACUTAP -Technologie wartungsfrei bis Schaltungen Extreme Lebensdauer des Wählers mit bis zu 1,2 Millionen Schaltungen Kompakt und kostengünstig weniger Equipment, weniger Platzbedarf Bedarf an Service- und Wartungsarbeiten wird erheblich reduziert Maximal betriebssicher Absolut zuverlässige Löschung des Schaltlichtbogens dank VACUTAP Advanced Arc Control System Maximaler Schutz des Lastumschalters vor Überspannungen im Netz dank VACUTAP Step Protection System Typische realisierbare Blindleistungs-Regelbereiche Spannungsebene (kv) Standard-Design (%) Spezial-Design mit VRX (%) Laststufenschalter VACUTAP VRX 651 Phasenzahl 1 Max. Bemessungsdurchgangsstrom um (A) 650 Bemessungskurzzeitstrom (ka) 10 Bemessungskurzschlussdauer (s) 3 Bemessungsstoßstrom (ka) (2 x 6.000)* Max. Bemessungsstufenspannung Uim (V) Stufenleistung PStN (kva) bis zu 2 x 3000 Bemessungsfrequenz (Hz) Betriebsstellungen Motorantrieb 19 bis 35 TAPMOTON ED und ED SM * > V auf Anfrage 5

6 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Falkensteinstrasse Regensburg, Germany Phone: Fax: info@reinhausen.com Please note: The data in our publications may differ from the data of the devices delivered. We reserve the right to make changes without notice. N /00 DE VRX Shunt Reaktoren F /16 uw Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2016 THE POWER BEHND POWER.