Neue Alternativen zur Kurzschlussstrombegrenzung

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1 Neue Alternativen zur Kurzschlussstrombegrenzung Katrin Bäuml 12. Symposium Energieinovation TU Graz Februar 2012

2 Inhalt Entwicklung der Netzstrukturen Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Neue Begrenzertechnologien - isfcl Pilot - Projekt 2

3 Aktuelle Netzsituation zentrale Energieerzeugung Aktive Energieeffizienz: Energietransparenz & Steuerungsmöglichkeiten 2 1 Backup Renewable Power Wohnen E-Auto aktive Verbraucher Gebäude E-Auto Industrie intelligente Stromübertragung intelligente Stromverteilun g Datencenter aktive Verbraucher Erneuerbare Energien Elektromobilität & Energiespeicherung 3

4 Zukünftige Netzsituation Communication and software at all levels Centralised Generation 4 Utility network Consumers Transmission Distribution 3 Consumers Active Residential Consumers Active Industry Buildings 3 Data Centres Electric Vehicles & Energy Storage Infrastructure Renewable Energy Plants Distributed Generation Distributed Generation 4

5 Einsatzmöglichkeiten für Strombegrenzer 5

6 Inhalt Entwicklung der Netzstrukturen Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Neue Begrenzertechnologien - isfcl Pilot - Projekt 6

7 Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Anforderungen an Strombegrenzer Begrenzung des Fehlerstroms vor Erreichen des ersten Spitzenwertes Selbstaktivierung Fehlersicherheit Geringer Wartungsaufwand Geringe Impedanz im Normalbetrieb Hohe Impedanz im Fehlerfall 7

8 Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Eigenschaften A B C D E Begrenzung Geringe Impedanz im Normalbetrieb Hohe Impedanz im Fehlerfall Selbstaktivierung Kontinuierlicher Betrieb bei internem Fehler Mehrfache Einsetzbarkeit Kosten A: Sicherung, B: Luftspule, C: Is-Begrenzer, D: leistungselektronische Begrenzer, E: resistiver supraleitender Strombegrenzer 8

9 Inhalt Entwicklung der Netzstrukturen Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Neue Begrenzertechnologien - isfcl Pilot - Projekt 9

10 Neue Begrenzertechnologien - isfcl Anforderungen an Strombegrenzer Begrenzung des Fehlerstroms vor erreichen des ersten Spitzenwertes Selbstaktivierung Fehlersicherheit Geringer Wartungsaufwand Geringe Impedanz im Normalbetrieb Hohe Impedanz im Fehlerfall 10

11 Neue Begrenzertechnologien - isfcl Flussdichte wird im Normalbetrieb aus dem Kern verdrängt, geringe Impedanz Flussdichte dringt im Fehlerfall in den Kern ein, hohe Impedanz 11

12 Inhalt Entwicklung der Netzstrukturen Vergleich unterschiedlicher Strombegrenzer Neue Begrenzertechnologien - isfcl Pilot - Projekt 12

13 Pilot - Projekt Einbauort: Der isfcl koppelt ein Industrienetz mit einem Stadtnetz Das Industrienetz wird sowohl als Einspeisung wie auch als Verbraucher betrieben Parameter: U r = 12 kv I r = 1250 A I SC = 25 ka P r =15 MVA Begrenzungsfaktor: 1. peak = 5, dauerhaft: 12 Leistungsverluste: =0,3 Kurzschlussdauer = 0,5 s 13

14 Einbauort bei Stadtwerke Augsburg 14

15 isfcl - Drossel Unbegrenzter Fehlerstrom (gün) Begrenzter Fehlerstrom (rot) ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 D rossel.pl4: c :X X 0005-X X 0001 isfc l_m odell_dual_v11.pl4: c :K 2M FC L-K 3MF C L Vergleich von Drossel (gün) zu isfcl (rot) 15

16 Zusammenfassung Eigenschaften A B C D E F Begrenzung Geringe Impedanz im Normalbetrieb Hohe Impedanz im Fehlerfall Selbstaktivierung Kontinuierlicher Betrieb bei internem Fehler Mehrfache Einsetzbarkeit Kosten (+) A: Sicherung, B: Luftspule, C: Is-Begrenzer, D: leistungselektronische Begrenzer, E: resistiver supraleitender Strombegrenzer, F: isfcl 16

17 Make the most of your energy

18 Project overview on Superconducting Fault Current Limiters in the UK Symposium Energy Innovation TU Graz February 2012 Herbert Piereder CEO Current Solutions for Future Networks 18

19 Applied Superconductor Ltd. Founders Herbert Piereder and David Klaus Founded 2004 in Blyth, North East England to commercialise Superconducting Fault Current Limiters Current Solutions for Future Networks 19

20 Business set up Fault Current Management Systems Leading edge technologies to make the Smart Grid become a reality Current Solutions for Future Networks 20

21 Projects roadmap 11kV / 100A operation 1 st in commercial network 11kV/400A 11kV/1250A 33kV / 1250A 11kV/ 1250A MgB2 demonstrator Current Solutions for Future Networks 21

22 Scope of Solutions Prospective fault current Limited fault current Normal current Resistive Type Inductive Type Providing the right solution for fault management problems tailor made to customer needs Current Solutions for Future Networks 22

23 The four big utility issues Speed up the connection of Renewable Generation Reduce network losses whilst increasing capacity and quality & security of supply Cost effective, efficient and safe transition to the Smart Grid Improve balance of load and redundancy Current Solutions for Future Networks 23

24 SFCL business case 8,000 Providing headroom for 42MVA of wind generation connected at 33kV GBP 1,000 7,000 6,000 5,000 Losses/running costs 20y Civil Works Network Reinforcement Switchgear Cables Main Unit 4,000 3,000 2,000 1,000 0 Switchgear Replacement Transformer Replacement Double Reactor SFCL Current Solutions for Future Networks 24

25 Technology roadmap Voltage Level 132 kv Nexans resistive - bulk BSCCO Zenergy inductive Applied Superconductor resistive MgB2 wire Higher voltage 33 kv kv Commercial Business Higher normal current 1000 A 2000 A 3000 A Normal Load Current 25

26 Thank you Superconducting Fault Current Limiters are a bottleneck component in the rise of Clean Technologies and Smart Grids and critical to meet Low Carbon targets Herbert Piereder, CEO Current Solutions for Future Networks 26

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