Smart Grid-Technologie: Stufenverstellbarer Ortsnetz-Trafo unter Spannung

Transkript

1 Smart Grid-Technologie: Stufenverstellbarer Ortsnetz-Trafo unter Spannung Jürgen Knaak Geschäftsführer der Arbon Energie AG Bruno Herzog Leitung Sales & Marketing Siemens Schweiz AG siemens.com/answers

2 Agenda Ausgangslage bei Arbon Energie AG Netztopologie und Netzanalyse Smart Grid Systemtechnik Trafostation und Leiststelle Technologie stufenverstellbarer RONT* Lastregelung NS-seitig (FITformer) Lastregelung MS-seitig (MR Gridcon itap) Ausblick Augen im Netz *) Regulierbarer Ortsnetztransformator Seite 2 *) Regulierbarer Ortsnetztransformator

3 Netztopologie Arbon Energie AG 60 Trafostationen (mit Datenkonzentratoren/RTU s) Total Stromzähler (operative Smart Meter) Total Lastschaltgeräte Lastmanagement nur noch über das System AMIS Seite 5

4 Analyse: Typisches, ländliches Niederspannungsnetz Seite 6

5 Analyse: Typisches, halbstädtisches Niederspannungsnetz Geringes Potential (Bedarf) für einen regelbaren Ortsnetztransformator aufgrund von begrenzter Übertragungskapazität kaum Freiheitsgrade für Erneuerbare Seite 7

6 Analyse: Typisches, städtisches Niederspannungsnetz Grösstes Potential/Bedarf des regelbaren Ortsnetztransformators im ländlichen Abgang Seite 8

7 Analyse: Spannungsfall im Niederspannungsnetz Seite 9

8 Lösungsansatz: Transformator mit Spannungsregler Der regelbare Ortsnetzstransformator (ront) FITformer von Siemens wurde im Sinne einer qualitativen Netzführung trotz zukünftig, vermehrter dezentraler Erzeugung, im Jahr 2012 in Arbon installiert. Der Einsatz des ront ist im Vergleich zu teurem Netzausbau eine kostengünstige Alternative, um die Spannungsqualität und Stabilität zu garantieren Dies erfolgt über ein unter Last veränderbares Übersetzungsverhältnis Seite 10

9 Smart Grid Systemtechnik in der Trafostation DC/DC LS 48VDC Batterieanlage 12VDC LWL IEC104 AMIS E-Mic DI-6100 DI-6100 D AI RMC40 Mittelspannung, Trafo, Niederspannung, Strassenbeleuchtung, Schutz, Hilfsbetriebe Seite 12 DLC L1,2,3,N

10 Smart Grid Systemtechnik in der Leitstelle Seite 13

11 Integration im Leitsystem (Phase 1) Seite 14

12 Betriebserfahrung (Beispiel von Deutschland) [V] [kw] STUFE [] kva MS: 17 kv ± 4 % Einstellbereich spannungslos :00: :00: :00: :00: :00: NS: 420 V ± 4.3 % Spannungsregelung unter Last [V] [kw] STUFE [] Dyn5 Leerlaufverluste 600W Kurzschlussverluste 5 400W :00: :00: :00: :00: :00: Seite 15

13 Technologie: Prinzip der unterspannungs-seitigen Lastregelung FITformer REG Leistungsbereich bis 630 kva; max. Betriebsmittelspannung: 36 kv Unterspannungs-Lastregelbereich in drei Stufen Betriebseigenschaften und Abmessungen entsprechen denen gängiger Ortsnetztransformatoren Zusätzlich oberspannungsseitiger Einstellbereich für optimalen Betrieb Seite 16

14 Technologie: Schalten unter Last Prinzip einer Regelung im NS-Netz Eine Steuerung taktet das An- und Absteuern der Schütze: I. Schütz bei Bypass wird geschlossen II. III. Makelloses Umschalten der mechanischen Schütze ohne unerwünschte Spannungsspitzen Bypass wird geöffnet und Transformator befindet sich in Zielstellung Seite 17

15 Technologie: Massgeschneidertes Design Vakuumschütz SIPLUS S7-300 Das Herzstück die vielfach bewährten Siemens elektromechanischen Schaltgeräte Hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit Kompakte Bauform Bis zu zwei Millionen Schaltspiele bei Bemessungsbetriebsstrom* Seite 18 * Beispiel bezieht sich auf die Vakuumschütze des 400kVA Trafos Reibungsloser Ablauf mit der robusten SIPLUS RIC extreme S7-300 Erweiterter Temperaturbereich Schnelle Befehlsverarbeitung für kürzeste Umschaltzeiten Optional: Kommunikationsprozessor zur Fernsteuerung oder -überwachung* * Optional kann aus folgenden Kommunikationsmöglichkeiten gewählt werden: IEC (seriell), IEC (TCP), MODBUS seriell, MODBUS TCP; weitere auf Anfrage

16 Technologie: Prinzip der oberspannungsseitigen Lastregelung MR itap System Seite 19

17 Technologie: Prinzip der oberspannungsseitigen Lastregelung MR itap System Regelung Motorantrieb Drosseln Umsteller Seite 20

18 Ausblick: Power Snapshot Analyse (PSSA) «Augen im Netz» Seite 21

19 Ausblick: Reale Planungsgrundlage für Netzinvestitionen «Augen im Netz» Seite 22

20 Ausblick: Integration im Leitsystem (Phase 2) Seite 23

21 RONT* - Ihr nachhaltiges Erfolgsmodell zur Integration erneuerbarer Energien Sicherstellung der Spannungsqualität und garantierte Aufnahme der dezentral erzeugten Energie im Netz Kostensparende Alternative zum Netzausbau Kompakte Bauweise *) Regulierbarer Ortsnetztransformator Seite 24

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Kontakte: Bruno Herzog Siemens Schweiz AG Freilagerstrasse Zürich Tel Jürgen Knaak Arbon Energie Salwiesenstr Arbon Tel juergen.knaak@arbonenergie.ch Seite 25

23 Beilagen: Siemens - FITformer: Siemens Trafo mit MR itap: Technische Berichte - Bulletin: Mit 8800 Sensoren zum intelligenten Mehrgrössen-Regelungssystem (Gonca Gürses; Bulletin 9 / 2013) Potenzial von Ortsnetztransformatoren mit Spannungsregelung unter Last (Dirk Lehmann; Bulletin 9 / 2012) Seite 26