siemens.com/energy/transformers FITformer REG Der anpassungsfähige Ortsnetz-Transformator Answers for energy.

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1 siemens.com/energy/transformers FITformer REG Der anpassungsfähige Ortsnetz-Transformator Answers for energy.

2 Variable Eingangsspannung, konstante Ausgangsspannung Moderne Netze passen sich den Gegebenheiten an egal ob bei Starklast oder hoher Einspeisung. Die dezentrale Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen ist mehr als nur ein Trend der Zeit und sorgt dafür, dass der Lastfluss im Energieversorgungssystem in Zukunft immer komplexer wird. Je wirtschaftlicher Windkraftund Photovoltaik anlagen werden, desto attraktiver werden sie gerade in ländlichen Gebieten und desto größer wird die Herausforderung für die Netzbetreiber, die Spannung konstant zu halten. Die Lösung ist der Umbau der Netzinfrastruktur zu einem System, das effizient, leistungsfähig und vor allem an passungsfähig ist. In dessen Planung spielen Kunden und Lieferanten, aber auch Prosumer (zugleich Stromkunden und -erzeuger) eine wichtige Rolle, denn ihre Lastab nahmen, ihre Stromeinspeisung und ihre Speicher möglichkeiten fluktuieren mitunter stark. FITformer REG Ihr nachhaltiges Erfolgsmodell zur Integration erneuerbarer Energien Der regelbare Ortsnetz-Transformator FITformer REG von Siemens kann sein Übersetzungsverhältnis unter Last ändern. So gewährleistet er eine dezentrale Einspeisung von Kleinerzeugungskraftwerken und hilft dem Energieversorger, im zulässigen Spannungsband zu bleiben (ohne die Norm EN zu verletzen). Hierzu verfügt der Transformator über drei Unterspannungsanzapfungen, die im hermetisch verschlossenen Wellwandkessel zur Regeleinheit direkt am Transformator geführt sind. Eine speziell entwickelte Durchführung stellt den platzsparenden und zuverlässigen Übergang vom Trafo zur Regeleinheit sicher. Alle gewohnten Anschlüsse sowie der Oberspannungsanzapfungsbereich zur lastfreien Änderung der Übersetzung bleiben bestehen. Die Betriebseigenschaften und Abmessungen entsprechen gängigen Ortsnetz-Transformatoren. Dank seines platzsparenden Designs kann der FITformer REG auch problemlos in Kompaktstationen eingesetzt werden. Die Spannung im Netz kann durch unterschiedliche Betriebszustände stark variieren. Dabei bilden Starklast ohne dezentrale Einspeisung und Schwachlast mit maximaler dezentraler Einspeisung die Extreme. Während bei hoher Einspeisung die Spannungen deutlich erhöht sind, reduzieren sie sich im Starklastfall. Die Herausforderung für den Netzbetreiber liegt in der maximalen Spannungsdifferenz zwischen beiden Fällen, d. h. der maximalen Differenz an einem Knoten zwischen Starklast- und Schwachlast-Fall, z. B. mit Photovoltaik (ΔU; s. Grafik 1 auf Seite 4). Der Ortsnetz-Transformator FITformer REG regelt in diesem Fall die Spannung am Einspeiseknoten herauf oder herab und reduziert damit die Spannungsdifferenz ΔU, wie die Grafik 2 auf Seite 5 zeigt. 2

3 N 2 N 2 N Schalten unter Last Prinzip einer Regelung im Niederspannungsnetz Anpassungsfähige Steuerung Die Schaltung besteht im Wesentlichen aus Vakuumund Luftschützen, Widerständen sowie einer Steuerung. Das Prinzip besteht darin, dass durch das Schließen eines Schützes ein Bypass aktiviert wird. Daraufhin fließt der Strom über den Bypass, um ein makelloses Umschalten der mechanischen Vakuumschütze sicherzustellen. Somit wird ein Auftreten unerwünschter Spannungsspitzen oder Spannungseinbrüche auch unter Nennlast während des Umschaltens verhindert. Nach Erreichen der Zielstellung wird das Schütz für den Bypass geöffnet und somit deaktiviert. Die Steuerung ist ereignisgetrieben und schließt somit internes Fehlverhalten wie z. B. nicht korrektes Schließen eines Vakuumschützes aus. Hohe Zuverlässigkeit Elektromechanische Schaltgeräte, die sich bereits in unterschiedlichsten Einsatzfällen bewährt haben, bilden auch hier das Herzstück des regelbaren Ortsnetz-Transformators FITformer REG. Ab einer Leistung von 400 kva mit beträchtlichen Strömen werden sehr robuste und sichere Vakuumschütze verwendet. Diese zeichnen sich durch besonders hohe Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit und kompakte Bauform aus. Das Ein- und Ausschalten erfolgt in hermetisch gekapselten Vakuumschaltröhren, aus denen kein Lichtbogen austreten kann. Dadurch bleibt die Bauform trotz hohen Schaltvermögens kompakt. Jede Schaltröhre wird, bevor sie das Werk verlässt, mit modernsten, hochpräzisen Messverfahren geprüft. Diese Prüfungen gewährleisten eine hohe Qualität, die den sicheren Betrieb auch über lange Zeiträume garantiert. Mit bis zu zwei Millionen Schaltspielen bei Bemessungsbetriebsstrom bieten die Siemens-Schütze, z. B. bei dem 400-kVA-Transformator, eine wesentlich höhere Lebensdauer als konventionelle. An jeder Schaltröhre befindet sich zudem eine Abbrandanzeige, die über den Zustand der Schaltstücke informiert. Wird das Ende der Lebensdauer angezeigt, können die Schaltröhren ausgewechselt werden. Der Vorteil: volle Ausnutzung der hohen mechanischen Lebensdauer der Schütze (fünf Millionen Schaltspiele). 3

4 4 Grafik 1 Herausforderung der maximalen Spannungsdifferenz zwischen Starklast- und Schwachlast-Fall an einem Knoten

5 Grafik 2 Der regelbare Ortsnetz-Transformator regelt die Spannung am Einspeiseknoten und reduziert damit die Spannungsdifferenz 5

6 Komfortable Steuerung, zuverlässige Regelung SIPLUS S7-300 Steuerung von Format: SIPLUS S7-300 Für den reibungslosen Ablauf im FITformer REG sorgt die robuste SIPLUS S Die modularen SIPLUS Controller umfassen eine Vielzahl von standardisierten, flexiblen und skalierbaren Produkten und Modulen für Automatisierungslösungen. Daher kann der regelbare Ortsnetz-Transformator nach Belieben mit einem Kommunikationsprozessor zur Fernsteuerung oder -überwachung ausgestattet bzw. nachgerüstet werden. Der umfangreiche Arbeitsspeicher bietet zudem noch Platz für eine integrierte lokale Regelung. Skalierbare Regelung Wenn der FITformer REG mit Spannung versorgt wird, läuft er verdrahtungsprogrammiert in Nennstellung an. Ist die CPU gebootet, wird eine Anlaufroutine durchlaufen. Eine Mindestwartezeit von zehn Sekunden stellt sicher, dass sich das Netz in einem stabilen Zustand befindet, ehe die zyklische Programmbearbeitung und somit die Regelung freigegeben wird. Die Strangspannung wird dreiphasig erfasst, um eine genaue Berechnung der Durchschnittsspannung und eine Plausibilitätsprüfung der Stränge untereinander durch führen zu können. 6

7 1. Widerstände 2. Schütze 3. Überspannungsschutz 4. Koppelrelais 5. Sicherungen mit darunter liegendem Bypass-Schütz 6. Störmeldekontakt 7. Anschlussklemmen für externe Strommessung 8. Schalter für Test- und Normalbetrieb 9. Steuerung (S7-300) 10. Kommunikations prozessor (optional) 11. Galvanische Netzwerk- Trennung Flexibel und datensicher Die Regelung der Spannung ist zweistufig ausgeführt. Neben der gewünschten Nennspannung können Spannungsgrenzwerte in Form von Parametern für langsames und schnelles Umschalten eingegeben werden. Über das Einstellen der Verzögerungszeit wird die Regelung individuell auf die unterschiedlichen Netzverhältnisse abgestimmt. Alle Werte sind separat für die obere und untere Grenze frei parametrierbar. Ein Datenverlust kann ausgeschlossen werden, weil alle Steuerparameter auf einer Micro Memory Card (MMC) gespeichert sind und nach einem Spannungsausfall von der CPU selbsttätig wieder geladen werden. Die Notwendigkeit einer Pufferbatterie und der dadurch bedingte Wartungsaufwand entfallen. 7

8 RJ45-Schnittstelle (optional) zur Datenentsorgung über IEC oder Modbus TC 1 Signalleuchte 1 RJ45- Schnittstelle Stromwandler (optional) Vakuumschütz Schnittstellenübersicht Anforderungskonform erweiterbar Optional kann der FITformer REG mit einer zusätzlichen Strommessung bestückt werden. Diese ermöglicht eine genauere Bewertung des Netzzustands hinsichtlich der Höhe der Einspeiseleistung durch Energieerzeugungsanlagen und des Lastbezugs im Unterspannungsnetz. Eine Erweiterung um diese Parameter erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Regelung des Transformators. Zur Fernüberwachung und -steuerung kann der FITformer REG zusätzlich mit einem Kommunikationsprozessor ausgestattet werden. Hierfür stehen die Protokolle IEC , IEC , Modbus RTU und Modbus TCP/IP zur Auswahl. Mit dieser Erweiterung ist der anpassungsfähige Ortsnetz-Transformator in ein Smart Grid integrierbar. Eine Regelung auf Basis dezentraler Messungen im Unterspannungsnetz ist somit realisierbar. Diesbezüglich bietet Siemens mit dem SICAM-Produktportfolio die Möglichkeit einer übergeordneten Regeleinheit, die auf Basis von Messwerten aus dem Prozess Sollwerte sowohl für den regelbaren Ortsnetz-Transformator als auch für dezentrale Erzeuger vorgibt. Hierfür werden Smart Meter über das Protokoll CX1 direkt eingebunden. Dabei lässt sich die vorhandene Verteilnetzstruktur mittels Power Line Carrier optimal für Kommunikationsaufgaben nutzen. Alternativ kann der FITformer REG auch durch externe Signale angesteuert werden. 8

9 Ihr nachhaltiges Erfolgsmodell zur Integration erneuerbarer Energie Sicherstellung der Spannungsqualität und garantierte Aufnahme der dezentral erzeugten Energie im Netz Kostensparende Alternative zum Netzausbau Zusätzlich oberspannungsseitiger Einstellbereich für optimalen Betrieb Kompakte Bauweise Geringe Anzahl von Schaltungen durch großzügigen lastgeregelten Anzapf bereich (dadurch sind auch keine Sicherheits maßnahmen zur Vermeidung von Regelschleifen notwendig) Keine bewegten Teile im Aktivteil des Transformators Langjährige Erfahrung mit bewährter Schütz- und Steuertechnik von Siemens 9

10 Zahlen & Daten Der Leistungsbereich des regelbaren Ortsnetz- Transformators reicht bis 630 kva mit einer maximalen Betriebsmittelspannung von 36 kv und einem Unterspannungslastregelbereich in drei Stufen. Ausführungsbeispiel 400 kva und 630 kva Transformator nach EN kva 630 kva Kühlungsart ONAN Max. Umgebungstemperatur 40 C Aufstellungshöhe Frequenz Oberspannung Anzapfungen max m 50 Hz V ±2,5 %; ±5 % (spannungslos schaltbar) Isolationspegel LI 125 AC 50 Unterspannung 420 V Lastregelbereich ±3,57 % ±4,34 % Isolationspegel LI AC 3 Schaltgruppe Dyn5 Leerlaufverluste (A0) 430 W 600 W Kurzschlussverluste (Bk) W W Gesamtverlusttoleranz +10 % Kurzschlussspannung 4 % ±10 % Länge (A) x Breite (B) x Höhe (C) x 850 x mm x 960 x mm Gesamtgewicht/Ölgewicht kg/295 kg kg/410 kg 10

11 A B C U 2N U V 2V 265 2W 1W 2 1. Leistungsschild (umsetzbar) 2. Einstellvorrichtung für Umsteller 3. Thermometertasche (Thermometer auf Bestellung) 4. Erdung 5. Zugöse Ø Zurröse 7. Ölablassvorrichtung 8. Verschlussschraube 9. Einfüllrohr 10. OS-Durchführung Typ A EN US-Durchführung 1 kv EN Rollen (auf Bestellung) 13. Zusätzliche Hebepunkte 14. Lastregelung 11

12 Herausgeber und Copyright 2013: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstraße Erlangen, Germany Siemens AG Energy Sector Power Transmission Division Transformers Katzwanger Straße Nürnberg, Germany Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: / Fax: / (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) support.energy@siemens.com Power Transmission Division Bestell-Nr. E50001-G640-A220-V1 Printed in Germany Dispo c4bs-nr TH WÜ PA Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. In diesem Dokument genannte Handelsmarken und Warenzeichen sind Eigentum der Siemens AG bzw. ihrer Beteiligungsgesellschaften oder der jeweiligen Inhaber. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.