Gasisolierte Mittelspannungs-Schaltanlagen. für den Bergbau. Answers for energy.

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1 Gasisolierte Mittelspannungs-Schaltanlagen für den Bergbau Answers for energy.

2 Schaltanlage 8DH10 bis 24 kv, bis 20 ka, bis A bis 17,5 kv, bis 25 ka, bis A Starke Leistung auch unter extremen Bedingungen Die Nachfrage nach Rohstoffen ist weltweit hoch. Insbesondere in den Schwellenländern führt die rasante wirtschaftliche Entwicklung zu einem nachhaltigen Anstieg der Nachfrage. Wirtschaftlich erfolgreich kann aber auch die Montan industrie nur agieren, wenn so kostensparend und effizient wie möglich produziert wird. Die Arbeits- und Umgebungsbedingungen im Bergbau sind dabei für Menschen, Maschinen und elektrotechnische Ausrüstungen gleichermaßen hart. Gerade deswegen muss die eingesetzte Technik sicher und zuverlässig funktionieren über Tage genauso wie unter Tage. Ein wichtiger Baustein für einen zuverlässigen Betrieb ist dabei die sichere Stromversorgung. Und hier setzen die gasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens Zeichen. Zuverlässig ver richten sie ihren Dienst auch unter Extrem bedingungen. Damit sind sie für Anwendungen im Bergbau prädestiniert, denn gerade hier zählen zuallererst absolute Betriebssicherheit und maximale Leistung. 2

3 Schaltanlage NXPLUS C bis 24 kv, bis 25 ka, bis A bis 15 kv, bis 31,5 ka, bis 2,500 A Schaltanlage 8DA10 bis 40,5 kv, bis 40 ka, bis 5,000 A Überlegene Technik für anspruchsvolle Aufgaben Hoch verfügbar, wartungsfrei, kompakt, robust: Gasisolierte Mittelspannungs- Schaltanlagen von Siemens überzeugen selbst unter extremsten Bedingungen. Ein weltweit einzigartiges, hermetisch verschweißtes Drucksystem in Edel stahlbehältern, Vakuumschalttechnik und digitale Schutztechnik machen sie unabhängig von allen Umwelt bedingun gen und ermöglichen Wartungsfreiheit auf Lebenszeit. Und die SF 6 -Isolation sorgt für eine extrem kompakte Bau weise. Das Ergebnis: minimale Betriebs kosten, maximale Leistung und in jeder Hinsicht höchste Sicherheit. Zuverlässigkeit Typ- und Stückprüfung nach IEC Standardisierte, NC-gesteuerte Fertigung Erfahrung aus mehr als 100,000 installierten Feldern Qualitätssicherung nach DIN EN ISO 9001 Betriebssicherheit Hermetisch verschweißte Anlagenbehälter Durchweg wartungsfreie Antriebe Optimal zugängliche Strom- und Spannungswandler Lückenlose Abfrageverriegelung Minimale Brandlast Personensicherheit Berührungssichere und hermetisch verschweißte Primärkapselung Störlichtbogengeprüfte Ausführung, Metallschottung, Abfrageverriegelungen und kapazitives Spannungsprüfsystem Schutzgrad IP65 für den Primärteil 7

4 Zuverlässig Die Herausforderung: volle Leistung rund um die Uhr Bergbau ist ein energieintensives Geschäft. So werden beispielsweise im Tagebau rund 60 bis 80 MW Leistung benötigt. Und die Energie ver sorgung muss kontinuierlich und absolut zuverlässig funktionieren, da jeder Ausfall dramatische Auswirkungen hat. Förderbrücken, Bagger und Bandanlagen sind ständig in Bewegung. Jeder Ausfall in der Energieversorgung würde Stillstand und damit Produktionsverluste bedeuten. Schalt-anlagen im Bergbau müssen daher absolut zuverlässig arbeiten und das an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr. Die Siemens Lösung: extrem verlässliche Technologie In jeder gasisolierten Mittelspannungs- Schaltanlage von Siemens stecken mehr als 25 Jahre Erfahrung und die Kom petenz des Marktführers in diesem Bereich. Das resultiert in höchster Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit dank geringster Ausfall wahrscheinlichkeiten. Unempfindlich Die Herausforderung: zuverlässiger Betrieb unter härtesten Umweltbedingungen Lagerstätten befinden sich oft entweder unter Tage oder in Regionen mit außergewöhnlich hartem Klima: in den Tropen, in Wüsten oder in den Permafrost gebieten am Polarkreis. Die Betriebs bedin gungen für die Anlagen sind ent sprechend rau: Staub, Sand, extreme Hitze oder Kälte, hohe Luftfeuchtigkeit oder aggressive Gase. Auch eine jahre lange Dauerbelastung durch diese Faktoren müssen Mittelspannungs-Schaltanlagen im Bergbau mühelos wegstecken. Die Siemens Lösung: schädliche Umgebungseinflüsse konsequent aussperren Eine hermetisch geschlossene Primärkapselung und die Isolierung aus reaktionsträgem Schwefelhexafluorid sorgen für verlässlichen Schutz des Hoch spannungs teils unserer gasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlagen. Dadurch werden die Anlagen zuverlässig gegen Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit, salzhaltige Luft, Staub, aber auch gegen das Eindringen von Kleintieren geschützt. Die unter Hochspannung stehenden Teile der Primärstrombahn Sammelschiene, Dreistellungsschalter, Vakuumleistungsschalter, Verschienung, Durchführungen und Kabelanschluss erfüllen Schutzgrad IP65. 3

5 Belastbar Die Herausforderung: hohe Betriebssicherheit auch bei Schwingungen und Stößen Insbesondere Schaltfelder auf Tagebau- Großgeräten sind dauerhaft einer Kom bination aus hochfrequenten Schwin gungen und steilflankigen Stößen aus gesetzt. Dies stellt eine echte Bewährungs probe für die Isolationsfestigkeit der Schaltanlagen, für die Standfestigkeit der SF 6 -Kapselung und für alle mecha nischen Komponenten wie Antriebe, Verschraubungen und Ab frage ver riegelungen dar. Trotzdem müssen die Schaltanlagen jederzeit zuverlässig arbeiten. Die Siemens Lösung: intelligente Konstruktion und konsequente Prüfung Für unsere Mittelspannungs-Schaltanlagen kommen ausschließlich hermetisch verschweißte Edelstahlkessel oder einpolig gekapselte Leichtmetall-Gussgehäuse zum Einsatz. Rechner gesteuerte dreidimensionale Kupfer-Biegetechnik minimiert die Zahl der Schraubstellen. Durch Dreistellungsschalter als Sammelschienen-Trennschalter und Abzweig- Erdungsschalter wurde die Anzahl der bewegten Teile zusätzlich reduziert. Für ein Höchstmaß an Sicherheit werden alle Schaltanlagen vor der Auslieferung auf Herz und Nieren geprüft. Kompakt Die Herausforderung: individuelle Anpassung an alle räumlichen Verhältnisse Auf Tagebau-Großgeräten wie unter Tage ist der Platz knapp. Es stehen nur kleine und beengte Räumlichkeiten für die Schalt anlagen zur Verfügung. Diese werden oft in Ecken und Winkeln platziert und müssen sich entsprechend flexibel an gegebene Raumverhältnisse anpassen lassen. Das setzt eine kompakte Bauweise und geringe Abmessungen voraus, ohne dass bei der Sicherheit Kompromisse zulässig sind. Die Siemens Lösung: modulare und kompakte Bauweise Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens sind die ideale Lösung für Installationen unter beengten Raumverhältnissen. Ihr modularer Aufbau und die geringen Abmessungen ermöglichen eine flexible Anpassung an Situationen, in denen mit Platz besonders sparsam umgegangen werden muss. 4

6 Integrierbar Die Herausforderung: perfekte Integration in Steuerung und Automatisierung Mittelspannungs-Schaltanlagen sind entscheidende Knoten im Energie versorgungsnetz, das gerade im Bergbau oft weit verzweigte Areale zuverlässig bedienen muss. Die Schaltanlagen müssen daher voll in die Steuerungsund Automatisierungsumgebung des Gesamtsystems integrierbar sein. So werden zum Beispiel über ein Power-Management-System (PMS) die Generator-Sätze hochgefahren oder abgeschaltet und eine Laststeuerung von wichtigen und unwichtigen Ver brauchern erreicht. Ein nahtloses Zusammenspiel der Schaltanlagen mit dem PMS ist daher unabdingbar. Die Siemens Lösung: Fernsteuerung und zentrale Überwachung Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens sind voll fernsteuerbar vom Leitstand aus genauso wie vom Power- Management-System. Die Felder lassen sich mit Schutz- und Steuergeräten in Power-Management-Systeme und Prozess leittechnik verschiedener Hersteller integrieren. Langlebig Die Herausforderung: besonders hohe Schalthäufigkeiten Die Prozesse im Bergbau stellen an die Stromversorgung ganz besondere An forde rungen. Beispielsweise werden Antriebs- und Transportsysteme, Generatoren oder Pumpanlagen sehr häufig geschaltet. Dies muss jederzeit mit höchster Sicherheit geschehen. Mittelspannungs-Schaltanlagen für den Einsatz in der Montanindustrie müssen daher hohe Schaltspielzahlen aufweisen, um einen störungsfreien und wirtschaftlichen Dauerbetrieb zu gewährleisten. Die Siemens Lösung: Vakuumschalttechnik Sowohl in Leistungsschaltern als auch in Schützen von Siemens kommen ausschließlich Vakuumschalter zum Einsatz. Diese extrem langlebigen Schalter ermöglichen bis zu störungsfreie Ein- und Ausschalt vorgänge. Die Antriebe der Schaltgeräte liegen außerhalb des Hochspannungsteils. Sie sind ohne Eingriffe in die Kapselung von außen zugänglich und können ohne Störung des Betriebs kon trolliert werden. Bei der 8DA10 werden selbst bei Leistungsschaltern für 40 ka bis zu Schaltspiele erreicht. Effizient Die Herausforderung: maximale Verfügbarkeit, minimale Betriebskosten Die Förderanlagen im Bergbau müssen möglichst kontinuierlich arbeiten, um wirtschaftlich zu sein 24 Stunden am Tag und 7 Tage die Woche. Jeder Stillstand bedeutet Verlust. Ein möglichst geringer Wartungsbedarf und höchste Verfügbarkeit sind daher entscheidende Qualitätskriterien für Mittelspannungs- Schaltanlagen, die im Bergbau zum Einsatz kommen. Die Siemens Lösung: höchste Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens sind mit einem hermetisch abgeschlossenen Druck system (sealed pressure system) ausgestattet. Dadurch sind sie selbst unter härtesten Einsatzbedingungen wartungsfrei. Sie schaffen damit die Grundlage für reduzierte Betriebskosten und eine höhere Wirt - schaftlichkeit der Investition. 5

7 Erdbebenfest Höhenunabhängig Umweltverträglich Die Herausforderung: höchste Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit in erdbebengefährdeten Gebieten Bergbauaktivitäten finden häufig auch in Gebieten statt, die als überdurchschnitt lich erdbebengefährdet gelten. In manchen Regionen der Welt sind mehrere kleine Beben am Tag keine Selten heit. Auch die Abbauaktivitäten selbst können gelegentlich zu merklichen Erdbewegungen führen. Das bedeutet eine enorme Belastung der eingesetzten Mittelspannungs-Schaltanlagen. Trotz starker Stöße und Schwingungen müssen sie kontinuierlich und zuverlässig arbeiten und ein Höchstmaß an Sicher heit bieten. Die Siemens Lösung: konstruktive Lösungen und umfassende Prüfungen Die Mittelspannungs-Schaltanlagen er füllen die höchsten Sicherheits anforderungen. Darüber hinaus wurde die Zahl der Schraubstellen in der Anlage dank rechnergesteuerter drei dimensionaler Kupfer-Biegetechnik merklich verringert. Dreistellungsschalter als Sammelschienen-Trennschalter und Abzweig-Erdungsschalter reduzieren die Anzahl der bewegten Teile zusätzlich. Diese konstruktiven Maßnahmen sorgen für erhöhte Zuverlässigkeit bei Vibrationen und Erdbeben. Die Herausforderung: zuverlässiger Betrieb in großen Höhen Der Abbau von Rohstoffen findet gelegentlich auch in extremen Höhenlagen statt. Hier muss bei der Auslegung von Schaltanlagen gegebenenfalls eine Höhenkorrektur des Isolationsvermögens der Schaltanlage vorgenommen werden, um der abnehmenden Isolationsfähigkeit der mit zunehmender Höhe dünner werdenden Luft Rechnung zu tragen. Dies kann größere Abmessungen und damit höhere Kosten für die ein gesetzte Schaltanlage nach sich ziehen. Außerdem ergeben sich mögliche Ein schränkungen hinsichtlich des Einsatz ortes einer bereits gelieferten Schalt anlage. Die Siemens Lösung: Unabhängigkeit durch Gasisolierung Die Gasisolierung der Siemens Mittelspannungs-Schaltanlagen mit einem Überdruck von 50 kpa ermöglicht die Aufstellung der Anlage in beliebiger Höhe ohne Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit. Dies gilt auch für die Sammelschiene und den Kabelanschluss. Lediglich bei Schaltfeldern mit Hochspannungs-Hochleistungs- Sicherungen muss die Minderung des Isolationsvermögens bei zunehmen der Höhe berücksichtigt werden. Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens arbeiten somit unabhängig von der Höhe verlässlich und bieten dadurch einen weiten Einsatzbereich. Die Herausforderung: möglichst geringe Umweltbelastung im gesamten Lebenszyklus Auch im Bergbau spielt die Umweltverträglichkeit bei der Beurteilung von elektrischen Anlagen und Geräten eine immer wichtigere Rolle. Ein entscheidender Aspekt ist dabei neben dem möglichst energieeffizienten und emissionsfreien Betrieb auch die bestmögliche Recyclingfähigkeit der Anlage am Ende der Lebensdauer. Die Siemens Lösung: durchdachte Technik, nachhaltige Konzepte Mittelspannungs-Schaltanlagen von Siemens mit ihrem hermetisch abgeschlossenen Drucksystem (sealed pressure system) setzen selbst unter härtesten Einsatzbedingungen kein Isoliergas frei. Die kompakte Bauweise und kurze Strombahnen innerhalb der Anlage sorgen für minimale Strom wärmeverluste und damit für höchste Energieeffizienz. Die eindeutige Kennzeichnung der eingesetzten Kunststoffe für das Recycling am Ende der Lebensdauer und ein umfassendes Recyclingkonzept für die Rückgewinnung der eingesetzten Materialien und Stoffe sind bei Siemens schon seit langem selbstverständlich. 6

8 Herausgeber und Copyright 2009: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstraße Erlangen, Deutschland Siemens AG Energy Sector Power Distribution Division Medium Voltage Mozartstraße 31 c Erlangen, Deutschland Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: Fax: (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) support.energy@siemens.com Bestell-Nr. E50001-G710-A273-V1 Gedruckt in Deutschland Dispo c4bs Nr fb WS Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. Die in diesem Dokument genannten 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.