Table of Contents. Table of Contents Elektrische Energietechnik "Smart Grid" - Intelligente Stromnetze ESG 1 Smart Grid ESG 1.1 ESG 1.

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1 Table of Contents Table of Contents Elektrische Energietechnik "Smart Grid" - Intelligente Stromnetze ESG 1 Smart Grid ESG 1.1 ESG Lucas Nülle GmbH Seite 1/14

2 Elektrische Energietechnik Trainingssysteme zur Erzeugung, Verteilung und zum Management elektrischer Energie: Energieerzeugung, Regenerative Energieerzeugung Transformatoren, Hochspannungsleitungen, Schutztechnik Energiemanagement, Smart Grid Trainer Die Lehrsysteme von Lucas-Nülle sind auf die neusten Entwicklungen bestens vorbereitet: Smarte Messgeräte, die über verschiedene Kommunikationsschnittstellen (z. B. LAN, RS485, USB) und Steuerelemente verfügen Didaktische SCADA Power Engineering Lab Software zur intelligenten Steuerung und Auswertung des smarten Netzes mittels Soft SPS Intelligentes Energiemanagement Untersuchung von dynamisch wechselnden Lasten und Erzeugungen im Labor Modulare Integration der Regenerativen Energien mit Schutztechnik in das Smart Grid Integration der Windkraftanlage mit doppelt gespeistem Asynchrongenerator (DFIG) mit Netzsychronisation Interaktive multimedia Trainingskurse "Smart Grid" - Intelligente Stromnetze Lucas Nülle GmbH Seite 2/14

3 "Smart Grid" - Intelligente Stromnetze Neue Techniken werden künftig das Stromnetz besser für die Anforderungen der Zukunft rüsten. Ein flexibleres Netzmanagement soll den steigenden Anteil erneuerbarer Energien mit konventionellen Kraftwerkinfrastrukturen kompatibel machen. Die Vielfalt und Vielzahl dieser dezentralen Kraftwerke erfordert eine neue Betriebsführung des Stromnetzes das intelligente Netz Smart Grid : Verbesserte Koordination von Energiebedarf und -erzeugung, durch z.b. intelligentes Schalten von Lasten in Abhängigkeit vom Energieangebot Einsatz moderner Informationstechnologie, wie Internet, Sensoren, Steuerungen und drahtlose Übertragungsgeräte "Smart Metering an Endpunkten des Stromnetzes messen digitale Stromzähler den Stromverbrauch. Verlagerung des Verbrauchs im Haushalt weg von Spitzenlastzeiten Start von flexiblen Anwendungen, wie etwa das Wäschewaschen, außerhalb der Spitzenlastzeiten direkt vom Energieversorger Die Lehrsysteme von Lucas-Nülle sind auf diese Entwicklungen bestens vorbereitet: Smarte Messgeräte, die über verschiedene Kommunikationsschnittstellen (z. B. LAN, RS485, USB) und Steuerelemente verfügen Didaktische SCADA Power Engineering Lab Software zur intelligenten Steuerung und Auswertung des smarten Netzes mittels Soft SPS Intelligentes Energiemanagement Untersuchung von dynamisch wechselnden Lasten und Erzeugungen im Labor Modulare Integration der Regenerativen Energien mit Schutztechnik in das Smart Grid Integration der Windkraftanlage mit doppelt gespeistem Asynchrongenerator (DFIG) mit Netzsychronisation Interaktive Multimedia Trainingskurse Trainingssystem zur Erzeugung, Übertragung, Verteilung, Schutz und zum Management elektrischer Energie: Energiemanagement, Smart Grid Trainer Energieerzeugung, Regenerative Energieerzeugung Hochspannungsleitungen, Schutztechnik ESG 1 Smart Grid Lucas Nülle GmbH Seite 3/14

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5 ESG 1 Smart Grid Energieverteilung Die Verteilung der elektrischen Energie erfolgt bei größeren Schaltanlagen fast ausschließlich über Doppelsammelschienensysteme. Diese Anlagen enthalten Kuppelfelder zur Verbindung der beiden Sammelschienen, der Einspeise- und Abgangsfelder sowie der Messfelder. In den Einspeise-, Abgangs- und Kuppelfeldern werden Leistungsschalter und je Sammelschienenanschluss ein Trennschalter eingesetzt. Hier muss aus Sicherheitsgründen einer streng einzuhaltenden Schaltlogik gefolgt werden. Das Doppelsammelschienenmodell beinhaltet alle Funktionen, die für die Praxis relevant sind. Eingebaute Messgeräte für Ströme und Spannungen ermöglichen, die Schalthandlungen umgehend zu analysieren. Übertragungsleitungen Die Untersuchung von 380-kV-Übertragungsleitungen und deren Zusammenschaltung findet zu Ihrer Sicherheit auf der Niederspannungsebene statt, ohne dass die Eigenschaften der echten Hochspannungsleitung verloren gehen! Diese realistische Nachbildung einer 380-kV-Übertragungsleitung schaltet automatisch nach Auflegen der Auflagemaske zwischen den Leitungslängen 300 km und 150 km um. Durch Verwendung mehrerer Leitungsnachbildungen bietet sich die Möglichkeit, komplexe Netze aufzubauen, indem die Leitungsnachbildungen parallel oder in Reihe geschaltet werden. Leitungsschutz In der Praxis werden Mittel- und Hochspannungsnetze mit Schutzeinrichtungen versehen, welche über Stromund Spannungswandler angeschlossen sind. Die Ausstattung bietet folgende Vorteile: Einsatz von kompakten Originalrelais mit zukunftsweisender Digitaltechnik Einsatz industrieller Schutzrelais von renommierten, weltweit tätigen Herstellerfirmen Überwachung der Schutzeinrichtungen mittels SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) Mit der optionalen Relaisprüfeinrichtung können die Relais einzeln getestet werden. Untersuchung komplexer Verbraucher Die Experimente zur Absenkung der Spitzenlast durch Messungen mit einem Wirkstrom- und Maximumzähler zeigen, wie die Netzbelastung reduziert bzw. gleichmäßig über 24 Stunden verteilt werden kann. Die Voraussetzung für den effektiven Einsatz der Messtechnik ist die Analyse des Netzes und der angeschlossenen Verbraucher. Daher werden in den einzelnen Experimenten statische, symmetrische und unsymmetrische Lasten ausführlich untersucht. Ein Drehstromasynchronmotor, gekoppelt mit dem Servo-Maschinenprüfstand, wird als dynamische Last verwendet. Die Wirkleistung und die Blindleistung (cos-phi des Motors) sind abhängig von der Belastung des Motors und somit nicht konstant. Der Servo-Maschinenprüfstand kann den Asynchronmotor antreiben, so dass Wirkleistung ins Drehstromnetz geliefert wird. Bei der Blindleistungskompensation wird in Wechselspannungsnetzen der unerwünschte Blindstrom und die damit verbundene Blindleistung von Verbrauchern reduziert. Hierbei werden kapazitive Verbraucher am zentralen Einspeisepunkt zu allen induktiven Verbrauchern hinzugeschaltet. Dessen entgegenwirkende kapazitive Blindleistung ist möglichst von gleicher Größe wie die installierte induktive Blindleistung. Damit werden unerwünschte Blindströme reduziert und alle Anlagen, die für die Bereitstellung des Blindstromes notwendig sind, müssen nicht unnötig groß dimensioniert werden. ESG 1.1 Lucas Nülle GmbH Seite 5/14

6 ESG 1.1 Dreiphasiges Doppelsammelschienensystem Lerninhalte: Grundschaltungen eines dreipoligen Doppelsammelschienensystems Dreiphasiges Doppelsammelschienensystem mit Belastung Sammelschienenwechsel ohne Unterbrechung des Abzweiges Erarbeitung von Schaltalgorithmen für verschiedene Schalthandlungen Sammelschienen-Kupplung Untersuchungen an Drehstromleitungen Lerninhalte: Spannungserhöhungen an leerlaufenden Leitungen Spannungsabfall in Abhängigkeit von der Leitungslänge Spannungsabfall in Abhängigkeit vom cos-phi Kapazitive und induktive Verlustleistung der Leitung in Abhängigkeit von U und I Phasenverschiebung auf der Leitung Überstromzeitschutz für Leitungen Lerninhalte: Bemessung und Parametrierung des Überstromzeitschutzes Bestimmung des Rückfallverhältnisses bei ein-, zwei- und dreipoligem Kurzschluss Ermittlung der kleinsten Auslösezeit des Relais Prüfung der Auslösung eines Leistungsschalters im Fehlerfall Lucas Nülle GmbH Seite 6/14

7 Ausstattung bestehend aus: 1 Doppelsammelschiene, 3-phasig, Einspeise- / Abgangsfeld CO3301-5R 4 2 Doppelsammelschiene, 3-phasig, Kuppelfeld CO3301-5S 1 3 Leitungsnachbildung 150km / 300km CO3301-3A 1 4 Überstromzeitrelais CO3301-4J 1 5 Ohmsche Last 3x 560 Ohm CO3301-3H 1 Stromversorgung: 6 Regelbare Drehstromversorgung 0-450V/2A CO3301-3Z 1 7 Leistungsschalter-Modul CO3301-5P 2 8 Steckdosenleiste, 6-fach, mit Netzschalter beleuchtet ST8010-4J 2 Messgeräte: 9 Power Quality Meter mit Grafikdisplay und Langzeitspeicher CO5127-1S 2 Medien: Lucas Nülle GmbH Seite 7/14

8 10 Interactive Lab Assistant: Smart Grid SO2800-6S 1 11 Interactive Lab Assistant: Sammelschienensysteme SO2800-9N 1 12 Interactive Lab Assistant: Hochspannungsübertragungsleitungen SO2800-6K 1 13 Interactive Lab Assistant: Schutzeinrichtungen für Hochspannungsübertragungsleit SO2800-6L 1 Software: 14 Software SCADA for Power Engineering Lab SO4001-3F 1 Zubehör: 15 Patchkabel Cat5E 1x 1m gelb, 2x 2m gelb LM USB-Network Adapter 10/100 BaseTX RJ45 LM Port Ethernet Switch LM Sicherheitsverbindungsstecker schwarz 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3R Sicherheitsverbindungsstecker blau 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3V 5 20 Sicherheitsverbindungsstecker gn/ge 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3W 10 Lucas Nülle GmbH Seite 8/14

9 21 Sicherheitsmessleitungssatz 4mm (31 Stück) SO5148-1L 2 22 Sicherheitsmessleitung 4mm, 25cm schwarz, 600 V, CAT III ~ 1000 V, CAT II / 32A SO5126-8B 6 23 Schnittstellen Konverter RS485 / USB LM Serielles Schnittstellenkabel 9/9-pol.1,8m LM Festplatte, bespielt mit auftragsbezogener LN-Installations- Software LM Mobiler Experimentierstand, Aluprofil, 3-etagig, 6 Steckdosen, 1250x700x1995mm ST7200-3A 1 27 Messleitungshalter für Wand- oder Alu-Profil Montage für 48 4mm- Messleitungen ST8003-8E 1 28 PC-Halterung für SybaPro-Experimentierstand, höhen- + breitenverstellbar ST7200-5A 1 29 Flachbildschirmhalter m. Faltarm, bis 15kg zur Aluprofilbefestigung, VESA 75/100 ST8010-4T 1 30 Tastaturadapter als Erweiterung für Flachbildschirmhalter ST8010-4G 1 31 Schutzhülle für den mobilen Experimentierstand - 3-etagig ST8010-9Y 1 ESG 1.2 Lucas Nülle GmbH Seite 9/14

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11 ESG 1.2 Komplexe Verbraucher, Energieverbrauchsmessung und Spitzenlastüberwachung Lerninhalte: Drehstromverbraucher in Stern- und Dreieck-Schaltung (R-, L-, C-, RL-, RC- oder RLC-Last) Messung mit Wirk- und Blindarbeitszählern - für symmetrische und unsymmetrische RL-Last - bei Phasenausfall - bei Überkompensation (RC-Last) - bei aktiver Last - bei Energierichtungsumkehr Ermittlung des ersten und zweiten Leistungsmaximums Ermittlung eines Leistungsmaximums bei unsymmetrischer Last Aufnahme von Lastgangkennlinien Dynamische Verbraucher Lerninhalte: Dynamischer Drehstromverbraucher (Asynchronmotor) Leistungsmessung bei Energierichtungsumkehr Handbetätigte und automatische Blindleistungskompensation Lerninhalte: Inbetriebnahme der Asynchronmaschine und Aufnahme der Kennwerte Berechnung der Kompensationskondensatoren Kompensation mit unterschiedlichen Kondensatoren Bestimmung der Stufenleistung Handbetätigte Blindleistungskompensation Automatische Anschlusserkennung des Blindleistungsreglers Automatische Blindleistungskompensation Ausstattung bestehend aus: 32 Lampenboard 230V CO3208-1L 1 33 Induktive Last 3-phasig, 1kW CO3301-3D 1 34 Kapazitive Last 3-phasig, 1kW CO3301-3E 1 Lucas Nülle GmbH Seite 11/14

12 35 Variable Ohmsche Last 3-phasig, 1kW CO3301-3F 1 36 Drehstrommotor mit Käfigläufer 1kW. SE2672-5G 1 37 Stern-Dreieck-Schalter CO3212-2D 1 38 Blindleistungsregler CO3301-5D 1 39 Schaltbare Kondensatorbatterie CO3301-5E 1 Zusätzlich erforderlich - Ausstattung Maschinenprüfstand Servo-Antriebs-/Bremssystem: 40 Servo-Maschinenprüfstand für 1KW Maschine inkl. Software ActiveServo (D,GB,F,E CO3636-6W 1 41 Kupplungsmanschette 1kW SE2662-6A 1 42 Kupplungsabdeckung 1kW SE2662-6B 1 43 QuickChart Servo-Maschinenprüfstand Sicherheits- und Betriebshinweise (D) SO6200-7D 1 Stromversorgung: 44 Stromversorgung für elektrische Maschinen CO3212-5U 1 45 Motorschutzschalter 3 polig 1,8-2,5A CO3212-1P 1 46 Leistungsschalter-Modul CO3301-5P 2 Lucas Nülle GmbH Seite 12/14

13 47 Steckdosenleiste, 6-fach, mit Netzschalter beleuchtet ST8010-4J 1 Messgeräte: 48 Power Quality Meter mit Grafikdisplay und Langzeitspeicher CO5127-1S 1 Medien: 49 Interactive Lab Assistant: Energiemanagement SO2800-6P 1 50 Interactive Lab Assistant: Asynchronmaschinen 0,3/1kW SO2800-1C 1 Zubehör: 51 Patchkabel Cat5E 1x 1m gelb, 2x 2m gelb LM USB-Network Adapter 10/100 BaseTX RJ45 LM Port Ethernet Switch LM Sicherheitsverbindungsstecker schwarz 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3R Sicherheitsverbindungsstecker blau 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3V 5 56 Sicherheitsverbindungsstecker gn/ge 4mm mit Anzapfung, 1000V/32A CAT II SO5126-3W 5 Lucas Nülle GmbH Seite 13/14

14 57 Sicherheitsmessleitungssatz 4mm (31 Stück) SO5148-1L 1 58 Sicherheitsmessleitung 4mm, 150cm braun, 600 V, CAT III ~ 1000 V, CAT II / 32A SO5126-9J 2 59 Sicherheitsmessleitung 4mm, 150cm schwarz, 600 V, CAT III ~ 1000 V, CAT II / 32A SO5126-9G 2 60 Sicherheitsmessleitung 4mm, 150cm grau, 600 V, CAT III ~ 1000 V, CAT II / 32A SO5126-9N 2 61 Sicherheitsmessleitung 4mm, 150cm blau, 600 V, CAT III ~ 1000 V, CAT II / 32A SO5126-9K 2 62 Mobiler Experimentierstand, Aluprofil, 3-etagig, 6 Steckdosen, 1250x700x1995mm ST7200-3A 1 63 Energieversorgung, für Experimentierstände ST8008-8M 1 64 Messleitungshalter für Wand- oder Alu-Profil Montage für 48 4mm- Messleitungen ST8003-8E 1 65 PC-Halterung für SybaPro-Experimentierstand, höhen- + breitenverstellbar ST7200-5A 1 66 Flachbildschirmhalter m. Faltarm, bis 15kg zur Aluprofilbefestigung, VESA 75/100 ST8010-4T 1 67 Tastaturadapter als Erweiterung für Flachbildschirmhalter ST8010-4G 1 68 Schutzhülle für den mobilen Experimentierstand - 3-etagig ST8010-9Y 1 Lucas Nülle GmbH Seite 14/14