gridcon TransFOrMer Der regelbare OrTsneTZTransFOrMaTOr. power DisTriBuTiOn. smart grid lösungen

Transkript

1 gridcon TransFOrMer Der regelbare OrTsneTZTransFOrMaTOr. power DisTriBuTiOn. smart grid lösungen

2 GRIDCON Transformer Erneuerbare Energien ohne Netzausbau integrieren. 2

3 Regelbare Ortsnetztransformatoren die wirtschaftliche Alternative zum Netzausbau. Energieversorger stehen vor einem schwierigen Spagat: Sie müssen im Niederspannungsnetz eine stabile Versorgungsspannung gewährleisten und gleichzeitig in zunehmendem Maße erneuerbare Energien integrieren, wodurch die Spannung lokal ansteigt. Innerhalb des gemäß DIN EN erlaubten Spannungsbands von ± 10 Prozent der Nennspannung steht den erneuerbaren Energien im Niederspannungsnetz ein maximaler Spannungshub von 3 Prozent zu. Der Rest ist für die Mittelspannung, für Spannungsabfälle und für Einstellungenauigkeiten reserviert. Durch die rasant wachsenden Einspeisemengen besteht immer öfter die Gefahr, das erlaubte Spannungsband zu verletzen. Die Netzbetreiber sehen sich zu teuren Ausbaumaßnahmen gezwungen, obwohl die Kapazitäten ihrer Betriebsmittel im Netz lange nicht ausgereizt sind. 110 kv 20 kv 20 kv 0,4 kv 0,4 kv Abweichung von Nennspannung (in %) +10 % +5 % 0 % -5 % -10 % 2 % Spannungsanhebung durch Einspeisung 2 % Regelbandbreite Transformator 5 % Spannungsabfall Außerhalb des Spannungsbands Niederspannungsnetz 3 % Spannungsanhebung durch Einspeisung Jeweils 1,5 % Spannungsabfall und Einstellungenauigkeit Ortsnetztransformator 5 % Spannungsabfall Maximale Einspeisung Maximale Last Netzkapazität optimal nutzen durch regelbare Ortsnetztransformatoren. Ein regelbarer Ortsnetztransformator setzt am Kern des Problems der Einhaltung des Spannungsbands an, indem er die Spannung dynamisch anpasst. Er entkoppelt die Spannung von Niederspannungs- und Mittelspannungsnetz. Als Folge stehen im Ortsnetz nun 11 statt 3 Prozent Spannungshub für die Einspeisung aus erneuerbaren Energien zur Verfügung. Meistens entfällt dadurch der teure Netzausbau komplett, in den wenigen Ausnahmen gewinnen die Betreiber Zeit. Vor allen Dingen können sie mit Hilfe des regelbaren Ortsnetztransformators ihre Netzbetriebsmittel in höherem Maße und damit wirtschaftlicher auslasten. 110 kv 20 kv 20 kv 0,4 kv 0,4 kv Abweichung von Nennspannung (in %) +10 % +5 % 0 % -5 % -10 % Umspannwerk Ortsnetzstation Mittelspannungsnetz Außerhalb des Spannungsbands Umspannwerk Ortsnetzstation Mittelspannungsnetz Außerhalb des Spannungsbands 2 % Spannungsanhebung durch Einspeisung 2 % Regelbandbreite Transformator 5 % Spannungsabfall Regelung nach unten Regelung nach oben Außerhalb des Spannungsbands Niederspannungsnetz 11 % Spannungsanhebung durch Einspeisung 4 % Regelbandbreite Ortsnetztransformator 5 % Spannungsabfall Maximale Einspeisung Maximale Last 3

4 gridcon TransFOrMer gridcon TransFOrMer Der regelbare OrTsneTZTransFOrMaTOr. regelbare Ortsnetztransformatoren halten die spannung im Verteilungsnetz stabil, indem sie den spannungshub von dezentralen einspeisern ausgleichen. genauso kompensieren sie den spannungsabfall durch zusätzliche lasten wie beispielsweise elektroautos oder Wärmepumpen. Weder müssen zusätzliche kabel verlegt noch weitere Ortsnetzstationen gesetzt werden. seit anfang 2011 beweisen unsere Feldversuche, wie regelbare Ortsnetztransformatoren helfen, den netzausbau zu vermeiden. Der gridcon Transformer enthält die komplette Funktionalität, die für die autarke spannungsregelung im Verteilungsnetz notwendig ist: I Die Transformationsfunktion übersetzt die anliegende Mittelspannung in die niederspannung I Die lastschaltfunktion ermöglicht es, unter last das Übersetzungsverhältnis zwischen Ober- und unterspannung im Transformator dynamisch anzupassen I Die antriebsfunktion garantiert den sicheren ablauf der schaltungen I Die reglerfunktion inklusive sensorik misst die spannung und leitet daraus die nötigen schalthandlungen ab antriebsfunktion I schrittmotor I Weniger als 1 sekunde laufzeit pro stufenschaltung Transformationsfunktion I Drehstrom Öltransformator I 250 bis 800 kva I 24 kv spannungsreihe I 3 phasen I in Breite und Tiefe nicht größer als ein ungeregelter Transformator I Wartungsfrei über die lebensdauer (bis schaltungen) I Maximal 9 Betriebsstellungen, alternativ 5 oder 7 I unter last schaltbarer regelbereich frei wählbar, z. B. ±4 x 2,5 prozent (maximal 600 V stufenspannung) 4

5 reglerfunktion I spannungsregelung auf der ns-sammelschiene I Dreiphasige spannungsmessung I automatik-, remote- und handbetrieb I höher- / Tieferbedienung I ethernet- und rs232-schnittstellen I leitstellenprotokolle iec , iec , iec I stahlblechgehäuse, pulverbeschichtet I schutzgrad ip54 lastschaltfunktion I laststufenschalter nach dem reaktorschaltprinzip I lichtbogenlöschung in speziell entwickelten Vakuumschaltröhren I Oberhalb des aktivteils im Transformatorkessel verbaut I Wartungsfrei über die lebensdauer des Transformators (bis schaltungen) I regelung auf der Oberspannungsseite 5

6 gridcon TransFOrMer passt in JeDe kompaktstation auch MiT laststufenschalter. Die kompaktstationen im Verteilungsnetz sind für minimalen platzbedarf ausgelegt. nur wenn regelbare Ortsnetztransformatoren in ebendiese stationen passen, sind sie eine wirtschaftliche lösung. Die herausforderung besteht darin, einen regelbaren Ortsnetztransformator zu ermöglichen, der in seinen abmessungen einem ungeregelten Transformator entspricht. Optimale platznutzung unser innovativer einbau des laststufenschalters in den Transformator. I Der laststufenschalter passt genau in den vorhandenen platz über dem aktivteil des Transformators I aufgrund der Vakuumtechnologie braucht der laststufenschalter kein eigenes Ölgefäß I Weil die schaltung in speziellen Vakuumzellen stattfindet, ist eine Ölkontamination durch schaltlichtbögen ausgeschlossen 6

7 1.730 mm 826 mm mm GRIDCON Transformer 630 kva Beispiel Typische Spezifikation 630-kVA-Transformator Breite mm mm Höhe mm mm Tiefe 826 mm 850 mm 7

8 gridcon TransFOrMer Mehr leistung, Mehr WerT. Die ideale lösung für Verteilungsnetzbetreiber. Wartungsfrei und langlebig I lebensdauer analog zu der eines ungeregelten Ortsnetztransformators I Der laststufenschalter setzt keine lebensdauer begrenzende elektronik ein I Wartungsfrei über die lebensdauer dank Vakuumtechnologie Maximal betriebssicher I aufgrund des reaktorschaltprinzips sind kritische Betriebszustände ausgeschlossen I eine kommunikationsschnittstelle ermöglicht bei Bedarf die interaktion mit der leitwarte I im gridcon Transformer steckt unsere gesamte erfahrung. seit 1929 bauen wir laststufenschalter, zuletzt in überlegener Vakuumschalttechnik. Bereits mehr als Vakuumschalter und über reaktorschalter der Maschinenfabrik reinhausen sind weltweit in Betrieb niedrige lebenszykluskosten I zuverlässige schaltungen machen Wartung überflüssig I Der laststufenschalter arbeitet zuverlässig über die gesamte lebensdauer des Transformators I Bei Bedarf können Motor und regler einfach ausgetauscht werden Fit für künftige anforderungen I Maximal 9 Betriebsstellungen und stufenabstände bis 3 prozent ermöglichen einen regelbereich von maximal 24 prozent. Der laststufenschalter ist auch unsymmetrisch für situationen mit vorwiegend lasten oder vorwiegend einspeisern konfigurierbar I Das erlaubte spannungsband von ± 10 prozent gemäß Din en kann vollständig ausgenutzt werden 8

9 REGELALGORITHMUS. Der integrierte Spannungsregler erlaubt einen vollständig autarken Betrieb, in dem der GRIDCON Transformer die Spannung im Netz eigenständig den aktuellen Gegebenheiten anpasst. Dazu wird die an der Niederspannungssammelschiene anliegende Spannung aller 3 Phasen erfasst und entsprechend der Regelparameter reagiert. Eine Huntingschwelle unterbindet dabei das Aufschaukeln der Schaltungen aufgrund von Phasenunsymmetrien. Die für den Regelalgorithmus festlegbaren Parameter sind die Sollspannung (U Soll ), die Stufenspannung (U Step ), die Totzeit (t 1 ) sowie die Schwelle für Schnellrückschaltungen (S 0 ). U S 0 U Soll + U Step t1 t 1 U Soll U Soll - U Step Wird die Sollspannung (U Soll ) für die Dauer von t 1 um mindestens die Stufenspannung (U Step ) überschritten, wird die Spannung durch eine Schaltung wieder in den Regelbereich gebracht. t 1 t 1 Wird die Schnellrückschaltschwelle (S O ) überschritten, werden sofort Rückschaltungen eingeleitet, bis die Spannung wieder unter S 0 liegt. Wird die Sollspannung (U Soll ) für die Dauer von t 1 um mindestens die Stufenspannung (U Step ) unterschritten, wird die Spannung durch eine Schaltung wieder in den Regelbereich gebracht. t 1 t 1 t Neben dem parametrierbaren Standardregelalgorithmus können bei Bedarf auch individuelle alternative Algorithmen implementiert werden. Zusätzlich ist über Standardprotokolle die kommunikative Einbindung in übergreifende Regelsysteme möglich. 9

10 GRIDCON Transformer Technische Daten transformator. Ausführungsbeispiele andere auf Anfrage Wickelmaterial OS / US Kesselart Kühlungsart Max. Umgebungstemperatur Max. Aufstellungshöhe Frequenz Schaltgruppe 250 kva 400 kva 630 kva 800 kva Kupfer / Kupfer oder Aluminium / Aluminium Hermetik-Wellwandkessel ONAN 40 C m über NN Kurzschlussspannung 4 % 4 % 4 % oder 6 % 6 % Leerlaufverluste P 0 (Transformator) Kurzschlussverluste P k (Transformator) Zusatzverluste Potentialausgleichsdrosseln Oberspannung Stufen 50 Hz Dyn5 Verlustklasse A 0, B 0 oder C 0 wählbar Verlustklasse B k oder C k wählbar Abhängig von der Auslegung des Laststufenschalters zwischen 0 % und 5 % der Gesamtverluste des Transformators Frei wählbar, maximal 24 kv Spannungsreihe 5, 7 oder 9 unter Last schaltbare Stufen Anordnung frei wählbar, z.b. +6/-2, +5/-3, +4/-4 Stufenspannung Frei wählbar, maximal 600 V, gängig 1,5 %, 2 % oder 2,5 % Isolationspegel LI 125 AC 50 OS-Durchführungen kv / 250 A Stecker-Durchführung DIN oder Keramik-Durchführungen DIN Unterspannung Frei wählbar Isolationspegel LI AC 3 US-Durchführungen 1 kv / A DIN EN US-Anschlussfahne Flanschanschlussstücke DIN oder Anschlussklemmen IEC Schutzeinrichtung Thermometertasche Fahrrollen Keine, optional DGPT2 Thermometertasche nach DIN auf US-Seite Längs- und Querfahrt DIN EN , Material: Stahl Lackierung RAL 7033, Gesamt-Lackschichtdicke >=140 µm Länge x Breite x Höhe (in mm) x 760 x x 850 x Gesamtgewicht (in kg) x 850 x (u k =4 %) / x 870 x (u k =6 %) (u k =4 %) (u k =6 %) x 990 x

11 massbild transformator. 250 kva 10/20 kv 400 kva 10/20 kv 630 kva 10/20 kv 630 kva 10/20 kv 800 kva 10/20 kv u k 4 % 4 % 4 % 6 % 6 % Pos. Maße (in mm) Maße (in mm) Maße (in mm) Maße (in mm) Maße (in mm) A B C D E F G H K Durchmesser 125 Durchmesser 125 Durchmesser 125 Durchmesser 125 Durchmesser 125 C H J D E A B 11

12 F F F 2N 2U 2V 2W 1U 1V 1W G G 12

13 Technische Daten Spannungsregler und STeuerschrank. Spannungsregler und Steuerschrank Spannung 3 AC 400 V Strom 1 A Frequenz 50 Hz Prüfspannung gegen Erde 2 kv / 1 Minute Betriebstemperatur -25 C C Laufzeit je Stufenschaltung Circa 2 s Kürzester Abstand zwischen Stufenschaltungen 3 s Schnittstellen Ethernet, RS232 Protokolle IEC , IEC , IEC Gehäuse (B x H x T) 380 x 380 x 180 mm Gewicht 15 kg 13

14 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Falkensteinstraße regensburg, germany phone: Fax: powerdistribution@reinhausen.com please note: The data in our publications may differ from the data of the devices delivered. We reserve the right to make changes without notice. in /00 De gridcon Transformer F /12 pu Maschinenfabrik reinhausen gmbh 2012 The power BehinD power.