Pilotprojekte zur Spannungsregelung im NS-Netz Netz der Thüringer Energie

Pilotprojekte zur Spannungsregelung im NS-Netz Netz der Thüringer Energie VDE-Symposium, Meissen 18.9.2013 Grundsatzfragen Technik Thüringer Energie AG Schwerborner Straße 30 99087 Erfurt

Gliederung 1. Allgemeines 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler 5. Ausblick

Gliederung 1. Allgemeines zur NS-Spannungsregelung Spannungsregelung 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler 5. Ausblick

Prognose EEG-Einspeisungen* Einspeisungen* in Thüringen Referenz - Szenario der TEAG 5428 MW 4073 MW 424 MW 94,5 % der Anlagen im NS-Netz 392 MW 1695 MW 1908 MW 1438 MW 3309 MW akt.. Spitzenlast TEAG: 1844 MW 222 MW 765 MW 2243 MW ohne WAKA 921 MW Datenbasis: * ohne Wasserkraft

Einspeisung PV PV Einspeisung TEN 2011 Leistung PV Einspeisung 30.7. Beispiel

Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Zeigerdiagramm der Netzelemente (ind ind.) Verhalten der Netzelemente (Betriebsmittel) charakterisiert durch: Netzimpedanzwinkelψ kv (alte Bezeichnung auch: φ Z ) oft auch durch das R/X-Verhältnis beschrieben: ψ kv φ z = artan(x/r)

Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Spannungsanhebung + u als Hauptkriterium der Netzverträglichkeit Leitungsabschnitt 1 Leitungsabschnitt 2 ON-Station U = 1,5% EG 150mm 2 50mm 2 KVS U = 3,5% 50mm 2 U = 6,5% PV-Anlage u a = S A (Ψ kv + ϕ max cos ) S kv Im NS-Netz Netz wird i.d.r. Spannungsgrenzwert u max vor thermischer Überlast erreicht

a) Klassischer Netzausbau (?) DIN EN 50160

Pilotprojekt automatisierte Spannungsregelung Regelung an Sammelschiene oder Regelung an Bezugspunkten im Netz (Weitpunktregelung) ON-Station NS-Leitung (Ortsnetz) KV Rückspeisung HA max. zulässig: 440V (EN 50160: u = +/-10% U N ) Spannungsanhebung u U N = 400 V Leitungslänge (m)

Ermittlung Ermittlung von spannungskritischen Zuständen Einbau von mobilen Messungen im Niederspannungsortsnetz Netzausläufer: Spannungsmessung Trafostation: PQ-Messung Bildquellen : HT Instruments GmbH, a-eberle GmbH & Co. KG

Gliederung 1. Allgemeines 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler 5. Ausblick

Reg. Ortsnetztrafo LVRSys TS Goldbach GWG 1 - A-Eberle LVRSys - Errichtung neben TS - Aufnahme Probetrieb 1/2013

Regelbarer Ortsnetztransformator Funktionsprinzip LVRsys von a.eberle +1,5% -1,5% -4,5% Technische Daten Nenn- Eingangsspannung Nennfrequenz Nennstrom 230V 50-60Hz 913A je Phase Höchste 50 Umgebungstemperatur Kurzschlussfestigkeit Kühlungsart Gewicht Verlustleistung bei 630kVA 24kA für 300ms Konvektionskühlung Ca. 700kg 540W je Phase Wirkungsgrad 99,7% Blitzschutz Schutzableiter kombi 1&2 1,5KV

Netzplan GWG Goldbach Adobe Acrobat Document PV install. 602 kw PVHL Bezug 280 kw TS GWG 2 Spannungssensor am HA Rinderstall Datenübertragung mittels GPRS zum LVRSys U Führungsgröße für LVRSys TS GWG 1 mit LVRSys

Messwertauswertung LVRSys Goldbach (25.04. - 29.04. 2013) L3 ungeregelt (Ausfall) Regelbereich Totzone alle Phasen mit Regler L1, L2 weiterhin geregelt

Regelbarer Ortsnetztrafo - Datenauswertung Lehrausbildung 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80-90 -100 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 Zeitachse P/kW Wetterstat.Herrenhof Globalstrahlung PV GWG Goldbach Einspeiseleitung kw G G Lehrausbildung GWG Goldbach Geregelte TS - U ON Goldbach Ungeregelte TS - U

Gliederung 1. Allgemeines 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler 5. Ausblick

Maschinenfabrik Reinhausen GmbH GRIDCON TRANSFORMER Bildquelle: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Eckdaten: Oberspannungsseitige Regelung Leistungen 250, 400, 630, 800kVA Stufung wählbar bis +/- 2,5% pro Stufe Stufenzahl 9,7 oder 5 möglich Abmessungen werden für die verfügbaren Größen eingehalten 700.000 Schaltungen ohne Wartung Führungsgröße U 3-phasige Regelung Parametrierung wählbar Beibehalten der aktuellen Stufung im Fehlerfall Auch von J.Schneider Elektrotechnik GmbH als SmartActiveTransformer vertrieben

Siemens AG FITFORMER REG Eckdaten: Unterspannungsseitige Regelung hoher Materialeinsatz Leistungen 400 u. 630 kva Regelbereich +/- 3,57% (400kVA) u. +/- 4,5 % (630kVA) in zwei Stufen weitere Leistungen in der Planung und Umsetzung Abmessungen werden für die verfügbaren Größen leicht überschritten Führungsgröße U 3-phasige Regelung Parametrierung wählbar Bildquelle: Siemens AG

Magtech AS (Norwegen) Selbstregelnder Ortsnetztrafo Eckdaten: unterspannungsseitige Regelung Leistungen 100, 250, 400,500, 630 kva Regelbereich bis -8% stufenlos Abmessungen müssen angepasst werden geregelter und ungeregelter NS- Abgang Führungsgröße I keine Parametrierung erforderlich Ähnliche Ausführung auch bei Schneider Elektric GmbH als M-RONT Bildquelle: Magtech AS

Gliederung 1. Allgemeines 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler Netzregler 5. Ausblick

NS Netzregler Regelung einzelner Abgänge Längsregler beliebig auf einer Leitung einsetzbar Punktuell einsetzbar ON Station NS- Netzregler PV-Anlage G max. zulässig: 440V (EN 50160: u = +/-10% UN) ON-Station NS-Leitung (Ortsnetz) Spannung (V) Rückspeisung HA HA Spannungsanhebung u UN = 400 V Leitungslänge (m)

NS Netzregler - WALCHER GmbH & Co. KG Durchgangsströme 50 A bis 400A 3 voneinander unabhängig geregelte Transformatorkaskaden Regelumfang +- 36 V in Stufen 6 x 6 V in jeder Phase Schaltschütze Bildquelle: Walcher GmbH & Co. KG

NS Netzregler Einsatzfall Ortsnetz Harth Pöllnitz PV bedingte Überschreitung der zul. U im ON NS Netzregler WALCHER zur Vermeidung unzul. Spannungserhöhungen

NS Netzregler Alternativen Thyrobox VR von AEG Power Solutions GmbH Vorschlag: Einsatz der Thyrobox VR von AEG Power Solutions 125 kva stufenlose Spannungsregelung Bildquelle: AEG Power Solutions GmbH

NS Netzregler Alternativen Thyrobox VR von AEG Power Solutions GmbH Bildquelle: AEG Power Solutions GmbH

Gliederung 1. Allgemeines 2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle 3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren 4. NS-Netzregler 5. Ausblick

Weiteres Vorgehen NS Netzregler AEG Thyrobox Einsatzort Königssee Geplante Inbetriebnahme 9/2013 RONT Maschinenfabrik Reinhausen Einsatz in Hochdorf ca. 170 kw PV Geplante Inbetriebnahme 10/2013 RONT Siemens Einsatz in Siemerode, ca. 109 kw PV Geplante Inbetriebnahme 11/2013

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Torsten Roscher Grundsatzfragen Technik Tel. 0361-652 2765 torsten.roscher@thueringerenergie.de Thüringer Energie AG Schwerborner Str. 30 99087 Erfurt