Siemens Transformers – Case Study Regelbare Drosselspulen für flexible Netze Reduzierte Blindleistung und erhöhte Wirtschaftlichkeit Herausforderung Dezentrale und volatile Energieerzeugung ist in vielen Regionen heute gang und gäbe. Gleichzeitig trifft die fluktuierende Einspeisung aus Solar- und Windenergie auf höchst unterschiedliche Lastzyklen zwischen Tag und Nacht bzw. Arbeitstagen und Wochenende. Die Electricity Authority of Cyprus (EAC) deckt den Energiebedarf ganz Zyperns – und sieht sich mit einem rasanten Ausbau von Solar-Stromerzeugung konfrontiert. Bis 2030 sollen fast 50% des zypriotischen Energiebedarfs mit Solarenergie abgedeckt werden. Die Lösung Um sowohl heute die erforderliche flexible Blindleistung bereitstellen zu können, als auch für künftige Veränderungen der Netzanforderungen gerüstet zu sein, sind variable Drosselspulen (englisch: Variable Shunt Reactors, VSR) die Lösung der Wahl. Diese sind bei ähnlichem Platzbedarf nur unwesentlich teurer als fixe Drosselspulen. Über ihren Regelbereich stellen sie eine variable Blindleistung zur Verfügung und erlauben somit eine schnelle, situationsgerechte Adaption an den momentanten lokalen Blindleistungsbedarf. Durch die in Zypern weit verbreiteten Erdkabel, insbesondere in urbanen Gebieten, sind bereits bei kurzen Entfernungen und geringer Spannung zusätzliche Kompensationsanlagen sinnvoll. Electric Authority of Cyprus (EAC) Die Electricity Authority of Cyprus (EAC) ist der teils staatliche Energieversorger Zyperns. Sie speist jährlich rund 6000 GWh in das zypriotische 132kV-Netz ein und ist damit in der Lage, den Bedarf ganz Zyperns zu decken. Während der Energiemix heute fast ausschließlich aus fossilen Brennstoffen besteht, rechnet die EAC mit einem rasanten Ausbau der Solarstromerzeugung. „Beide Einheiten sind nun seit fast einem Jahr in Betrieb. Wir haben mit dieser State-of-the-artLösung genau das erhalten, was wir geplant hatten. Die variable Kompensation des Netzes funktioniert exzellent. Der Vertragspartner Siemens hat das Projekt in einer sehr zufriedenstellenden Art gemeistert.“ Drosselspule (75-28 MVAr, 155kV) im Prüffeld und am Einsatzort beim Kunden. Ungeregelte Kompensationsdrosselspulen lassen sich nur für konstante Last- und Erzeugungsverhältnisse optimal auslegen. Variable Drosseln hingegen können die Spannung trotz starker Lastschwankungen immer im vorgegebenen Spannungsband halten. Durch die bestmögliche Anpassung an die momentan benötigte Blindleistung werden die Verluste so gering wie möglich gehalten. Dies optimiert sowohl die Übertragungskapazität als auch die Wirtschaftlichkeit der Leitungen und erzielt damit eine Kostenersparnis für den Anwender. Christos S. Kyprou, Projektmanager (EAC) www.siemens.com/energy/transformatoren Leerlaufende Leitung ohne / mit Beschaltung mit Drosselspule Leerlaufende Leitung ohne /Belastete Leitung mit Beschaltung mit Drosselspule / variabler Drosselspule Ausführung Bei variablen Kompensationsdrosselspulen setzt man auf eine Eisenkreisdrosselspule mit Luftspalten. Der Eisenkreis führt und konzentriert den von der Wicklung erzeugten magnetischen Fluss, der die Luftspalte überbrücken muss. Durch den großen Unterschied zwischen der Permeabilität von Elektroblech und Öl (Öl hat die gleiche Permeabilität wie Luft oder Vakuum) reicht es aus, für die Reihenschaltung von Eisen- und Luftpfad den magnetischen Widerstand der Luftspalte anzusetzen. Sie reduzieren die Induktivität und erhöhen die Leistung dieser Anordnung. Das Wirkprinzip variabler Drosselspulen basiert auf der Veränderung der Windungsanzahl. Die Wicklungen werden hierfür mit Anzapfungen versehen, über die sich Teile der Wicklung zu- oder abschalten lassen. Für die Schaltvorgänge werden die bei Leistungstransformatoren erprobten zuverlässigen Laststufenschalter verwendet. Funktionsweise Kabel und Freileitungen stellen eine verteilte kapazitive Last dar, wobei Kabel gegenüber Freileitungen durch das Dielektrikum der Isolationsschichten im Mantel bei gleicher Länge und Spannung deutlich höhere Kapazitäten besitzen. Wird die Leitung durch eine variable Drossel kompensiert, kann die Leitungsbelastung aufgrund der kapazitiven Ladeleistung minimiert werden und die Übertragungsverluste werden reduziert. Schwerwiegender jedoch sind die Effekte der Veränderung der Spannungshöhe in Abhängigkeit von der Last am Ende einer Übertragungsleitung. Die kapazitive Last der Übertragungsleitung führt am leerlaufenden Leitungsende zu Spannungsüberhöhungen, die nachgeschaltete Betriebsmittel beschädigen können (Ferranti-Effekt). Bei Belastung hingegen führt der induktiv wirkende Widerstand der Leitung zu einem Spannungsabfall entlang der Leitung. Die zusätzlich eingebrachte Induktivität der Kompensationsdrossel wirkt der Spannungsüberhöhung entgegen. Übertragbarkeit für andere Länder Aufgrund des erhöhten Energiebedarfs und des Ausbaus der erneuerbaren Energieerzeugung werden vielerorts Lösungen zur variablen Blindleistungsbereitstellung benötigt. Durch den relativ geringen Platzverbrauch einer regelbaren Drosselspule im Vergleich zu Phasenschiebern und Stromrichteranlagen handelt es sich um eine attraktive Lösung für Netzbetreiber. Die Wirtschaftlichkeit im Gegensatz zu größeren Ausbau-Maßnahmen sowie deren Robustheit und wartungsarme Ausführung sind weitere Vorteile im Einsatz. Test: Erhöht eine regelbare Drossel die Wirtschaftlichkeit Ihres Netzes? Wenn Sie eine der folgenden Aussagen für Ihr Netz mit „ja“ beantworten können, ist der Einsatz einer variablen Drossel wahrscheinlich auch für Sie wirtschaftlich von Interesse. Netzteile / Leitungen sind einem ständigen Wechsel von Leerlauf / Schwachlast und Lastbetrieb ausgesetzt Netzteile / Leitungen sind regelmäßig durch Blindleistungsbezug nachgelagerter Netzbetreiber überlastet Mit dem vorgelagerten Netzbetreiber sind vertraglich enge Grenzen zur Spannungshaltung und zum Blindleistungsbezug festgelegt In meinem Netz gibt es einen großen Teil verteilter Erzeugung und / oder Wind-/Solar Erzeugung Mein Netz oder die Netzbedingungen werden sich in Zukunft deutlich verändern, ich kann die Veränderungen aber noch nicht exakt bestimmen. Ich setze heute schon fixe Drosseln unterschiedlicher Leistung ein und benötige eine flexible Ersatzeinheit. Sie wünschen mehr Informationen zu dem Thema? Sprechen Sie mit uns! Herausgeber und Copyright © 2014: Siemens AG Energy Management Division Freyeslebenstraße 1 91058 Erlangen, Germany © 04.2015, Siemens AG Siemens AG Transformers Katzwangerstraße 150 90461 Nürnberg www.siemens.com/energy/transformatoren
© Copyright 2024 ExpyDoc
