FITformer® REG

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FITformer® REG
Der regelbare Ortsnetztransformator
Hauptmerkmale
FITformer REG 2.0:
•Flüssigkeitsgefüllter
Verteiltransformator
•Leistungsbereich bis 630 kVA
•Max. Betriebsmittelspannung:
36 kV
•Unterspannungs-Lastregelbereich
in drei Stufen
•Betriebseigenschaften und
Abmessungen entsprechen denen
gängiger Ortsnetztransformatoren
•Zusätzlich oberspannungsseitiger
Einstellbereich für optimalen
Betrieb
•Isolierung mit alternativer
Flüssigkeit (Ester oder Silikonöl)
möglich
Die Herausforderung:
bidirektionaler Energiefluss
Dezentrale Stromerzeugung aus erneu­
erbaren Quellen sorgt für einen immer
komplexeren Energiefluss in den Ver­
sorgungsnetzen im Niederspannungs­
bereich. Auf Grund ihrer steigenden
­Wirtschaftlichkeit werden Windkraftund Photovoltaik-Anlagen gerade in
­ländlichen Gebieten immer attraktiver
und die Netzbetreiber stehen vor der
wachsenden Herausforderung, die
­Spannung konstant zu halten.
Zum Aufbau einer leistungsfähigen
und zeitgemäßen Netzinfrastruktur wird
ein effizientes, leistungsfähiges und
vor allem anpassungsfähiges System
benötigt. Es muss Strom-Erzeuger und
Strom-Kunden, aber auch so genannte
Prosumer (zugleich Stromkunden und
-erzeuger) berücksichtigen, denn ihre
Lastabnahmen, ihre Stromeinspeisung
und ihre Speichermöglichkeiten fluktu­
ieren mitunter stark.
Grafik 1
Herausforderung der maximalen Spannungsdifferenz
zwischen Starklast- und Schwachlast-Fall an einem Knoten
Grafik 2
Der regelbare Ortsnetz-Transformator regelt die Spannung am
­Einspeiseknoten und reduziert damit die Spannungsdifferenz
Maximale Spannungsdifferenz zwischen Starklast- und ­Schwachlast-Fall an einem Knoten: Herausforderung und Lösung durch FITformer REG 2.0
Integration erneuerbarer Energien leicht gemacht
Um Netzstabilität zu erreichen, ohne kostenintensive
Maßnahmen zum Netzausbau treffen zu müssen, genügt
der Einsatz des regelbaren Ortsnetztransformators
­FITformer REG 2.0.
Der regelbare Ortsnetztransformator FITformer REG 2.0
von Siemens kann sein Übersetzungsverhältnis unter
Last anpassen. So stellt er die dezentrale Einspeisung
von Kleinerzeugungskraftwerken sicher. Gleichzeitig
hilft er dem Energieversorger, im zulässigen Spannungs­
band zu bleiben, ohne die Norm EN 50160 zu verletzen.
Hierzu verfügt er über drei Unterspannungsanzapfungen,
die im hermetisch verschlossenen Wellwandkessel zur
Regeleinheit direkt am Transformator geführt sind.
Alle gewohnten Anschlüsse sowie der Oberspannungs­
anzapfungsbereich zur lastfreien Änderung der Über­
setzung bleiben bestehen. Die Betriebseigenschaften
und Abmessungen entsprechen gängigen Ortsnetz-­
Transformatoren.
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Alternativ zu herkömmlichem Mineralöl ist auch die
­Isolierung mit umweltfreundlichen, biologisch abbau­
baren Ester- oder Silikonölen möglich.
Durch unterschiedliche Betriebszustände kann die Span­
nung im Netz stark variieren. Dabei bilden „Starklast ohne
dezentrale Einspeisung“ und „Schwachlast mit maximaler
dezentraler Einspeisung“ die Extreme. Während bei hoher
Einspeisung die Spannungen deutlich erhöht sind, redu­
zieren sie sich im Starklastfall.
Die Herausforderung für den Netzbetreiber liegt in der
maximalen Spannungsdifferenz zwischen beiden Fällen,
d. h. der maximalen Differenz an einem Knoten zwischen
Starklast- und Schwachlast-Fall, z. B. aufgrund von Photo­
voltaik. Der Ortsnetztransformator FITformer REG 2.0
regelt in diesem Fall die Spannung am Einspeiseknoten
herauf oder herab und reduziert damit die Spannungs­
differenz (siehe Grafik 2).
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Aufbau der Regeleinheit
1Gießharz-Durchführung
2Vakuumschütze
3Widerstände
4Bypass-Schütz
5Überlastschutz
6Sicherungen
7Koppelrelais
8Anschlussblock für Schnittstellen
Aufbau Regeleinheit
Zuverlässigkeit
• Dank kompakter Bauweise kein Austausch der
­Ortsnetzstation selbst notwendig
• Verluste entsprechen denen konventioneller
• flüssigkeitsgefüllter Verteilnetztransformatoren
• Vermeidung von Regelschleifen –
keine Sicherheitsmaßnahmen erforderlich
• Geringer Wartungsbedarf
(keine bewegten Teile unter Öl,
d. h. im Transformatorenkessel)
• Leichte Zugänglichkeit der Steuerungseinheit
Durch den Einsatz einer Vakuum-/Luftschützkombination,
der extern angebrachten Regelungs- und Steuerungs­
einheit sowie die insgesamt gering gehaltene Anzahl der
Schaltungen ergibt sich zudem ein geringer Wartungs­
bedarf für den FITformer REG 2.0. Es befinden sich keine
bewegten Teile im Öl und somit im Transformatoren­
kessel. Ölverschmutzung und höhere Wartungs-Anfällig­
keit werden so vermieden.
Der FITformer REG 2.0 stellt Bedienerfreundlichkeit
durch die Trennung der Regelungs- von der Steuertechnik
sicher.
Das Herzstück des regelbaren Ortsnetz-Transformators
­bilden elektromechanische Schaltgeräte, die sich in einer
separaten Einheit direkt am Transformatorenkessel
­befinden (siehe Grafik).
Zum Einsatz kommt eine Vakuum-/Luftschützkombination,
die sich durch hohe Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit
sowie kompakte Bauform auszeichnen. Mit bis zu
5 ­Millionen Schaltspielen bei Bemessungs-Betriebsstrom
bietet die Vakuum-/Luftschützkombination eine wesent­
lich höhere Lebensdauer als konventionelle Schütze.
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Steuerungseinheit außen
1Schloss
2Schalter für Auto-/Manuell-/Remote-Betrieb
3Schalter zur höher/niedriger Stufung
4Lampe zur Indikation der aktiven Anzapfung
5Lampe zur Betriebsstatusindikation
Aufbau der Steuerungseinheit außen
Intelligenz und Bedienerfreundlichkeit
Die Steuerungseinheit beinhaltet eine Speicherprogram­
mierbare Steuerung (SPS) und bietet leichte Zugänglich­
keit sowie eine lokale Bedienung. Da die Verbindung von
der Regeleinheit zur Steuerungseinheit über ein 10 m
­langes Kabel hergestellt ist, bietet sich die Möglichkeit
der freien Installation innerhalb der Ortsnetzstation.
Das zentrale Element der Steuerungseinheit ist die SPS auf
Basis des vielseitig einsetzbaren Produktes SICAM CMIC.
Auf Grund der technischen und mechanischen Vorzüge,
wie
• Temperaturbereich von –40 °C bis +70 °C
• Hohe EMV-Festigkeit
• Kleine kompakte Abmessungen
ist dieses universelle Automatisierungs- und Fernwirk­gerät
besonders für Verteilnetzstationen geeignet.
SICAM CMIC
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Steuerungseinheit innen
1Energiemessgerät SIMEAS P55
2Stromversorgung
3SICAM CMIC
4Thermometer
5Externe Spannungsversorgung (optional)
6Spannungsmessung
7Strommessung
8Sicherungen
9Verbindung MTC
10Störmelde Relais
11RS232/RS485 Medienkonverter (optional)
Aufbau der Steuerungseinheit innen
Vielseitigkeit von SICAM CMIC
• Knotenfunktionalität für den Einsatz als Fernwirk-­
Unterstation mit seriellem und Ethernetanschluss
• Ankopplung weiterer Geräte über Modbus RTU
• Frei programmierbare Anwenderprogramme für lokale
Steuerungs-, Verriegelungs- oder Regelungsaufgaben,
entsprechend IEC 61131‑3
• Fernwartung, Ferndiagnose und Fernparametrierung
• Projektierung, Diagnose und Test über einen
Webbrowser
Intelligenz von SICAM CMIC
Werden alle Möglichkeiten, die eine SICAM CMIC bietet,
abgerufen, kann diese in drei Stufen in eine intelligente
Ortsnetzstation integriert werden:
1. Überwachung/Monitoring
2. Fernwirken
3. Automatisierung und Lastflusssteuerung
Somit ermöglicht die SICAM CMIC eine Integration
des ­FITformer REG 2.0 in ein Smart Grid.
Standardmäßig steht hierfür die Kommunikations­
schnittstelle und Protokoll gemäß IEC 60870‑5‑104
zur Verfügung.
Optional können u. a. folgende Protokolle gewählt
­werden: Modbus RTU, IEC 608705101, IEC 608705103,
IEC 61850, DNP 3.0.
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C
Eine Steuerung taktet das An- und Absteuern der Schütze:
A Schütz bei Bypass wird geschlossen
B Makelloses Umschalten der mechanischen Schütze ohne unerwünschte Spannungsspitzen
C Bypass wird geöffnet und Transformator befindet sich in Zielstellung
Prinzip einer Regelung im Niederspannungsnetz
Anpassungsfähige Steuerung im Niederspannungsnetz
Die Schaltung besteht im Wesentlichen aus Vakuum-/­
Luftschützen und Widerständen sowie einer Steuerung.
Bei allen eingesetzten Bauteilen handelt es sich um zuver­
lässige und langjährig in diversen elektrotechnischen
Anwendungen genutzte Komponenten. Die Verbindung
zur Regeleinheit wird über ein Kabel hergestellt.
Das Regelungsprinzip basiert darauf, dass zunächst durch
das Schließen eines Schützes ein Bypass aktiviert wird (A).
Der Strom fließt über den Bypass, sodass die mechani­
schen Schütze ohne unerwünschte Spannungsspitzen
oder -einbrüche auch unter Nennlast umschalten können
(B). Erst nach Erreichen der Zielstellung wird der Bypass
geöffnet und somit deaktiviert (C).
Regelungsmöglichkeiten
• Standard: Zweistufige Spannungsregelung an der
­Sammelschiene (Parameter für langsames und schnelles
Umschalten sowie für Verzögerungszeiten)
• Remote: Spannungsregelung und -monitoring über
serielle oder TCP/IP-basierte Kommunikation
• Manuell: manuelle Spannungsregelung über
­entsprechende Bedienelemente an der Steuereinheit
• Optional: zusätzliche Strommessung (genauere
­Bewertung des Netzzustandes hinsichtlich der Höhe
der Einspeiseleistung bzw. des Lastbezuges möglich
und somit Erhöhung der Genauigkeit der Regelung)
• Optional: Regelung auf Basis dezentraler Messungen
im Niederspannungsnetz (SICAM-Produktportfolio mit
übergeordneter Regeleinheit)
• Alternativ: externes Signal
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Bei Netzausfall erfolgt ein automatischer Hochlauf
­(verdrahtungsprogrammiert in Nennstellung). Alle ein­
gestellten Parameter sind auf einer Micro-Memory-Card
(MMC) gespeichert, sodass auch ohne den Einsatz einer
wartungsintensiven Pufferbatterie kein Datenverlust zu
befürchten ist.
Wirtschaftlicher Betrieb garantiert
Die Kosten für den Austausch von Schlüsselkomponenten
im Stromverteilungsnetz spielen neben der Funktionalität
eine entscheidende Rolle. Gerade bei Neuentwicklungen
und Sonderprodukten müssen hier oft neben einem
­höheren Kaufpreis auch Umbauten durch den Austausch
sowie steigende Betriebskosten einkalkuliert werden.
Der FITformer REG 2.0 kann dank seiner kompakten
­Bauweise in bestehende Ortsnetzstationen integriert
­werden. Zusätzliche bauliche Veränderungen sind nicht
erforderlich.
Zudem weist der FITformer REG 2.0 als einziger regelbarer
Ortsnetztransformator auf dem Markt die gleichen Leer­
lauf- und Kurzschlussverluste auf wie konventionelle,
nicht regelbare Verteilnetztransformatoren. Der verlust­
optimierte FITformer REG 2.0 spielt seine Anschaffungs­
mehrkosten so schneller ein als vergleichbare regelbare
Ortsnetztransformatoren mit zusätzlichen Verlusten.
Die dreistufige Spannungsregelung auf der Unter­
spannungsseite hält die Anzahl der Schaltoperationen
auf einem niedrigen Niveau. Dadurch entstehen keine
Zusatzkosten für die Unterdrückung von Regelschleifen
im Schaltprozess.
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Herausgeber
Siemens AG 2015
Energy Management Division
Freyeslebenstraße 1
91058 Erlangen, Deutschland
Siemens AG
Transformers
Katzwanger Straße 150
90461 Nürnberg, Deutschland
Artikel-Nr. EMTR-B10007-00
Dispo 19200
TH 101-150669 WÜ WS 12151.0
Änderungen und Irrtümer vorbehalten.
Die Informationen in diesem Dokument enthalten lediglich
­allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale,
welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer
in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich
durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können.
Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann
verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich
vereinbart werden.
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