Antriebstechnik

Energieverteilung mit Mittelspannung MS

Die MS-Ebene übernimmt die regionale Verteilung über zentrale Knotenpunkt-Umspannstationen an NS-/Ortsnetzstationen. Größere Einrichtungen wie Fabriken, Logistikzentren, Krankenhäuser erhalten meist eine separate MS-Station, Hochleistungsverbraucher eine SLS.

Anlagenbeispiele: luftisolierte Anlage LIS ≤ 24 kV NX AIR (www.siemens.com)

Infolge der Vielzahl von erneuerbaren Energieerzeugern übernimmt das Verteilnetz zusätzlich eine Einsammelfunktion, die wegen dem damit verbundenen bidirektionalen Energiefluss Maßnahmen zur Versorgungssicherheit des Gesamtnetzes erfordert. MS-Netze leisten Erhebliches für die Energiewende. Sie dehnen sich bis zu 100 Kilometer aus. Ihre Betriebsspannung erreicht ≥24 kV.

Schaltungsstruktur, Grundaufgaben
Mit Sammelschienen, Leistungs- und Trennschaltern, MS-Schützen sowie Kupplungen, Wandlern/Sensoren, ver- bindenden Leitern, Isolatoren etc. lassen sich die Hauptaufgaben Verknüpfung (planmäßige Schaltzustandsänderungen) und Selektion (Herauslösen von gestörten Elementen inner-/außerhalb der Anlage) zuverlässig ausführen. Zeitliche Bedingungen sowie sicherheitstechnische Vorschriften werden durch das Zusammenwirken von Leistungs-/Primärteil und IT (Sekundärteil) umgesetzt.

Darüber hinaus ist zu gewährleisten:

  • Versorgungszuverlässigkeit/-sicherheit im Gesamtnetz
  • Netzdienstleistung (Spannungs-, Frequenzhaltung, Netzstabilität, Regelbarkeit u. ä.)
  • Fernsteuerbarkeit, Kommunikationsfähigkeit
  • Digitale Steuer- und Schutztechnik (optional Is-Begrenzer u. ä.)
  • USV/Energy-Harvesting für die IT
  • Erweiterungsfähig-, Übersichtlichkeit
  • Anschluss-, Bedienfreundlichkeit, -sicherheit,
  • Schutz vor Störungen und Zerstörungen (Lichtbogen, Kurzschluss, EMV) durch Schottung beziehungsweise Kapselung
  • Bidirektionaler Energiefluss
  • Einhaltung gültiger Standards, von VDE/FNN-Empfehlungen wie VDE-AR-N4110 (in Arbeit)
  • Personenschutz (Schottungsklasse P, Betriebsverfügbarkeitskategorie LSC, Störlichtbogenqualifikation IAC), Berührungsschutz, zustandsabhängige Verriegelung u. ä.
  • Umwelt-/Einsatzbedingungen
  • Transport kompletter Felder, effektive Montage
  • Schaltzeiten <100 msec Baueinheiten BE
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Mechanisch erfüllen BE die genannten Aufgaben. Dazu nehmen die Schaltfeldern Funktionsgruppen, -einheiten auf, die aus den o. g., ursprünglich selbständigen Betriebsmitteln einschließlich dazugehöriger Sekundäreinrichtungen bestehen. Als fabrikfertige, typgeprüfte, komplexe Betriebsmittel sind sie in Betriebsräumen zu installieren.

Anlagenbeispiele: gasisolierte Anlage GIS SF6 ≤ 24 kV ZX-Familie (www.abb.com)

Verfügbaren Systemen unterschiedlicher Hersteller ist Wirtschaftlichkeit, Sicherheit, Verfügbarkeit bei modernem Design, (oft mit erweitertem Berührungsschutz) gemeinsam.

BE-Ausführung
Konstruktiv geschlossene Lösungen (offene Anlagen kommen nicht mehr zum Einsatz) mit Kapselung, Isolation, Funktionsintegration nehmen die Betriebsmittel auf. Die metallische Raumtrennung der Schaltfelder schützt

  • vor isolationsmindernden Einflüssen (Staub, Schmutz, Feuchtigkeit),
  • vor materialzerstörender Wirkung von Störlichtbögen außerhalb des Entstehungsraumes,
  • Menschen vor Gefährdungen.

Flexibel können sie wirtschaftlich und technisch optimal zu anwendungsspezifischen Anlagen gefügt werden.

Dimensionierung/Hauptabmessung bestimmen neben Dauerbelastung zulässige Überspannungen, Über-/Kurzschlussströme (Tabelle 1, 2). Zugleich sind die Felder so zu konzipieren, dass bei optimierter Variantenanzahl die Fertigung größerer Stückzahlen kostengünstig erfolgt. Weitere Infos: www.handling.de/knowhow.

In LIS ersetzen verfahrbare Leistungs- die Trennschalter. Hochzuverlässige GIS kennzeichnet kompakter Aufbau für knappen Aufstellungsraum (auch als Ringkabelanlage).

Feststoffisolierte Schaltzellen bewähren sich ab ≥ 36 kV.

Weiterentwicklung
Sie wird durch Energiewende mit dezentraler Stromerzeugung im virtuellen Kraftwerk und Einführung Smart Grid mit neuen Mess- und Regelaufgaben bestimmt. Technologien wie NetzEinspeiseSysteme (NESys http://www.schneider-electric.com), Energiemanagement, -speicherlösungen (P2G, P2H), Netzausbau mit Supraleitungskabeln sowie ACCR-Freileitungen (http://www.3Mdeutschland.de) unterstützen.

Die Gleichspannung zieht ebenfalls in die regionale Verteilebene ein.

Dr.-Ing. habil. Joachim Krause


Schwerpunktlaststation SLS
Im Lastschwerpunkt eines Großverbrauchers angeordnete, über einen separaten Transformator direkt aus dem MS-Netz versorgte Verteilung, die z. B. ausschließlich einen Antrieb großer Leistung speist.


Typische MS-Personenschutz-Merkmale:
P – Material der eingebauten Schottwände, Shutter in metallgekapselten Anlagen, M - druckfestes Metall, I - nichtmetallisch; LSC – Zugangsmöglichkeiten zu den Schotträumen 1, 2A, 2B, IAC A FLR – geschützter Bediener bei innerem Lichtbogen im Abstand ≥ 300 mm.


ACCR
Alu Conductor Composite Reinforced: Freileitung mit verbsessertem Temparaturverhalten, höherer Stromtragfähigkeit, verdoppelte Leistung (www.3M.de)

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