Schaltfeldauswahl

Eine Umspannstation mit HS-Verrechnungsmessung beinhaltet zusätzlich zu den in Abschnitt 4.2 beschriebenen Schaltfeldern speziell für Messaufgaben und ggf. für eine automatische oder manuelle Netzumschaltung konzipierte Schaltfelder.

Messung und Übergabe

Diese zwei Funktionen werden durch die Kombination zweier Schaltfelder erfüllt:

• ein Messfeld mit den Strom- und Spannungswandlern,
• das Übergabe-Schaltfeld mit dem HS-Leistungsschalter und den Stromwandlern für die Schutzfunktionen.

Die allgemeine Schutzfunktion dient dem Überstromschutz (Überlast- und Kurzschlussschutz) und Erdschlussschutz. Beide Schutzfunktionen sind sowohl in den Schutzrelais mit Wandlerstromversorgung vom Typ VIP 300 oder aber in den digitalen Schutzrelais vom Typ SEPAM oder Micom von Schneider Electric als Standardausstattung enthalten. In speziellen Anwendungen kann auch ein Spannungs- und Frequenzschutz zusätzlich erforderlich sein.

Umspannstation mit integrierten Generatoren

Generator im Einzelbetrieb

Benötigt die Anlage eine hohe Verfügbarkeit, kann ein HS-Standby-Generatorsatz eingesetzt werden. In diesem Fall muss die Anlage über einen automatischen Netzumschalter verfügen. Um die Möglichkeit eines Parallelbetriebes des Generators mit dem Energieversorgungsnetz auszuschließen, benötigt man ein spezielles Schaltfeld mit automatischem Netzumschalter (siehe Abb. B30).

Abb. B30: Schaltbild einer HS-Schaltanlage mit Notversorgungsschaltfeld

• Schutz

Spezielle Schutzgeräte sollen den Generator selbst schützen. Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund der relativ niedrigen Kurzschlussleistung des Generators, verglichen mit dem Versorgungsnetz, der Aspekt Selektivität besonders beachtet werden muss.

• Steuerung

Ein Spannungsregler zur Steuerung eines Wechselstromgenerators wird im Allgemeinen eingesetzt, um eine Abnahme der Anschlussklemmenspannung durch automatische Erhöhung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators auszugleichen, bis der Spannungswert wieder im Normalbereich liegt. Soll der Wechselstromgenerator parallel mit anderen betrieben werden, wird der automatische Spannungsregler auf „Parallelbetrieb” umgeschaltet, indem der Steuerungsstromkreis des automatischen Spannungsreglers geringfügig verändert wird, um eine ausreichende kvars-Aufteilung mit den anderen parallelen Maschinen zu gewährleisten.

Werden mehrere Wechselstromgeneratoren parallel mit automatischem Spannungsregler betrieben, hat eine Erhöhung des Erregerstroms bei einem der Generatoren (z.B. nach manueller Umschaltung von automatischer Spannungsreglersteuerung auf manuelle Steuerung) praktisch keine Auswirkung auf den Spannungswert. Tatsächlich arbeitet der betreffende Wechselstromgenerator einfach nur bei niedrigerem Leistungsfaktor (mehr kVA und daher mehr Strom) als vorher.

Der Leistungsfaktor aller anderen Maschinen verbessert sich automatisch, so dass die erforderlichen Leistungsfaktoren der Last (wie zuvor) gegeben sind.

Parallelbetrieb des Generators mit dem Versorgungsnetz des Netzbetreibers

Zum Anschließen eines Generatorsatzes an das Netz ist im Allgemeinen die Genehmigung des Netzbetreibers erforderlich. Häufig müssen auch die Geräte (Schaltfelder, Schutzrelais) vom Netzbetreiber genehmigt werden.

Die folgenden Ausführungen beinhalten einige grundlegende zu berücksichtigende Aspekte für Schutz- und Steuerungsfunktionen.

• Schutz

  Für die Prüfung der Anschlussbedingungen des Generatorsatzes benötigt der Netzbetreiber folgende Informationen:

  • in das Netz eingespeiste Leistung,
  • Anschlussart,
  • Kurzschlussstrom des Generatorsatzes,
  • Spannungsunsymmetrie des Generators, usw.

    Je nach Anschlussart sind bestimmte Schutzfunktionen erforderlich:

  • Unter- und Überspannungsschutz,
  • Unter- und Überfrequenzschutz,
  • Verlagerungsspannung,
  • Anlaufzeitbegrenzung,
  • gerichteter Wirkleistungsschutz.

Aus Sicherheitsgründen müssen die Schaltgeräte auch die Funktionen eines Trennschalters erfüllen (d.h. vollständige Trennung aller stromführenden Leiter zwischen dem Generatorsatz und dem Energieversorgungsnetz).

• Steuerung

Bei Parallelbetrieb der Generatoren einer Kundenstation und der Generatoren des Versorgungsnetzes des Netzbetreibers wird die Netzspannung voraussichtlich aus betrieblichen Gründen verringert (Üblicherweise werden HS-Systeme bei ± 5 % der Nennspannung betrieben. Wenn der Lastfluss es erfordert, ist der Wert sogar noch höher.). Ein automatischer Spannungsregler wird so eingestellt, dass er die Spannung (z.B.) innerhalb ± 3 % hält. Somit bewirkt dieser sofort durch Erhöhung des Erregerstromes des Wechselstromgenerators einen Spannungsanstieg.

Anstatt die Spannung zu erhöhen, arbeitet der Wechselstromgenerator einfach bei einem niedrigeren Leistungsfaktor als vorher. Somit erhöht sich seine Stromabgabe solange, bis es schließlich zu einer Auslösung durch die Überstromschutzrelais kommt. Dieses Problem ist bekannt und wird im Allgemeinen durch das Anbringen eines Steuerschalters am automatischen Spannungsregler gelöst, der den Leistungsfaktor auf einem konstanten Wert hält.

Durch diese Wahl stellt der automatische Spannungsregler den Erregerstrom automatisch entsprechend der im Netz vorhandenen Spannung ein, wobei gleichzeitig der Leistungsfaktor des Wechselstromgenerators auf dem voreingestellten Wert gehalten wird (eingestellt an der Steuereinheit des automatischen Spannungsreglers).

Wird der Wechselstromgenerator vom Netz getrennt, muss der automatische Spannungsregler automatisch (schnell) zum Steuermodus „konstante Spannung” umgeschaltet werden.