Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung Pilotprojekte zur Spannungsregelung im NSim NSim NSim NS----Netz der Thüringer EnergieNetz der Thüringer EnergieNetz der Thüringer EnergieNetz der Thüringer Energie

VDE-Symposium, Meissen 18.9.2013VDE-Symposium, Meissen 18.9.2013

Grundsatzfragen Technik

Thüringer Energie AGThüringer Energie AG

Schwerborner Straße 30

99087 Erfurt99087 Erfurt

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1. Allgemeines

2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle

3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren

4. NS-Netzregler

5. Ausblick5. Ausblick

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1.1.1.1. Allgemeines zur NSAllgemeines zur NSAllgemeines zur NSAllgemeines zur NS----SpannungsregelungSpannungsregelungSpannungsregelungSpannungsregelung

2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle

3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren

4. NS-Netzregler

5. Ausblick5. Ausblick

Prognose Prognose Prognose Prognose EEGEEGEEGEEG----Einspeisungen* Einspeisungen* Einspeisungen* Einspeisungen* in Thüringenin Thüringenin Thüringenin Thüringen„Referenz“- Szenario der TEAG

424 MW

∑ ∑ ∑ ∑ 5428 MW5428 MW5428 MW5428 MW

392 MW

∑ ∑ ∑ ∑ 4073 MW4073 MW4073 MW4073 MW

94,5 % der Anlagen 392 MW

1695 MW94,5 % der Anlagen im NS-Netz

222 MW

1438 MW 3309 MW

∑ ∑ ∑ ∑ 1908 MW1908 MW1908 MW1908 MW

222 MW

765 MW765 MW765 MW765 MW2243 MW

aktaktaktakt. Spitzenlast TEAG:. Spitzenlast TEAG:. Spitzenlast TEAG:. Spitzenlast TEAG:

1844 MW1844 MW1844 MW1844 MW

ohne WAKA

921 MW

Datenbasis:

ohne WAKA

* ohne * ohne * ohne * ohne WasserkraftWasserkraftWasserkraftWasserkraft

Einspeisung PVEinspeisung PVEinspeisung PVEinspeisung PVPV Einspeisung TEN 2011

Leistung

Leistung

PV Einspeisung 30.7. Beispiel

Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Vereinfachtes Ersatzschaltbild und Zeigerdiagramm der Netzelemente (Zeigerdiagramm der Netzelemente (Zeigerdiagramm der Netzelemente (Zeigerdiagramm der Netzelemente (indindindind.).).).)

Verhalten der Netzelemente (Betriebsmittel) charakterisiert durch:Verhalten der Netzelemente (Betriebsmittel) charakterisiert durch:

NetzimpedanzwinkelψkV (alte Bezeichnung auch: φZ)

oft auch durch das R/X-Verhältnis beschrieben: ψ ≡ φ = artan(X/R)oft auch durch das R/X-Verhältnis beschrieben: ψkV≡ φz= artan(X/R)

Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz →→→→ Spannungsanhebung +Spannungsanhebung +Spannungsanhebung +Spannungsanhebung +∆u ∆u ∆u ∆u als Hauptkriterium der Netzverträglichkeitals Hauptkriterium der Netzverträglichkeitals Hauptkriterium der Netzverträglichkeitals Hauptkriterium der Netzverträglichkeit

Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz Wirkung Photovoltaik (PV) im Netz

Leitungsabschnitt 1 Leitungsabschnitt 2

ON-Station KVS

∆U = 1,5%

50mm250m

m2

150mm2

ON-Station KVSEG

∆U = 6,5%

∆U = 3,5%

50mm150mm

PV-Anlage

6,5%3,5%

Im NSIm NSIm NSIm NS----Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. kVA )(ΨS

∆uϕ+⋅= cosmax

Im NSIm NSIm NSIm NS----Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. Netz wird i.d.R. Spannungsgrenzwert Spannungsgrenzwert Spannungsgrenzwert Spannungsgrenzwert ∆∆∆∆uuuumaxmaxmaxmax

vor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtkV

kVAa S

)(ΨS∆u

ϕ+⋅= cosmax

vor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtvor thermischer Überlast erreichtkV

a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)a) Klassischer Netzausbau (?)DIN EN 50160

Pilotprojekt automatisierte Pilotprojekt automatisierte Pilotprojekt automatisierte Pilotprojekt automatisierte SpannungsregelungSpannungsregelungSpannungsregelungSpannungsregelungRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an SammelschieneRegelung an Sammelschiene

oder Regelung an Bezugspunkten im Netz (Weitpunktregelung)oder Regelung an Bezugspunkten im Netz (Weitpunktregelung)oder Regelung an Bezugspunkten im Netz (Weitpunktregelung)oder Regelung an Bezugspunkten im Netz (Weitpunktregelung)

ON-Station

NS-Leitung (Ortsnetz) KV HARückspeisung

Spannungs-

anhebung ∆umax. zulässig: 440V(EN 50160: ∆u = +/-10% UN)

Leitungslänge (m)UN = 400 V

ErmittlungErmittlungErmittlungErmittlung von spannungskritischen von spannungskritischen von spannungskritischen von spannungskritischen ZuständenZuständenZuständenZuständen

Einbau von Einbau von Einbau von Einbau von mobilenmobilenmobilenmobilen Messungen im Niederspannungsortsnetz Messungen im Niederspannungsortsnetz Messungen im Niederspannungsortsnetz Messungen im Niederspannungsortsnetz

Trafostation: Netzausläufer: Spannungsmessung Trafostation:

PQ-MessungSpannungsmessung

Bildquellen : HT Instruments GmbH, a-eberle GmbH & Co. KG

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1. Allgemeines

2.2.2.2. Pilotprojekt Pilotprojekt Pilotprojekt Pilotprojekt LVRsysLVRsysLVRsysLVRsys der Firma ader Firma ader Firma ader Firma a----eberleeberleeberleeberle

3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren

4. NS-Netzregler

5. Ausblick5. Ausblick

Reg. Reg. Reg. Reg. OrtsnetztrafoOrtsnetztrafoOrtsnetztrafoOrtsnetztrafo LVRSysLVRSysLVRSysLVRSys –––– TS Goldbach GWG 1TS Goldbach GWG 1TS Goldbach GWG 1TS Goldbach GWG 1

- A-Eberle LVRSys- A-Eberle LVRSys

- Errichtung neben TS- Errichtung neben TS

- Aufnahme Probetrieb 1/2013

Regelbarer Ortsnetztransformator Regelbarer Ortsnetztransformator Regelbarer Ortsnetztransformator Regelbarer Ortsnetztransformator Funktionsprinzip LVRsys von a.eberle

Technische Daten

•Nenn-

Eingangsspannung

230V

+1,5% -4,5%-1,5%-1,5%

Eingangsspannung

•Nennfrequenz 50-60Hz

•Nennstrom 913A je Phase

•Höchste 50°•Höchste

Umgebungstemperatur

50°

•Kurzschlussfestigkeit 24kA für 300ms

•Kühlungsart Konvektionskühlung

•Gewicht Ca. 700kg

•Verlustleistung bei

630kVA

540W je Phase

•Wirkungsgrad 99,7%•Wirkungsgrad 99,7%

•Blitzschutz Schutzableiter kombi

1&2 1,5KV

Netzplan GWG GoldbachNetzplan GWG GoldbachNetzplan GWG GoldbachNetzplan GWG Goldbach

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Netzplan GWG GoldbachNetzplan GWG GoldbachNetzplan GWG GoldbachNetzplan GWG Goldbach

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TS PV install. 602 kW

PVHL Bezug 280 kWTS GWG 2PVHL Bezug 280 kW

TS GWG 1mit LVRSys

• Spannungssensor am HA Rinderstall• Datenübertragung mittels GPRS zum LVRSys

mit LVRSys• Datenübertragung mittels GPRS zum LVRSys• U Führungsgröße für LVRSys

MesswertauswertungMesswertauswertungMesswertauswertungMesswertauswertung LVRSysLVRSysLVRSysLVRSys Goldbach (25.04. Goldbach (25.04. Goldbach (25.04. Goldbach (25.04. ---- 29.04. 2013)29.04. 2013)29.04. 2013)29.04. 2013)

L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)L3 ungeregelt (Ausfall)

RegelbereichRegelbereichRegelbereichRegelbereichRegelbereichRegelbereichRegelbereichRegelbereich

TotzoneTotzoneTotzoneTotzone

L1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltalle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regler

TotzoneTotzoneTotzoneTotzone

L1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltL1, L2 weiterhin geregeltalle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regleralle Phasen mit Regler

Regelbarer Regelbarer Regelbarer Regelbarer OrtsnetztrafoOrtsnetztrafoOrtsnetztrafoOrtsnetztrafo ---- Datenauswertung LehrausbildungDatenauswertung LehrausbildungDatenauswertung LehrausbildungDatenauswertung Lehrausbildung

0

00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

Zeitachse

P/k

W

Wetterstat.HerrenhofWetterstat.Herrenhof

GlobalstrahlungGlobalstrahlungGlobalstrahlungGlobalstrahlungPV GWG Goldbach

EinspeiseleitungEinspeiseleitungEinspeiseleitungEinspeiseleitung kWkWkWkW

G GG G

Lehrausbildung

GWG Goldbach

Geregelte TS - UUUU

ON Goldbach

Ungeregelte TS - UUUU

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1. Allgemeines

2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle

3.3.3.3. weitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatoren3.3.3.3. weitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatorenweitere Hersteller regelbarer Ortsnetztransformatoren

4. NS-Netzregler

5. Ausblick5. Ausblick

Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik –––– ReinhausenReinhausenReinhausenReinhausen GmbH GmbH GmbH GmbH Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik –––– ReinhausenReinhausenReinhausenReinhausen GmbH GmbH GmbH GmbH „GRIDCON® TRANSFORMER“

� Oberspannungsseitige Regelung

� Leistungen 250, 400, 630, 800kVA

Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:

� 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� 700.000 Schaltungen ohne Wartung

� Führungsgröße U

� 3-phasige Regelung

� Parametrierung wählbar� Parametrierung wählbar

� Beibehalten der aktuellen Stufung im Fehlerfall

� Auch von J.Schneider Elektrotechnik GmbH als SmartActiveTransformervertriebenvertrieben

Bildquelle: Maschinenfabrik – Reinhausen GmbH

Siemens AGSiemens AGSiemens AGSiemens AGSiemens AGSiemens AGSiemens AGSiemens AGFITFORMER® REG

� Unterspannungsseitige Regelung

� hoher Materialeinsatz

Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:

� hoher Materialeinsatz

� Leistungen 400 u. 630 kVA

� Regelbereich +/- 3,57% (400kVA) u. +/-4,5 % (630kVA) in zwei Stufen4,5 % (630kVA) in zwei Stufen

� weitere Leistungen in der Planung und UmsetzungUmsetzung

� Abmessungen werden für die verfügbaren Größen leicht überschritten

� Führungsgröße U� Führungsgröße U

� 3-phasige Regelung

� Parametrierung wählbar

Bildquelle: Siemens AG

MagtechMagtechMagtechMagtech AS (Norwegen)AS (Norwegen)AS (Norwegen)AS (Norwegen)MagtechMagtechMagtechMagtech AS (Norwegen)AS (Norwegen)AS (Norwegen)AS (Norwegen)Selbstregelnder Ortsnetztrafo

Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:Eckdaten:

� unterspannungsseitige Regelung

� Leistungen 100, 250, 400,500, 630 kVA

Regelbereich bis -8% stufenlosstufenlosstufenlosstufenlosRegelbereich bis -8% stufenlosstufenlosstufenlosstufenlos

� Abmessungen müssen angepasst werden

� geregelter und ungeregelter NS- Abgang� geregelter und ungeregelter NS- Abgang

� Führungsgröße I

� keine Parametrierung erforderlich

� Ähnliche Ausführung auch � Ähnliche Ausführung auch

bei Schneider Elektric GmbH als M-RONT

Bildquelle: Magtech AS

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1. Allgemeines

2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle

3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren

4.4.4.4. NSNSNSNS----NetzreglerNetzreglerNetzreglerNetzregler

5. Ausblick5. Ausblick

NS NetzreglerNS NetzreglerNS NetzreglerNS NetzreglerNS NetzreglerNS NetzreglerNS NetzreglerNS Netzregler�Regelung einzelner Abgänge �Längsregler beliebig auf einer Leitung einsetzbar

NS- NetzreglerON Station PV-Anlage

�Längsregler beliebig auf einer Leitung einsetzbar�Punktuell einsetzbar

NS- NetzreglerON Station

G

PV-Anlage

max. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440V

ONONONON----StationStationStationStation

HA NSNSNSNS----Leitung (OrtsnetzLeitung (OrtsnetzLeitung (OrtsnetzLeitung (Ortsnetz)

Spannung (V)Spannung (V)Spannung (V)Spannung (V)

HAHAHAHARückspeisungRückspeisungRückspeisungRückspeisung

max. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440Vmax. zulässig: 440V(EN 50160: (EN 50160: (EN 50160: (EN 50160: ∆u = ∆u = ∆u = ∆u = +/+/+/+/----10% UN)10% UN)10% UN)10% UN)

Spannungs-anhebung ∆u

Spannung (V)Spannung (V)Spannung (V)Spannung (V)

UN = 400 VUN = 400 VUN = 400 VUN = 400 VLeitungslänge (m)Leitungslänge (m)Leitungslänge (m)Leitungslänge (m)

UN = 400 VUN = 400 VUN = 400 VUN = 400 V

NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler ---- WALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KGNS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler ---- WALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KGWALCHER GmbH & Co. KG

– Durchgangsströme 50 A bis 400A

– 3 voneinander unabhängig geregelte geregelte Transformatorkaskaden

– Regelumfang +- 36 V in Stufen– Regelumfang +- 36 V in Stufen

– 6 x 6 V in jeder Phase– 6 x 6 V in jeder Phase

– Schaltschütze– Schaltschütze

Bildquelle: Walcher GmbH & Co. KG

NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler ––––NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler ––––Einsatzfall Ortsnetz Harth Pöllnitz

� PV – bedingte Überschreitung der zul. U im ON� NS Netzregler WALCHER zur Vermeidung unzul. � NS Netzregler WALCHER zur Vermeidung unzul. Spannungserhöhungen

NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler –––– AlternativenAlternativenAlternativenAlternativenThyroboxThyroboxThyroboxThyrobox VR von VR von VR von VR von AEG Power AEG Power AEG Power AEG Power Solutions GmbHSolutions GmbHSolutions GmbHSolutions GmbHThyroboxThyroboxThyroboxThyrobox VR von VR von VR von VR von AEG Power AEG Power AEG Power AEG Power Solutions GmbHSolutions GmbHSolutions GmbHSolutions GmbH

� Vorschlag: Einsatz der Thyrobox VR von AEG Power Solutions� Vorschlag: Einsatz der Thyrobox VR von AEG Power Solutions� 125 kVA� stufenlose Spannungsregelung

Bildquelle: AEG Power Solutions GmbH

NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler –––– AlternativenAlternativenAlternativenAlternativenThyrobox VR von AEG Power Solutions GmbHThyrobox VR von AEG Power Solutions GmbH

Bildquelle: AEG Power Solutions GmbH Bildquelle: AEG Power Solutions GmbH

GliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederungGliederung

1. Allgemeines

2. Pilotprojekt LVRsys der Firma a-eberle

3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren3. weitere regelbare Ortsnetztransformatoren

4. NS-Netzregler

5.5.5.5. AusblickAusblickAusblickAusblick5.5.5.5. AusblickAusblickAusblickAusblick

Weiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres VorgehenWeiteres Vorgehen

NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler NS Netzregler –––– AEG AEG AEG AEG ThyroboxThyroboxThyroboxThyrobox

– Einsatzort Königssee

– Geplante Inbetriebnahme 9/2013– Geplante Inbetriebnahme 9/2013

RONT RONT RONT RONT –––– Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik ReinhausenReinhausenReinhausenReinhausenRONT RONT RONT RONT –––– Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik Maschinenfabrik ReinhausenReinhausenReinhausenReinhausen

– Einsatz in Hochdorf ca. 170 kW PV

– Geplante Inbetriebnahme 10/2013– Geplante Inbetriebnahme 10/2013

RONT RONT RONT RONT –––– SiemensSiemensSiemensSiemens

– Einsatz in Siemerode, ca. 109 kW PV

– Geplante Inbetriebnahme 11/2013

Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.Aufmerksamkeit.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Torsten Roscher

Grundsatzfragen Technik

Tel. 0361- 652 2765

torsten.roscher@thueringerenergie.detorsten.roscher@thueringerenergie.de

Thüringer Energie AG

Schwerborner Str. 30Schwerborner Str. 30

99087 Erfurt