Blick auf Netzstabilität

Der Schweizer Energieversorger IBC setzt auf Schutzgeräte und Sensortechnik von Siemens und Zelisko. Im Zentrum steht unter anderem die Fernsteuerbarkeit und die genaue Überwachung der Lastflüsse im Verteilnetz.

In der graubündnerischen Stadt Chur denkt man bei energietechnischen Fragestellungen langfristig. Die dortige Energieversorgerin IBC Chur setzt im Zuge der Modernisierung der Ortsnetzstationen (ONS) im MS-Verteilnetz nicht nur auf eine einfache Erneuerung der ONS, sondern implementiert auch moderne Schutztechnik, Komponenten zur Fernsteuerbarkeit der ONS sowie ein Sensorkonzept zur genauen Erfassung von Strom und Spannung. „So können wir die Infrastruktur intelligent auslasten und sind für die Herausforderungen der Energiewende und der Elektromobilität schon heute optimal gerüstet“, sagt Guido Giovanoli, Leiter der Planung & Projektierung Elektrizität bei IBC.

Die IBC erhöht so also nicht nur weiter die Versorgungszuverlässigkeit. Die genauen Sensor- Messwerte sind Eingangssignale für Schutzgeräte, unterstützen bei der Einspeise-Regelung für erneuerbare Energien oder beim Nachweis der Spannungsqualität auf der MS-Seite. Vor einigen Jahren entschied sich IBC, in den Trafostationen die kompakten gasisolierten MS-Schaltanlagen vom Typ 8DJH der Firma Siemens einzusetzen. Diese sind zum Teil mit Leistungsschaltern und dem digitalen Siemens-Schutzgerät SIPROTEC 7SJ81 für den gerichteten Überstrom-Zeit-Schutz ausgerüstet. Für die Strom- und Spannungserfassung kommen Zelisko-Kleinsignalwandler (Sensoren) zum Einsatz. Zur Netzsteuerung wird eine weiterentwickelte IBC-eigene Leittechnik auf Basis des Leittechniksystems der Firma IDS eingesetzt, von der auch die RTUs mit den Automatisierungs- und Fernwirkfunktionen stammen.

Vor-Ort Termin in der Triststrasse mit Bruno Herzog (Siemens), Michael Steiner (Zelisko) und Guido Giovanoli (IBC) (v.l.)

Vor-Ort Termin in der Triststrasse mit Bruno Herzog (Siemens), Michael Steiner (Zelisko) und Guido Giovanoli (IBC) (v.l.)

„Für IBC bietet dieses gemeinsam mit Siemens erarbeitete Konzept für die Trafostationen eine Reihe von Vorteilen“, betont Guido Giovanoli. „Neben der Kosteneinsparung gegenüber dem Vergleichskonzept mit konventionellen MS-Wandlern sind dies technische Vorteile wie niedrigere Ausfallzeiten für den Kunden, die einfache Lagerhaltung mit nur einer Sensorausführung und der geringere Platzbedarf für die Schaltanlage.“ Kabelprüfungen mit Gleichspannung oder VLF (0,1Hz) sind ohne Demontage der Spannungssensoren in der Gegenstation möglich. Aufgrund der Bauweise als ohmsche Teiler entfallen Kippschwingungsrisiken, es sind also keine Dämpfungswiderstände mehr notwendig. Das Churer Modell hat bereits hohe Aufmerksamkeit in der Schweiz erlangt. Bruno Herzog von Siemens aus der Schweiz, der das Projekt mit betreut hat, berichtet, dass „eine Reihe anderrer Schweizer Energieversorger das Konzept mit dem 7SJ81-Schutzgerät in Kombination mit den Zelisko-Sensoren gewählt und erfolgreich im Einsatz haben.“

Schutzgerät und U/I-Sensoren

In den letzten beiden Jahren hat die IBC 16 fernsteuerbare Stationen mit insgesamt rund 30 Schutzgeräten in Betrieb genommen. Im Rahmen der Inbetriebsetzung wurde auch die Messgenauigkeit der Sensoren überprüft.

Die Zelisko-Sensoren sind kompatibel mit vielen Geräten verschiedener Hersteller, wie Messwertumformer, Schutzgeräte und RTUs. Für die unterschiedlichen Anwendungsfälle bei gas- und luftisolierten Schaltanlagen gibt es die U/I-Sensoren in diversen Ausführungen und Geometrien. „Durch die Auslegung und Prüfung unserer U/I-Sensoren nach der internationaler Messwandlernorm IEC60044-7/8, sind zulässige Messfehler für Arbeitspunkte sowohl im normalen Betriebsbereich als auch im Fehlerbereich bei Kurz- und Erdschlüssen eindeutig definiert“, betont Michael Steiner, Leiter Vertrieb und Technik bei Zelisko. „Notwendig für die Richtungsbestimmung bei Erdschlussfehlern ist auch, dass die zulässigen Winkelfehler sauber eingehalten werden“. Aufgrund ihrer Bauart als ohmsche Teiler sind die Zelisko- Sensoren in der Lage, auch die Oberwellen im MS-Netz ausreichend genau zu übertragen.

Damit schaffen sie alle Vorraussetzungen, damit Netzbetreiber die Spannungsqualität gemäß der europäischen Norm EN 50160 auch im MS-Bereich überwachen können. Wie Anfragen bei Zelisko zeigen, steht das Thema Powerquality zunehmend im Fokus der Fachwelt. Besonders wichtig aus Zelisko -Sicht ist die Langzeitstabilität der Messwerte bei widrigen Umgebungsbedingungen im Kabelanschlussraum mit hoher Luftfeuchtigkeit und weitem Temperaturbereich. Solche Klimabedingungen sind bei Kompaktstationen häufig anzutreffen. Die Zelisko-Sensoren werden bei der Stückprüfung im Werk justiert, so dass nach der Montage vor Ort weder eine Kalibrierung noch eine Eingabe von Korrekturwerten im Auswertegerät notwendig ist. Schutzgeräte und Mess-Signale der Sensoren können so einfach über Standard-Schnittstellen miteinander gekoppelt werden.

 

Installation der Stromund Spannungssensoren sowie des Schutzgerätes in der Schaltanlage.

Installation der Stromund Spannungssensoren sowie des Schutzgerätes in der Schaltanlage.

Trafostation Triststrasse

Eine der neuen, fernsteuerbaren Trafostationen ist in der Triststraße in einem Kellerraum eines Geschäftsgebäudes untergebracht. Wesentliche Komponenten sind die Mittelspannungsschaltanlage mit fünf Schaltfeldern, zwei Verteiltransformatoren, die Niederspannungsverteilung sowie die notwendigen Komponenten zur Steuerung der Trafostation, der Erfassung der Messwerte sowie zur Kommunikation mit der zentralen Leitstelle. Untergebracht sind die I-Sensoren für die einzelnen Phasen und die Erdschlusserfassung im Kabelanschlussbereich der MS-Schaltanlage. Die U-Sensoren werden im Kabel-T-Stecker anstelle des Schraubkonus- Einsatzes montiert.

Für Umschaltungen sind die beiden Lasttrennschalterfelder und das Leistungsschalterfeld über Motorantriebe bzw. Federspeicherantrieb fernsteuerbar. Mit dem Überstrom-Zeit-Schutzgerät und den Kurzschluss-/ Erdschluss-Richtungsanzeigern können Kurzschluss- und Erdschlussströme richtungsgenau detektiert und damit die notwendigen Schalthandlungen ausgelöst werden. Über diese Geräte werden auch die normalen Betriebsdaten (Strom/Spannung/ cosφ…) erfasst und an die Leitstelle kommuniziert.

Zwei Spannungsqualitätsanalysatoren an den NS-Abgängen der beiden Transformatoren überwachen und analysieren die Netzqualität gemäß EN 50160.

Kommuniziert wird innerhalb der Station mit unterschiedlichen Protokollen wie z. B. Modbus RTU oder IEC 60870-5-103 und auf unterschiedlichen physikalischen Medien wie Cu-Leitungen oder LWL. Zur Netzleitstelle erfolgt die Kommunikation per LWL oder Funk mit dem Protokoll IEC 60870-5-104.

Siemens Stand 3-211

Kontakt: Dr. techn. J. Zelisko GmbH, Beethovengasse 43-45, 2340 Mödling, Österreich, Michael Steiner, Tel.: +43 2236 4092485, michael.steiner@knorr-bremse.com
IBC Energie Wasser Chur, Guido Giovanoli, Leiter Planung & Projektierung Elektrizität, Tel.: +41 81 254 48 19, Guido.Giovanoli@ibc-chur.ch
Siemens Schweiz AG, Freilagerstraße 40, 8047 Zürich, Schweiz, Bruno Herzog, Tel.: +41 585 584 327, bruno.herzog@siemens.com

Bilder: Andrea Badrutt / Chur, Dr. techn. J. Zelisko GmbH

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