13.06.24 – Für den 66 kV-Netzanschluss eines Solarparks in Dänemark liefert Schneider Electric eine kompakte, fabrikfertige Umspannstation. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz von resistiven Kleinsignal-Spannungssensoren von Zelisko.

Für den Bereich des Netzanschlusses großer Freiflächen-PV-Anlagen hat Schneider Electric eine fabrikfertige Lösung entwickelt, für die kompakte Spannungswandler gefragt waren. Quelle: Foto: Zelisko GmbH stock.adobe.com/ Soonthor

Solaranlagen und Windparks werden immer größer und leistungsfähiger. Über Wechselrichter wird die erzeugte Energie auf die Netzfrequenz von 50 Hz und mittels Transformatoren auf höhere Spannungen gewandelt. Zur Übertragung der immer größeren Leistungen und zur Verlustminimierung erfolgt die Einspeisung erneuerbarer Energien (EE) bei zunehmend höheren Spannungen direkt in das Mittelspannungs (MS)- oder Hochspannungs (HS)-Netz. Dies erfordert einen konventionellen und intelligenten Netzausbau, auch mit neuen Umspannwerken, Leitungstrassen und einer umfassenden Digitalisierung. Schaltanlagen, die mit den zugehörigen Schutz- und Steuergeräten ausgestattet sind, können bei Fehlern die betroffenen Betriebsmittel selektiv freischalten. Dazu ist eine zuverlässige und genaue Messung von Strom und Spannung erforderlich.

66 kV-Solarparkanbindung in Dänemark

Dänemark hat in Europa bereits einen der höchsten Anteile EE am eigenen Strombedarf. Dort wurde 2020 ein weiterer großer Freiflächen-Solarpark mit einer Leistung von rund 50 MW errichtet. Das Bild unten zeigt den schematischen Aufbau und die wesentlichen Komponenten.

Zelisko-72,5 kV-Spannungssensor UW1004 auf
Kabel-T-Stecker .
Quelle: Zelisko GmbH

Der PV-Generator wird durch eine Reihen-/Parallelschaltung vieler PV-Module gebildet. Die erzeugte Energie aus einzelnen Abschnitten der Solaranlage fließt als Gleichstrom zum Zentralwechselrichter und wird dort netzfrequenzkonform auf 50 Hz Drehstrom umgerichtet. Mit dem Verteiltransformator wird die Energie auf 20 kV hochtransformiert und über eine MS-Schaltanlage (Ringschaltkombination/RMU) in ein MS-Ringnetz eingespeist. Durch diese Netzkonfiguration ist im Fehlerfall eine selektive Freischaltung fehlerbehafteter Komponenten möglich. Wechselrichter, Transformator und RMU sind meist in einer vorgefertigten Betonstation untergebracht.

In der 20/66 kV-Umspannstation befinden sich eine 20 kV-Leistungsschalteranlage zur Anbindung der Ringnetzabschnitte, die 66 kV-Übergabeschaltanlage für den Anschluss an das 66 kV-Hochspannungsnetz sowie ein zusätzlicher Steuerschrank mit den NS-Geräten für Schutz, Steuerung und für die Übergabemessung.

Fabrikfertige Umspannstation am Kranhaken

Wolfgang Bogie, Projektleiter im Vertrieb bei Schneider Electric berichtet, dass am Anfang die Idee stand, eine komplette Umspannstation fabrikfertig auf die Baustelle zu liefern. „Dieser Schritt bedeutet, wegzukommen von einer Freiluft-HS-Anlage zu einer wettergeschützten und wartungsarmen Schaltanlage im Innenraum einer Station. Um dies zu erreichen, war eine besonders kompakte Bauweise für die HS-Schaltanlage und für die dazugehörigen Komponenten, wie die zur Spannungserfassung, notwendig“, so Bogie.

Ab Werk einsatztauglich: Anlieferung der 20/66 kV-Umspannstation mit 18 Tonnen Gewicht am Solarpark. .
Quelle: Schneider-Electric

Für die 66 kV-Übergabeschaltanlage in der Station kommen die sehr kompakten, gasisolierten Schaltfelder der Baureihe WI72 mit einer Schaltfeldbreite von nur 600 mm zum Einsatz. Diese Hochspannungsschaltanlage mit Vakuum-Leistungsschaltern wird in Kraftwerken, Transformator-Umspannstation oder Eisenbahnnetzen eingesetzt. Für die Schutzaufgaben und die Verrechnungsmessung ist eine zuverlässige und genaue Messung von Strom und Spannung erforderlich. In den schmalen Schaltfeldern der WI72-Baureihe ist kein Platz für konventionelle Spannungswandler.

Zelisko-Spannungssensor auf Kabelstecker

Da der Kabelanschluss über T-Stecker mit Typ F-Konus erfolgt, kann hier der von Zelisko aus Österreich entwickelte 72,5 kV-Kleinsignal-Spannungssensor eingesetzt werden. Mit 140 mm Durchmesser und 335 mm Gesamtlänge passen die Sensoren optimal in den Kabelanschlussraum der Schaltanlage.

„Diese Spannungssensoren basieren auf dem bewährten Funktionsprinzip des ohmschen Teilers und sind nach der internationalen Messwandler-Norm IEC 61869-11 ausgelegt und geprüft. Vor Ort ist keine Kalibrierung oder Einstellung von Korrekturfaktoren erforderlich“, sagt Michael Steiner, verantwortlich für Technik und Vertrieb bei Zelisko. Im vorliegenden Anwendungsfall wird das Kleinsignal-Messsignal von 3,25V/√3 noch verstärkt auf 100 V/√3, passend für den Messeingang des Schutzgerätes und für die Übergabemessung. Sensor und Verstärker werden gemeinsam im Werk geprüft und kalibriert für die Genauigkeitsklasse 0,5/3P nach IEC-Standard.

Die vorgestellte Lösung der fabrikfertigen Umspannstation findet große Zustimmung für Netzanschlüsse im Green Field-Bereich von 66 kV. Die Station ist nicht nur wirtschaftlich und platzsparend, sondern kann auch einfach vor Ort direkt im Solar- oder Windpark installiert werden. (sg)
www.zelisko.at
www.se.com

Die Schneider Electric Hochspannungs-Schaltanlage WI72. Links der Blick in die Station mit der Schaltanlage WI72 (2 Felder) und mit Steuerschrank, in der Mitte der offene Kabelanschlussraum mit den eingebauten Zelisko-Spannungssensoren UW1004 und rechts der seitliche Blick in den Kabelanschlussraum mit den Kabel-T-Steckern und den Spannungssensoren.
Quelle: Fotos: Schneider Electric