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Kompensationsdrosselspulen und Reihendrosselspulen

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Maximale Flexibilität und Kosteneffizienz

Kompensationsdrosselspulen und Reihendrosselspulen werden im breiten Umfang in Wechselstromnetzen zum Begrenzen von Überspannungen oder Kurzschlussströmen in der Stromübertragung verwendet.  Aufgrund der zunehmenden Zahl von Hochspannungsfreileitungen und Kabelnetzen in einer sich schnell wandelnden Energielandschaft spielen Kompensations- und Reihendrosselspulen eine immer wichtigere Rolle beim Stabilisieren von Netzsystemen und zur Verbesserung der Netzeffizienz.

 

  • Portfolio: Variable und feste Kompensationsdrosselspulen, Reihendrosselspulen
  • Nennleistung: von ≤10 MVAr bis 300 MVAr
  • Nennspannung: von ≤33 kV bis 800 kV
  • Merkmale: kompakte, robuste Konstruktion; stabile Betriebseigenschaften über die gesamte Lebensdauer; 3ph-Tests auch für höchste Spannungen und Leistungen
  • Optionale Merkmale: geräuscharme/verlustarme Variante, erweiterter 80-%-Regelbereich, Green-Design-Optionen

Siemens setzt neue Maßstäbe in der Drosselspulentechnologie

Drosselspulen sind echte Allrounder zum Lösen von Netzproblemen. In herkömmlichen Stromübertragungsnetzen steuern Kompensationsdrosselspulen die Spannung und kompensieren die Blindleistung, während Reihendrosselspulen den Lastfluss ändern und Kurzschlussströme begrenzen. Angesichts der zunehmenden Nutzung von erneuerbaren Energien und dezentraler Stromerzeugung und den damit verbundenen Schwankungen in der Energieeinspeisung, spielen Drosselspulen und insbesondere variable Kompensationsdrosselspulen eine wesentliche Rolle in der Energielandschaft von heute. Drosselspulen von Siemens helfen Netzbetreibern beim Aufbau und Erhalten einer stabilen und zuverlässigen Stromversorgung und bieten dabei mehrere Vorteile:

Messbare Zuverlässigkeit

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Drosselspulen von Siemens arbeiten seit Jahrzehnten in Hochspannungsnetzen weltweit.

Die hohe Zahl von Anlagen im Betrieb (allein in den letzten zehn Jahren wurden über 800 Drosselspulen gefertigt) ist Beleg für die Güte und Genauigkeit unserer Designregeln. Wir setzen auf minimale Fertigungstoleranzen und hochwertige Materialien, um ein langlebiges und zuverlässiges Produkt zu gewährleisten. Alle unsere Lieferanten weltweit müssen die gleichen hohen Standards erfüllen, die wir auch uns selbst setzen, mit dem Ergebnis  einer beeindruckend niedrigen Fehlerrate. Aktuelle Zahlen zur Mean Time between Failures (MTBF) erhalten Sie gerne auf Anfrage.

 

MTBF1) von Kompensationsdrosselspulen von Siemens


Zahl der Anlagen:                        820

Betriebsjahre gesamt:                 4.361

Fehlerzahl:                                   5

Externe Fehlerrate:                     0,115 %

Meantime between Failures:    872 Jahre

1) Auswertung 2004-2013 
 

Fallstudie: How to measure transformer reliability  (englisch)

Qualität als Teil der Unternehmenskultur

Unser systematisches Qualitätskonzept sorgt für höchste Präzision und Kundenzufriedenheit. Es beruht auf drei Säulen:

  

Höchste Präzision in jedem Arbeitsschritt

Wir nutzen unsere jahrzehntelange Erfahrung, um die Präzision in der Fertigung unserer Drosselspulen zu erzielen, für die wir bekannt sind. Niedrige Vibrations-, Geräusch- und Verlustwerte, die über die gesamte Lebensdauer hinweg stabil bleiben, erfordern höchste Präzision in jedem Arbeitsschritt des Fertigungsprozesses bis hin zum Testen. Um diese Präzision zu gewährleisten, setzen wir hochqualifiziertes Personal und eigens für Drosselspulen entwickelte Designwerkzeuge ein.

 

 

Wirtschaftlichkeit – Ihr kommerzieller Erfolg ist für uns wichtig

Kompensations- und Reihendrosselspulen von Siemens stellen die kostengünstigsten Lösungen für Blindleistungskompensation und Kurzschlussstrombegrenzung auf dem Markt dar. Sie bieten überzeugende kommerzielle Vorteile für den Kunden wie einen geringen Blindleistungsbedarf, geringere Verluste und damit eine erhöhte Netzeffizienz. Durch eine optimierte Lastflussverteilung können teure Netzerweiterungen reduziert oder vermieden werden.

  • Während der gesamten Lebensdauer bieten Drosselspulen von Siemens den Kunden eine besonders niedrige Fehlerrate und stabile Betriebseigenschaften.
  • Um Kunden bei der Suche nach der wirtschaftlichsten Lösung zu unterstützen, die nicht einfach nur die Spezifikation erfüllt, sondern die tatsächlichen Kundenanforderungen bedient, hat Siemens einen eigenen Geschäftsbereich zur Netzplanung.
  • Projekte werden reibungslos und fristgerecht abgewickelt. Das Einhalten von spezifizierten Werten im Testfeld  versteht sich dabei von selbst.
  • Kompakte Drosselspulenkonstruktionen halten die Kosten des Umspannwerks niedrig.
  • Technologie auf dem neuesten Stand der Technik – gepaart mit hochqualifiziertem Personal, welches ausgebildet ist, selbst komplizierteste Trafoprodukte wie HGÜ-Transformatoren oder Phasenschieber zu designen und zu fertigen.

 

 

Designberatung – Profitieren Sie optimal von unseren Designexperten

Das Drosseldesign unterscheidet sich fundamental von einem Transformator: Aufgrund des speziellen Eisen-Luft-Kerns ist die mechanische Konstruktion von Drosselspulen meist komplexer und erfordert eine besondere Berücksichtigung im Hinblick auf die gewünschten Betriebseigenschaften. Unsere Kunden können sich jederzeit mit Fachleuten von Siemens austauschen, welche sowohl über eine umfassende Produktkenntnis verfügen, als auch Empfehlungen zu neuen Designfeatures oder gewünschten Betriebseigenschaften geben können.

 

Drosselspulen-Designkriterien

  • Blindleistung und Reaktanz (drosselspulenpezifisch)
  • Linearitätsbereich und Kniepunkt (drosselspulenspezifisch)
  • Verluste und Verlustkapitalisierung (nur Gesamtverluste für Drosselspulen)
  • Geräuschpegelgrenzen
  • Vibrationen (drosselspulenpezifisch)

Software und Simulation – Drosselspulenkonstruktion auf höchstem Niveau

Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Siemens entwickelt nicht nur eigene Drosselspulenkonstruktions-Software, sondern arbeitet auch mit führenden Universitäten und Partnern weltweit zusammen, um die Qualität von Produkten und Dienstleistungen stetig zu verbessern. Siemens Fachleute setzen dabei sowohl Eigenentwicklungen ein wie beispielsweise Software, die auf der Finite-Elemente-Methode basiert (3DFEM) zur Simulation der Kern- und Jochverluste, als auch Software von Drittanbietern wie  ANSYS© und Open Foam®.

 

Kundenvorteile

  • Einhalten von Garantiewerten
  • Hoher First Pass Yield
  • Schnelles Reagieren auf Änderungsanforderungen in der Designphase des Projektes
  • Reibungsloser und fristgerechter Projektablauf
  • Verifizierte Testergebnisse über vier Werksstandorte hinweg

 

Innovative Technologie schafft Leistung

Kerne: Präzision durch Erfahrung

Die niedrigen Vibrations-, Geräusch- und Verlustwerte, die zum Markenzeichen von Siemens in der Branche geworden sind, erfordern höchste Präzision in der Fertigung und die strenge Einhaltung der Standards im Lieferantenmanagement. Um während der Kernfertigung Durchbiegungen und Beschädigung der Kernbleche zu verhindern, verwendet Siemens Kernlegetische, die für Kerne bis zu 300 Tonnen ausgelegt sind und den Kern von der horizontalen Schichtposition in die vertikale Montageposition kontrolliert hydraulisch kippen. Unsere ölgefüllten Drosselspulen werden in zwei Ausführungen hergestellt: mit Luftkern oder Eisenkern mit Luftspalten.

Pressrahmen mit Federkonstruktion: Niedrigste Geräusch- und Vibrationswerte

Der in einem Pressrahmen fixierte Eisenkern in einer Drosselspule wird durch Zugpressstangen aus Stahl und/oder Rückschlussschenkel in Position gehalten. Die einzigartige Federtechnologie von Siemens zwischen Zugstange und Traverse gewährleistet einen konstanten Kernpressdruck. Der Pressrahmen mit Federkonstruktion von Siemens stellt so über die gesamte Lebensdauer der Anlage konstant niedrige Geräusch- und Vibrationswerte sicher. Siemens bietet zwei Presskonstruktionen an:

Design-Features zur Minimierung der Auswirkungen auf die Umwelt und gesteigerte Effizienz

Verbesserung von Netzstabilität und Wirtschaftlichkeit

Siemens liefert ein umfassendes Portfolio an Drosselspulen für unterschiedlichste Kundenbedürfnisse und Anwendungsbereiche. Reihendrosselspulen werden zur Begrenzung von Kurzschlussströmen und für Lastflussänderungen eingesetzt. Kompensationsdrosselspulen dienen der Spannungssteuerung und Blindstromkompensation. Sie können auch als variable Kompensationsdrosselspulen mit Stufenschaltern ausgeführt werden, falls eine flexiblere Lösung benötigt wird.

Technische Details

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Mehr Effizienz und Flexibilität

Kompensationsdrosselspulen sind zwischen Leiter und Erde angeordnet. Ihr Installationsort befindet sich üblicherweise am Anfang oder Ende einer langen Überlandleitung oder Kabelverbindung oder in zentralen Umspannwerken. Während Freileitungen eine vergleichsweise geringe Kapazität gegen Erde aufweisen und daher eine Kompensation nur bei hohen Spannungen und/oder sehr langen Stromleitungen erforderlich ist, weisen Kabel eine wesentlich höhere Leiter-Erde-Kapazität auf (um einen Faktor von ~20). Daher muss bereits bei niedrigen Spannungen und kürzeren Kabelstrecken eine Blindleistungskompensation installiert werden.

 

Typische Anwendungsbereiche

  • Netzanschluss für große Windparks und Solarstromfelder
  • Leitungskompensation für lange HS-Freileitungen oder Kabelverbindungen
  • Dezentrale Erzeugung, die zu Lastschwankungen führt
  • Prosumer, die zu Lastschwankungen und umgekehrten Lastflüssen in MS-/HS-Netzen führen
  • Große Energiespeichersysteme, die zu Leitungsbelastung beim Laden/Entladen führen und zu nahezu lastfreiem Zustand während der Speicherzeiten

 

 

 

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Feste Kompensationsdrosselspulen

Blindstromkompensation und Spannungssteuerung

Feste Kompensationsdrosselspulen sind für definierte Systembedingungen ausgelegt und werden zur Spannungssteuerung und Blindleistungskompensation verwendet. Es sind einfache und kostengünstige Betriebselemente, die nur zu-/abgeschaltet werden. Insofern durch zukünftige Netzveränderungen mehrere fixe Drosseln in der gleichen Anlage benötigt werden, kann eine größere variable Kompensationsdrosselspule kostengünstiger sein. Ihre kompakte Konstruktion und der geringe Wartungsbedarf machen sie zur idealen Lösung für die Verbesserung der Netzeffizienz.

 

Typische Anwendungsbereiche

  • HS-Leitungen und -Kabel mit stabiler Last und Spannung und einer festen Leitungslänge
  • Netzzugang von großen Windparks und Solarstromfeldern, wenn variable Blindleistung aus anderen Quellen geliefert wird

 

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Variable Kompensationsdrosselspulen

Eine profitable Investition dank voller Flexibilität

Variable Kompensationsdrosselspulen werden zur Spannungssteuerung und Blindleistungskompensation verwendet. Sie passen kontinuierlich die Kompensationsleistung der Drosselspule an den momentanen Bedarf an. Der Einsatz von variablen Drosselspulen ist besonders empfehlenswert, wenn Lastschwankungen auftreten. Dies ist aufgrund der zunehmenden Nutzung von erneuerbarer Energie bei einer wachsenden Zahl von Netzen der Fall. Je nach momentanem Bedarf kann die Bildstromleistung dann an die jeweilige Netzsituation angepasst werden.

Variable Kompensationsdrosselspulen von Siemens sind nicht nur kompakt und für eine kontinuierliche Anpassung an veränderliche Netzbedingungen ausgelegt, sondern sind zudem sehr wartungsarm und lassen sich mit minimalem Serviceaufwand betreiben.

Für variable Kompensationsdrosseln setzt Siemens auf die bewährte Stufenschaltertechnologie der Baureihe VACUTAP VRG der Maschinenfabrik Reinhausen. Diese Laststufenschalter sind bis zu 300.000 Schaltvorgänge wartungsfrei. Maximale Flexibilität und Netzeffizienz wird mit unserer neuesten Generation von variablen Kompensationsdrosseln mit einem Regelbereich von max. 20-100% erreicht. Weitere interessante Vorteile des Regelbereichs: Das Einschalten einer variablen Kompensationsdrosselspule mit verringerter Leistung führt zu einem kleineren Schaltimpuls. Zusätzlich profitiert der Betreiber von niedrigeren Verlusten und Geräuschemissionen, während des Betriebs mit reduzierter Leistung.

 

Typische Anwendungsbereiche

  • Netzänderungen, beispielsweise: geplante Netzerweiterungen, Abschalten von Kraftwerken ohne Ersatz am gleichen Standort
  • Kontinuierliche Schwankungen der Leitungslast durch schwankende Lasten oder fluktuierende Erzeugung, beispielsweise: dezentrale Erzeugung, erneuerbare Energien oder große Energiespeicher
  • Ein-/Ausschalten von verschiedenen Netzabschnitten (z.B. Schwarzstart)
  • Flexible Ersatzeinheit für mehrere Leistungsgrößen und Umspannstationen
  • Kombination mit Static-Var-Compensators zur Investmentminimierung

Größere Zuverlässigkeit

Siemens Transformers stellt Reihendrosselspulen bis 800 kV und 1.500 MVA her, üblicherweise als ölgefüllte Einheiten mit Luftkern. Je nach Kundenbedürfnis können diese aber auch mit einem Eisenkern konstruiert werden, z.B. für Kurzschlussstrombegrenzungsdrosseln im Transformatorsternpunkt oder Erdungsdrosselspulen.

 

Typische Anwendungsbereiche

Reihendrosselspulen dienen der Kurzschlussstrombegrenzung und der Lastflusssteuerung durch Erhöhung der Leitungsimpedanz. Diese Drosselspulen sind in Reihe mit der Leitung angeordnet. Die Reihendrosselspule stellt eine Impedanz im Netz dar und erhöht dadurch den Widerstand des Netzsegments, um Kurzschlussströme zu begrenzen oder Lastflüsse zu ändern. Lichtbogenofen-Reihendrosselspulen sorgen beispielsweise für zusätzliche Reaktanz, um den Lichtbogen zu stabilisieren und die Effizienz zu erhöhen. Bei Motoranlassdrosselspulen wird der Anlaufstrom begrenzt und gegebenenfalls kombiniert mit einer Anfahrsteuerung.

 

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2014 lieferte Siemens die weltweit größte Reihendrosselspule für 400 kV bei einer Nennleistung von 408 MVAr und einer Durchgangsleistung von 2.770 MVA.

Profitieren Sie von absoluter Kundenorientierung

Seit über 100 Jahren arbeiten wir eng mit Stromanbietern und Netzbetreibern zusammen. Auf der Basis dieser Erfahrungen haben wir unsere Prozesse von Kundenberatung über Design, Fertigung und Testen bis hin zum Servicekonzept während des Betriebs verfeinert, um die Bedürfnisse unserer Kunden und ihrer individuellen Lösungen bestmöglich zu erfüllen.

Kompensationsdrosselspulen: fest oder variabel?

Kompensationsdrosselspulen dienen der Spannungssteuerung und Blindleistungskompensation und können auch als variable Kompensationsdrosselspulen mit Stufenschaltern  ausgeführt werden. Variable Kompensationsdrosselspulen eignen sich insbesondere für Netze mit niedriger Leitungsbelastung oder wenn einzelne Leitungen regelmäßig im Leerlauf betrieben werden müssen. Sie verringern netzfrequente -Überspannungen bei Lastschwankung, Lastabwurf oder Betrieb im Leerlauf. Darüber hinaus verbessern sie die Netzstabilität und Wirtschaftlichkeit der Stromübertragung.

Die Entscheidung für eine feste Kompensationsdrosselspule hat meist rein technische Gründe. Bei einer variablen Kompensationsdrosselspule ist der Investitionsaufwand zwar etwas höher, kann sich aber wirtschaftlich lohnen: Bei zunehmender Last überkompensieren feste Kompensationsdrosselspulen den Spannungsanstieg, was in der Folge zu einem Gesamtspannungsabfall führt. Variable Drosseln kompensieren immer optimal und passen sich an die aktuelle Lastsituation an.

Vorteile von variablen Drosseln gegenüber festen Kompensationsdrosselspulen

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Wäre eine variable Kompensationsdrosselspule eine wirtschaftliche Option für Ihr Netz?

Wenn die Antwort auf eine oder mehrere der folgenden Fragen „Ja“ lautet, sollten Sie variable Kompensationsdrosselspulen in Betracht ziehen:

  • Sind Netzteile oder einzelne Leitungen regelmäßigen Schwankungen von Leerlauf-/Niedriglast- und Lastbetrieb unterworfen?
  • Sind Netzteile oder einzelne Leitungen zeitweise mit Blindleistung von nachgelagerten Netzbetreibern überlastet?
  • Sind in den Netzanschlussbedingungen mit ihrem Übertragungsnetzbetreiber enge Spannungs- und Blindleistungsgrenzen vereinbart?
  • Ist im Netz ein großer Anteil von dezentraler Erzeugung und/oder Erzeugung von Wind-/Solarstrom vorhanden?
  • Wird sich das Netz oder werden sich die Rahmenbedingungen für das Netz in den nächsten Jahren wesentlich ändern, auch wenn die Veränderungen noch nicht genau planbar sind?
  • Nutzen Sie bereits feste Kompensationsdrosselspulen verschiedener Leistungen und Spannungen und möchten ein kostengünstiges und flexibles Ersatzkonzept aufbauen?
Sprechen Sie mit unseren Fachleuten und erfahren Sie, wie Sie Drosselspulen von Siemens optimal einsetzen können.
Kontakt zum Energy Support Center

Innovation für den Erfolg von morgen

2008 war Siemens der weltweit erste Anbieter von 800-kV-HGÜ-Transformatoren. Seitdem wurden jedes Jahr mehrere 800-kV-HGÜ-Projekte durchgeführt. Es schlossen sich erfolgreiche Tests der weltweit ersten 1.100-kV-HGÜ-Simulationsanlage und 2013 des weltweit ersten 400-kV-Transformators mit alternativen Flüssigkeiten an. Unsere Kunden profitieren davon, dass wir zielstrebig an unserem Erfolg von morgen arbeiten.

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Spezifikationen von variablen Kompensationsdrosselspulen und ihre Auswirkungen auf Ihr Budget

Im Download oben auf dieser Seite finden Sie Hinweise und Hilfestellungen von Siemens zu Standardspezifikationen für Kompensationsdrosselspulen, empfohlene Standardwerte und Einschätzungen zum Einfluss verschiedener Spezifikationsparameter auf die Produktkosten.