Vakuum-Leistungsschalter für den Außenbereich für den Netzanschluss erneuerbarer Energien

Projekte für erneuerbare Energien wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen müssen ihren erzeugten Strom irgendwann an das größere Stromnetz anschließen.

Dann geht es bei dem Projekt nicht mehr nur um Solarmodule, Wechselrichter oder Windkraftanlagen. Das Netzanschlusssystem muss auch die Schalt-, Schutz-, Trenn-, Mess-, Steuer- und Störungsunterbrechungsfunktionen übernehmen.

Vakuum-Leistungsschalter für den Außenbereich eine wichtige Rolle spielen. In diesem Teil des Systems können

In einem Einspeiser mit Mittelspannungsnetzanschluss muss der VCB möglicherweise den normalen Betriebsstrom führen, Schaltbefehle ausführen und den Fehlerstrom unterbrechen, wenn das Schutzsystem feststellt, dass der Stromkreis getrennt werden sollte.

Allerdings gibt es keine einzelne „Solar-Leistungsschalter“-Konfiguration, die von einem Erneuerbare-Energien-Projekt auf ein anderes kopiert werden kann.

Sogar zwei Projekte, die beide als 35-kV-Photovoltaik-Netzanschluss beschrieben werden , erfordern möglicherweise unterschiedliche Leistungsschalter, da ihr Nennstrom, Fehlerpegel, Schutzanordnung, Installationsumgebung und Steuerungsanforderungen unterschiedlich sind.

Aus diesem Grund sollte die VCB-Auswahl mit dem Entwurf des Energiesystems und nicht mit der Projektbezeichnung beginnen.

Welche Rolle spielt ein Outdoor-VCB bei der Netzanbindung erneuerbarer Energien?

Eine Anlage für erneuerbare Energien ist normalerweise über eine Reihe von Sammelkreisen, Transformatoren, Schaltgeräten und Umspannwerken an das Netz angeschlossen.

Abhängig von der Projektarchitektur kann ein Outdoor-VCB an einem Einspeiser, in einem Umspannwerksfeld oder an einem anderen Schaltpunkt zwischen dem Erzeugungssystem und dem Versorgungsnetz installiert werden.

Seine Rolle ist hauptsächlich elektrischer Natur.

Im Normalbetrieb führt der Leistungsschalter den Strom des Stromkreises und reagiert auf geplante Schaltbefehle. Wenn das Schutzsystem einen Zustand erkennt, der eine Abschaltung erfordert, erhält der Leistungsschalter den Auslösebefehl und unterbricht den Strom.

Das bedeutet, dass VCB nicht als isoliertes Produkt behandelt werden sollte.

Seine tatsächliche Leistung hängt davon ab, wie es mit dem Schutzrelais oder der intelligenten Steuerung, den Strom- und Spannungswandlern oder anderen Erfassungsgeräten, der Hilfsstromversorgung, den Steuerkreisen und dem vor- und nachgelagerten Netzwerk koordiniert.

Bei einem Netzanschlussprojekt ist diese vollständige Koordination wichtiger als nur der Kauf eines Leistungsschalters mit der richtigen Spannung auf dem Typenschild.

Warum ein 35-kV-Projekt nicht allein anhand der Spannung ausgewählt werden kann

Angenommen, zwei Photovoltaikprojekte sind beide an ein 35-kV-System angeschlossen.

Es wäre leicht anzunehmen, dass sie denselben Vakuum-Leistungsschalter für den Außenbereich verwenden sollten.

Aber das ist nicht unbedingt richtig.

Ein Projekt verfügt möglicherweise über eine höhere Anlagenkapazität und erfordert daher einen anderen Nennstrom. Ein anderer kann sich in einem Umspannwerk befinden, wo der voraussichtliche Kurzschlussstrom höher ist. Ein drittes Projekt erfordert möglicherweise eine Fernsteuerung und Kommunikation mit einem Dispatch- oder Umspannwerk-Automatisierungssystem.

Auch Umgebungsbedingungen können die endgültige Konfiguration verändern.

Ein 35-kV-Projekt in einem konventionellen Tieflandgebiet unterscheidet sich von einer 35-kV-Anlage auf einem Plateau, in einer stark verschmutzten Industrieumgebung oder in einer Region mit sehr niedrigen Wintertemperaturen.

„35 kV“ sagt uns also nur die Systemspannungsklasse.

Es sagt uns nicht alles, was zur Auswahl des Leistungsschalters erforderlich ist.

Eine vollständige Auswahl muss noch Folgendes berücksichtigen:

Systemspannung → Nennstrom → Kurzschlussbetrieb → Isolationsniveau → Schutzschema → Steuerung und Kommunikation → Installationsumgebung

Diese Reihenfolge bietet eine viel zuverlässigere Grundlage für die Auswahl der Ausrüstung.

Der Nennstrom sollte dem tatsächlichen Leistungsfluss entsprechen

Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien können hinsichtlich der installierten Kapazität und der Einspeiseanordnung stark variieren.

Aus diesem Grund sollte der Nennstrom des Leistungsschalters entsprechend dem tatsächlichen Strom ausgewählt werden, den die Einspeisung oder das Feld voraussichtlich führen wird, zusammen mit dem Designspielraum des Projekts und den geltenden technischen Anforderungen.

Es ist nicht angebracht, den größten verfügbaren Nennstrom zu wählen, nur weil eine größere Zahl sicherer erscheint.

Ein deutlich überdimensionierter Leistungsschalter kann die Kosten erhöhen und die Gerätekonfiguration ändern, ohne dass dies einen nennenswerten Mehrwert für das Projekt darstellt.

Der bessere Ansatz besteht darin, mit dem elektrischen Entwurf des Projekts zu beginnen und den erwarteten Betriebsstrom zu bestätigen, bevor der Nennstrom ausgewählt wird.

Bei EPC- und Versorgungsprojekten ist das einzeilige Diagramm normalerweise eines der nützlichsten Dokumente für diese Diskussion.

Das Kurzschlussausschaltvermögen ist eine gesonderte Anforderung

Bemessungsstrom und Kurzschlussausschaltstrom beschreiben zwei sehr unterschiedliche Betriebsbedingungen.

Der Nennstrom bezieht sich auf den Dauerstrom, den der Leistungsschalter im Normalbetrieb führt.

Der Kurzschlussausschaltstrom bezieht sich auf den Fehlerstrom, den der Leistungsschalter möglicherweise unterbrechen muss.

Ein Einspeiser für erneuerbare Energien kann mit einem relativ moderaten Normalstrom betrieben werden, während er dennoch an ein Netzwerk mit einem viel höheren verfügbaren Fehlerstrom angeschlossen ist.

Daher muss der Leistungsschalter entsprechend dem für den tatsächlichen Installationsort berechneten Kurzschlussniveau ausgewählt werden.

Dies ist besonders wichtig, wenn ein Erneuerbare-Energien-Projekt an ein bestehendes Umspannwerk angeschlossen wird.

Die Netzseite kann den verfügbaren Fehlerpegel erheblich beeinflussen, daher sollte der Leistungsschalter nicht nur entsprechend der Erzeugungskapazität der Solar- oder Windanlage ausgewählt werden.

Die Schutzkoordination bestimmt, wann der VCB in Betrieb gehen soll

Der Leistungsschalter entscheidet nicht selbstständig, wann er auslöst.

Diese Entscheidung kommt normalerweise vom Schutzsystem.

CTs, PTs oder andere Sensorgeräte liefern elektrische Signale. Das Schutzrelais oder die intelligente Steuerung wertet diese Signale gemäß den konfigurierten Einstellungen aus. Wenn die Schutzkriterien erfüllt sind, wird ein Auslösebefehl an den Leistungsschalter gesendet.

Der Leistungsschalter führt dann die physikalische Unterbrechung durch.

Dadurch entsteht eine komplette Wirkungskette:

Messung → Schutzbeurteilung → Auslösebefehl → VCB-Betrieb → Statusrückmeldung

Wenn ein Teil dieser Kette falsch konfiguriert ist, funktioniert das Netzverbindungssystem möglicherweise nicht wie erwartet, selbst wenn der Leistungsschalter selbst mechanisch in Ordnung ist.

Aus diesem Grund sollte die VCB-Auswahl für Projekte im Bereich erneuerbare Energien zusammen mit den Schutzanforderungen besprochen und nicht als unabhängige Kaufentscheidung behandelt werden.

Die CT- und PT-Konfiguration sollte zum Projekt passen

Die Mess- und Schutzanforderungen variieren von Projekt zu Projekt im Bereich der erneuerbaren Energien.

Einige Projekte beziehen Strom- und Spannungssignale von separaten Messwandlern, die im Umspannwerk installiert sind. Andere verwenden je nach Gerätedesign möglicherweise integrierte Sensorkonfigurationen.

Die entscheidende Frage ist nicht, ob der Leistungsschalter über „mehr Sensoren“ verfügt.

Die wichtige Frage ist, ob das Sensorsystem die Signale liefert, die für das Schutz-, Mess- und Steuerungssystem des Projekts erforderlich sind.

Beispielsweise benötigt das Projekt möglicherweise aktuelle Informationen für den Überstromschutz, Spannungsinformationen für die Überwachung oder Schutzlogik und zusätzliche Signale für die Fernüberwachung.

Diese Anforderungen sollten bestätigt werden, bevor die Konfiguration des Leistungsschalters und der Steuerung abgeschlossen wird.

Fernbedienung und Kommunikation werden immer wichtiger

Viele Erneuerbare-Energien-Anlagen liegen weit entfernt von Großstädten oder werden mit begrenztem Personal vor Ort betrieben.

Daher sind Fernüberwachung und -steuerung häufig wichtige Bestandteile des gesamten Projektdesigns.

Bei Bedarf kann ein intelligenter Außen-VCB so konfiguriert werden, dass er mit dem Steuerungssystem des Projekts zusammenarbeitet und Statusinformationen, Alarme und Betriebsbefehle über die spezifizierte Kommunikationsarchitektur bereitstellt.

Kommunikation sollte jedoch niemals als generisches Merkmal betrachtet werden.

Das Protokoll, die Datenpunkte, die Fernsteuerungsbefugnis, die Schnittstellenverantwortung und die Cybersicherheitsanforderungen sollten während der Projektentwurfsphase geklärt werden.

Ein als „smart“ beschriebener Leistungsschalter ist nicht automatisch mit jedem SCADA- oder Automatisierungssystem kompatibel.

Bei internationalen EPC-Projekten sollten Kommunikationsanforderungen daher vor der Produktion in die technische Spezifikation aufgenommen werden.

Automatische Wiedereinschaltung ist nicht immer die richtige Standardeinstellung

Die automatische Wiedereinschaltung wird häufig in Freileitungsnetzen eingesetzt, da viele Fehler vorübergehender Natur sein können.

Allerdings können Netzanbindungsprojekte für erneuerbare Energien je nach Einspeisetyp, Erzeugungssystem, Schutzstrategie und Versorgungsanforderungen unterschiedliche Betriebsphilosophien haben.

Daher sollte die automatische Wiedereinschaltung nicht einfach aktiviert werden, weil die Steuerung dies unterstützt.

Das Projekt sollte zunächst feststellen, ob eine Wiedereinschaltung zulässig ist, unter welchen Bedingungen sie betrieben werden kann und wie sie mit dem Erzeugungssystem und dem Versorgungsschutz koordiniert wird.

Bei manchen Projekten kann nach dem Auslösen des Leistungsschalters eine andere Steuerlogik erforderlich sein.

Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, warum der endgültige Funktionssatz vom Projekt und nicht von der maximalen Anzahl verfügbarer Controller-Funktionen bestimmt werden sollte.

Die Außenumgebung ist immer noch wichtig

Projekte für erneuerbare Energien werden oft dort gebaut, wo die Energieressource am stärksten ist, und nicht dort, wo die Umgebung für elektrische Geräte am besten ist.

Solaranlagen können in trockenen, staubigen oder hochgelegenen Gebieten stehen. Windprojekte können starkem Wind, niedrigen Temperaturen oder Küstenumgebungen ausgesetzt sein.

Daher muss der Außen-VCB entsprechend den tatsächlichen Standortbedingungen bewertet werden.

Isolationsgrad, Kriechstromanforderungen, minimale und maximale Temperatur, Höhe, Kontaminations- und Kondensationsrisiko können alle die endgültige Produktkonfiguration beeinflussen.

Dies steht auch in direktem Zusammenhang mit der VCB-Auswahl für Höhenlagen und kaltes Klima.

Ein Projekt kann gleichzeitig eine Anwendung für erneuerbare Energien und eine spezielle Umweltanwendung sein.

Installation und Inbetriebnahme sind Teil des Netzanschlussprozesses

Selbst ein richtig ausgewählter Leistungsschalter muss noch korrekt installiert und in Betrieb genommen werden.

Während der Arbeiten vor Ort müssen der Gerätezustand, die Primäranschlüsse, Steuerkreise, Statusrückmeldungen und Schutzschnittstellen gemäß den Projektanforderungen überprüft werden.

Der Zweck der Inbetriebnahme besteht nicht nur darin, zu bestätigen, dass der Leistungsschalter öffnen und schließen kann.

Die wichtigere Frage ist, ob sich das Gesamtsystem korrekt verhält:

Reagiert der Leistungsschalter, wenn das Schutzsystem einen Auslösebefehl gibt?

Erhält die Steuerung anschließend den korrekten Status?

Stimmen die lokalen und entfernten Angaben überein?

Sind die Schutz- und Kontrollfunktionen im Einklang mit dem genehmigten Design?

Durch diese Prüfungen wird das Gerät von einem einzelnen Produkt zum Teil eines funktionierenden Netzanschlusssystems.

DGG Power 35-kV-Photovoltaik-Netzanbindungsprojekterfahrung

DGG Power hat eine 35-kV-Photovoltaik-Netzanbindung in Verbindung mit einem 110-kV-Umspannwerk unterstützt und einen neuen bodenstehenden Hochspannungs-Leistungsschalter für den Außenbereich sowie Unterstützung bei der Installation und Inbetriebnahme bereitgestellt.

Bei dieser Art von Projekten wird die Ausrüstung nicht nur anhand ihrer einzelnen Produktparameter bewertet.

Der Leistungsschalter muss in das bestehende Umspannwerksystem passen, mit den Schutz- und Steuerungsanforderungen des Projekts übereinstimmen und vor dem Betrieb korrekt installiert und überprüft werden.

Diese Art von Felderfahrung ist wertvoll, da die Netzanbindung erneuerbarer Energien letztlich eine ingenieurtechnische Integrationsaufgabe ist.

Die Produktherstellung ist nur ein Teil des Lieferprozesses.

Die Auswahl der Ausrüstung, die technische Bestätigung, die Installation, die Inbetriebnahme und die Projektkoordination tragen alle zum Endergebnis bei.

Welche Informationen sollten vor der Anforderung eines Angebots bereitgestellt werden?

Wenn noch keine vollständigen Parameter verfügbar sind, können das Übersichtsschaltbild, das Schutzschema und die technische Spezifikation des Projekts einen nützlichen Ausgangspunkt bieten.

DGG Power unterstützt Netzanbindungsprojekte im Bereich Erneuerbare Energien

DGG Power liefert Mittel- und Hochspannungsübertragungs- und -verteilungsausrüstung für Umspannwerke, Verteilungssysteme, Infrastruktur und Projekte im Bereich erneuerbare Energien.

Bei VCB-Anwendungen im Freien kann DGG Power Kunden von der frühen technischen Phase bis zur Lieferung der Ausrüstung unterstützen.

Abhängig vom Projektumfang kann dies die Auswahl von Leistungsschaltern, CT/PT-Koordination, Steuerungskonfiguration, Überprüfung technischer Dokumente, Werkstests, FAT-Unterstützung sowie Installations- und Inbetriebnahmekoordination umfassen.

Das Ziel besteht nicht einfach darin, einen mit der richtigen Spannung gekennzeichneten Leistungsschalter zu versorgen.

Es soll eine klare Beziehung hergestellt werden zwischen:

Netzbedingungen → Schutzanforderungen → Schalterkonfiguration → Werksüberprüfung → Inbetriebnahme vor Ort

Bei Projekten im Bereich der erneuerbaren Energien ist es diese vollständige Beziehung, die ein Schaltgerät zum Teil einer zuverlässigen Netzverbindungslösung macht.

FAQ: Outdoor-VCBs für den Netzanschluss erneuerbarer Energien

Abschluss

Die Auswahl eines Vakuum-Leistungsschalters für den Außenbereich für ein Netzanschlussprojekt für erneuerbare Energien erfordert mehr als nur die Wahl einer Spannungsklasse.

Der Leistungsschalter muss dem tatsächlichen Betriebsstrom, dem Kurzschlussniveau, den Isolationsanforderungen, dem Schutzschema, der Steuerungsarchitektur und der Standortumgebung entsprechen.

Noch wichtiger ist, dass der VCB als Teil des gesamten Netzanbindungssystems betrachtet werden sollte.

Die eigentliche Betriebskette ist:

Messung → Schutz → Schalterbetätigung → Rückmeldung → Netzsteuerung

Für Versorgungsunternehmen, EPC-Auftragnehmer und Projektentwickler für erneuerbare Energien kann die richtige Zusammenarbeit in der Entwurfs- und Beschaffungsphase die spätere Prüfung, Inbetriebnahme und den Betrieb der Fabrik erheblich vereinfachen.

Wenn Sie einen Vakuum-Leistungsschalter für den Außenbereich für ein Photovoltaik-, Windkraft- oder erneuerbares Energienetzanbindungsprojekt auswählen, senden Sie DGG Power Ihre Systemspannung, den Nennstrom, den Kurzschlusspegel, das Schutzschema, die CT/PT-Anforderungen, die Kommunikationsanforderungen und die technischen Spezifikationen. Unser Team kann Ihnen bei der Bewertung der geeigneten Projektkonfiguration behilflich sein.