docDrosselspulen
download 
Report Transcription
Drosselspulen
Drosselspulen Trockenisolierte Drosselspulen Einleitung Trench ist als führender Hersteller von trockenisolierten «Luftkerndrosselspulen» für die Energietechnik weltweit anerkannt. Unser einzigartiges Konzept, basierend auf vierzigjähriger Betriebserfahrung, hat uns mit Hilfe erfahrener Ingenieure sowie modernsten Fertigungseinrichtungen in Amerika und Europa zum weltweit führenden und bedeutendsten Hersteller für diese Produkte gemacht. Durch die enge Zusammenarbeit mit Energieversorgungsunternehmen und der Elektroindustrie, sowie durch modernste Projektierungs-, Produktions- und Prüfeinrichtungen können wir unseren Kunden Qualitätsprodukte, individuell angepasst an jeden Anwendungsfall, bieten. Die Einsatzbereiche unserer Produkte reichen von Mittelspannungsstrombegrenzungsdrosselspulen bis hin zu Spulen größter Bauleistungen (z. B. über 300 MVA pro Spule) bei höchster Spannungsbeanspruchung. Die Qualitätssicherung unserer Spulenproduktion entspricht ISO 9001. Durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie durch Berücksichtigung modernster Technologien ergeben sich laufend neue oder erweiterte Anwendungsmöglichkeiten für unsere Produkte. 2 Neue Einsatzmöglichkeiten für Drosselspulen sind für Trench eine interessante Herausforderung. Diese Druckschrift bietet einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten und Vorzüge von Trench Drosselspulen. Neben «Luftkern»-Drosselspulen sind wir auch namhafter Hersteller von Eisenkernspulen und ölisolierten Drosselspulen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche (z. B. für die Erdschlusskompensation). Ausführung • glasfasergekapselte, epoxydharzimprägnierte Wicklung • Aluminiumkonstruktion mit geschweißten Verbindungen • hohe mechanische Festigkeit und Kurzschlussfestigkeit • geringe radiale Spannungsbeanspruchung und gleichmäßige Spannungsverteilung entlang der Wicklung • niedrige Geräuschpegelwerte konstant während der gesamten Lebensdauer • freiluftbeständige Konstruktion, mit einem Minimum an Wartungsanforderungen • dimensioniert für eine Lebensdauer von über 30 Jahren • Ausführungen gemäß ANSI/IEEE, IEC, DIN VDE und anderen internationalen Vorschriften Abb. 1 Dreiphasige Kurzschlussbegrenzungsdrossel Anwendungsmöglichkeiten Trockenisolierte Drosselspulen von Trench werden für industrielle Anwendungen sowie in Energieübertragungs- und verteilungssystemen eingesetzt. Hier sind einige typische Anwendungen angeführt. Reihendrosselspulen Reihendrosselspulen werden mit der Sammelschiene oder ihren Abzweigen in Serie geschaltet. Ihre Hauptaufgabe ist es, den Strom im Fehlerfall zu begrenzen. Typische Anwendungsbereiche sind Kurzschlussbegrenzungsdrosseln, Parallellaufdrosseln für Kondensatorbänke etc. Kondensatoreinschaltdrosseln begrenzen Ein- und Ausschaltströme von Kondensatorbänken für Spannungsebenen bis zu 765 kV. Strombegrenzungsdrosseln reduzieren den Kurzschlussstrom auf ein für nachgeschaltete Anlagenteile verträgliches Maß. Der Anwendungsbereich reicht von einfachen Drosseln in Abzweigen bis hin zu Sammelschienendrosseln in Systemen mit einer Nennspannung von bis zu 765 kV, entsprechend einem BIL von 2100 kV. Die technischen Daten der Spezifikation von Kondensatoreinschaltdrosseln sollten Oberwellenströme, Kapazitätstoleranzen und maximale Dauerüberspannungen berücksichtigen. Abb. 2 Prinzipschema Abb. 3 Einphasige Reihendrosselspule Abb. 4 Strombegrenzungsdrosseln 3 Drosselspulen für Lichtbogenöfen (LBO). LBO werden bei niedrigem Elektrodenstrom und langem Lichtbogen am effektivsten betrieben. Dies erfordert den Einsatz einer Drosselspule in Serie mit dem LBO zur Stabilisierung des Lichtbogens. Abb. 5 Reihendrosselspule für L.B.O. 4 Duplexdrosselspulen sind Strombegrenzungsdrosseln mit zwei gegensinnig gewickelten Halbspulen. Diese Drosselspulen weisen eine gewünscht niedrige Reaktanz im Nennbetrieb und eine hohe Reaktanz im Fehlerfall auf. Lastflussdrosselspulen werden in Reihe zur Übertragungsleitung geschaltet (bis zu 800 kV). Durch die Veränderung der Leitungsimpedanz wird der Lastfluss kontrolliert und die mögliche Übertragungsleistung optimiert. Abb. 6 Lastflussdrosselspulen Filterdrosselspulen Filterdrosselspulen werden in Verbindung mit Kondensatorbänken verwendet, um einen Serienschwingkreis (abgestimmt auf eine bestimmte Frequenz), bzw. in Verbindung mit Kondensatoren und Widerständen einen Parallelschwingkreis (Breitbandfilter) zu bilden. Spule ohne zusätzliche Dämpfungswiderstände bis auf ein Zehntel des Wertes. Diese fest angebauten Ringe sind mit dem Magnetfeld der Spule gekoppelt. Zusätzlicher Platzbedarf, Aufwand für Verschienungen und Kosten, verursacht durch separate Komponenten, wie z.B. Widerstände, werden dadurch vermieden. Das Kondensator/Filter-Schutzrelais CPR 04 ist ein hochentwickeltes Schutzrelais auf Mikroprozessorbasis, welches speziell für den Schutz von Kondensatorbänken und harmonischen Filtern entwickelt wurde. Abb. 7 Prinzipschema Bei der Spezifikation von Filterdrosselspulen sollten sowohl die Grundwellen- und Oberwellenströme als auch eventuelle Anforderungen im Hinblick auf Anzapfungen oder stufenlose Induktivitätseinstellung zusammen mit den gewünschten Toleranzen spezifiziert werden. Abb. 10 Kondensator/Filter-Schutzrelais Viele Filteranwendungen erfordern wesentlich niedrigere als die natürlichen Gütewerte der Drosselspulen. Zur Erreichung dieser niedrigen Werte, wird üblicherweise ein Widerstand parallel zur Drosselspule geschaltet. Eine preisgünstigere Alternative ist das Anbringen der patentierten «Dämpfungsringe» an der Spule. Dies reduziert den Gütefaktor der Abb. 8 Filterdrosselspulen Abb. 9 Filterdrosselspulen mit Dämpfungsringen 5 Durch den Einsatz von statischen Kompensationsanlagen in Hochspannungsnetzen wird deren Betriebssicherheit verbessert und die Übertragungskapazität der Leitung durch Verringerung der Übertragungsverluste erhöht. Kompensationsdrosselspulen Sie werden üblicherweise an die Tertiärwicklung des Transformators, aber auch direkt an die Hochspannungsleitung (bis 115 kV) angeschlossen. Kompensationsdrosselspulen werden bei langen Hochspannungsleitungen/-kabeln eingesetzt um den durch Schwachlast auftretenden kapazitiven Strom und die damit verbundene Spannungserhöhung zu kompensieren. Thyristorgesteuerte Kompensationsdrosseln werden in statischen Kompensationsanlagen (SVC) verwendet. Hierbei wird die Blindleistung der Drossel mittels Thyristoren verändert. SVC Anlagen erfordern in der Regel folgende Drosseln: • Thyristorgesteuerte Kompensationsdrosselspulen (TCR) Abb. 11 Prinzipschema Abb. 12 Einphasige Kompensationsdrosseln • Drosselspulen für thyristorgeschaltete Kondensatorbänke (TSC) und • Filterkreisdrosselspulen (FR) Abb. 13 Thyristorgesteuerte Kompensationsdrosselspulen in einer statischen Kompensationsanlage, Filterdrosselspulen 6 Abb. 14 Thyristorgesteuerte Drosselspulen Drosselspulen für die HGÜ Hochspannungsgleichstromübertragung wird für den Energietransport über weite Entfernun- a) AC - PLC gen sowie als Kurzkupplungen zwischen unterschiedlichen Übertragungssystemen verwendet. In HGÜ-Anlagen finden Glättungsdrosseln, Filterdrosseln für Gleich- b) AC - FR Abb. 16 Filterdrosselspulen c) HVDC - SMR und Wechselspannung, TFH-Sperren sowie Störspannungsfilterkreis (RIV)-Drosseln Anwendung. d) DC - FR e) DC - PLC Abb. 15 Prinzipschema Abb. 17 Glättungsdrosselspule für HGÜ 7 Glättungsdrosselspulen Glättungsdrosselspulen werden zur Stromglättung in gleichrichtergespeisten Netzen eingesetzt. Sie finden ihre Anwendung in der Leistungselektronik, bei Antrieben von Stahlwerkswalzstraßen und Bergbauförderanlagen. Sie werden auch in Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen mit Systemspannungen bis über 500 kV eingesetzt. Abb. 19 Eisenkernspule, forciert, luftgekühlt 8 Abb. 18 Prinzipschema Abb. 20 Luftkern, selbstgekühlt Abb. 21 Eisenkernspule, wassergekühlt Prüfdrosselspulen Einstellbare Kurzschlussstrombegrenzungsdrosselspule Prüfdrosselspulen werden in Hochspannungs- und Hochleistungsprüflaboratorien eingesetzt. Einige typische Anwendungsfälle sind Strombegrenzung, synthetische Schalterprüfung, induktive Energiespeicherung, Leitungsnachbildung, etc. Abb. 22 Prinzipschema Abb. 24 Einstellbare Kurzschlussbegrenzungsdrossel Abb. 25 Kurzschlussprüfdrossel Abb. 23 Drosselbank für den Spannungskreis einer synthetischen Schalterprüfanlage 9 Sternpunkterdungsdrosselspulen Sternpunkterdungsdrosselspulen dienen zur niederohmigen Sternpunkterdung von Netzen, um bei Fehlern im Netz den Erdkurzschlussstrom auf vorgegebene Werte zu begrenzen. Spezifikationen sollten auch Angaben über Ausgleichs- und Fehlerströme und Belastungdauer beinhalten. Erdschlusslöschspulen (Petersen Spulen) sind einphasige Erdungsdrosselspulen für die Kompensation des kapazitiven Erdschlussstromes im einpoligen Erdschlussfall. Da sich die Netzzustände laufend verändern, muss die Induktivität von Erdschlusslöschspulen einstellbar sein. Aufgrund der zahlreichen Vorteile nutzt das von Trench entwickelte EPSY-Erdschlussschutzsystem die Eigenschaften der kontinuierlich einstellbaren Tauchkernspule. Abb. 27 110 kV Erdschlusslöschspule Abb. 28 Standard Erdschlusslöschspule Erdschlusslöschspulen Abb. 26 Prinzipschema 10 Aufbau Luftkerndrosselspulen von Trench bestehen in der Regel aus mehreren parallelen, isolierten Aluminiumleitern (Kupfer auf Anfrage). Diese Leiter können entweder kleinere Einzeldrähte oder auch speziell dimensionierte, von Trench selbst gefertigte Kabel sein. Leiterabmessungen und -aufbau hängen von den technischen Daten der Drosselspule ab. Die Vielfalt der bei Trench verfügbaren Leiterarten und Größen ermöglicht die Fertigung von technisch und wirtschaftlich optimalen Produkten. Die Wicklungen sind mit harzimprägniertem Fiberglas verstärkt. Dies ergibt, im Anschluss an einen genau definierten Wärmebehandlungsprozess, eine gekapselte Spule. Zusätzlich integrierte horizontale und vertikale Fiberglasbandagen verhindern Vibrationen innerhalb der Drosselspule und ergeben für die gesamte Einheit höchste mechanische Festigkeit. Die Wicklung ist an jedem Ende mit einer Aluminiumpresskonstruktion, dem Stromverteilungskreuz, elektrisch und mechanisch verbunden. Aus diesem Aufbau resultiert eine mechanisch hochfeste Einheit, die auch extrem hohen Kurzschlusskräften Stand zu halten vermag. Trench Drosselspulen entsprechen allen mechanischen Anforderungen, wie z. B. Kraftwirkung auf Anschlüsse, Umbruchskräften, Windbelastungen oder auch Erdbebenkräften. Details siehe Abbildung 29. Trench Drosselspulen gelangen in allen Umgebungsbedingungen und klimatischen Zonen zum Einsatz. Sie zeigen selbst unter erschwerten Umweltbedingungen optimales Betriebsverhalten. Abb. 29 Typische Trench Spule Als Ergänzung zu den fest eingestellten Induktivitäten bietet Trench auch Drosselspulen mit Anzapfungen oder stufenloser Verstellmöglichkeit an. Durch eine Vielzahl von technischen Lösungen können wir sowohl grobe als auch feine Induktivitätseinstellungen bieten. 11 Anschlüsse/ Metallfreier Raum Anschlüsse Abb. 30 Anschlussanforderungen Abb. 31 Anschlussausführungen Die in den Abbildungen 32 und 33 angegebenen Mindestabstände zu Metallteilen und benachbarten Spulen sind Richtwerte. Zu jedem Projekt liefert Trench genaue spezifische Detailangaben. Die Einhaltung der Mindestabstände liegt im Verantwortungsbereich des Kunden. Besonders ist auf Stahlarmierungen in Fundamenten und Böden, sowie Metallstrukturen in Gebäuden und Anlagen zu achten. Auch außerhalb der metallfreien Räume ist es ratsam, geschlossene metallische Schleifen zu vermeiden, da die darin fließenden Kreisströme zu unzulässig hoher Erwärmung führen können. Zur Einhaltung des metallfreien Raumes unterhalb der Drossel können von Trench entsprechende Verlängerungsstützen geliefert werden. Auf Wunsch liefern wir auch Empfehlungen für die Armierung von Unterkonstruktionen. D Abb. 32 Minimaler Abstand zu benachbarten Spulen und zu Metallteilen ohne geschlossene Schleifen (Richtwerte) 12 Installation Prinzipiell lassen sich TrenchDrosselspulen neben- oder übereinander aufstellen. Häufig erfolgt der Einbau in bereits vorhandene Anlagen mit vorgegebenen Platzverhältnissen. Durch unsere hochentwickelten computergestützten Berechnungs- und Dimensionierungsmöglichkeiten sind wir in der Lage, die Drosseln den schwierigsten Platzverhältnissen anzupassen. Durch variable Sternkonstruktionen kann die Lage der elektrischen Anschlüsse optimal gewählt werden. Minimaler Installationsaufwand, im wesentlichen nur die Montage von Isolatoren und Verlängerungsstützen, ist für uns selbstverständlich. Entsprechene Montageanleitungen liegen jeder Lieferung bei. Wir berücksichtigen sämtliche Aspekte einer Drosselinstallation: Anforderungen an Belüftungsmaßnahmen, Verlängerungsstützen, elektrische Anschlüsse und Verschienungsanordnung. Auf Wunsch stellen wir auch folgende Detailinformationen zur Verfügung: • Magnetfeldanalysen für Bodenbefestigungen und Fundamente, Erdungsgitter, Zäune und benachbarte mechanische Strukturen • Kräfte auf benachbarte Spulen, Schienen- und Kabelverbindungen • Erdbebenanalyse der gesamten Drosseleinheit samt Isolatoren und Bodenbefestigung soweit mitgeliefert. Abb. 33 Anordnung als dreiphasige Turmdrossel 13 Prüfungen/ Verluste Über die Routineprüfungen hinaus sind wir in der Lage, einen Großteil der in den Vorschriften beschriebenen Typen- und Spezialprüfungen mit unseren Prüfeinrichtungen durchzuführen. Diese Prüfungen werden auf Kundenwunsch und gegen Mehrpreis durchgeführt. Alternativ stehen Prüfprotokolle ähnlicher Geräte auf Wunsch zur Verfügung. Abb. 34 Hochspannungsprüflabor Prüfungen Alle von Trench gefertigten Drosselspulen werden einem umfassenden Prüfungs- und Inspektionsprogramm unterzogen. Zusätzlich zu den Routineprüfungen nach ANSI/IEEE und IEC werden laufend Produktionsprüfungen durchgeführt, um ein Maximum an Betriebssicherheit zu garantieren. Prüfergebnisse werden in Form eines Prüfprotokolles jeder Lieferung beigefügt. 14 Alle wesentlichen Komponenten werden einem umfassenden Testprogramm unterzogen. Kühlkanaldistanzstücke sowie die glasfaserverstärkten/harzimprägnierten Wicklungen werden routinemäßig auf mechanische Festigkeit und Kriechstrombeständigkeit überprüft. Zum Nachweis des Lebensdauerverhaltens werden thermische und Multifaktoralterungsstudien durchgeführt. Alle diese Tests im Rahmen unseres Qualitätssicherungsprogrammes sichern den störungsfreien Betrieb unserer Spulen während der gesamten Lebensdauer. Verluste Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist der optimale Materialeinsatz im Verhältnis zur Verlustleistung der Drossel. Wird vom Kunden keine Verlustoptimierung gefordert, erfolgt die Dimensionierung im Hinblick auf ein Preis/Leistungsoptimum unter Berücksichtigung der relevanten technischen Daten. Vermehrt nutzen heute unsere Kunden die Vorteile der Verlustoptimierung. Unter Einbeziehung der vom Kunden spezifizierten Vorgaben werden von Trench die Gesamtkosten, bestehend aus Spulen- plus Verlustkosten, optimiert. Verlustbewertete Spulen sind im allgemeinen auch thermisch niedriger beansprucht und bieten daher den Vorteil einer erhöhten Überlastbarkeit. Die Möglichkeit, Drosselspulen mit niedrigsten Verlusten herzustellen, wird von vielen Energieversorgungsunternehmen zum kostenneutralen Austausch von unwirtschaftlichen Altgeräten vermehrt genutzt. Hierbei können unsere Lösungen weitestgehend den vorhandenen räumlichen Gegebenheiten angepasst werden. Weitere Gründe, von den natürlichen Verlusten abzuweichen, sind z. B. Einsatzbereiche, wo Anforderungen an den Gütefaktor (X/R-Verhältnis) der Spule gestellt werden. So können für Kondensatoreinschaltoder auch Filterdrosselspulen Gütefaktoren sowohl bei der Grundwelle als auch bei verschiedenen harmonischen Frequenzen wesentlich sein. Gehäuse und Verlängerungsstützen Trench projektiert und fertigt Gehäuse und Verlängerungsstützen speziell für trockenisolierte Drosselspulen. Abhängig von den Erfordernissen bieten wir Gehäuse aus Metall oder Fiberglas sowohl für Innenraum als auch für Freiluftanwendung an. Hierbei werden elektrische Anforderungen wie z. B. die Verhinderung von Kreisströmen, Belüftungsanforderungen, zulässige Übertemperatur, bereits berücksichtigt. Die mechanische Festigkeit der gesamten Anordnung wurde durch umfangreiche Kurzschlussprüfungen nachgewiesen. Abb. 35 Filterdrosselspule mit Schallschirmung Abb. 36 Filterdrosselspule mit Verlängerungsstützen Verlängerungsstützen dienen sowohl zur Einhaltung des Sicherheitsabstandes für begehbare Anlagen, als auch zum Einhalten des metallfreien Raumes unterhalb der Drossel. Eine Vielzahl von Ausführungen, wie z. B. Fiberglas, Aluminium und unmagnetischer Stahl stehen zur Verfügung und werden, der Anwendung entsprechend angepasst, angeboten. Weitere Informationen über Gehäuse und Verlängerungsstützen erhalten Sie auf Anfrage. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Anbringung von Schallschirmungen, die den Geräuschpegel bei speziellen Anwendungen, wie z. B Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen, senken. 15 Trench Austria GmbH Paschinger Straße 49 AT-4060 Linz-Leonding/Austria Phone +43.732.6793-0 Fax +43.732.6713 41 email [email protected] Daten für eine Bestellung • Anwendung der Drosselspule • Innenraum- oder Freiluftaufstellung • Systemspannung, Stoßspannung (BIL) • Nennstrom und maximaler Dauerstrom (Grundwelle und Oberwellen) • Kurzschlussstrom und Dauer • Nenninduktivität/ Nennimpedanz • Montage (nebeneinander oder übereinander) • Zubehör (Klemmen, Verschienung, etc.) • Einbauart und Umgebungsbedingungen • Umgebungstemperaturbereich Trench Brasil LTDA Via Expressa de Contagem, 2685 CEP 32370-485 Contagem, Minas Gerais/Brasil Phone +55.31.391-5959 Fax +55.31.391-1828 email [email protected] Trench China Limited 3658 Jiang Cheng Road Minhang, Shanghai 200245 P.R. China Phone +86.21.64630088 Fax +86.21.64637828 email [email protected] Trench France S.A. 16, rue du Général Cassagnou B.P. 70 FR-68302 St-Louis/France Phone +33.3.89 70 23 23 Fax +33.3.89 67 26 63 email [email protected] Trench Germany GmbH Nürnberger Straße 199 DE-96050 Bamberg/Germany Phone +49.951.1803-0 Fax +49.951.1803-224 email [email protected] Trench Italia S.r.l. Strada Curagnata 37 IT-17014 Cairo-Montenotte/Italy Phone +39.019.5161.111 Fax +39.019.5161.401 email [email protected] Trench Limited Coil Product Division 71 Maybrook Drive, Scarborough Ontario, Canada M1V 4B6 Phone +1.416.298-8108 Fax +1.416.298-2209 email [email protected] www.trenchgroup.com Trench Limited Instrument Transformer Division 390 Midwest Road, Scarborough Ontario, Canada M1P 3B5 Phone +1.416.751-8570 Fax +1.416.751-6952 email [email protected] Trench Switzerland AG Lehenmattstraße 353 CH-4052 Basel/Switzerland Phone +41.61.315 51 11 Fax +41.61.315 59 00 email [email protected] Änderungen vorbehalten 04.09 D 600 Trench (UK) Limited South Drive Hebburn Tyne & Wear NE31 1UW, Great Britain Phone +44.191.483.4711 Fax +44.191.430.0633 email [email protected]
