WPF AKEEV Prof. Dr.-Ing. K.Lehmann
Komponenten der elektrischen Energieversorgung (13)
Welche Veranlassungen gibt es, in elektr. EV-Systemen Veränderungen vorzunehmen?
Welche Zusammenhänge für Entscheidungen zu Veränderungen sehen
Sie?
Abschnitte im Anlagen/ System-Lebenszyklus
Anlagen/ System- Design
Anlagen/ System- Konstruktion
Anlagen/ System- Lieferung
Anlagen/ System- Inbetriebnahme
Anlagen/ System- Betrieb
Wartung/
Reparatur
Entsorgung/
Außerbetriebnahme
• höchste Kosten
• längste Zeit
• Leistungsanforderungen Ei nflu
ss
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung
F Sind Überdimensionierung infolge geringerer Leistungsanforderung F Sind Alterungserscheinungen im Betrieb
F Sind manuelle Betriebsführungsprozesse
Gründe für Veränderungen?
¾vorhandener Anlagenbestand
Ödimensioniert nach Förderleistungen (3-4 fach ) ÖStand der Technik aus Errichtungszeiten
(z.T. älter 10-20 Jahre)
ÖÄnderung/ Anpassung des Normen- und Regelwerkes für Betreiben
¾ technischer Zustand des Anlagenbestandes Ö Störanfälligkeit
Ö Hoher Bedienungsaufwand ÆErschwerte Betriebsführung Ö Hoher Instandhaltungsaufwand Ö Gesundheitsgefährdung
(Asbest, PCB, Kontamination u.ä.) Ö geringer Lichtbogenschutz
Ægeringer Personenschutz
¾vorhandener Anlagenbestand
Ödimensioniert nach Förderleistungen (3-4 fach ) ÖStand der Technik aus Errichtungszeiten
(z.T. älter 10-20 Jahre)
ÖÄnderung/ Anpassung des Normen- und Regelwerkes für Betreiben
¾ technischer Zustand des Anlagenbestandes Ö Störanfälligkeit
Ö Hoher Bedienungsaufwand ÆErschwerte Betriebsführung Ö Hoher Instandhaltungsaufwand Ö Gesundheitsgefährdung
(Asbest, PCB, Kontamination u.ä.) Ö geringer Lichtbogenschutz
Ægeringer Personenschutz
¾ Tagebaubetrieb ist nicht stationär
ÖTagebautechnologie führt zu Verlagerung der Lastschwerpunkte
ÖAnpassungen bei beweglichen Stromversorgungsanlagen
¾ Veränderung des Leistungsbedarfes durch Veränderung der Förderleistung
Öbestehende Stromversorgungs-Anlagen überdimensioniert
¾ Wettbewerbsdruck (Einführung Marktwirtschaft, Liberalisierung Energiemarkt) führt zu Kostendruck
ÖNotwendigkeit der Senkung von Kosten für Instandhaltung, Betriebsführung
¾ Tagebaubetrieb ist nicht stationär
ÖTagebautechnologie führt zu Verlagerung der Lastschwerpunkte
ÖAnpassungen bei beweglichen Stromversorgungsanlagen
¾ Veränderung des Leistungsbedarfes durch Veränderung der Förderleistung
Öbestehende Stromversorgungs-Anlagen überdimensioniert
¾ Wettbewerbsdruck (Einführung Marktwirtschaft, Liberalisierung Energiemarkt) führt zu Kostendruck
ÖNotwendigkeit der Senkung von Kosten für Instandhaltung, Betriebsführung
Gezielte Umgestaltung der Stromversorgung im Komplex
der Tagebauentwicklung
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (16)
Entwicklung von zweckmäßig und wirtschaftlichen Komponenten eines modernen, auf langfristigen Betrieb ausgerichteten Stromversorgungssystems
Ö
Komplexlösungen, die folgenden technischen und technologischen Anforderungen genügen:
zhohe Zuverlässigkeit/ Verfügbarkeit z technologische Flexibiltät/ Anpassbarkeit/ Erweiterbarkeit zPersonen- und Anlagensicherheit zkompakte Bauweise/ geringer Platzbedarf/ geringes Gewicht zon- und off-line-Diagnosemöglichkeiten zResistenz gegen Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Staub,
Hitze, Kälte u.ä.)
zEMV-orientiertes Blitzschutzkonzept, Durchsetzung einheitlicher Isolationskoordination
zRüttelfestigkeit z schnelle und leichte Umsetzbarkeit der Anlagentechnik z geringer Wartungs-, Instandhaltungs- und Betreiberaufwand
¾Komplexprojekte - Stromversorgung
eingebettet in die Errichtung von Neuanlagen und Rekonstruktion von Tagebauanlagen, Geräten und Bandanlagen
¾schrittweise Anpassung der zentralen Stromversorgung an die veränderten Bedingungen
¾technische Entwicklungen (z.T. bergbauspezifisch) von Verteilungsanlagen, Schaltanlagen und Komponenten der Stromversorgung
¾entsprechende Ausrüstung mit Hard- und Software zur Steuerung, Bedienung und Diagnose
Wie können solche konzeptionellen Anforderungen umgesetzt werden?
Definieren Sie Vorgehensschritte und grundlegende Überlegungsabläufe!
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (18)
An welcher Stelle/ welchen Komponenten des Systems sind Änderungen erforderlich
Schaltanlagen
Netzkonfiguration
Einzelne Betriebsmittel (Schalter, Erdschlussspulen, FL-Maste, Kabel o.a.)
Warum sind diese Änderungen erforderlich
Leistungszunahme/ -verringerung
Alter des Betriebsmittels/ Systems
Dimensionierung des BM/ Systems
Sicherheitsmängel
Gesetzliche Forderungen (Normen, Gesetze – EMV, BImSch)
Aufwand Betrieb/ Instandhaltung
Welche Anforderungen müssen an diese Veränderungen gestellt werden?
Einfacher Ersatz
Ersatz mit erweiterten Funktionalitäten
Ersatz mit veränderten Anforderungen aus dem Gesamtsystem
Technische Ausführung, Konfiguration des Systems
Zeitraum des zukünftigen Einsatzes
Realisierungsplanung im laufenden Betrieb?
Kostenbetrachtung – Beschaffung/ Betrieb Ö Wirtschaftlichkeit
Integration in die Funktionalität des Gesamtsystems
Realisierung der Sicherheitsanforderungen
Konformität zu geltenden Vorschriften
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (20)
Teil 1
Beispiel : Schaltanlagenkonzept F60 JäWa – Ersatz Leistungsschalter- durch
Lastschaltanlagen
• luftisolierte Schaltanlagen mit Leistungsschalter
• Sicherung (n-1)-Prinzip durch selektive Trafo-Abschaltung im Fehlerfall Ö 1 Trafo ver- sorgt weiter
• Alter der Anlagen 20-30 Jahre
• großer Platzbedarf
• Personenschutz nach neuen Gesetzlichkeit nicht gesichert
• Nachdenken begann bei Reko der 2. Brücke
• Alternativen?
• Platz
• Anforderungen
• Sicherheit
• gesicherter Betrieb
• SF
6– isolierte 30-kV- Lastschaltanlage FBE
• modifiziert nach Vorgaben
• Verlassen des (n-1)-Ver- sorgungsprinzips
• bei Trafostörung kurzzei- tige Unterbrechung bis zur Herstellung des neuen Schaltzustandes
• d.h. Verzicht auf selektive Trafoauslösung !!
• Trafoausschaltung im Feh- lerfall übernimmt 30-kV-LS im vorgelagerten UW
• 1997 Erstinbetriebnahme
2 Einspeisungen zu je 5 Einheiten
• Einspeisung
• Kupplung
• 2 Trafo-Abgänge
• „Kurzschließer“
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (20)
Teil 3
Ersatz Leistungsschalter- durch Lastschaltanlagen
Unter welchen Bedingungen ist dieses Konzept möglich?
Störungen von 12-MVA-Trafos äußerst selten – Wahrscheinlichkeit Ausfall gering
technische Lösungen zur Realisierung des Schutzes/ der Auslösung Trafo erforderlich
Ersatz LS-Anlage durch Lastschaltanlage Ö Höhe KS-Ströme muss beachtet werden
Schutzeinrichtungen Trafo: Diff-Schutz, Buchholzschutz, Überstromzeitschutz, Thermoge- fahrenschutz
Schutz des Trafos = Ausschalten von KS-Strömen mit Lastschaltanlage nicht beherrschbar
Funktion muss von 30-kV-LS der vorgelagerten Station übernommen werden
Schutzfunktionalitäten:
Buchholzwarnung + Temp.-Überw. Stufe 1 Ö Meldung
Diff.-Schutz + Buchholzauslösung Ö 30-kV-Einspeisung + 6-kV-LS Trafo
Temp.-Überwachung Stufe 2 Ö Auskösung 6-kV-LS Trafo
Schutzsignalübertragung:
Einspeisung ist 30-kV-Leitungstrosse mit integrierter LWL
Schutzsignale eingekoppelt auf LWL mit Wirkung auf beide Einspeisungen
Redundanz bei Ausfall LWL/ fehlender LWL-Übertragung
Kurzschließerfunktion Ö Schutzsignal auf „Ein“ des Kurzschließers
Abschaltungen dann über KS-Schutz
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (22)
Teil 1
Beispiel : Leitungstrossenentwicklung (Technik/ Betrieb)
Ö Wegfall der doppelten Legung
Ö Wegfall Steuerleitungstrommel
Ö Vorzüge EMV - Verträglichkeit
Ö hohe Datenübertragungsraten
Kabelaufbau neu Alte Leitungs- trommel, altes Kabel
Einsatz Kabelspulwagen
Aufbau Kabeltrassen
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Komponenten der elektrischen Energieversorgung (24)
Teil 2
Beispiel : Leitungstrossenentwicklung (Technik/ Betrieb)
alter Zustand neuer Zustand Effekt
Lieferung Kurzlängen 30 kV Lieferung 30kV bis 1000m ÖAufbau zentraler Kabeltrassen
NTSCEÖU-Leitungstrosse NTSCGEWÖU 3x185+3x95/3 Lieferung
max. 300m30kV bis 1000m Ögeringer Platzbedarf
NTSCGEWÖU 3x185+3x95/3 Ökeine Blitzgefährdung gegenüber FL ÖEinsatz von Kabelspul- u. Verlegewagen,
Arbeitserleichterung beim Verlegen NTSCEÖU-Leitungstrosse 6 kV Lieferung 6 kV bis 1200m NTSCGEWÖU ÖZeiteinsparung 1km = 6Std.
max. 500m 3x185+3x95/3 ÖEinsparung an Muffen bzw.
Klemmverbindern
ÖMinimierung von Schwachpunkten ÖEinsparung Montagzeit
nicht lieferbar Lieferung Leitungstrosse 3,6/6 und 18/30 kV ÖErhöhung Personenschutz mit konzentrischen Schutzleiter über im Vorfeld
Energieleiter
nicht lieferbar Integration von MSR-Adern in Energie- ÖWegfall der doppelten Legung leitungen, bergbautaugliche reine Öhohe Datenübertragungsraten MSR-Leitungen für verschiedene
BUS-Systeme
Einsatz von LWL- in Leitungstrossen ÖEMV-Verträglichkeit
