ABB-Frequenzumrichter ACS880-37 sichern Notstrombetrieb beim Schöpfwerk Philippsburg

Der Hochwasserrückhalteraum „Polder Rheinschanzinsel“ ist seit Ende 2015 in Betrieb. Auf einer Fläche von rund 210 Hektar dient der Polder dazu, bis zu 6,2 Millionen Kubikmeter Wasser zurückzuhalten, um die Hochwassergefahr für Gemeinden nördlich von Philippsburg (Baden-Württemberg) deutlich zu verringern. Als Taschenpolder wird er bei definierten Hochwassermarken des Rheins nach einem deutsch-französischen Regelwerk geflutet, wobei das Wasser über Ein- und Auslassbauwerke in den Polder strömt und dort bis zu einem maximalen Wasserstand von 99,40 Meter über Normalnull gespeichert werden kann. Mit sinkendem Rheinpegel erfolgt die kontrollierte Entleerung.

Der Polder kommt durchschnittlich drei- bis viermal pro Jahrhundert bei Hochwasserereignissen zum Einsatz, während in den Zwischenzeiten partielle Flutungen der Auenrenaturierung dienen. Zur Überwachung wurden zudem insgesamt 27 mit Datenloggern ausgestattete Grundwassermessstellen eingerichtet.

Während der Polterflutung (Retention) regelt das vom Regierungspräsidium Karlsruhe betriebene Schöpfwerk Philippsburg den Wasserstand des Altrheins, unterstützt durch weitere Binnenschöpfwerke, und schützt so gefährdete Gemeinden vor schadbringenden Grundwasseranstiegen. Das Schöpfwerk wurde 2015 baulich angepasst, damit bei einem Poldereinsatz der Wasserspiegel im Philippsburger Altrhein tiefer abgesenkt werden kann als bei Hochwasserbetrieb ohne Poldereinsatz.

Sechs Pumpen mit einer Leistung von jeweils 630 Kilowatt (bei 690 Volt) und einem maximalen Durchfluss von 5,2 Kubikmeter pro Sekunde sorgen für den entsprechenden Wasserdurchfluss zur Sicherstellung des Grundwasserspiegels. Um den Grundwasserspiegel zu begrenzen, wird der Wasserstand im Altrhein angepasst. In Abhängigkeit vom ankommenden Wasser werden die Pumpen bedarfsgerecht zugeschaltet. Um bei einem Netzausfall die Stromversorgung der Pumpen sicherzustellen, ist zusätzlich ein Notstromdieselaggregat mit einer Leistung von 4 Megawatt im Schöpfwerk installiert.

Softstarter hatten in der Vergangenheit die Aufgabe, die Pumpenmotoren mit reduziertem Strom langsam zu starten. Im Herbst 2025 wurden diese durch drei Frequenzumrichter-Schrankgeräte ACS880-37 ersetzt. Die Ultra-Low Harmonic Drives von ABB mit einer Nennleistung von jeweils 900 Kilowatt (690 Volt) gewährleisten ein optimales Anlaufverhalten der Motoren, passen die notwendige Fördermenge an und verhindern, dass es zu Problemen mit Oberwellen kommt.

Ultra-Low Harmonic Drives können Oberschwingungen auf unter 3 Prozent ohne zusätzliche Komponenten wie externe Filter oder spezielle Ausrüstungen reduzieren. Sie beinhalten eine Komponente zur Verringerung von Oberschwingungen, einschließlich einer aktiven Einspeiseeinheit und eines integrierten Oberschwingungsfilters.

Die Ultra-Low Harmonic Drives sorgen nicht nur für ein sauberes Stromnetz, sondern beim Schöpfwerk Philippsburg auch dafür, dass Oberschwingungen den Generator im Notstrombetrieb nicht belasten können. Der Notstromgenerator läuft dadurch nicht Gefahr zu überhitzen oder dass seine Steuerung gestört wird. Ein störungsfreier Betrieb wird dadurch sichergestellt.

Der Antriebsspezialist IWIK hat die Frequenzumrichter in Betrieb genommen. Das Unternehmen aus dem hessischen Bensheim ist ein ABB-Partner und bietet zertifizierte Leistungen in den Bereichen Verkauf, Support, Wartung und Engineering in enger Zusammenarbeit mit ABB an. Die Kühn Elektrotechnik aus Karlsruhe zeichnete für die Planung der Elektrotechnik verantwortlich und hat IWIK mit der Inbetriebnahme beauftragt.

Netzoberschwingungen verschmutzen das Stromnetz und verursachen ein unberechenbares Verhalten der angeschlossenen Einrichtungen. Zu den Geräten, die das Stromnetz mit Oberschwingungen belasten können, zählen neben vielen anderen elektronischen Systemen auch Frequenzumrichter. Sie können eine hohe Netzstromverzerrung zur Folge haben, die in elektrischen Systemen Probleme verursachen und zu Überhitzung oder Störungen der ans Netz angeschlossenen Verbraucher führen kann.

Frequenzumrichter, die sehr geringe Oberschwingungen erzeugen, wie die Schrankgeräte ACS880-37 in der Ultra-Low Harmonic-Version, können die Netzqualität verbessern und tragen den vermehrt gestellten Forderungen nach einer höheren Qualität der Netzspannung Rechnung. Bei einem konventionellen Frequenzumrichter mit einer 6-Puls-Diodenbrücke als Gleichrichter ist der netzseitige Strom nicht sinusförmig und hat einen signifikanten Oberschwingungsgehalt, speziell der 5. und 7. Harmonischen. Bei solchen Geräten ohne Gegenmaßnahme liegt der Oberschwingungsanteil bei bis zu 150 Prozent. Ein deutlich besseres Verhalten zeigen die Ultra-Low Harmonic Drives von ABB und gewährleisten so eine hohe Netzqualität.