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Energie sparen bei Kurz­schluss­ver­suchen: ABB Ra­tingen setzt im Prüf­feld Frequenz­um­richter ACH580 ein

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Im Prüffeld des ABB-Standortes Ratingen regeln ACH580-Frequenzumrichter bedarfsgerecht und energieeffizient die Lüfter der Antriebsmaschine für den Kurzschlussgenerator mit einer Bemessungsleistung von 80 MVA. Sie ersetzen eine Stern-Dreieck-Schaltung, durch die die Lüfter immer auf Volllast liefen.   

Am ABB-Standort Ratingen werden Mittelspannungsschaltanlagen und zugehörige Geräte entwickelt und produziert. Dazu gehört außerdem ein akkreditiertes Hochleistungsprüffeld, in dem Mittelspannungsschaltanlagen und -geräte diversen Kurzschluss- und kapazitiven Prüfungen unterzogen werden können. 

In dem Prüffeld stellt ein Kurzschlussgenerator den Strom und die Spannung für die Kurzschlussversuche und -testreihen bereit. Der Generator kann dabei kurzzeitig bis zu 80.000 Ampere mit 11.000 Volt liefern. Betrieben wird er von einer Antriebsmaschine, die bislang mithilfe von drei ungeregelten Lüftern gekühlt wurde. Hochgefahren wurden die Lüftermotoren über eine Stern-Dreieck-Umschaltung. Einmal eingeschaltet, liefen die Lüfter immer auf Volllast.   

Im August 2023 wurde die Stern-Dreieck-Schaltung der Lüfter durch eine Frequenzumrichterregelung ersetzt. Seitdem regeln in dem Prüflabor drei ABB-Frequenzumrichter vom Typ ACH580 die Lüftermotoren der Antriebsmaschine, einen 15-kW- und zwei 11-kW-Motoren. Bei den ACH580 handelt es sich um Frequenzumrichter mit speziellen HLK-Funktionalitäten, die für Anwendungen wie Lüfter oder Pumpen optimiert sind.  

Energieeffizienterer Betrieb

„Durch die neuen Frequenzumrichter sind die Lüftermotoren jetzt regelbar und ihr Betrieb ist energieeffizienter“, betont Frank Idaszek. Er bedient in dem Prüffeld die Versuchsanlage und ist dort auch zuständig für die Messtechnik und die Leittechnik für die Anlagensteuerung. 

Die Frequenzumrichter wurden im April 2023 bestellt und zügig geliefert. Der Umbau mit der Verlegung neuer Kabel und die Einbindung und Integration in die ABB-Leittechnik vom Typ 800xA wurden innerhalb von zwei Wochen verwirklicht. Das Einrichten der Geräte beurteilt Frank Idaszek als sehr einfach.   

Die Lüfter werden seitdem in Echtzeit geregelt und überwacht. Das Regelsystem basiert auf der Messung der Temperatur am Lager und in den Wicklungen der Antriebsmaschine mithilfe von sechs Temperatursensoren, die auf der Leittechnik aufgelegt sind. Die drei ACH580 werden über das Leitsystem angesteuert und geregelt, um die Antriebsmaschine bedarfsgerecht zu kühlen.  

Die drei ACH580 werden über das Leitsystem angesteuert, um die Antriebsmaschine bedarfsgerecht zu kühlen.

Gute Erfahrungen

ABB-Frequenzumrichter ACS550 und ACS580 sind in dem Prüffeld seit Langem im Einsatz. So werden die Lager der Antriebsmaschine nicht nur mit Luft gekühlt, sondern auch mit Öl, das von einer Pumpe bereitgestellt wird. Die Ölpumpe wird durch zwei ACS580 geregelt. Die Regelung der Motoren der beiden Lüfter des Kurzschlussgenerators erfolgt ebenfalls durch zwei ABB-Frequenzumrichter.

Frank Idaszek legt bei der Antriebstechnik Wert auf energieeffiziente Lösungen mit hoher Verfügbarkeit bei einer langen Lebensdauer. Mit den Geräten von ABB hat er gute Erfahrungen gemacht. „Die kurzen Lieferzeiten und der Support durch die zuständige ABB-Einheit sind echte Unterscheidungsmerkmale zu den Produkten der Marktbegleiter“, ergänzt er. 

Frank Idaszek legt bei der Antriebstechnik Wert auf energieeffiziente Lösungen mit hoher Verfügbarkeit bei einer langen Lebensdauer.

Signifikante Kostenersparnis

Der Hauptvorteil der Frequenzumrichter der ACH- und ACS-Serie sei eine signifikante Kostenersparnis durch den geringeren Energieverbrauch, so Frank Idaszek. Die Einsparungen durch die neuen ACH580 könnten noch nicht beziffert werden, da sie erst seit wenigen Wochen liefen. Die Anschaffung der beiden ACS580 für die Ölpumpe habe sich aber nach einem Jahr schon amortisiert. Durch den sanften Anfahrprozess und die niedrigere Lüfterdrehzahl werde darüber hinaus die Lebensdauer der Motoren verlängert. 

Auf Empfehlung des ABB-Branchenmanagers wurden bei den ACS550- und ACS580-geregelten Lüfteranlagen die Lastkennlinie von konstanter auf quadratische Kennlinie umgestellt. Dadurch verbraucht das System im Teillastbetrieb bis zu 6 % weniger Energie. Frank Idaszek hat außerdem festgestellt, dass die Ölpumpe der Antriebsmaschine seit der Umstellung sehr viel leiser läuft. 

Der Standort Ratingen will im Jahr 2025 CO2-neutral sein. Durch den Einsatz der energieeffizienten Frequenzumrichter leistet das Prüffeld einen Beitrag dazu.  

ABB in Ratingen

Über 1.000 Mitarbeitende von ABB entwickeln und fertigen in Ratingen Produkte und Lösungen aus dem Bereich Mittelspannung. Dazu gehören Systemlösungen wie etwa Mittelspannungsschaltgeräte und zugehörige Komponenten. Neben Forschung und Entwicklung, Fertigung, Service, Vertrieb und einem eigenen Prüffeld befindet sich in Ratingen das weltweite Zentrum der ABB für Vakuumtechnologie.