Die Spannung stimmt

Viele regenerative Erzeugungsanlagen speisen ihren Strom in das lokale Verteilnetz ein. Insbesondere in ländlichen Gegenden kann die von Windenergie- oder Photovoltaikanlagen erzeugte Leistung die geplante Lastleistung schnell um ein Mehrfaches übersteigen. Statt zu einem Spannungsabfall entlang der Leitung zwischen Transformator und Verbraucher kommt es zu einem Spannungsanstieg in der Nähe des Erzeugers. Häufig ist die Strombelastbarkeit oder thermische Begrenzung der vorhandenen Kabel oder Freileitungen nicht limitierend. Da aber die erzeugte Leistung höher ist als die Lastleistung, kann die Spannung stark ansteigen und das zulässige Spannungsband überschreiten. Dieses darf aber laut europäischer Norm 50160 einen Bereich von +/- 10 % der Nennleistung nicht übersteigen.

Mithilfe eines Längsspannungsreglers (Line Voltage Regulator, LVR) von ABB lässt sich das verfügbare Spannungsband erheblich vergrößern: „Damit kann zusätzliche Leistung ins Netz eingespeist werden, ohne das zulässige Spannungsband zu übersteigen“, erklärt Frank Cornelius, der die Entwicklung des neuen Reglers im ABB-Transformatorenwerk in Brilon leitet. Ein LVR kann das Spannungsniveau im nachgelagerten Teil des Netzes anpassen und eine zusätzliche Spannung erzeugen, die die vorhandene Netzspannung überlagert. Diese wird über einen Zusatztransformator eingekoppelt.

Gute Erfahrungen bei Westnetz

Der Verteilnetzbetreiber Westnetz setzt bereits mehrere Längsspannungsregler von ABB ein. Die 100%ige Tochter der innogy ist der Verteilnetzbetreiber für Strom und Gas im Westen Deutschlands und beschäftigt rund 5.100 Mitarbeiter. In der Eifel betreibt das Unternehmen beispielsweise ein 20-kV-Mittelspannungsnetz mit über 200 angeschlossenen PV-, Biomasse- und kleinen Wasserkraftanlagen mit einer Gesamterzeugungsleistung von über 5 MW. Das Netz erstreckt sich zurzeit über eine Länge von mehr als 25 km. In den nächsten Jahren sollen weitere regenerative Anlagen angeschlossen werden.

Eine Netzstudie ergab, dass das damit verbundene Problem der Spannungsanhebung unter wirtschaftlichen Randbedingungen weder durch eine aktive Regelung des HS/MS-Transformators noch durch den breiten Einsatz von regelbaren Ortsnetztransformatoren gelöst werden kann. Westnetz entschied sich daher für den Einsatz eines ABB-Mittelspannungslängsreglers. Dieser wurde in 10 km Entfernung vom HS/MS-Transformator installiert.

„Diese Lösung ist wesentlich kostengünstiger als ein Netzausbau. Zudem waren die vorhandenen Kabel für eine höhere Strombelastbarkeit ausgelegt und stellten daher keinen begrenzenden Faktor dar. Die gesamte Installation einschließlich der Planung und der behördlichen Genehmigung erfolgte in wenigen Monaten – wesentlich schneller als eine Netzerweiterung“, sagt Cornelius.

Der LVR kann die Spannung bei einem Leistungsfluss von bis zu 14 MVA um +/- 8 % anpassen. Die Spannungsregelung erfolgt in Schritten zu je 1,6 %. Der LVR ist sehr kurzschlussfest und die Spannungsregelung erfolgt automatisch. Über eine RTU (Remote Terminal Unit) und GPRS-Kommunikation ist er mit dem Netzleitsystem verbunden. So kann Westnetz jederzeit auf Messwerte wie Spannung, Strom und Leistungsfluss sowie den Status des Reglers zugreifen. Der LVR kann zudem lokal oder aus der Ferne gesteuert werden. „Die Installation des Mittelspannungsreglers ist für Westnetz eine intelligente Lösung, um das Problem der Spannungsschwankungen technisch optimal, zeitsparend und zugleich wirtschaftlich zu lösen“, betont Frank Cornelius.