Blindleistungskompensation Niederspannung

1 Auswahlschemen

2 MKK-Leistungskondensatoren4RB5

3 UnverdrosselteFestkompensation4RD5

4 UnverdrosselteKleinregeleinheiten4RY

5 UnverdrosselteBlindleistungs-Regeleinheiten4RY

6 UnverdrosselteKondensatorbaugruppen4RY57

7 VerdrosselteBlindleistungs-Regeleinheiten4RF1/2

8 SpeziellverdrosselteBlindleistungs-Regeleinheiten

4RF3/4mitTonfrequenzsperrung<250Hz

9 VerdrosselteKondensatorbaugruppen4RF5

10 VerdrosselteFestkompensation4RF6

11 Blindleistungsregler,Reglerbaugruppen4RY67/68

12 Zubehör

13 Anhang

Blindleistungskompensation Mittelspannung

14 MittelspannungEinzelkomponenten

15 MittelspannungRegelanlagen

Inhalt

KompensationsanlagenfürMittelspan-nungwerdenoftzurFestkompensationvonMotorenoderalsRegelanlagefüreineGruppevonMittelspannungsantriebenbenutzt. In einemkomplexenBetriebkannaucheine,überderNiederspannungangeordnete,zentraleMittelspannungs-kompensationdencosφdeskomplettenBetriebesweiteranheben.

Eine sichere Sache – Schutz von Kondensatoren und Kondensator-batterie

Steht bei Motoren, Transformatoren,Stromrichtern,LeitungenundKabelneinvorbeugenderSchutzderBetriebsmittelvorbleibendenBeschädigungenimVorder-grund,sogehtesbeiKondensatorenumdieEingrenzungvonSchadensauswirkungenaufdieUmgebung,hauptsächlichinHin-blickaufÜberströmeundÜberspannungen.

EineMittelspannungskompensationbestehtimWesentlichenaus:

KondensatoreninIP00bzw.gekapseltenKondensatoreninIP55,

Sicherungen,SchützeundBlindleistungsregler.

SieistauchalsungeregelteFeststufeerhältlich.

Wissenswertes rund um „Power Quality“Mittelspannungskompensation

Grafik 1PrinzipaufbauSchrankfeld

DasAbschmelzenvonWickelsicherungenerfolgtnichtwiebeiNiederspannungs-KondensatorendurchdieNetzenergie,sonderndurchgespeicherteEnergiederparallelliegendenWickel.DurchdiegroßeWickelanzahlergibtsichbeimAnsprecheneinerWickelsi-cherungeineKapazitätsänderungvonnuretwa2%.GrundsätzlichwirdjedesWickelelementbeidpoligmitSicherungenausgestattet.

FunktionierendeWickelsicherungenverlängerndieNutzungsdauervonLeistungskondensatoren-Betriebsstörungenwerdenvermie-den.MitfortschreitendemAlterderKondensatorenbestehtjedoch

Spannung – Überstrom und Überspannungsschutz

EinfürKondensatorenausreichenderÜberspannungsschutzer-folgtinderübergeordnetenSchaltanlage.EinzusätzlicherSchutzstelltimFalleeinerMotor-FestkompensationderÜberspannungs-begrenzerdar.ImFalleeinerStromüberlastbestehtdieGefahrvonRückzündungenmitsehrhohenSpannungenbishinzuoffenenLichtbögen.MODLlegtausdiesemGrundedieSicherungimFalleunverdrosselterKondensatorenfürden1,6fachenKondensator-nennstromaus.

dieGefahr,dassSicherungennichtmehransprechenkönnen.AusdiesemGrundeempfiehltsicheineÜberprüfungderKapazitätinregelmäßigenAbständen(ca.1-2Jahre).AuchexterneSicherungenalsSchutzeinrichtungkönnenmöglicheDefekte(Gasbildung,Platzen)nichtvollständigvermeiden.MODLempfiehltdaher,dieKondensatoranlagemiteinemUnsymme-trieschutzzuüberwachen.WeiterhinerhöhenHCR-Sicherungen,Temperaturüberwachung,eineVerdrosselungundderEinbauderAnlagenineinentsprechendesGehäusesowohlBetriebs-alsauchPersonensicherheit.

Wissenswertes rund um „Power Quality“Mittelspannungskompensation

Grafik 2KondensatorenmitintegrierterUnsymmetrie-schutzschaltung

Grafik 3Schaltbild

Verdrosselte Kompensation

DenEinbauverdrosselterKondensatorenempfiehltMODLüberalldort,woderAnteiloberschwingungserzeugenderVerbraucher(Stromrichteranteile)mehrals15%derGesamtlastbeträgt.EinweitererGrundstelltdieVermeidungvonNetzresonanzendar.WiedienormalenKondensatorenwerdenauchdieverdrosseltenKondensatorenentsprechenddemBlindleistungsbedarfderVer-braucherausgewählt.VerdrosselteKondensatorenbildeneinen

DasNetzwirdnichtnurvoninduktiverBlindleistung,sondernauchvonOberschwingungenentlastet.DieswiederumhateinenachhaltigeVerbesserungderEnergiequalitätzurFolge.

Reihenschwingkreis,dersoabgestimmtwird,dasseineResonanz-frequenzfRunterhalbder5.Oberschwingung,d.h.250Hzliegt.Da-durchwirddieKompensationseinheitfüralleimStromrichterstromauftretendenOberschwingungen≥250Hzinduktiv,sodasskeineResonanzindiesemFrequenzbereichmöglichist.WeiterhinfließteinTeildervonStromrichternerzeugtenOberschwingungsströme,vorallemStrömeder5.HarmonischenindieKompensationseinrichtung.

Wissenswertes rund um „Power Quality“Mittelspannungskompensation

Grafik 4PrinzipaufbauverdrosseltesSchrankfeld

Mittelspannungskompensation

Leistungskondensatoren 4RH5

Drosseln

Unsymmetrierelais zur Überwachung von

Umweltfreundliche, All-Film Technologie(Polypropylen- und Aluminiumfolie)

50 bis 1000 kvar pro Kondensator, PCB-frei, Impräg-niermittel, hochwertiges Imprägnieröl

Lieferbar für weltweit verwendete Netznennspan-nungen

Sicherheit durch interne Wickelsicherungen und Über-druckwächter, hohe Schaltfestigkeit, Selbstheilung und geringe Verlustleistung

Komplett vakuum-druckimprägniert, in Polyester-harz der Klasse H und im Ofen ausgehärtet

Dreiphasig mit Eisenkern und Luftspalt, PolyGapTMcore structure

Anschlüsse in Flachkupfer

Für Innenraumaufstellung in IP00 mit Luftselbstkühlung

nach IEC 60076

Thermofühler auf dem Kern, am mittleren Schenkel

internen Fehlern

Mittelspannungskondensatoren bestehen intern auseiner Reihen- und Parallelschaltung vieler Konden- satoren. Dies dient zur Erreichung der Spannungsfes- tigkeit und der nötigen Leistung.

Durch den Ausfall eines dieser Kondensatoren ent-stehen intern Überlastungen.

Diese Überlastungen heizen den Kondensator undbesonders seine Ölfüllung auf.

Hohe Kapazitätskonstanz, wichtig besonders bei verdrosselten Einsatz. Der Kapazitätsabbau ist überdie Kondensator-Lebensdauer nahezu vernachlässigbar

Hohe Strombelastbarkeit, bis 1,3 mal Bemessungs-strom als Reserve für Netzspannungschwankungen und vorhandene Netzoberschwingungen

Gehäuse aus Edelstahl

Hohe Temperaturklasse -25/D, max. Umgebungstem-peratur am Kondensator bis +55 °C

Ausgelegt als Filterkreisdrossel entsprechend denvorgegebenen Netzverhältnissen

Montiert auf Schwingmetallen

Drosseln enthalten im Wesentlichen Stahl, Aluminium,Kupfer und Isolationsstoffe. Sie enthalten keine Stoffe nach der Chemikalien-Verbots-Verordnung wie Quecksilber, Asbest, PCB, und chlorierten Kohlenwasserstoffe

Eine Entzündung oder Explosion des heißen Öls führtzur Beschädigung der gesamten Anlage und des Gebäudes.

externen Einflüssen

Überspannung, Oberwellen und hohe Umgebungs- temperaturen belasten die Kondensatoren.

MittelspannungskompensationEinzelkomponenten

14 Anwendungsbereich 57 Aufbau 58 TechnischeDaten 59 Typenprogramm 60

57

Anwendungsbereich

Mittelspannungs-LeistungskondensatorenwerdeninFeststufenundinBlindleistungs-Regeleinheiteneingesetzt.KondensatorenfürunverdrosselteBlind-leistungskompensationsindausschließlichfürNetzemitStromrichterlast<15%anderGesamtlasteinzusetzen.SiesindnichtgeeignetbeiNetzrückwirkungendurchTaktfrequenzen.KondensatorenmitAb-deckhaubekönnenalsFestkompensationdirektamVerbraucheraufgestelltwerden.

Aufbau

EinKondensatorenthälteineVielzahlvoneinzelnenKondensatorelementen(beste-hendausPolypropylen-undAluminium-folie)diedannzueinerKondensatorein-heitzusammengebautwerden.EinzelneWickelgruppenwerdeninReihegeschal-tet,umeinzelneBechermitbiszu12kVNennspannungherstellen zu können.ZumSchutzerhältjedesKondensatoren-ElementeineeigeneinterneSicherung,diebeieinemDurchschlagdiesesElementabschaltenkann.Hierbeiwirddasüberlas-teteoderschadhafteElementvomNetzgetrennt.DerKondensatorverliertdabeietwasanKapazität,kannjedochnochsi-cherweiterbetriebenwerden.Alszusätz-licheSchutzeinrichtungwirdnocheinÜber-druckwächterangeboten.BeiÜberschrei-tungeinesvorgeschriebenenGrenzwerteskannsomittelsSignalkontaktabgeschaltetwerden,bevordasGehäuseaufplatzt.InVerbindungmitdemKondensatorvorge-schalteten,strombegrenzendenSicherun-genwirdhierdurcheinvollwertigerSchutzerzielt.ZurEntladunghabendieKonden-satoreneingebauteEntladewiderstände,diedieSpannunginnerhalbvon10minauf75Vreduzieren.

Technische Daten

Bestimmungen

Strombelastbarkeit

ZulässigeSpannungserhöhungüber12htäglich

Verschaltungintern

Verlustleistung-andenKlemmen-imDielektrikum

UmgebungstemperaturnachTemperaturklasseD

InnenraumFeuchteklasse

Kapazitätstoleranz

EinbaulagederKondensatoren

Schutzart

Außen-Aufstellung

Aufstellungshöhe

Anschlussart

Anziehdrehmoment

StatistischeLebensdauer

Entladewiderstände

Wickelsicherungen

Überdruckwächter

EN60871-1;IEC60871-1

Ieffca.1,3xINUN+10%

Einphasig1~oderDreiphasig3~

<0,015%=0,15W/kvar<0,01%=0,1W/kvar

–25bis+55°C,kurzzeitigmax.+55°CMittelwertüber24h,max.+45°CMittelwertüber1Jahr,max.+35°C

F

-5bis+10%

stehend

IP00oderinIP54bzw.IP55

IP55-Ausführung

über1000müberNNaufAnfrage

BolzenmitM12,amIsolator

istabhängingvomAufstellungsortbzw.vomverwendetenIsolator

biszuca.20JahrenjenachBetriebs-bedingungen

intern

intern

Zubehör

MittelspannungskompensationEinzelkomponenten - Leistungskondensatoren 4RH5Anwendungsbereich – Aufbau – Technische Daten

14

58

Kondensatoren für Innen- und Außenaufstellung

DieStandard-GehäuseausEdelstahlsindmiteinemzweifachenFreiluft-Anstrichversehen.AlleKondensatorenhabenPorzellan-Durchführungen–fürAußenaufstellungsinddiesevoneinerHaubeinIP55abgedeckt.HiererfolgtdieKabeleinführungseitlich.

Kondensatoren 1~ 50 HzInnenraumoderAußenaufstellunginIP00bzw.IP55

7.2 kV 200-1000kvar12 kV 200-1000kvar

Kondensatoren 3~ 50 HzInnenraumoderAußenaufstellunginIP00bzw.IP55mitinternenSicherungen,ÜberdruckwächterundEntladeeinrichtung

3 kV 50-800kvar3.3 kV 50-800kvar5 kV 50-800kvar5.5 kV 50-800kvar6 kV 50-800kvar6.3 kV 50-800kvar6.6 kV 50-800kvar10.5kV 50-300kvar11 kV 50-300kvar

Kondensatoren 3~ 60 Hz in IP00 bzw. IP55

2.4 kV 50-800kvar3.45kV 50-800kvar4.16 kV 50-800kvar

Kondensator-Bänke für 3 ..35 kV, > 1MvarDieKondensatorensindineinemRahmenmontiertundfertigverkabelt.DieÜberwachungderinDoppelsterngeschaltetenKondensatorenerfolgtz.B.miteinemUnsymmetrierelais.FürInnen-oderAußenaufstellunginIP00.

MittelspannungskompensationEinzelkomponentenTypenprogramm Leistungskondensatoren 4RH5

14

59

Einschaltdämpfungsdrossel

ZurReduzierungderEinschaltströmeeinerKondensatorbankodereinesmitSchützgeschal-teten,unverdrosseltenKondensatorskanneineDämpfungsdrosselvorgeschaltetwerden.

Standardssind100,200,500oder1000mHsowie65,100,160,200oder250A.FürInnenoderAußenaufstellung,IP00,<12kValsEisendrossel.

Filterkreisdrosseln mit Luftspulen oder Eisenkern. Für verdrosselte Anlagen oder Filterkreise

DieDrosselkann2Funktionenhaben.Als14%-DrosselverhindertsieimFrequenzbereich<200HzdieAbsaugungdesTonfrequenz-Sendesignals.Odersiekannals5,67%-oder7%-DrosselOberschwingungenreduzieren.GanzgezieltalsabgestimmterFiltereinge-setztisteineweitereVariante.ImAußenbereichwerdenLuftspulenverwendet.

LuftspulefürAußenaufstellung

Einschaltdämpfungsdrossel

ImInnenbereichbis12kVSpulenmitEisenkern

MittelspannungskompensationEinzelkomponentenTypenprogramm Drosseln

14

60

Beispiel für ein Unsymmetrierelais

FürStromwandler:1bzw.5A Hilfsspannung:207-253VAC

80–132VDC Verbrauch:1VA Relaisfürmax.250V/5AAC,30V/3ADC

2Wechsler,4Schliesser,potentialfrei Messung:0,02–1Abzw.0,05–5A

Wandlerfaktor1-10000 Betrieb:0…+70°C Option:RS485Modbus-Schnittstelle Abm.:144x144x58mm(BxHxT) Schutzart:FrontIP54,RückseiteIP20

EinKondensatorschutzrelaiswirdverwendet,umKondensatorbänkeinNieder-undMittelspannungsnetzenzuüberwachen.SteigteinüberwachterWertineinemMaßean,dassGefahrfürdenKondensatorbesteht,mussdiesersofortvomNetzgetrenntwerden.DasGerätbesitzteinegroßeFlüssigkristall-Anzeige(LCD),welcheeinleichtesAblesenderMesswerteundEinstellungenermöglicht.EineHintergrundbeleuchtungerlaubtdieBenutzungauchunterschlechtenLichtverhältnissen.DieSteuerungerfolgtübervierBedienelemente,welcheeineeinfacheundintuitiveBedienungdesGerätesermöglichen.

MittelspannungskompensationEinzelkomponentenTypenprogramm Unsymmetrie-Schutz & Wandler

Wandler…

siedienenderErfassungderStrömeimSternpunktundwerdenals

Zubehörangeboten–siekönnenaberauchanKondensatorbänken

direktmiteingebautwerden.

14

Anwendungsbereich 62 Aufbau 62 TechnischeDaten 62 TypenprogrammRegeleinheiten 63

Stromkosten sparen, Transformatoren und Anschluss-

kabel entlasten, Übertragungsverluste reduzieren

durch den Einsatz von Blindleistungs-Regeleinheiten 4RH

Teilweise Filterung von niederfrequenten Ober-

schwingungsströmen (bei verdrosselten Anlagen)

Geregelte Zentralkompensation, anschlussfertig für

Netze mit linearen oder nichtlinearen Lasten

unverdrosselt mit Einschaltdämpfungsdrossel

verdrosselt mit 5,67%, 7% oder 14%-Drossel

In metallgekapselter Ausführung nach EN-62271-200

für Innenraumaufstellung mit Störlichtbogen geprüf-

tem Schaltschrank oder in offener Bauweise – auch

für Außenaufstellung geeignet, mit Luftdrosselspulen

Umfangreiches Typenspektrum, verschiedene

Gehäusevarianten, natürliche Schrankklimatisie-

rung bzw. fremdbelüftet

Zwangsbelüftung bei verdrosselten Anlagen

Lieferbar für weltweit verwendete Netznennspan-

nungen, Schrankanlagen bis 12kV

Leistungen von 50 bis 5000 kvar pro Einheit

Ausbaubar je nach Stufenzahl mittels Grund- und

Erweiterungseinheiten

MittelspannungskompensationBlindleistungs-Regeleinheiten 4RH5

15

62

Anwendungsbereich

AnlagenmitSchaltschrankkönnenzurEinzelkompensationoder zumAufbauvonkomplettenRegelanlagenverwendetwerden.KondensatorenfürAußenaufstellungwerdeninGerüstbauweisemontiert.InverdrosselterAusführungwerdendannLuftdrosselspulenverwendet.JenachOberschwingungsspan-nungundvorhandenerTonfrequenzkanndieAnlageunverdrosseltoderverdrosseltausgeführtwerden.BeträgtderAnteilnichtlinearerLasten>15%,soempfiehltsicheineVerdrosselungderAnlagen.

Aufbau

SchrankanlagenwerdenanschlussfertiginStörlichtbogen-geprüftenStahlblech-schränken mit Lüf tungsöf fnungen inSchutzartIP40geliefert.SiekönnenbeiBedarfzueinerRegelanlagekombiniertwerden.AlsGrundeinheitwirddazueineAnlagemitBlindleistungsreglergewählt.DieeinzelnenSchaltschränkeenthalten: Vakuumschütz HH-Sicherungen Leistungskondensatoren Filterkreisdrosseln(beiBedarf) Einschaltdämpfungsdrossel(beiBedarf) KugelanschlussbolzenzurErdung Niederspannungsfachggf.mitRegler LüfterbeiBedarf TürkontaktzurAbschaltung

FreiluftanlagenbestehennurausdenEinzelkomponentenKondensatorenundggf.Luftdrosselspulen.

JenachGrößederKondensatorbatteriekannnocheineSymmetrieüberwachungodereinSternpunktvergleichsschutzmitvorgesehenwerden.

Technische Daten

Bestimmungen

Strombelastbarkeit

ZulässigeSpannungserhöhungüber12htäglich

Verschaltungintern

Verlustleistung-Kond.andenKlemmen-Kond.imDielektrikum-Filterkreisdrossel

Umgebungstemperatur-Innenraum-AußenaufstellungnachTemperaturklasseD

InnenraumFeuchteklasse

Außen-Aufstellung

Schaltschrank

Aufstellungshöhe

StatistischeLebensdauer

Entladewiderstände

Wickelsicherungen

ÜberdruckwächterUnsymmetrieschutz

Blindleistungsregler

EN62271-200fürSchrankanlagen

Ieff=1,3xIN

UN+10%

Einphasig1~oderDreiphasig3~

<0,015%=0,15W/kvar<0,01%=0,1W/kvarzwischen1,5und4W/kvar

-25bis+35°C,-25bis+55°C,Mittelwertüber24h,max.+45°CMittelwertüber1Jahr,max.+35°C

F

IP00-Ausführung

IP40

über1000müberNNaufAnfrage

Biszuca.20JahrenjenachBetriebsbedingungen

intern

intern

Zubehör

fürWandler../1Aoder…/5ASteuerspannungVersorgungsspannung110V-oder230V~Messspannung50-530V

MittelspannungskompensationBlindleistungs-Regeleinheiten 4RH5Anwendungsbereich – Aufbau – Technische Daten

15

63

Blindleistungs-Regelanlagen (bis 12 kV)

SchutzartIP40(IP42) mitEinschaltdämpfungsdrosselnoder mitFilterkreisdrosseln5,67%oder7% 250bis2000kvarjeSchaltschrank

Mechanischer Aufbau

Störlichtbogen-geprüfterSchaltschrank KlappenfürdieStörlichtbogen-DruckenlastungimDachblech LüftungsschlitzeinderTürundimDach verdrosselteAnlagenhabeneinenDachlüfter Tür-Linksanschlag AnschlussstellenzurErdung

Elektrischer Aufbau

AnschlusspunktfüreineKabeleinspeisungvonunten Kupfer-Sammelschiene,wenndieAnlagealsRegelanlageaufge-bautwird

RegelanlagenbestehenauseinerGrundeinheitmitRegler,ErweiterungseinheitenundeinemEndfeld

Hochspannungssicherungen LeistungskondensatorenmitDruckwächter Blindleistungsregler SiemensVakuum-Schütz Überspannungsableiterkönneneingebautwerden,wenndieAn-lagezurMotor-Festkompensationverwendetwird

EinschaltdämpfungsdrosselnbeiunverdrosseltenAnlagen FilterkreisdrosselnaufSchwingmetallenmontiert ÜberwachungseinrichtungenThermostateundTemperaturschalter TürkontaktfürSicherheitsabschaltung

Betriebsarten

DieSteuerungderAnlageerfolgtüberdenintegriertenBlind-leistungsreglerimHandoderAutomatikbetrieb.DerReglerschaltetautomatischdiebenötigteKondensatorleistungzu.

Ausführung als schaltbare Festkompensation:

DieseAusführungunterscheidetsichzurgeregeltenAnlageda-durch,dassderBlindleistungsreglerdurcheinZeitrelaisersetztwirdunddieAnsteuerungvonExternerfolgt.DasZeitrelaisstelltdieausreichendeEntladungvorerneutemZuschaltensicher.

SchrankanlagenzurFestkompensationoderalsGrundeinheitundErweiterungseinheitfürRegelanlagen.

verdrosselt5,67%,7%oder14% unverdrosseltmit/ohneEinschaltdämpfungsdrossel

3 kV 50-800kvar3.3 kV 50-1100kvar5 kV 50-1600kvar5.5 kV 50-1800kvar6 kV 50-2000kvar6.3 kV 50-2100kvar6.6 kV 50-2200kvar10.5 kV 50-3500kvar11 kV 50-3500kvar

MittelspannungskompensationBlindleistungs-Regeleinheiten 4RH5

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Grafik 5Schrankansicht