dynamische Blindleistungskompensation

 

 

Applikationsbericht:

Selbstüberwachende Kompensationsanlagen


1. Anwendung und Wirkungsweise dynamischer Kompensation

Herkömmliche Kompensationsanlagen bestehen aus einem Regelteil (Blindleistungsregler) sowie Gruppen von Kondensatoren, die durch Kondensatorschütze je nach Bedarf ans Netz geschaltet werden. Die Reaktionszeit zwischen den einzelnen Schaltungen beträgt aufgrund der notwendigen Entladezeit der Kondensatoren ca. 30-40s und bestimmt damit die Zeitkonstante der gesamten Anlage.
Bei schnellen, dynamischen Produktionsprozessen ( z.B. Schweißautomaten mit wenigen Sekunden Taktzeit) sind diese Anlagen nicht mehr ausreichend, da sie dem Prozess nicht folgen können. Die Lösung bieten hier Thyristorschaltmodule, die mit dem dazu abgestimmten schnellen Regler eine Blindleistungsregelung in Echtzeit erlauben.

Beispiel der Wirkungsweise einer dynamischen Kompensationsanlage:
 

   

2. Komponenten für die dynamische Kompensationstechnik (Thyristorschalter)

 

 2.1 Schalten von Leistungskondensatoren mittels Thyristorschaltern:

Thyristorschalter dienen dem kontaktlosen Schalten von Leistungskondensatoren und ermöglichen es dem Elektroanlagenhersteller dynamische Kompensationsanlagen zu fertigen und damit das Feld der Kompensation in Echtzeit abzudecken.

 

 

Die Verzögerungszeit zwischen dem Ansteuersignal und dem geschalteten Kondensatorstrom beträgt nur wenige Millisekunden 

   

2.2 Auswahl des geeigneten Thyristorschalters:

Die Geräte der Typenreihe TSM.... sind schnelle elektronisch gesteuerte selbstüberwachende Leistungsschalter für kapazitive Lasten bis max. 200 kvar, die Leistungskondensatoren innerhalb weniger Millisekunden beliebig oft und lange ans Netz schalten können. Je nach Einsatzfall und Leistung stehen  verschiedene Ausführungen zur Auswahl:

 
Bezeichnung Anwendung Bemerkung
     
TSM-LC-I 10...22  kvar bei 230...525V, 50/60 Hz einphasig schaltend,  kaskadierbar
TSM-LC10 max. 12,5 kvar / 400V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend
TSM-LC-N1 max. 50,0 kvar / 400V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend
TSM-LC-S max. 72A; 200...440V, 50/60Hz,  typisch 50 kvar / 400V zweiphasig schaltend, Ansteuerung über Systembus
TSM-LC100 max. 100 kvar / 400V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend
TSM-LC200 max. 200 kvar / 400V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend
     
TSM-LC-N480 max. 75A, 480V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend, Hilfsspannung 230V erforderlich
TSM-LC-N690 max. 72A; 400...690V, 50/60 Hz, typisch 85 kvar/ 690V zweiphasig schaltend, Hilfsspannung 230V erforderlich
TSM-HV200 max. 200 kvar / 690V, 50/60 Hz zweiphasig schaltend
     

                

Datenblatt

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC-I
  • einphasiger Thyristorschalter für kapazitive Lasten an 230...525V - 50/60Hz
  • kein Neutralleiter erforderlich
  • Kaskadierung für 3-Phasenbetrieb möglich
  • zum direkten Schalten kapazitiver 2-phasiger Lasten (L-L) oder (L-N)
  • interne Überwachung von Spannung, Strom, Phasenlage und Temperatur
  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt
  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED
  • anschlußfertiges Kompaktmodul

  • einfache Montage und Anschluß

  • direkt kompatibel zu Blindleistungsregler BR6000-T / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • wartungsfrei, lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

Datenblatt

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC10
  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 12,5kvar an 400V - 50/60Hz
  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlagen
  • kompakte Bauweise, einfache Montage und Anschluss
  • interne Überwachung von Spannung und Phasenlage
  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt
  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED
  • kostengünstige Ausführung

  • direkt kompatibel zu Blindleistungsregler BR6000-T  / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen 

  • wartungsfrei, lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

Datenblatt TSM-LC-N1

Datenblatt TSM-LC-N480

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC-N1 (bis 400V)

Thyristorleistungsschalter TSM-LC-N480 (bis 480V)

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 75A (50 kvar an 380/400V)

  • Modell TSM-LC-N480 bis 480V

  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlagen

  • Nachfolgetyp der Module TSM-LC25; TSM-LC50; TSM-LC-N

  • neuartige Anschlußtechnik (Hochstromklemmen)

  • interne Überwachung von Spannung, Phasenlage,  Temperatur und Last

  • verbessertes Temperaturmanagement

  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt

  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED

  • direkt kompatibel zum Blindleistungsregler BR6000-T / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen durch Schalthandlungen (Transienten)

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

 

 

 

 

Datenblatt TSM-LC-S

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC-S  (Ansteuerung über Systembus)

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 72A an 200...440V (50/60Hz)

  • typisch 50 kvar / 400V

  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlagen

  • Ansteuerung über Systembus (TSM-Bus) vom BR7000-1-TH/S485

  • Ansteuerung von bis zu 32 Schaltern im Netzwerk

  • direkte interne Messung des Kondensatorstromes

  • Messung der Kühlkörpertemperatur

  • bidirektionale Kommunikation mit Regler, damit echte Überwachung jeder Kondensatorstufe möglich

  • neuartige verbesserte Anschlußtechnik (Hochstromstecker)

  • Ansteuersignal und Spannungsversorgung: über Systembus

  • Anzeige der Meßwerte, Betriebszustände sowie Fehler über Display

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen durch Schalthandlungen (Transienten)

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

TSM-LC100: Anschluß und Lüfter

Datenblatt TSM-LC100

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC100

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 100 kvar an 380/400V (50/60Hz)

  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlagen

  • interne Überwachung von Spannung, Phasenlage,  Temperatur und Last

  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt

  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED

  • direkt kompatibel zum Blindleistungsregler BR6000-T / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen durch Schalthandlungen (Transienten)

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

Datenblatt TSM-LC200

 

 

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC200

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 200 kvar an 380/400V (50/60Hz)

  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlagen

  • interne Überwachung von Spannung, Phasenlage,  Temperatur und Last

  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt

  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED

  • direkt kompatibel zum Blindleistungsregler BR6000-T / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen durch Schalthandlungen (Transienten)

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

Datenblatt TSM-LC-N690

 

Thyristorleistungsschalter TSM-LC-N690

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten bis 72 A an 380...690V (50/60Hz)

  • typisch 85 kvar/ 690V

  • für verdrosselte und unverdrosselte Kompensationsanlage

  • kein Null-Leiter erforderlich (2-phasiges Schalten)

  • neuartige verbesserte Anschlußtechnik (Hochstromstecker)

  • interne Überwachung von Spannung, Phasenlage,  Temperatur und Last

  • verbessertes Temperaturmanagement

  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt

  • Hilfsspannung 230VAC erforderlich

  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED

  • direkt kompatibel zum Blindleistungsregler BR6000-T / BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • keine Netzrückwirkungen durch Schalthandlungen (Transienten)

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 


 

 

Datenblatt TSM-HV200

 

 

Thyristorleistungsschalter TSM-HV200 / 690V

 

  • Thyristorschalter für kapazitive Lasten von bis zu 200kvar an 690V - 50/60Hz in verdrosselten und unverdrosselten Kompensationsanlagen
  • kein Null-Leiter erforderlich !
  • kompakte Bauweise, einfache Montage durch Haltelaschen, Anschluß an Stromschiene mittels Kabelschuh

  • interne Überwachung von Spannung, Phasenlage, Modultemperatur und Kondensatorlast

  • Ansteuersignal: 10...24VDC, galvanisch entkoppelt

  • Anzeige der Betriebszustände sowie Fehler über LED

  • direkt kompatibel zu Blindleistungsregler BR6000-T/ BR7000-1-TH

  • verzögerungsfreies Schalten

  • wartungsfrei

  • lange Lebensdauer

  • keine Schaltgeräusche

 

 

 


 

dynamisches Kompensationsmodul

 

Anwendungsbeispiel:

dynamisches Standard- Kompensationsmodul

bestehend aus:

  • NH-Lasttrenner
  • Thyristorschalter TSM...
  • Filterkreisdrossel
  • Leistungskondensatoren

Anwendungsbeispiel für 690V-Thyristorschalter  

dynamische Blindleistungskompensation in Windkraftanlagen zur

  • Verbesserung des cos-Phi durch schnelle Reaktion auf die ständigen Lastwechsel (Wind)
  • Verringerung der Störanfälligkeit der Gesamtanlage durch Einsatz der TSM statt Leistungsschützen (verschleißfreies Schalten)
  • Erhöhung der Lebensdauer der Kondensatoren durch sanftes Schalten bei Vermeidung von Schaltspitzen (Einschaltstrom)
  • Erhöhung der Zuverlässigkeit der Gesamtanlage 

Anwendungsbeispiel:

dynamische Kompensationsanlage 200kvar /400V

 

  • 4 Stufen a 50 kvar
  • geschaltet mit Thyristorschalter TSM-LC
  • Verdrosselungsgrad 7%
  • Blindleistungsregler: BR6000-T06

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

2.3  Zubehör:

Zum Aufbau einer dynamischen Blindleistungskompensationsanlage wird für die Ansteuerung der  Thyristorschalter ein entsprechend schneller Blindleistungsregler benötigt.

Unsere Blindleistungsregler der Typen  BR6000-T,  BR7000-1-TH und  BR7000-T15 erfüllen alle  notwendigen Anforderungen und ermöglichen dabei eine Vielzahl von Funktionen.

 

 

 

 Dynamischer Regler BR6000-T..

Ansicht BR6000-T06

Ausführliche Beschreibung/Handbuch im Downloadbereich

 

Dynamischer Blindleistungsregler
BR 6000-T06 

  • für dynamische Kompensation (in Echtzeit)
  • 6  elektronische Ausgänge
  • Schaltzeit 20ms...1 sek.
  • Lastabhängige intelligente Ausregelung im ms-Bereich
  • direkte Ansteuerung der Thyristorschalter (Transistorausgang)
  • Menüführung in Klartext, benutzerfreundliche Bedienoberfläche
  • Anzeige und Speicherung diverser  Netzparameter
  • höchste Störfestigkeit nach IEC1000-4-4

 

 

Ansicht BR7000-1-TH  / BR7000-1-TH/S485

Ausführliche Beschreibung/Handbuch im Downloadbereich

 

Dynamischer Blindleistungsregler BR 7000-1-TH

  • für dynamische Kompensation oder gemischt-dynamische Kompensation (Hybrid-Anlagen):
  • 12 elektronische Ausgänge für Thyristorschalter TSM
  • 12 Relaisausgänge für herkömmliche Schütze
  • Schaltzeit   20ms...1 sek. / 1...255 sek.
  • Lastabhängige intelligente Ausregelung im ms-Bereich
  • direkte Ansteuerung der Thyristorschalter (Transistorausgang)
  • Menüführung in Klartext, benutzerfreundliche Bedienoberfläche
  • Anzeige und Speicherung diverser  Netzparameter
  • höchste Störfestigkeit nach IEC1000-4-4

Dynamischer Blindleistungsregler BR 7000-1-TH /S485

  • Ausführung wie BR7000-1-TH, jedoch mit zusätzlichem Interface
  • direkte Ansteuerung von Thyristorschaltern "TSM-LC-S" über dieses Interface (TSM-Systembus)
  • Unterstützt bis zu 32 Schalter im Netzwerk
  • bidirektionale Kommunikation mit den Schaltern, dadurch direkte Anzeige von Störungen der einzelnen Stufen am Display (Stufenfehler, Stromfehler, Temperaturfehler)
  • Echte Überwachung jeder einzelnen Kompensationsstufe
  • Status der Stufen wird in der Regelung berücksichtigt

 

 

BR7000-T15  (dreiphasig)

Ausführliche Beschreibung/Handbuch im Downloadbereich

 

Dynamischer Blindleistungsregler BR 7000-T15

  • dreiphasiger dynamischer Blindleistungsregler
  • 15 elektronische Ausgänge für Thyristorschalter TSM
  • einphasige oder dreiphasige Regelung möglich
  • Schaltzeit   20ms...1 sek.
  • Lastabhängige intelligente Ausregelung im ms-Bereich
  • Menüführung in Klartext, Grafikdisplay
  • benutzerfreundliche Bedienoberfläche
  • Anzeige und Speicherung diverser  Netzparameter
  • 3 Relaisausgänge für Meldung, Alarm, Lüfter
  • 2 potentialgetrennte Schnittstellen RS485

 

 

 

 

 

Einspeisemodul ESP-24 für TSM-LC-S

für die Spannungsversorgung der Thyristorschalter TSM-LC-S ist ein Einspeisemodul notwendig, welches in die Busleitung direkt eingeschleift wird. Für jeweils 6 Schalter ist ein ESP-24 vorzusehen.

Das Einspeisemodul besitzt einen Eingang für die externe Spannungsquelle (24VDC) sowie 2 RJ24-Anschlüsse.

Technische Daten: 

  • Einspeisemodul ESP-24
  • Spannungsversorgung 24VDC/2A von externem Netzteil über Klemmenanschluß
  • 2 Stück   RJ45-Anschluß für TSM-Bus
  • Befestigung auf Hutschiene
  • Anschluß und Einstellung s. Datenblatt
  • Best.Nr.: ESP-24
 

Datenblatt

 

Multi-Mess-Interface  MMI6000

einsetzbar als Zubehör für BR6000 mit Schnittstelle:

  • zur Überwachung der Kondensatorströme in dynamischen Anlagen als Zubehör zu BR6000-T und TSM

als Stand-alone Lösung:

  • dynamischer Stromtrigger - zur Generierung eines Schaltsignals aus einem dynamischen Prozess zur Ansteuerung von Thyristorschaltern TSM. (Erzeugung des Schaltsignals innerhalb 1 Millisekunde !)
  • Stromtriggerrelais für Standardanwendungen
  • Best.Nr.: MMI6000-R  (Relaisausgang)
  • Best.Nr.: MMI6000-T   (Optokoppler)

 

Datenblatt

 

Entladewiderstand EW-22

  • Entladewiderstand (22kOhm) für Leistungskondensator
  • Ersatz für standardmäßige Entladewiderstände (180 kOhm)
  • spannungsfest bis 1250 V
  • ermöglicht kurze Wiedereinschaltzeiten bei entsprechenden Prozessen
  • nur für 2-phasig schaltende Thyristorschalter bis 50kvar (TSM-LC10 bis TSM-LC50)
    Leistung: 2 x 50 W
    Spannung: 1200 V
  • Best.Nr.: EW-22

Datenblatt

 

Strombegrenzungsdrosseln BD-xxx

  • Strombegrenzungsdrosseln verschiedener Ausführungen
  • bei  Einsatz von TSM...  in unverdrosselten Anlagen
  • max. Strom: 200A  
  • Die Drosseln BD-xxx werden zum Einsatz in unverdrosselten Anlagen  zur Begrenzung der Stromanstiegsgeschwindigkeit (di/dt) empfohlen. (Schutz der Thyristoren )
  • Best.Nr.: s. Datenblatt

 

 

Datenblatt

 

superflinke Elektroniksicherungen  NH-SF-.....

  • NH Elektronik-Sicherung superflink

  • zum Schutz der Thyristorschalter zwingend notwendig:

  • TSM-LC-N:           3x NH-SF 125/690V  (NH00)

  • TSM-LC-S:           3x NH-SF 125/690V  (NH00)

  • TSM-LC100:        3x NH-SF 250/690V  (NH 1)

  • TSM-LC200:        3x NH-SF 350/690V  (NH 2)

  • TSM-LC-N690:    3x NH-SF 125/690V  (NH00)

  • TSM-HV200:        3x NH-SF 250/690V  (NH 2)

       Fabrikat: SIBA oder gleichwertig

 

   

 

2.4  Bemerkungen zur Verlustleistung

Bei der Konzeption einer dynamischen Kompensationsanlage ist der Kühlung der Komponenten besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die Wärmebilanz des Schaltschrankes ergibt sich aus der Wärmeentwicklung der eingesetzten Komponenten:

sowie des Wärmeableitvermögens des Schrankes, das abhängig ist vom Schrankvolumen und eingesetzter Zusatzkühlung sowie der Umgebungstemperatur.

Großen Einfluß hat auch der Anwendungsfall, der die Einschaltdauer der Komponenten bestimmt. In Abhängigkeit dieser Größen ist die Anzahl der o.g. Komponenten sowie die Art der Kühlung so zu wählen, daß die Schrankinnentemperatur die maximal zulässige Umgebungstemperatur der Baugruppen nicht übersteigt. Das thermisch kritischste Bauteil sind hierbei die Kondensatoren mit einer max. Umgebungstemperatur von 55°C.

Für verdrosselte Anlagen sollten generell Schranklüfter vorgesehen werden. Für kompakte Anlagen sowie in Regionen mit hohen Außentemperaturen sind aktive Kühlgeräte in Erwägung zu ziehen.

Technische Daten verschiedener Komponenten für die Berechnung der Wärmebilanz:

Type

Therm.Verlustleistung bei Nennlast

Zul. Umgebungstemp. bei Nennlast

Bemerkung

       
TSM-LC 10

 

ca.     30 W 60 °C keine Übertemp. abschaltung

TSM-LC-N1

ca.   150 W

60 °C

Serienmäßige Übertemperaturabschaltung

TSM-LC-S

ca.   150 W

60 °C

analoge Temperaturmessung mit Auswertung und Übertemperaturabschaltung
TSM-LC100 ca.    300 W 60° C Zwangskühlung durch geregelten Lüfter, serienmäßige Übertemperaturabschaltung
TSM-LC200 max. 580 W 60 °C Zwangskühlung durch geregelten Lüfter, serienmäßige Übertemperaturabschaltung

TSM-LC-N690

ca.   150 W

60 °C

Serienmäßige Übertemperaturabschaltung
TSM-HV200 ca.   350 W 60 °C Zwangskühlung durch geregelten Lüfter, serienmäßige Übertemperaturabschaltung

 

Selbstüberwachende Kompensationsanlagen