dynamische
Blindleistungskompensation
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 |
|
|
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TSM-LC-I |
10...22 kvar bei 230...525V, 50/60 Hz |
einphasig schaltend, kaskadierbar |
TSM-LC10 |
max. 12,5 kvar / 3~ 400V, 50/60 Hz |
zweiphasig schaltend |
TSM-LC-N1 |
max. 72A; 3~ 380...400V, 50/60 Hz,
typisch 50kvar /400V |
zweiphasig schaltend |
TSM-LC-N1-230V |
max. 72A; 3~ 230V, 50/60 Hz |
zweiphasig schaltend, keine Hilfsspannung
|
TSM-LC-N1-480V |
max. 60A; 3~ 480V, 50/60 Hz |
zweiphasig schaltend, Hilfsspannung 230V
erforderlich |
|
|
|
TSM-LC-S |
max. 72 A; 3~ 230...440V, 50/60Hz,
typisch 50 kvar /400V |
zweiphasig schaltend,
Ansteuerung über
Systembus |
TSM-LC-N100 |
max. 144 A; 3~ 230...440V; 50/60 Hz,
typisch 100 kvar /400V |
zweiphasig schaltend |
TSM-LC-N100-480V |
max. 125 A; 3~ 480V; 50/60 Hz,
typisch 100 kvar /480V |
zweiphasig schaltend |
|
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TSM-LC200 -
nicht mehr lieferbar |
max. 200 kvar / 3~ 400V, 50/60 Hz |
zweiphasig schaltend |
|
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TSM-LC-N690 |
max. 72A; 3~ 400...690V, 50/60 Hz, typisch
85 kvar/ 690V |
zweiphasig schaltend, Hilfsspannung 230V
erforderlich |
TSM-HV200 -
nicht mehr lieferbar |
max. 200 kvar / 3~ 690V, 50/60 Hz |
zweiphasig schaltend |
|
|
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![](bilder/TSM/TSM-LC-I-30.jpg)
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
|
![](bilder/TSM/TSM-LC10-N.jpg)
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
|
![](bilder/TSM/TSM-LC-N1.jpg)
Datenblatt
TSM-LC-N1
Datenblatt
TSM-LC-N1-230V
Datenblatt
TSM-LC-N1-480V
|
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC-N1 (3~ 380...400V)
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC-N1-230V (3~ 230V)
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC-N1-480V (3~480V)
-
Thyristorschalter für kapazitive Lasten (typisch 50 kvar an 400V)
-
Modell TSM-LC-N1-230V (für 3~230V, ohne
Hilfsspannung)
-
Modell TSM-LC-N1-480V
(für 3~480V, Hilfsspannung erforderlich)
-
für verdrosselte
und
unverdrosselte Kompensationsanlagen
-
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
|
![](bilder/TSM/IMG_3434.JPG)
Datenblatt ZL-230
|
Nachrüstsatz ZL-230
- Zusatzlüfter für Thyristorschalter TSM-LC-N1,
TSM-LC-S
|
![](bilder/TSM/TSM-LC-S-40.jpg)
Datenblatt TSM-LC-S
|
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC-S (Ansteuerung über Systembus)
-
Thyristorschalter für kapazitive Lasten
bis 72A an 3~ 230...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
-
Anschluß über 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](bilder/TSM/TSM-LC-N100_23.JPG)
Datenblatt
TSM-LC-N100
Datenblatt
TSM-LC-N100-480V
|
Thyristorleistungsschalter TSM-LC-N100 und
TSM-LC-N100-480V
-
Thyristorschalter für kapazitive Lasten
bis 144 A
-
TSM-LC-N100: 3~ 230...440V (50/60Hz); typisch 100kvar an 400V
-
TSM-LC-N100-480V: 3~ 480V (50/60Hz); typisch 100kvar an 480V
-
keine Hilfsspannung erforderlich
-
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
|
![](bilder/TSM/TSM-LC200.jpg)
Datenblatt
TSM-LC200
|
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC200
- abgekündigt!
-
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
|
|
|
![](bilder/TSM/TSM-LC-N-40.jpg)
Datenblatt
TSM-LC-N690
|
Thyristorleistungsschalter
TSM-LC-N690
-
Thyristorschalter für kapazitive Lasten
bis 72 A an 3~ 380...690V (50/60Hz)
-
typisch 85 kvar/ 690V
-
für verdrosselte
und
unverdrosselte Kompensationsanlage
-
kein Null-Leiter erforderlich (2-phasiges
Schalten)
-
Anschluß über 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
|
|
|
![](bilder/TSM/TSM-HV2002.JPG)
Datenblatt
TSM-HV200 |
Thyristorleistungsschalter
TSM-HV200 / 690V -
abgekündigt!
- Thyristorschalter für kapazitive Lasten von
bis zu 200kvar an 690V - 50/60Hz in verdrosselten und unverdrosselten
Kompensationsanlagen
- kein Null-Leiter
erforderlich !
|
|
|
![dynamisches Kompensationsmodul](bilder/Dymodul-1-60.jpg) |
Anwendungsbeispiel:
dynamisches Standard-
Kompensationsmodul
bestehend aus:
- NH-Lasttrenner
- Thyristorschalter TSM...
- Filterkreisdrossel
- Leistungskondensatoren
|
![](bilder/wind4.jpg)
|
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
|
![](bilder/TSM/Thyristorschrank-1.jpg) |
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..](bilder/BR6000/BR6000-T-V6-2.jpg)
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
|
![](bilder/BR7000/BR7000-I-TH.jpg)
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
|
![](bilder/BR7000/BR7000_Front3.jpg)
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
|
![](bilder/ESP24.JPG)
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
|
![](bilder/BD100.jpg)
Datenblatt |
superflinke
Elektroniksicherungen NH-SF-.....
-
NH Elektronik-Sicherung
superflink
-
zum Schutz
der Thyristorschalter zwingend notwendig
-
Bemessung s. aktuelles Datenblatt:
-
-
TSM-LC-N1: 3x NH-SF 125/690V (NH00)
-
TSM-LC-S:
3x NH-SF 125/690V (NH00)
-
TSM-LC-N100: 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
|
![](bilder/FUSE1.JPG)
|
|
|
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:
- Leistungskondensatoren
- Entladewiderstände
- Thyristorschalter
- Elektroniksicherungen
- Filterkreisdrosseln (wenn vorhanden)
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 Temperaturabschaltung |
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-LC-N100 |
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
![](image/Buttonreturn90.gif)
![](image/blebannd.gif)