Wirkungsweise von Längsregler / Netzregler / RONT
Übersicht Seite Längsregler / Netzregler
- Problem: Spannungsschwankungen durch dezentrale Erzeugungsanlagen
- Lösung: Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Längsreglern
- Funktionsprinzip des Netzreglers - Längsreglers
- Einhaltung der geforderten Spannungstoleranzen
- Vergleich: Ausbau des Netzes durch eine Mittelspanungsleitung vs. Installation eines Längsreglers
- Definition und Vergleich zwischen einem RONT und Längsregler
- Benötigte Wartung und die Nutzungsdauer eines Längsreglers
- Wann kann ein RONT Regler nicht eingesetzt werden?
- Glossar
Problem: Spannungsschwankungen durch dezentrale Verbraucher oder Erzeugungsanlagen wie Photovoltaik oder Windenergie.
Infolge ständig wachsender Zunahme dezentral einspeisender Energieerzeuger wie Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Wasserkraftwerke, Biogaskraftwerke, Kraft-Wärmekopplung, wird die Problematik der hierdurch produzierten Spannungserhöhungen in Leitungen innerhalb unserer Versorgungsnetze immer größer.
Auch ein aufgetretener Spannungsabfall in Leitungen oder Kabeln verursacht durch wachsenden Energieverbrauch, wird vom Netzregler automatisch, in jeder Phase einzeln, innerhalb von ca. 400 ms ausgeregelt.
Lösung: Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Längsreglern bzw. Netzreglern. Teurer Netzausbau kann umgangen werden.
Begriffsdefinition: Netzregler und Längsregler sind ein und dasselbe Gerät bzw. Funktionsprinzip. Netzregler ist ein Längsregler von Walcher. Walcher baut Netzregler schon seit 1959.
Durch den Einsatz von Walcher Längsreglern können in vielen Fällen teure Investitionen für den Bau von Transformatorenstationen, verbunden mit dem zusätzlichen Bau neuer Mittelspannungsleitungen, vermieden oder doch auf Jahre hinaus verzögert werden.
Da Netzregler bzw. Längsregler leicht und preiswert zu montieren bzw. demontieren sind, lassen sie sich im Bedarfsfall auch schnell an einen anderen Standort versetzen, womit die Gefahr einer Fehlplanung durch nachträglichen, zunächst nicht eingeplanten Netzumbau gegen Null geht.
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Vergleich: Ausbau des Netzes durch eine Mittelspanungsleitung vs. Installation eines Längsreglers // Netzreglers
In einer langen Niederspannungsleitung NAYY 150 mm² mit 700m Länge wird ein zusätzlicher Verbraucher mit z.B. 120 kW angeschlossen oder eine PV Anlage entsprechender Leistung installiert.
Problem: Die bestehende Leitung kann die Leistung infolge zu hoher Impedanz (Spannungsabfall) nicht übertragen, Spannungsschwankungen außerhalb der Toleranzgrenzen von 3% treten auf.
| Lösung: | Bau einer neuen Mittelspannungsleitung mit zusätzlicher Transformatorenstation | Setzen eines Längsreglers 150 kVA |
| Kosten: | 100 % |
ca. 20 - 30 % |
Definition und Vergleich zwischen einem RONT und Längsregler - Netzregler
RONT und Längsregler - Netzregler stehen nicht im Wettbewerb. Sie ergänzen sich.
Der RONT (regelbarer Ortsnetztransformator) wird wie sein Name bereits sagt, in Transformatorenstationen eingebaut. Dort regelt er die durch dezentrale Einspeisungen bedingten Spannungsschwankungen.
Der Längsregler(Netzregler) wird am Ende der Versorgungsleitungen platziert. Sein Einsatzgebiet liegt in sogenannten Stich- oder Ausläuferleitungen. In der Stichleitung treten zusätzliche Spannungsschwankungen auf, die unabhängig vom RONT mit einem Längsregler 3 x einphasig nachgeregelt werden müssen. Da gerade im Niederspannungsnetz starke unsymmetrische Belastungen auftreten können, muss der Längsregler in der Lage sein, diese Unsymmetrien durch drei unabhängig arbeitende, einphasige Regelsysteme auszugleichen, um die Ausgangspannung innerhalb der erlaubten Toleranz von 3% zu halten.
Erläuterungen zu der Grafik
In der Grafik ist dies in der oberen Zeile durch die Großkraftwerke dargestellt, die prinzipiell alle in diese Spannungsebene 380.000 V einspeisen. Da die Generatoren, welche die Energie der Windkraft, Kohlekraft, Gas oder Wasserkraftanlagen in Strom umwandeln nicht für eine Spannung von 380.000 V gebaut werden können, muss die Spannung über Transformatoren an die Netze, in die sie einspeisen wollen, angepasst werden. Deshalb werden zu den Kraftwerken immer entsprechende Transformatorenstationen benötigt. In der Grafik als 2 rote überlappende Kreise dargestellt.
Übersicht RONT und Längsregler |
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RONT |
Längsregler TYP WA-NRE
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Verluste
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Der RONT, auf Basis eines Ortsnetztransformators, ist ständig mit relativ hohen Leerlaufverlusten beaufschlagt.
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Beim Netzregler werden kleine Stufentransformatoren nur dann zugeschaltet, wenn Spannungsabweichungen ausgeregelt werden müssen.Im Leerlauf sinken die Verluste auf ca. 15 W. |
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Einsatzgebiet
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Der RONT wird grundsätzlich am Anfang der Leitung, d.h. in der Transformatorenstation eingebaut. |
Der Längsregler-Netzregler wird in der Mitte oder am Ende einer Stichleitung eingesetzt. |
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Auswirkung
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Der RONT beeinflusst nur die Ausgangsspannung in der Transformatorenstation. Auf weit entfernte Verbraucher wirkt sich dies in der Regel nur sehr gering aus. |
Der Längsregler befindet sich direkt beim kritischen Verbraucher und regelt dessen Spannungsabweichungen an Ort und Stelle aus. |
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Regelverhalten
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Beim RONT werden Wicklungen am Transformator umgeschaltet.
Die Regelhäufigkeit und Regelgeschwindigkeit ist gegenüber dem Längsregler begrenzt. |
Die Regelgeschwindigkeit liegt typisch bei <400 ms. Infolge der Halbleitertechnik ist der Längsregler (Netzregler) verschleißfrei und kann beliebig oft geschaltet werden. |
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Unsymmetrische Belastungen
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Beim RONT werden die drei Phasenspannungen immer gleichzeitig geschaltet.
Eine Spannungssymmetrierung kann nicht erreicht werden. |
Der Längsregler regelt infolge seiner 3 einphasigen Regelsysteme Sternpunktverschiebungen aus. Er symmetriert die drei Ausgangsspannungen. |
Wartung / Nutzungsdauer
Der Netzregler arbeitet über Jahre wartungsfrei, weil keine Verschleißteile zum Regeln der Spannung eingebaut sind. Ausnahme: Lüfter, welcher je nach Umweltverschmutzung alle paar Jahre auf seine Funktionalität überprüft werden sollte. Netzregler werden in Niederspannungsnetzen eingebaut, womit bei langen Leitungen teure Investitionen in eine Netzverstärkung oder auch die Installation einer Mittelspannungsleitung in der Regel vermieden werden kann. Bis zu einer Benutzungsstundenzahl von ca. 1200 h / Jahr stellt der Netzregler die wirtschafstliche Übertragung der Energie zum Endverbraucher dar.
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Wann kann der RONT nicht eingesetzt werden?
Glossar:
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Niederspannungsebene |
In der Energieversorgung werden zur Übertragung von Leistungen (Strom) über lange Strecken unterschiedliche Spannungsebenen benötigt. Je länger die Übertragungsstrecke, um so höher wird die Übertragungsspannung gewählt. So unterscheidet man zwischen der Höchstspannungsebene z.B 380 kV,der Hochspannungsebene 110 kV, der Mittelspannungsebene 10 - 20 kV und der Niederspannungsebene z.B 400/ 230 V. Alle Spannungen unter 1000 V werden der Niederspannungsebene zugerechnet. |
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dezentrale Einspeisung |
Bisher wurde die Stromerzeugung im Wesentlichen von relativ wenigen Großkraftwerken erzeugt, z.B. Atom-, Kohle-, Gas- und Wasserkraftwerken. Diese Kraftwerke sind in der Regel über die Hochspannung- bzw. Höchstspannungsebene miteinander verbunden. Unter dezentraler Einspeisung werden alle kleineren Kraftwerke verstanden, die entweder direkt in die 400 V Ebene oder für die Mittelspannung 10-20 kV ihre Energie zur verfügung stellen. Hierzu zählen Windkraftanlagen, Wasserkraftwerke, PV Anlagen usw. |
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Verknüpfungspunkt |
Unter dem Begriff Verknüpfungspunkt wird im Stromversorgungsnetz der Punkt verstanden, von dem eine Stichleitung zu einem Stromeinspeiser abgezweigt wird. Für diesen Verknüpfungspunkt können bestimmte Spannungstoleranzen vorgeschrieben werden. |
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Stufentransformatoren |
Stufentransformator:
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