Wie funktioniert ein regelbarer Transformator (OLTC) mit ECOTAP®-Technologie in smarten Netzen?

Ein regelbarer Transformator kann das Übersetzungsverhältnis auch während des laufenden Betriebs ändern und somit dazu beitragen, dass sich die Spannung im Soll-Bereich bewegt. Dabei kommt ein OLTC (Laststufenschalter) zum Einsatz. Die ECOTAP®-VPD®-Technologie ermöglicht eine Automatisierung der Regelung und die Möglichkeit, auf sich ändernde Bedingungen im Verteilungsnetz zu reagieren. Interessant ist eine derartige Lösung insbesondere für moderne Smart Grids, in denen nicht nur der eigentliche Verbrauch variiert, sondern immer öfter auch die aus lokalen Quellen bezogene Strommenge und somit auch das Spannungsniveau.

Was ist ein regelbarer Transformator mit OLTC?

Ein herkömmlicher Verteiltransformator passt das Spannungsniveau zwischen den einzelnen Teilen des Stromnetzes an. Falls dieser mit einem OLTC (On-Load Tap-Changer), also einem Laststufenschalter, ausgestattet ist, kann dieser auch das Übersetzungsverhältnis ändern, ohne den Trafo dafür abschalten zu müssen. Dies ist auch der wesentliche Unterschied gegenüber einem herkömmlichen Stufenschalter, der nur im spannungslosen Zustand betätigt werden kann. Der OLTC wählt die geeignete Stufenanzapfung der Wicklung unter Last aus und passt auf diese Weise das Übersetzungsverhältnis an. Das Ergebnis ist eine Änderung der Ausgangsspannung an den aktuellen Netzbedarf.

Für den Netzbetreiber ist vor allem das Ergebnis entscheidend: Der Trafo kann auch während des laufenden Betriebs auf Spannungsänderungen reagieren.

Wie funktioniert die ECOTAP®-VPD®-Technologie?

Der ECOTAP® VPD® ist ein kompakter Laststufenschalter, der Verteilertransformatoren unter Last regelbar macht und entsprechend.ausgelegt ist. Zusammen mit der Antriebs- und Steuereinheit ermöglicht dieser eine automatische Spannungsregelung. Vereinfacht gesagt, lässt sich dieser gesamte Vorgang in drei Schritten beschreiben:

1. Das Steuerungssystem überwacht die Spannung. Es prüft also, ob sich die Sapnnung innerhalb des festgelegten Soll-Bereichs bewegt.
2. Bei einer Abweichung erfolgt die Ermittlung des Regelbedarfs. Wenn die Spannung den festgelegten Grenzwert über- oder unterschreitet, sendet die Steuerung den Befehl, die jeweilige Anzapfung zu wechseln
3. Der OLTC ändert das Übersetzungsverhältnis. Der Trafo passt somit die Austrittsspannung an, ohne dabei den Normalbetrieb unterbrechen zu müssen.

Diese Regelung bedeutet nicht zwingend, dass der Transformator bei jeder noch so kleinen Schwankung des Netzes ständig die Anzapfungen ändert. Das Steuerungssystem arbeitet vielmehr mit eingestellten Regelungsparametern und reagiert erst dann, wenn sämtliche Bedingungen für einen solchen Wechsel erfüllt sind.

Warum ist die Spannungsregelung in smarten Netzen so wichtig?

Die Verteilungsnetze werden nicht mehr nur durch den klassischen Stromverbrauch belastet. Hinzu kommen Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Batteriespeicher, Wärmepumpen sowie die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Die Stromerzeugung und der Stromverbrauch können sich daher im Tagesverlauf stärker verändern. Die lokale Stromerzeugung kann zu bestimmten Zeiten die Spannung in einem Teil des Netzes erhöhen, während ein hoher Verbrauch sich gegenteilig zu einer Verringerung der Spannung führen kann.

Ein regelbarer Trafo ermöglicht es, im Verteilungsnetz auf derartige Schwankungen direkt zu reagieren. Die automatische Regelung trägt dazu bei, die Spannung auch unter stärker variierenden Betriebsbedingungen im festgelegten Soll-Bereich zu halten. Gerade diese Fähigkeit macht den OLTC zu einer jener Technologien, die bei der Modernisierung und allmählichen Automatisierung von Verteilungsnetzen zum Einsatz kommen können.

Was bedeutet das „smart“ bei einem regelbaren Transformator?

Ein Transformator an sich macht noch lange kein Smart Grid aus. Entscheidend ist die Fähigkeit der Geräte, den aktuellen Zustand zu messen, auszuwerten und dann nach festgesetzten Regeln zu reagieren. Im Falle von ECOTAP® VPD® kann diese Regelung autonom erfolgen. Je nach verwendeter Steuereinheit ist auch eine Kommunikation mit übergeordneten Systemen möglich.

Der Transformator muss somit nicht nur ein passives Element mit fest eingestelltem Übersetzungsverhältnis sein. Ein solcher Trafo kann aktiv zur Spannungsregelung in einem ganz konkreten Abschnitt des Verteilungsnetzes beitragen.

Wo ist ein regelbarer Transformator sinnvoll?

Ein OLTC ist vor allem dort sinnvoll, wo sich die Betriebsbedingungen des Netzes derartig stark ändern, dass eine feste Einstellung des Übersetzungsverhältnisses während des gesamten Betriebs möglicherweise nicht mehr ausreichend ist. Dies kann beispielsweise bei Netzen mit folgenden Merkmalen der Fall sein:

• höherer Anteil lokaler erneuerbarer Energiequellen,
• markant schwankender Strombezug im Tagesverlauf,
• neue Ladeinfrastruktur,
• Industriebetriebe mit variierender Last,
• Notwendigkeit einer lokalen automatisierten Spannungsregelung.

Der konkrete Einsatz hängt jedoch immer von den jeweiligen Parametern des Netzes ab. Ein regelbarer Trafo ist daher nicht zwangsläufig für jedes Umspannwerk notwendig.

OLTC hilft dem Netz, auf neue Bedingungen zu reagieren

Mit der steigenden Anzahl dezentraler Energiequellen und neuer Stromabnahmen ändern sich auch die an die Verteilungsnetze gestellten Anforderungen. Ein regelbarer Transformator mit OLTC ist nur eine der Möglichkeiten, mit der Spannung aktiver umzugehen, ohne dass die Anlage bei jeder Einstellungsänderung gleich abgeschaltet werden muss. Die ECOTAP®-VPD®-Technologie kombiniert den Laststufenschalter mit einer automatischen Regelung. Im Vergleich zu herkömmlichen OLTC-Schaltern sind deren Abmessungen kompakter, wodurch der Trafo dann insgesamt kleiner sein kann. Dadurch kann der ursprüngliche Transformator durch einen neuen Typ ersetzt werden, ohne dass wesentliche Änderungen an der bestehenden Transformatorenstation erforderlich sind.

Wenn Sie gerade die Modernisierung eines Verteilungsnetzes oder ein Projekt mit variierenden Betriebsbedingungen erwägen, kontaktieren Sie uns doch bitte, und erörtern Sie mit uns eine geeignete technische Lösung.