Wie ist die 400 Volt Seite, also die Niederspannungsseite einer Trafostation aufgebaut und wie unterscheidet sich an dieser Stelle die digitale Trafostation von der klassischen Trafostation? Das schauen wir uns heute im Teil 3 meiner Serie zur digitalen Trafostation an. Willkommen zu CRIT-Experte, dem YouTube-Kanal zum Thema elektrisches Verteilnetz.
Wir schauen uns heute an, was passiert auf der Niederspannungsseite einer digitalen Trafo-Station, wie ist diese aufgebaut, wie ist grundsätzlich die Niederspannungsseite auf einer Trafo-Station aufgebaut und schauen uns dann an, was tut sich in dem Bereich, vor allem im Bereich der Messtechnik. Wenn man als Endverbraucher Niederspannungsseite hört, denkt man erstmal an 12 Volt, an vielleicht 24 Volt. Im Bereich der Energieversorgung reden wir hier aber bei Niederspannung von den zu Hause an der Steckdose anliegenden 230, respektive 400 Volt Phase, Phase gemessen.
Das heißt, hier nicht irritieren lassen, es geht uns hier tatsächlich um die 230-400 Volt Seite. Was mache ich, wenn ich keine YouTube Tutorials drehe? Dann biete ich Dienstleistungen und Services rund um das Thema Sekundärtechnik im Verteilnetz an.
Das können sein Schutzprüfungen von Schutzrelais, das können sein Modernisierungen von Altanlagen, zum Beispiel alte Schutzrelais raus, neue Schutzrelais rein, digitale Schutzrelais im Allgemeinen, Programmierung des Schutzrelais und abschließende Schutzprüfungen. Das können sein Schulungen und Training für das Betriebspersonal. Wie bedient man einen Fehleranzeiger?
Wie liest man ein Schutzrelais ab im Fehlerfalle? Was passiert bei einem Erdschluss im Verteilnetz? Darüber hinaus biete ich als weitere Dienstleistungen PQ-und EMV-Messungen an, sowie die Programmierung von Netzleitstellen.
Sollten Sie Bedarf in diesem Bereich haben, freue ich mich über Ihre Anfrage. Meine Kontaktdaten finden Sie unten in der Videobeschreibung. Uns geht es um die Trafo-Station.
Diese Häuschen kennen Sie sicher entweder von Ihrem beruflichen Umfeld oder weil Sie schon mal dran vorbeigefahren sind. Ist das Thema Trafostation für Sie neu? Wir sind jetzt heute beim Teil 3 zum Thema digitale Trafostation.
Ich habe ein Einführungsvideo allgemein zum Thema Wie ist die Energieversorgung in Deutschland aufgebaut? Blende ich oben ein. Und außerdem gibt es natürlich noch Teil 1 und Teil 2 zum Thema digitale Trafostation. Teil 1 ist eine generelle Einführung, Teil 2 behandelt. den Mittelspannungsteil.
Heute aber wie gesagt die Niederspannungsseite. Werfen wir einen Blick, was ist in der Trafo-Station drin. Auf der linken Seite sieht man Mittelspannung, auf der rechten die Niederspannung. Schauen wir uns gleich noch näher an.
Vielleicht noch eine Fernwerktechnik-Abteilung und wenn wir das Dach abheben, dann sehen wir den Trafo, der dann tatsächlich von Mittelspannung auf Niederspannung umtransformiert. Die entsprechenden Anschlüsse... gegebenenfalls noch Sensorik und so weiter.
Das Ganze in der Sprache des Technikers in einem Single-Line-Diagramm, in einem Schaltbild. Wir haben hier im ersten Schritt die Mittelspannungsseite, die Mittelspannungsschaltanlage, gehen dann im Trafoabgang über Mittelspannungssicherungen auf den Mittelspannungstrafo. Der Mittelspannungstrafo transformiert dann hier um.
auf die niederspannung seite wie erwähnt am einen zu zu anfangen wenn wir hier von niederspannung reden reden wir von 400 oder 230 volt je nachdem wie man misst und die niederspannung seite wird niederspannungs seite wollen wir uns heute noch mal etwas genauer anschauen hier rechts im bild sieht man eine möglichkeit wie das ganze aufgebaut sein kann da gibt es verschiedene möglichkeiten Hier im Foto zum Beispiel haben wir als erstes Schaltelement, was hier als Leistungsschalter-Beispiel eingezeichnet ist, haben wir hier keine Leistungsschalter, sondern einen NH-Sicherungslasttrennschalter. Und von diesem Schalter geht es dann hier hinter der Verkleidung weiter auf die einzelnen Abgänge. Wir haben dann hier jeweils die Abgänge, ebenfalls durch Sicherungen abgesichert. In dem Fall sind es dann NH-Sicherungslasttrennen.
Last trennen leisten und ganz hier unten sieht man dann die Kabel rauskommen und die Kabel gehen dann zu den Verbrauchern. Zur Überwachung hier des Trafos gab es mal ganz früher Schleppzeiger, so Drehspulinstrumente, einmal für die Spannung, einmal für die Ströme. Und durch den Schleppzeiger konnte man dann einmal im Jahr, einmal alle paar Jahre ablesen, passt denn das Ganze noch hier mit dem Trafo, wird der überlastet oder ist alles in Ordnung. Im Zuge der Digitalisierung hat man das dann ersetzt durch Multimessgeräte, wie zum Beispiel hier eines dargestellt wäre.
Die können natürlich deutlich mehr wie die alten Drehspulinstrumente können noch mehr Auswertungen fahren, können dann auch digital angeschlossen werden zur Kommunikation in Richtung Leitstelle, zur Alarmgebung bei Über-und Unterschreiten von Grenzwerten und in der Art und Weise waren in den letzten Jahren die Niederspannungsverteilungen typischerweise aufgebaut. Hier kann sich schon mal unterscheiden. Man hat entweder einen Leistungsschalter im EVU-Bereich, eher unüblich. Klassischerweise hat man hier die NH-Sicherungslasttrennschalter.
Im Bereich der Einspeiser ist hier meistens ein Niederspannungsleistungsschalter. Manchmal auch zwei, das hängt dann wieder von den TAEs und TABs ab. Was hier gefordert wird, hier wird... häufig dann eine Redundanz gefordert. Das heißt, wenn ein Leistungsschalter nicht funktioniert, dann gibt es noch einen zweiten, der das Ganze unterbrechen kann.
Aber das ist ein anderes Thema. Hier unten dann die Abgänge und hier hat sich oder wird sich am meisten tun, wenn wir uns das Ganze anschauen. Was tut sich hier?
Artikel 14a ist Hier das Stichwort, ich möchte es gar nicht weiter ausführen, weil auch dazu gibt es ein, zwei Videos von mir. Den Link blende ich oben ein. Resümee, um dem Thema Herr zu werden, Überlastung der Netze durch Verbraucher oder Einspeiser und Verhinderung eines Netzausbaus aufgrund von Worst-Case-Szenarien, gibt es eine neue Gesetzesvorlage bzw. ein neues Gesetz.
das hier regelt, dass genau überwacht werden muss und dass ich in dem Zuge dann Verbraucher ins Netz reinnehmen darf, die ich bisher bei der Best-Case-Betrachtung so nicht reinnehmen durfte. Das ist eine Win-Win-Situation für beide Seiten, für den Privatmann mit seiner Solaranlage oder seiner Wärmepumpe und für das EVU, weil dadurch man viel dynamischer reagieren kann. Und ein erster Schritt.
um das Ganze hier zu beherrschen, ist Messtechnik. Und dann erreicht eben hier oben diese Messtechnik direkt am Trafo nicht mehr aus, sondern ich muss tatsächlich hier in den Abgängen einzelne Messungen machen, einzelne Messgeräte setzen. Und wer mit der EVU-Welt vertraut ist, der weiß, dass letzten Endes die Bundesnetzagentur alles reguliert, Gelder freigibt oder eben auch nicht. Das heißt, man muss hier auch wirtschaftlich denken. Man könnte jetzt hier natürlich wunderbar einfach...
multiplizieren und sagen das was ich hier oben einbaut das brauche ich auch da unten ein das gibt aber zum einen einen ziemlichen kabel verhauen wenn man sich die die die wandler überlegt und zum anderen zum anderen ist es finanziell auch nicht ganz nicht ganz ohne das heißt hier geht es um bessere lösungen und pfiffigere lösungen und wir wollen uns heute im grundsatz nicht hersteller für hersteller spezifisch aber im grundsatz anschauen, welche Möglichkeiten gibt es, in welche Richtungen könnte es gehen. Ich darf betonen, es sind nur Beispiele. Jeden Tag kommen hier neue Lösungen dazu, die gut sind.
Und das Thema ist auch noch lange nicht durchdiskutiert und fertig diskutiert, wie dann das Ganze funktionieren soll von der Messung über die Regelung dann wieder zurück. Da wird sich noch viel tun in den nächsten Jahren, aber wir haben auch noch ein bisschen Zeit. Aber wir wollen heute natürlich einfach mal einen Blick darauf werfen, was gibt es heute, was kann man heute machen und wie kann man diese Abgänge entsprechend einzeln überwachen. So, schauen wir uns das Ganze noch einmal in der Animation an.
Was haben wir hier? Wir haben die Niederspannungsseite auf der rechten Seite, links die Mittelspannungsseite. Was tut sich hier?
Wie ist es hier angeschlossen? Wir haben hier ganz oben haben wir... Die drei Phasenanschlüsse kommen vom Trafo L1 bis L3.
Wir haben den Trafo-Sternpunkt, der klassischerweise dann in unseren Niederspannungsnetzen verbunden wird mit der Erde. Man sieht es jetzt hier ein bisschen schlecht und ganz leicht hier durch die Transparenz im Hintergrund geht eine Verbindung hier runter zur Erde. Dann haben wir hier im Beispiel einen Leistungsschalter sitzen und ab Leistungsschalte geht es dann auf die Sicherungsleisten, die können ausgeführt werden als offene Leisten, wo dann wirklich nur die Sicherung drin steckt und händisch per Schutzhandschuh entnommen werden kann oder gewechselt werden kann. In modernen Anlagen setzt man hier typischerweise NH-Sicherungslastanleisten ein, mit denen man dann gegebenenfalls auch eine Trennstelle erzeugen kann.
Hier oben befindet sich sozusagen die Sekundärtechnik der Niederspannungsseite. Wir haben hier zum Beispiel einen Blitzschutz, einen Überspannungsschutz. Aus eigener, leidiger Erfahrung kann ich das durchaus empfehlen, weil diese Messgeräte nicht immer unbedingt für den rauen Einsatz in der Trafostation gebaut wurden.
Und wenn zum Beispiel eine Trafostation in Betrieb geht, kann es durchaus sein, dass alle Sicherungen hier erstmal alle Trenner offen sind, das heißt der Trafo ist unbelastet, man schaltet zu, es gibt einen relativ hohen Peak in der Versorgungsspannung und das geht dann hier direkt auf die Messgeräte und dann ist es gut, wenn davor nochmal ein Filter sitzt, um das Ganze etwas abzufedern, sonst kann es sein, dass man gleich bei Inbetriebnahme ein Messgerät tauschen muss. Daneben sehen wir hier noch ganz normale Sicherungsautomaten, die entsprechend hier einzelne Geräte absichern. Hier oben noch eine Steckdose, auch sehr hilfreich, wenn man mal ein Messgerät anschließen muss oder ähnliches.
Und dann hier im Beispiel nochmal ein Messgerät, das hier tatsächlich hier oben misst. Das heißt, alles, was hier aus dem Trafo rausgeht, respektive reingeht, je nachdem, ob... Erzeugung oder Verbrauch stattfindet, wird hier entsprechend dokumentiert, überwacht, gegebenenfalls weitergemeldet.
Und wir schauen uns jetzt hier aber, wie erwähnt, möchten wir uns Lösungen anschauen, um die einzelnen Abgänge zu messen und die einzelnen Abgänge zu überwachen. Hier gibt es höchst verschiedene Ansätze, wie man das Ganze wirtschaftlich lösen kann. Fangen wir mit einem vergleichsweise naheliegender Lösung an.
Man hat hier schon, man sieht es hier im Detail so, die einzelnen Sicherungen, also Sicherung 1, 2 und 3 in dem Falle, das jeweils pro Abgang, drei Sicherungen. Wäre ja schön, wenn diese Sicherungen eigentlich schon diese Messung übernehmen würden. Die überwachen ja letzten Endes schon mit ihrer Physik auf Fehlerströme.
Macht man dann hier nicht eine Messtechnik rein. Das gibt es durchaus schon, sogenannte intelligente Sicherungen, die dann hier schon die Strömeüberwachungen überwachen und dann per Funk an ein Basisgerät melden. Und dieses Basisgerät kann dann entsprechend über Kommunikationsprotokolle angeschlossen werden.
Das ist mal eine Möglichkeit, vergleichsweise elegant, weil man wenig machen muss an bestehenden Anlagen. Man kann die Sicherungen eins zu eins tauschen. und ist damit relativ schnell fertig in der Nachrüstung.
Dann gibt es Lösungen, die auf neuen NH-lasteren Sicherungsleisten aufsetzen, wie hier schematisch dargestellt, wohlgemerkt, befinden sich hier oberhalb dieser Leisten kleine Messboxen. Die Messboxen sind verbunden mit in die Sicherungsleisten integrierte Stromwandler, 1A, 5A Wandler. die dann hier fest installiert und fest verbaut sind.
Und diese einzelnen Module sind durchvertratet mit Modbus, mit Ethernet-Protokollen, je nachdem, was man da möchte und was angeboten wird. Und in dem Fall ist es jetzt eine Modbus-Leitung, geht hier durch diese Messboxen durch, einmal durchgeschliffen und landet dann hier hinten, geht Richtung Fernwerktechnik und Übertragung. In der Nachrüstung kann man natürlich ganz klassisch, wie erwähnt, Stromwandler auch hier auf das Kabel aufsetzen, Umbauwandler, Klappwandler und ähnliches und die hochverdrahten auf ein Messgerät und derer dann 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Abgänge, während es hier dann oben 10 Messgeräte, das ist relativ viel, das gibt schnell ein Kabelvorhau, ein Drahtvorhau möchte man nicht.
Deswegen gibt es inzwischen auch hier recht pfiffige Lösungen. An dem Beispiel ist es... Der Stromwandler, hier ein klassischer Stromwandler, wird mit einer Messbox verbunden.
Diese Messbox wird aus den Stromwandlern, aus dem Laststrom heraus versorgt und funkt dann hier die gemessenen Signale an eine Messbox, die einmalig hier noch in der Traffostation verbaut wird. Und ab dieser Messbox werden dann die Daten entsprechend entsorgt Richtung Cloud, Richtung Server, Richtung Überwachung, was auch immer. Hier gibt es inzwischen verschiedene Lösungen, die auf Funktechnik aufsetzen mit Rogowski-Wandlern, mit Rogowski-Spulen, die dann einfach nochmal leichter zu installieren sind, kleiner aufbauen. Von der einfachen Stromüberwachung bis hin zur zeitsynchronisierten.
Power Quality Überwachung nach 50, 160. Hier ist sehr, sehr viel möglich inzwischen und es hängt dann letzten Endes davon ab, was möchte ich mit den Daten machen, wofür möchte ich sie nutzen, welche Funktionen brauche ich und dann kann man entsprechend entscheiden, welche Messtechnik man an der Stelle einsetzen möchte. Das war schon eine allererste Übersicht über aktuell verfügbare Messtechnik zum Thema... Abgangsseitige Messung auf der Niederspannungsseite. Wie gesagt, es kommen täglich Lösungen hinzu. Ich erfahre täglich von neuen Lösungen.
Hier tut sich sehr viel gerade auch getrieben durch die letzten Gesetzesänderungen. Das bleibt also spannend. Aus meiner Sicht kann man zwei Dinge unterscheiden oder muss man eigentlich zwei Dinge unterscheiden.
Das eine sind Neuanlagen, wo ich eher vielleicht zu integrierten Lösungen tendieren würde, die universell dann allerdings aufgebaut. Und in der Nachrüstung muss man sich überlegen, wie viele Trafostationen möchte ich nachrüsten, welcher Aufwand steckt dahinter. Und dann suche ich mir doch, wenn ich das mal durchgerechnet habe, suche ich mir relativ schnell eine Lösung raus, die mir Arbeit abnimmt, die einfach aufgebaut ist, die vielleicht das eine oder andere auch mit Funk erledigt. die auf jeden Fall von der Vertratung her einfach aufzubauen ist.
Hat Ihnen dieses Video gefallen, dann freue ich mich über Comments, Likes und Anregungen. Die gezeigten 3D-Animationen stammen aus meiner Feder und beinhalten einzelne Produkt-3D-Modelle, die mir durch die hier gezeigten Firmen zur Verfügung gestellt wurden. Ich danke fürs Zuschauen und freue mich auf das nächste Mal.