Weltpremiere: Supraleitender Strombegrenzer schützt Eigenversorgung in einem Kraftwerk

Mehr Sicherheit bei geringeren Gesamtkosten

15.04.2010 | Redakteur: Ines Näther

Die Vattenfall Europe Generation hat am Standort Boxberg den weltweit ersten Supraleiter-Kurzschluss-Strombegrenzer für den Kraftwerkseinsatz in Betrieb genommen

Bei einem Pilotprojekt im sächsischen Braunkohlekraftwerk Boxberg verspricht sich Betreiber Vattenfall gemeinsam mit Nexans SuperConductors ein deutliches Plus für Personenschutz und Anlagensicherheit. Bewährt sich das auf Hochtemperatur-Supraleitern basierende Prinzip, könnten solche eingesetzten Strombegrenzer die komplette Kraftwerkseigenversorgung vor gefährlichen Kurzschlussströmen bewahren.

Seit Anfang November arbeitet der weltweit erste auf Hochtemperatur-Supraleitern basierende Strombegrenzer in einem Kraftwerk. Bei dem Pilotprojekt im sächsischen Braunkohlekraftwerk Boxberg schützt er die Stromversorgung von Kohlemühlen und -brechern vor Kurzschlüssen. Betreiber Vattenfall Europe Generation verspricht sich von der innovativen Technologie einen erheblichen Gewinn an Personenschutz und Anlagensicherheit und möchte zusammen mit dem Hersteller Nexans SuperConductors aus Hürth Praxiserfahrungen sammeln.

Gleichzeitig würden die neuen Systeme die Investitionskosten senken, da aufgrund des Sicherheitsgewinns zum Beispiel Schaltanlagen deutlich kleiner ausfallen können – bei Kurzschlussströmen bis zu einigen zehntausend Ampere ein immenses Sparpotenzial. Geeignet sind supraleitende Strombegrenzer für Kraftwerksneubauten, aber auch für Erweiterungen wie die Nachrüstung von Anlagen zur CO2-Abscheidung. Der „Feldversuch Strombegrenzer“, den Vattenfall ohne Förderzuschüsse finanziert, reiht sich somit vorbildlich in die Klimaschutzstrategie des Unternehmens ein.

Einsatz des Strombegrenzers im realen Betrieb

Nexans SuperConductors hat den Strombegrenzer speziell für die Kraftwerkseigenversorgung angepasst und verspricht sich von dem Pilotprojekt Erfahrungen für die Serienproduktion
Nexans SuperConductors hat den Strombegrenzer speziell für die Kraftwerkseigenversorgung angepasst und verspricht sich von dem Pilotprojekt Erfahrungen für die Serienproduktion

Den Dienst auf Probe verrichtet der HTS-Strombegrenzer im regulären Betrieb in einer Unterverteilung der 10-kV-Stromeinspeisung für Prallhammermühlen (sie dienen der Kohlezerkleinerung). Aufgrund der flexiblen Supraleiter-Fertigung und der Modulbauweise lässt sich der Strombegrenzer von Nexans sehr gut an unterschiedliche Nennströme und -spannungen anpassen. Für das Gerät in Boxberg stimmte Nexans SuperConductors die Auslegung mit Vattenfall und der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus, die das Vorhaben wissenschaftlich begleitet, ab. Damit es einer praxisrelevanten Strombelastung ausgesetzt ist, wurden zwei Einspeisungen der Unterverteilung gekuppelt. Der Strombegrenzer ist für einen Nennstrom von 800 A ausgelegt, muss kurzfristig aber auch Einschaltströme bis 4150 A und anschließend bis zu 1800 A über 15 s verkraften, ohne die Begrenzerfunktion auszulösen. Der Begrenzer arbeitet zunächst in einem redundant aufgebauten Netzabschnitt. Sollte er wider Erwarten ausfallen, kann das Kraftwerk also weiterarbeiten.

Strombegrenzer arbeitet verlustfrei und eigensicher

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Mehr Sicherheit bei geringeren Gesamtkosten

Im Unterschied zum Explosionsbegrenzer ist der supraleitende Strombegrenzer außerdem eigensicher: Er kommt ohne Mikrocomputer und ohne elektronisches Triggersignal aus. Seine Funktion ist alleine in den physikalischen Eigenschaften des Supraleitermaterials begründet. Dies ist außerdem verschleißfrei. Daher muss der supraleitende Strombegrenzer nach einem Kurzschluss nicht repariert oder gewartet werden; seine Funktionselemente nehmen nach Rückkühlung selbstständig wieder den Ausgangszustand an.

Kraftwerksbetreiber erwarten deutlichen Sicherheitsgewinn

Für den Kraftwerksbetrieb ist der verbesserte Personenschutz besonders wichtig: „Bei einem Kurzschluss wird der Strom so schnell und so wirkungsvoll begrenzt, dass eine viel geringere Gefahr von dem Kurzschlussstrom ausgeht“, erläutert Dr. Thomas Krüger, Projektleiter bei Vattenfall. Auch daraus ergibt sich ein hohes Einsparpotenzial: Während speziell gefertigte Schaltanlagen und Kabel heute so großzügig bemessen sein müssen, dass sie den extremsten Kurzschlussströmen standhalten, könnten Bauteile verwendet werden, die deutlich kleiner und kostengünstiger sind. Daher hat der Kraftwerksbetreiber großes Interesse an Begrenzertechniken. „Sie schaffen zusätzliche Sicherheit und senken die Gesamtinvestitionskosten.“

Aussteller auf der Hannover Messe 2010: Halle 13, Stand D60

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