Verbundvorhaben ECO-BREAK-420 - Umweltfreundliche Schalttechnologien für die Höchstspannungsebene; Teilprojekt Siemens Energy: Konzept, Design und Demonstration

Abstract

Im Fokus dieses Vorhabens standen umweltfreundliche, klimaneutrale Grundlagentechnologien für das Übertragungsnetz, d.h. für Bemessungsspannungen der eingesetzten Schaltgeräte und Schaltanlagen ab 420 kV. Als Basis diente dabei die Verwendung klimaneutraler Isoliergase (z.B. synthetischer Luft) in Verbindung mit Vakuumschaltröhren als Leistungsschaltelementen. Erste Felderfahrungen mit Schaltgeräten mit Vakuumschaltröhren als Leistungsschaltelemente in Kombination mit Clean Air (synthetische Luft) als Isoliermedium für Bemessungsspannungen bis zu 145 kV, sowie eine gute Kundenakzeptanz zeigen das Potential für vollständig fluor-freie Technologien in höheren Spannungsebenen. Dies erfordert jedoch erhebliche Anpassungen des Designs der Schaltgeräte in Verbindung mit neuen, auf die Eigenschaften des jeweiligen Alternativgases angepassten, technologischen Ansätzen. Im Rahmen des Vorhabens wurden in verschiedenen Arbeitssträngen technologische Grundlagen und Lösungsansätze für die verschiedenen funktionalen Bereiche der Schaltgeräte und Schaltanlagen (z.B. Isolation, Antrieb, Trenn- und Erdungsfunktion, Leistungsschaltfunktion) untersucht und bewertet. Zur Erreichung der für das Übertragungsnetz erforderlichen Schaltleistungsperformance stand dabei die Serienschaltung von Vakuumschaltröhren als eine wesentliche Grundlagentechnologie im Fokus des Vorhabens. Neben diesen Systemaspekten der Schaltanlage, wurden zusätzlich innovative Ansätze zur Integration von Steuerelementen in das Design der Schaltgeräte und Schaltanlagen untersucht und eingesetzt. Aufbauend auf den Ergebnissen der einzelnen Arbeitsstränge, erfolgte eine Demonstration der betrachteten Grundlagentechnologien in Labormustern und ermöglichte so eine ausführliche Bewertung des Einsatzpotentials der untersuchten Technologien für Übertragungsnetze der Hoch- und Höchstspannungsebene. Datei-Upload durch TIB This research project focused on environmentally benign and climate-neutral basic technologies for the transmission grid with rated voltages of the switchgear starting from 420 kV. The approach followed was based on the use of climate-neutral insulation gases (e.g. synthetic air) combined with vacuum interrupter units as circuit breaker. First field experience with switchgear, equipped with vacuum switching technology and Clean Air insulation (synthetic air) for rated voltages up to 145 kV as well as a positive customer acceptance of this technologies show the application potential of fluorine-free solutions for higher voltage levels. This requires nevertheless significant design changes of the switchgear applying technological approaches considering the specific properties of the used climate-neutral gases. This research project contained several work streams for laying the basics and for identifying concepts and solutions for the different functional sections of the switchgear (e.g. insulation, operating mechanism, disconnector and earthing switch, circuit breaker). In order to achieve the switching performance needed for the transmission grid, the series connection of two vacuum interrupter units was a crucial basic technology in the focus of this research project. Besides the system aspects of the switchgear, also innovative approaches for the integration of voltage control elements into switchgear design were followed. Based on the results of the different work streams, the functionality of the different technologies was shown by means of several demonstrators, which allows the assessment of the applications potential of the investigated technologies for the transmission grid.