Fertigungsautomatisierung 3 | 16

Wasserkraft sicher ins Netz

Lukas Anlagenbau bringt Energie zum Fließen

Verlässlich, genau und leicht zu bedienen – diese Vorteile des Netzeinspeiseüberwachungsrelais CM-UFD.M31 von ABB überzeugen die Lukas Anlagenbau GmbH. Das Gerät ist der neue Standard des bayerischen Unternehmens, wenn es um den Netz- und Anlagenschutz dezentraler Erzeugungsanlagen geht.

Die Kraft des Wassers nutzen Menschen seit Jahrhunderten. Heute ist sie als regenerative Energiequelle gefragter denn je. „Wasserkraft ist eine zuverlässige Energiequelle, verlässlicher als Wind“, sagt Bernhard Schedl, Einkäufer bei der Lukas Anlagenbau GmbH. Das mittelständische Unternehmen aus der Oberpfalz baut seit mehr als 50 Jahren Wasserkraftwerke. In seinem Stammwerk Albersrieth plant und realisiert es Anlagen für Fließkraftwerke und Stauseen mit Leistungen zwischen 5 kW und 10 MW. Das Werk deckt alle Bereiche des Maschinen- und Stahlwasserbaus sowie der Steuerungs- und Niederspannungsanlagen für Wasserkraft ab und hat bis heute über 700 Anlagen in der ganzen Welt errichtet.

Die neue Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 brachte viele Betreiber von Wasserkraftanlagen in Zugzwang. Die Anwendungsregel, die seit dem 1. August 2011 für alle dezentralen Energieerzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz gilt, schreibt eine frequenzabhängige Wirkleistungssteuerung vor, um insbesondere die Systemstabilität im Fall von Über- oder Unterfrequenz sicherzustellen. Ziel ist es, einen sicheren Netz- und Systembetrieb mit hoher Versorgungsqualität zu gewährleisten.

Um sicherzustellen, dass die Forderungen der VDE-AR-N 4105 durch den NA-Schutz eingehalten werden, setzt die Lukas Anlagenbau GmbH seit Herbst 2015 auf das zugelassene Netzeinspeiseüberwachungsrelais CM-UFD.M31 von ABB. Speziell für den Einsatz in dezentralen Energieerzeugungsanlagen entwickelt, erkennt es Über- und Unterspannung sowie Veränderungen der Netzfrequenz. Sobald sich die Messwerte außerhalb des Bereichs der eingestellten Schwellwerte befinden, etwa bei instabilem Netz, bei Fehlern oder Wartungen am Netz, löst das CM-UFD.M31 die Kuppelschalter aus. Dadurch wird die Wasserkraftanlage vom öffentlichen Netz getrennt. Der Fehler wird per LED angezeigt und eine entsprechende Fehlermeldung erscheint auf dem Display.

Einfache Bedienung, viele Funktionen

Die Lukas Anlagenbau GmbH setzt das Gerät überwiegend in Niederspannungsanlagen ein. Peter Heller, Projektleiter und zuständig für die Planung der Wasserkrafttechnik bei Lukas: „Die Handhabung des Relais ist selbsterklärend. Es ist leicht zu bedienen und mit geringstem Aufwand platzsparend auf der Hutschiene zu installieren. Auf dem großen Display kann man die Messwerte gut ablesen. Durch die Verwendung von Klartext erhalte ich eindeutige Meldungen. Das ist sicher und komfortabel.“

Das ABB-Netzeinspeiseüberwachungsrelais verfügt des Weiteren über zwei Eingangskontakte für das Rückmeldesignal der nachgeschalteten Kuppelschalter. Dies dient zur Rückführkreisüberwachung. „Dadurch erkennt das Relais, dass die Anlage abgeschaltet ist“, sagt Peter Heller. „Ist die zulässige Frequenz wieder gegeben, schaltet die Anlage vollautomatisch wieder zu. Das ist sehr praktisch, da ein Serviceeinsatz nicht notwendig ist.“ Der Anlagenbesitzer und das zuständige Energieversorgungsunternehmen haben volle Kontrolle über die Anlage und können sich der vollen Funktionalität sicher sein.

Ebenfalls positiv bewertet der Planer die zuschaltbare Vektorsprungerkennung. Er sagt: „Andere Geräte haben diese Funktion nicht. Die Vektorsprungerkennung ist unter anderem für Synchronanlagen sehr nützlich. Damit lassen sich Netzstörungen, wie Spannungseinbrüche, sehr viel schneller erkennen; die Zuverlässigkeit des Auslösevorgangs wird erhöht.“ Jeder Parameter ist beim Netzeinspeiseüberwachungsrelais CM-UFD.M31 einzeln einstellbar. „In Abhängigkeit von der Anlage entscheiden wir, ob wir die Vektorsprungerkennung benötigen“, sagt Peter Heller.

Da der obere Frequenzschwellwert für die Abschaltung regional schwankt, lässt er sich für die schnelle Inbetriebnahme leicht einstellen. „Das Gerät ist ideal vorkonfiguriert. Der untere Schwellwert von 47,5 Hz ist beim CM-UFD.M31 standardmäßig eingestellt. Wir müssen lediglich die obere Abschaltfrequenz ändern, wie sie vom jeweiligen Energieversorger vorgegeben wird. Das ABB-Gerät lässt sich bis aufs Zehntel genau einstellen. Diese Genauigkeit der Messung und der Abschaltbefehle zeichnen das Gerät gegenüber anderen Geräten besonders aus“, sagt Bernhard Schedl.

Das neue Standardrelais

Auf die Frage nach den wichtigsten Vorteilen des ABB-Relais nennen die beiden Fachleute von der Lukas Anlagenbau GmbH die sehr einfache Bedienbarkeit, die Integration aller notwendigen Funktionen und die präzise Rückführkreisüberwachung. Peter Heller betont zudem: „Der Name ABB bürgt für Qualität. Außerdem stimmt das Preis-Leistungs-Verhältnis und die Lieferzeiten sind kurz, was unser Lager entlastet. Der Funktionsumfang des Geräts deckt unsere Anforderungen komplett ab. Das ganze Konzept stimmt einfach.“

Die Lukas Anlagenbau GmbH hat das Netzeinspeiseüberwachungsrelais CM-UFD.M31 bis zum Frühjahr 2016 schon beim Bau von über 60 Wasserkraftanlagen im Rahmen von Umrüstungen eingesetzt. Auch bei künftigen Neuanlagen wird das Gerät die erste Wahl im Bereich NA-Schutz sein. Bernhard Schedl: „Das CM-UFD.M31 bleibt unser Standardrelais. Es hat sich bewährt und es ist absolut verlässlich. Wir sind sehr zufrieden damit.“

„Das CM-UFD.M31 bleibt unser Standardrelais. Es hat sich bewährt und ist absolut verlässlich.“

CM-UFD.M31

Das multifunktionale Netzeinspeiseüberwachungsrelais  CM-UFD.M31 von ABB bietet verschiedene Überwachungsfunktionen gemäß der Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 für den Netz- und Anlagenschutz dezentraler Erzeugungsanlagen. Es kann in allen Niederspannungsnetzen verwendet werden und ist werkseitig bereits auf die Standardwerte gemäß der Anwendungsregel eingestellt.