Konzept für den Austausch älterer I-Umrichter an Groß-Synchronmotoren

Umrichtertechnik: Ein Retrofit kann Wunder wirken

An Großmotoren sind in Deutschland noch zahlreiche konventionelle I-Umrichter im Einsatz, für die es meist keine Ersatzteile mehr gibt. Ein Retrofit liegt deshalb nahe, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu verringern und neuere, wirkungsvollere Umrichterkonzepte umzusetzen.

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Eine Seite des Kompressors mit zwei Zylindern. Ganz rechts steht der Motor (mit Aufschrift GL).

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Eine Seite des Kompressors mit zwei Zylindern. Ganz rechts steht der Motor (mit Aufschrift GL).

Der finnische Umrichterhersteller Vacon hat bei der RWE Gasspeicher GmbH in einem innovativen und zukunftweisenden Retrofit einen konventionellen I-Umrichter der Firma Garbe-Lahmeyer durch ein ausgefeiltes Antriebskonzept auf Basis der »DriveSynch«-Technik mit U-Umrichtern ersetzt. Weil der bisherige Motor in der Gasspeicher-Kaverne mehrere Sonderbauformen in sich vereint hat, war der Auftrag herausfordernd. Das Vacon-Konzept ist schon deshalb interessant, weil in Deutschland noch zahlreiche I-Umrichter für Großmotoren im Einsatz sind - Ersatzteile gibt es in den meisten Fällen keine mehr.

Der Sondermotor, für dessen Antriebssteuerung ein neues Umrichterkonzept nötig war, treibt am Standort Gronau-Epe der RWE Gasspeicher GmbH die Kompressoren zur Gaseinspeicherung an. Die Gasspeicher gleichen saisonale Verbrauchsschwankungen aus und gewährleisten so eine sichere Versorgung mit Erdgas. Im Sommer, wenn der Verbrauch gering ist, wird Erdgas in die Untertagespeicher eingespeichert und im Winter zur Deckung des erhöhten Verbrauchs wieder entnommen.

Die RWE Gasspeicher GmbH verantwortet den sicheren Betrieb von insgesamt fünf Erdgasspeichern. Dabei verfügt das Unternehmen über vier Kavernenspeicher und einen Aquiferspeicher. Weil die Kavernen in einer Tiefe von etwa 1000 m liegen, muss das Gas mit einem hohen Einspeicherdruck von bis zu 240 bar in einen Salzstock gepresst werden. Die Kompressoren für die Einspeicherung benötigen dafür eine enorme Leistung.

Die Leistung der für das Retrofit anstehenden Sondermotoren beträgt jeweils 3,7 MW an der Welle. Um den Einspeicherdruck überhaupt zu erreichen, werden Kolbenkompressoren eingesetzt, die im explosionsgefährdeten Bereich stehen und dementsprechend die Regularien für den Explosionsschutz einhalten müssen.

Die RWE-Ausschreibung forderte für den Großmotor am Kavernenspeicher in Epe einen 12-pulsigen I-Umrichter mit aktiver Mittelspannungskompensationsanlage, die die Netzrückwirkungen reduzieren sollte. Des Weiteren sollte eine 12-pulsige Synchronmaschine mit 30 Grad phasenversetzten Wicklungen und 990 V Nennspannung eingesetzt werden. »Dies war eine Herausforderung, weil der vorhandene Motor beim Retrofit auf jeden Fall bestehen bleiben sollte«, erläutert Friedhelm Harf, Vertriebsingenieur bei Vacon. »Für den 'alten’ Sonderfrequenzumrichter waren keine Ersatzteile mehr verfügbar, was zu einem erhöhten Ausfallrisiko führte. Angesichts der hohen Priorität der Anlagenverfügbarkeit sollte dies mit einem neuen Umrichterkonzept minimiert werden.« Letztendlich habe Vacon aber mit einer völlig anderen als der in der Ausschreibung geforderten Konfiguration die Ziele erreicht.

1. Teil: Umrichtertechnik: Ein Retrofit kann Wunder wirken
2. Teil: Alternatives Konzept von Vacon
3. Teil: »DriveSynch« - das Konzept hinter der Idee
4. Teil: Fazit