Mittelspannungs-Softstarter für Zentrifugalkältemaschinen

ITER-Fusionsforschungsanlage – Frankreich

Die ITER-Fusionsforschungsanlage in Cadarache, Frankreich, zählt zu den ehrgeizigsten wissenschaftlichen Infrastrukturprojekten, die jemals realisiert wurden. ITER wurde im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit von 34 Nationen entwickelt und soll die Machbarkeit der Kernfusion als CO₂-freie Energiequelle im industriellen Maßstab nachweisen.

Aufgrund der Größe und Komplexität des Projekts sind hochzuverlässige elektrische und mechanische Infrastrukturen erforderlich. Ein wesentlicher Bestandteil ist die zentrale Kälteversorgung, in der Zentrifugalkältemaschinen stabile Betriebstemperaturen für zahlreiche Teilsysteme des ITER-Komplexes gewährleisten.

Der zuverlässige Betrieb dieser Kältemaschinen hängt vom kontrollierten Anlauf großer Verdichtermotoren ab. Daher wurden Mittelspannungs-Softstarter eingesetzt, um einen sanften Motoranlauf sicherzustellen und gleichzeitig die elektrische Stabilität des Mittelspannungsnetzes der Anlage aufrechtzuerhalten.

Anwendung: Motorsteuerung für Zentrifugalkältemaschinen

Die am ITER-Standort installierten Zentrifugalkältemaschinen werden von 800-kW-Mittelspannungs-Asynchronmotoren angetrieben. Motoren dieser Leistungsklasse erfordern einen präzise gesteuerten Anlauf, um hohe Einschaltströme zu vermeiden und die mechanische Belastung der Verdichterkomponenten zu reduzieren.

Die Anlauflösung musste daher folgende Anforderungen erfüllen:

• Kontrollierter Anlauf großer Mittelspannungsmotoren
• Reduzierung von Einschaltströmen und Spannungseinbrüchen im Mittelspannungsnetz
• Selektive Schutzkoordination mit dem elektrischen Netz der Anlage
• Integration in die Schutz- und Überwachungssysteme der Anlage
• Zuverlässiger Betrieb in einer sicherheitskritischen Infrastruktur
• Langfristige Leistung bei minimalem Wartungsaufwand

In einer Anlage wie ITER, in der mehrere Hochleistungssysteme gleichzeitig betrieben werden, ist die elektrische Stabilität während des Motoranlaufs entscheidend für die Gesamtzuverlässigkeit der Anlage.

Die Lösung von Solcon

Um diese Anforderungen zu erfüllen, lieferte Solcon acht HRVS-DN-Mittelspannungs-Softstarter, die jeweils für 800-kW-Motoren von Zentrifugalkältemaschinen innerhalb der ITER-Anlage ausgelegt sind.

Die HRVS-DN-Plattform ermöglicht einen kontrollierten Motoranlauf durch eine schrittweise Erhöhung der Motorspannung. Dadurch wird der Anlaufstrom begrenzt, während der Verdichter seine Betriebsdrehzahl gleichmäßig und effizient erreicht.

Darüber hinaus ist jedes System mit dem Motorschutzrelais MPS3000 von Solcon ausgestattet, das erweiterte Schutz-, Überwachungs- und Kommunikationsfunktionen bietet und gleichzeitig eine koordinierte Schutzselektivität mit dem elektrischen Netz der Anlage gewährleistet.

Jede Einheit wurde als kompletter Schaltschrank geliefert und entsprechend den Anforderungen des Projekts hinsichtlich elektrischer Integration und Installation ausgelegt.

Wesentliche Systemmerkmale

• Kontrollierter Anlauf und Stopp von Mittelspannungsmotoren
• Motorschutzrelais MPS3000 mit koordinierter Schutzselektivität
• Überwachung und Schutz der Wicklungs- und Lagertemperaturen
• Einstellbare Strombegrenzung und Anlauframpe
• Profibus-Kommunikation über das MPS3000 zur Überwachung von Strom, Spannung und Betriebsereignissen
• Kundenspezifische Schaltschrankausführung für die Installation vor Ort
• Integration in die Überwachungs- und Steuerungssysteme der Anlage

Alle Systeme wurden vor der Auslieferung im Werk geprüft und zwischen 2016 und 2017 im Rahmen des ITER-Bau- und Inbetriebnahmeprogramms geliefert.

Betriebsergebnisse

Seit der Inbetriebnahme unterstützen die HRVS-DN-Softstarter die Kälteinfrastruktur der Anlage durch einen zuverlässigen Anlauf der Motoren der Zentrifugalkältemaschinen.

Projektergebnisse

• 8 Mittelspannungs-Softstarter installiert
• Zuverlässiger Betrieb seit der Inbetriebnahme
• 7 Anlagen befinden sich weiterhin im ursprünglichen Lieferzustand
• Ein Schaltschrank wurde nach Umwelteinflüssen während der Bauphase instand gesetzt
• Kontinuierlicher Betrieb innerhalb der Auslegungsspezifikationen

Insgesamt zeigt diese Installation, wie Mittelspannungs-Softstarter in Kombination mit fortschrittlichem Motorschutz und Überwachungsfunktionen große Verdichter- und Kältemaschinenanwendungen in komplexen Infrastrukturprojekten zuverlässig unterstützen.

Mittelspannungs-Softstarter für kritische Infrastrukturen

Große Forschungseinrichtungen, Industrieanlagen und Energieinfrastrukturen sind auf zuverlässige Motorsteuerungssysteme für Pumpen, Verdichter und Kältemaschinen angewiesen.

In diesen Anwendungen bieten Mittelspannungs-Softstarter eine bewährte Lösung, um:

• die elektrische Belastung von Mittelspannungsnetzen zu reduzieren,
• mechanische Komponenten während des Motoranlaufs zu schützen,
• einen stabilen Betrieb kritischer Infrastrukturen sicherzustellen.

Die HRVS-DN-Installation im ITER-Projekt zeigt, wie professionell entwickelte Lösungen für den Anlauf und Schutz von Mittelspannungsmotoren auch unter anspruchsvollsten technischen Bedingungen eine zuverlässige Leistung gewährleisten.