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14.12.2017

Notstromversorgung für die Metro in Washington

30 BENNING USV-Anlagen sollen dem Metro-Bahnsystem im politischen Zentrum der USA mehr Sicherheit verleihen.

Flagge USA

Die Metro in Washington ist eines der verkehrsreichsten Bahnsysteme der USA. Ihr Streckennetz umfasst eine Gesamtfläche von rund 1.500 km², zu der Washington DC sowie umliegende Gebiete aus Maryland und Virginia gehören.
Da die Region rund um die amerikanische Hauptstadt in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich weiter stark wachsen wird, hat die Regierung mit dem strategischen Plan „Momentum“ eine langfristige Vision für die Zukunft formuliert. Diese soll sicherstellen, dass das Bahnsystem weiterhin den Mobilitätsbedürfnissen der Region entspricht und die Wettbewerbsfähigkeit erhalten bleibt.

ENERTRONIC I 120 kVA mit optionaler IP21-Ausführung
ENERTRONIC I 120 kVA mit optionaler IP21-Ausführung

Modernisierungsprogramm

Momentum beschreibt den Bedarf nach einem modernen und effizienten Transit-System, welches langfristig in der Lage ist, allen Fahrgästen einen sicheren und zuverlässigen Fahrbetrieb zu gewährleisten. Um diesem Ziel nachzukommen, wurde ein Modernisierungsprogramm gestartet, mit dem u. a. das bestehende Notstrom-Versorgungssystem nach und nach durch ein modernes und effizientes System ersetzt werden soll.

Aufgrund einer hohen Belastung der öffentlichen Stromversorgung durch Rückwirkungen von großen Verbrauchern, Zuschaltungen in Spitzenverbrauchszeiten oder Blitzeinschlägen sind Spannungseinbrüche, Überschwingungen und Transienten der öffentlichen Netzspannung nicht zu verhindern. Für die Versorgung von kritischen Verbrauchern (z. B. von Prozessrechnern, Leitwarten oder SCADA-Systemen), die eine von Störungen des öffentlichen Netzes unabhängige Spannung benötigen, sollten daher robuste unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USVs) eingesetzt werden. Eine statische USV-Anlage hat also nicht nur die Aufgabe, die angeschlossenen Verbraucher kontinuierlich und unterbrechungsfrei zu versorgen, sondern im Vergleich zum Normalnetz auch eine deutliche Verbesserung der Spannungs- und Frequenz-Qualität zu erreichen. Bis zum Jahr 2021 sollen verschiedene Li­nien der Metro mit entsprechenden Systemen ausgestattet werden, die eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Stromversorgung der Eisenbahnsignaltechnik, Kontrollzentren und Bahnhöfe sicherstellen.

Sechs USV-Anlagen pro Jahr

Als weltweiter Qualitätsführer für Industriestromversorgungen erhielt BENNING Ende 2016 den Auftrag, für verschiedene Metro-Bahnlinien in Washington speziell konfigurierte Industrie-USV-Anlagen auf Basis des Typs ENERTRONIC I bereitzustellen. In den kommenden fünf Jahren sollen jährlich sechs USV-Anlagen, also insgesamt 30 Stück geliefert und in Betrieb genommen werden.

Damit diese den hohen kundenspezifischen Anforderungen bestmöglich gerecht werden, stand BENNING mit seinem Auftragsgeber von Anfang an in engem Kontakt. Gemeinsam wurden die konkreten Produktspezifikationen festgelegt und die technische Planung abgestimmt. Frühzeitig fixierte man die Liefer- sowie Inbetriebnahme-Zeitpunkte, um einen möglichst kurzen und reibungslosen Installations- und Inbetriebnahme-Ablauf zu gewährleisten. Erste erfolgreiche Anlagen-Tests fanden bereits im ersten Quartal 2017 statt – die erste Lieferung folgte nur wenige Monate später.

Maximale Sicherheit

Die robusten dreiphasigen ENERTRONIC I 3-3 USV-Systeme gewährleisten eine hohe Verfügbarkeit und stehen für Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Die Anlagen verbinden exzellente Regeleigenschaften und hohe Spannungsstabilität, selbst bei großen Laständerungen mit einem Eingangsleistungsfaktor von ≥ 0.9 und minimalen Netzrückwirkungen. Die Baureihe verfügt über umfangreiche Melde- und Überwachungsfunktionen und kann sowohl über das Kundennetz ferngesteuert als auch mit dem am System vorhandenen Display bedient werden.

U-Bahn
ENERTRONIC I 120 kVA mit optionaler IP21-Ausführung

Redundant und skalierbar

Sollte zukünftig z. B. zur Leistungsskalierung oder zu Redundanzzwecken eine Erweiterung des Systems vom Kunden gewünscht sein, so können bis zu acht Einheiten der ENERTRONIC I Baureihe parallel geschaltet werden.
In der Serienausführung besteht der Gleichrichter der ENERTRONIC I aus einer IGBT Halbleiter-Gleichrichterbrücke mit Power-Faktor-Korrektur (Power-Faktor = 1). Gemäß den speziellen Kundenanforderungen fertigte BENNING in diesem Fall einen Thyristorgleichrichter mit zusätzlichem THDi-Filter, der die Netzrückwirkungen auf unter 12 % verringert. Er ist so dimensioniert, dass er gleichzeitig den vollbelasteten Wechselrichter versorgen und nach einem Netzausfall die entladene Batterie in einer Zeit von etwa zwölf Stunden wieder auf ca. 95 % der Batteriekapazität aufladen kann.

Ideal für nichtlineare Lasten

Im Wechselrichter wird die Gleichspannung mittels sinusoptimierter Pulsbreitenregelung über die IGBT-Halbleiter und den Ausgangstrenntransformator in eine dreiphasige Wechselspannung umgewandelt. Durch die im Verhältnis zur Grundfrequenz hohe Schaltfrequenz sowie die optimale Regelung der Pulsbreite wird auch im Teillastbereich ein sehr guter Wirkungsgrad und ein sehr kleiner Klirrfaktor bei nichtlinearer Last erreicht. Dies begünstigt zudem das exzellente dynamische Verhalten bei Laständerungen. Eine automatische Umschaltung der Verbraucher auf das Bypass-Netz oder eine entsprechende Ersatzanlage erfolgt dann, wenn die Versorgung durch den Wechselrichter innerhalb der vorgegebenen Toleranzen nicht mehr gewährleistet ist.

Robuste Systemtechnik

Auch die Widerstandsfähigkeit der USV-Systeme gegen Umwelteinflüsse war bei der Systemauswahl entscheidend. Beispielsweise befindet sich an Systemstandorten sehr viel metallischer Bremsstaub in der Luft. Dieser besteht zu einem wesentlichen Teil aus Feinstaub, der aufgrund seiner geringen Partikelgröße und seiner chemischen Zusammensetzung zu Störungen führen könnte. Die von BENNING entwickelten Systemschränke verfügen über spezielle Luftfiltervorrichtungen, mit denen ein Eindringen feinster Partikel in die Systeme vermieden wird. Ein weiteres Produktmerkmal, das dazu dient, den hohen Kundenanforderungen im harten 24/7 Einsatz gerecht zu werden und den zuverlässigen Betrieb der Metro im politischen Zentrum der USA dauerhaft sicher zu stellen.

Weitere Informationen

Autor/Kontakt: Dietmar Papenfort
Telefon: +49 2871 93 237
E-mail: d.papenfort@benning.de

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