Fallbeispiel: Goldbergbau, Kalgoorlie

Australien

Industreizweig: Bergbau
Partner vor ort: Toshiba International Corporation
Zeitverlauf: In Betrieb seit 2017

Hintergrund

Eine Goldmine in Kalgoorlie hatte einen Weg gefunden, um mehr Gold aus dem abgebauten Erz zu gewinnen. Hierzu musste Wasser von einem anderen Standort abgepumpt werden, und es wurde ein großer Frequenzumrichter installiert, um die Pumpe zu regulieren.

Die Herausforderung

Wie so oft in dünn besiedelten Gebieten ist das Stromnetz hier sehr schwach. Im vorliegenden Fall hätte der Einsatz eines großen Frequenzumrichters zu einem starken Anstieg der Oberschwingungen geführt. Dies war ein Problem, da noch ein weiterer Kunde an denselben Transformator angeschlossen war und der Minenbetreiber die äußerst strengen Stromverzerrungsgrenzwerte des Netzbetreibers einhalten musste.

Darüber hinaus bevorzugte der Endkunde aufgrund der Abgeschiedenheit des Standortes standardisierte Geräte vor Ort. Aus diesem Grund entschied man sich für einen standardmäßigen Frequenzumrichter mit 6-Plus-Gleichrichter. Somit war jedoch auch mit einer harmonischen Verzerrung zu rechnen, wenn kein System zur Oberschwingungen-Reduktion installiert würde.

Die Lösung

Da die strengen Grenzwertvorgaben nur eine sehr geringe Stromverzerrung zuließen, war ein aktiver Oberschwingungsfilter die Lösung der Wahl. Passive Wechselstrom-Netzdrosseln hätten nicht ausgereicht, um die Vorgaben zu erfüllen. Die Verwendung anderer Arten von LC-Filtern (wie beispielsweise Matrixfilter) hätte unerwünschte Nebeneffekte gehabt, beispielsweise im Hinblick auf den kapazitiven Leistungsfaktor bei leichten Lasten. Zudem entsprachen Active-Front-End-Antriebe (AFE) an diesem Standort nicht den Standardvorgaben, und man ging davon aus, dass sie die Zuverlässigkeit beeinträchtigen würden. Das AFE-System ist mit dem Netz in Reihe geschaltet, während der aktive Oberschwingungsfilter parallel zum Antrieb geschaltet ist. Sollte der Filter wegen einer Wartung oder Inspektion außer Betrieb sein, kann die Pumpe weiterarbeiten.

Im vorliegenden Fall verwendete Produkte:

• Ein Exemplar des ADF P300-240/480

Das Ergebnis

Der Aktivfilter konnte die Filtervorgaben erfüllen. Der Antrieb und die Pumpe arbeiten innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte. Alle Konstruktionsziele wurden erreicht. Der THDi-Wert wurde von 28 % auf 2,6 % reduziert.

Die Leistung des Filters war wie im Lehrbuch. Da der Frequenzumrichter unter Nennlast läuft, waren die Oberschwingungen in der Leitung durch das HMI am ADF-P300 deutlich sichtbar. Der VSD ist die dominante Last auf dem lokalen Netz. Als der ADF P300 aktiviert wurde, ging die harmonische Verzerrung sofort beinahe auf Null zurück. Das Ergebnis war eindeutig: Die Netzstromkurven nahmen wieder eine Sinusform an, und die Spannungsverzerrung verschwand. Die Erwartungen des Endverbrauchers konnten problemlos erfüllt werden.

– Max Vechi, Projektleiter