Ein Stromaggregat besteht im Allgemeinen aus einem Motor, einem Generator, einem umfassenden Steuerungssystem, einem Ölkreislauf und einem Stromverteilungssystem. Der Antriebsmotor des Stromaggregats im Kommunikationssystem – Dieselmotor oder Gasturbine – ist bei Hoch- und Niederdruckaggregaten im Wesentlichen gleich. Die Konfiguration und die Kraftstoffmenge des Ölkreislaufs hängen hauptsächlich von der Leistung ab, daher gibt es keine wesentlichen Unterschiede zwischen Hoch- und Niederdruckaggregaten. Folglich unterscheiden sich auch die Anforderungen an die Ansaug- und Abgassysteme der gekühlten Aggregate nicht. Die Unterschiede in Parametern und Leistung zwischen Hoch- und Niederspannungs-Stromaggregaten zeigen sich hauptsächlich im Generator und im Stromverteilungssystem.
1. Unterschiede in Volumen und Gewicht
Hochspannungsgeneratoren verwenden Hochspannungsgeneratoren, und die höhere Spannung erfordert eine robustere Isolierung. Entsprechend sind Volumen und Gewicht des Generators größer als bei Niederspannungsaggregaten. Daher sind Gesamtvolumen und Gewicht eines 10-kV-Generators etwas größer als die eines Niederspannungsaggregats. Abgesehen vom Generator gibt es keine wesentlichen optischen Unterschiede.
2. Unterschiede bei den Erdungsmethoden
Die Neutralleitererdungsmethoden der beiden Generatorsätze unterscheiden sich. Die Wicklung des 380-V-Generators ist in Sternschaltung ausgeführt. Im Allgemeinen handelt es sich bei Niederspannungssystemen um Systeme mit direkter Neutralleitererdung. Daher ist der sternförmig geschaltete Neutralleiter des Generators herausnehmbar und kann bei Bedarf direkt geerdet werden. 10-kV-Systeme hingegen sind Kleinstrom-Erdungssysteme. Der Neutralleiter ist hier in der Regel nicht geerdet oder über einen Erdungswiderstand geerdet. Aus diesem Grund benötigen 10-kV-Generatoren im Vergleich zu Niederspannungsaggregaten zusätzliche Neutralleiterverteiler wie Widerstands- und Schützverteiler.
3. Unterschiede bei den Schutzmethoden
Hochspannungsgeneratoren erfordern im Allgemeinen den Einbau von Stromschnellabschaltschutz, Überlastschutz, Erdungsschutz usw. Wenn die Empfindlichkeit des Stromschnellabschaltschutzes den Anforderungen nicht genügt, kann ein Längsdifferenzialschutz installiert werden.
Tritt bei einem Hochspannungsgenerator ein Erdschluss auf, stellt dies eine erhebliche Sicherheitsgefahr für Personal und Ausrüstung dar, weshalb ein Erdschlussschutz eingerichtet werden muss.
Der Neutralpunkt des Generators ist über einen Widerstand geerdet. Bei einem einphasigen Erdschluss kann der durch den Neutralpunkt fließende Fehlerstrom erkannt und durch ein Schutzrelais eine Auslösung oder Abschaltung erreicht werden. Die Erdung des Neutralpunkts über einen Widerstand begrenzt den Fehlerstrom innerhalb der zulässigen Schadenskennlinie des Generators, sodass dieser auch bei Fehlern weiterbetrieben werden kann. Durch den Erdungswiderstand lassen sich Erdschlüsse effektiv erkennen und Schutzmaßnahmen des Relais auslösen. Im Vergleich zu Niederspannungsaggregaten benötigen Hochspannungsgeneratoren zusätzliche Neutralpunktverteilungseinrichtungen wie Widerstands- und Schützverteiler.
Bei Bedarf sollte für Hochspannungsgeneratoren ein Differenzialschutz installiert werden.
Um einen dreiphasigen Differenzstromschutz für die Statorwicklung des Generators zu gewährleisten, werden Stromwandler an den beiden ausgangsseitigen Anschlüssen jeder Spule installiert. Die Stromdifferenz zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Anschlüssen der Spule wird gemessen, um den Isolationszustand der Spule zu bestimmen. Bei einem Kurzschluss oder Erdschluss in zwei oder drei Phasen kann der Fehlerstrom in beiden Wandlern erfasst und somit der Schutz ausgelöst werden.
4. Unterschiede bei den Ausgangskabeln
Bei gleicher Kapazität ist der Durchmesser der Auslasskabel von Hochspannungseinheiten wesentlich kleiner als der von Niederspannungseinheiten, sodass der Platzbedarf für die Auslasskanäle geringer ist.
5. Unterschiede in den Steuerungssystemen
Bei Niederspannungsaggregaten kann das Steuerungssystem in der Regel auf einer Seite des Generatorbereichs am Maschinenkörper integriert werden, während bei Hochspannungsaggregaten aufgrund von Signalstörungen in der Regel ein unabhängiger Steuerkasten erforderlich ist, der separat vom Aggregat angeordnet wird.
6. Unterschiede im Wartungsbedarf
Die Wartungsanforderungen für Hochspannungsgeneratoren sind in verschiedenen Aspekten wie Ölkreislaufsystem und Luftansaug- und Abgassystem mit denen von Niederspannungsgeneratoren vergleichbar, allerdings handelt es sich bei der Stromverteilung der Generatoren um ein Hochspannungssystem, weshalb das Wartungspersonal über Hochspannungs-Arbeitserlaubnisse verfügen muss.
Veröffentlichungsdatum: 09. Mai 2023
