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Fallbericht: Teilchenbeschleuniger

Lund, Schweden

The Max Lab IV

Branche: Teilchenbeschleuniger
Projektpartner: Scandinova
Endkunde: Max Lab IV
Zeitplan: Erster Kontakt 2011, Inbetriebnahme 2013

Hintergrund

Scandinova, ein Hersteller von Klystronmodulatoren für Teilchenbeschleuniger und Magnetresonanztomografen, sprach uns anlässlich der Entwicklung des vierten Teilchenbeschleunigers „Max Lab IV“ im schwedischen Lund an. Max Lab IV, auch als „die hellste Lichtquelle der Welt“ bezeichnet, ist eines der zwei jüngsten Forschungsgroßprojekte in Lund; das andere ist ESS, die Europäische Spallationsquelle.

Aufgabe

To ensure compliance with the grid code and to mitigate harmonics and prevent power quality problems, Max Lab needed a harmonic compensation solutionDamit den Netzanschlussregeln entsprochen werden kann und zur Dämpfung von Oberschwingungen sowie zur Vermeidung von Problemen mit der Stromqualität benötigte Max Lab eine Lösung zur Oberschwingungskompensation.

Auf dem Max-Lab-Gelände befinden sich einige Transformatorstationen mit jeweils mehreren Modulatoren. Insgesamt sind es 18 Modulatoren vor Ort, die die Teilchenbeschleunigung unterstützen sollen und deshalb phasenstarr und synchron installiert sind. Diese Situation ist wie geschaffen für eine Aufstapelung der Oberschwingungen und damit ein erhöhtes Störungsniveau. Zusätzlich hat jeder Modulator eine sehr hohe Oberschwingungslast, was in Kombination zu einer stark verschärften Belastung des Netzes führt.

Die Modulatoren des Max Lab IV würden auch ohne Kompensation unbeeinflusst bleiben, doch die benachbarten Industrie- und Gewerbebetriebe sowie Privathaushalte und die Anlage des Max Lab IV selbst würden von elektrischen Störungen betroffen sein, die wegen der instabilen Energieversorgung zu einem Ansprechen der Maschinen oder zu einem Ausfall von Ausrüstung führen könnten. Deshalb suchte der Kunde proaktiv nach einem Konzept, solche möglichen Probleme zu vermeiden.

Lösung

The Max Lab site includes multiple transformer stations, each with several modulators

Bevor die Lösung direkt vor Ort installiert wurde, wurde die Funktion der aktiven Filter im Scandinova-Testzentrum in Uppsala geprüft. Dies hatte den Zweck, dem Kunden mehr Verständnis über die Oberschwingungen in seiner Anlage zu bringen und festzulegen, wie ADF Power Tuning optimal eingesetzt werden könnte.

Nach Auswahl und Inbetriebnahme der Lösung führte Max Lab Versuche zur Dämpfung der Oberschwingungen ab der zweiten bis zur 37. Harmonischen aus.

Eingesetzte Produkte:
  • EineADF-P300-Einheit pro Transformator (insgesamt sieben Systeme)
  • Ein PPM 300 pro Modulator (18 Modulatoren)

Indem an jeden Transformator ein ADF-Modul geschaltet wird und die Oberschwingungen lokal kompensiert werden – also statt einer zentralen Kompensation –, kann die Oberschwingungsbelastung im mittleren Spannungsbereich nahezu beseitigt werden, also dem Bereich, in dem Max Lab entsprechende Anforderungen einzuhalten hat.

Ergebnis

Nach der Inbetriebnahme führten wir eine Bestätigungsmessung aus, um zu gewährleisten, dass die Aktivfilter die Anlage wie vorgesehen kompensieren. Die Performance wurde durch ein externes Büro* bestätigt, das feststellen konnte, dass das gesamte Projekt den Netzanschlussregeln entspricht.

Nicht kompensierter Laststrom (von einem der 18 Modulatoren)

Uncompensated Load Current

Amplitude der Harmonischen im Strom: 2,3,4,5,6,7,8,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29…

Kompensierter Laststrom

Compensated Load Current

Amplitude der Harmonischen im Strom: Nicht vorhanden.

Seit der Inbetriebnahme des Max Lab konnten wichtige Forschungen mit Erkenntnissen für erneuerbare Energie, Krankheitsbekämpfung und viele andere Bereiche ausgeführt werden. Erfahren Sie mehr über die Forschungsarbeiten.

Comsys became involved in their fourth particle accelerator project for the developing Max Lab IV site in Lund

* Dieser Test war vom Netzbetreiber gefordert, und die Messungen wurden von einem Ingenieurbüro ausgeführt.

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