Phasenschieber (Maschine)
Ein Phasenschieber ist in der elektrischen Energietechnik eine spezielle rotierende elektrische Maschine, die im Regelfall weder als Motor noch als Generator verwendet werden kann, da sie bauartbedingt keine nach außen geführte mechanische Welle aufweist.
Die als Synchronmotoren größerer Leistung ausgelegten Phasenschieber dienen in vermaschten Stromversorgungsnetzen wie Verbundnetzen zur gezielten Beeinflussung und Steuerung der Leistungsflüsse. Phasenschieber werden bevorzugt in zentralen Umspannwerken installiert, dort wo keine Synchronmaschinen wie in Kraftwerken zur Verfügung stehen, die im Bedarfsfall als Phasenschieber arbeiten können und wo andere Methoden zur Lastflusssteuerung wie Phasenschiebertransformatoren oder die Verfahren des Flexible-AC-Transmission-System (FACTS) – beispielsweise aus wirtschaftlichen Gründen – nicht eingesetzt werden.
Allgemeines
Ein Phasenschieber ist technisch eine Synchronmaschine größerer Bauart, Scheinleistungen über 40 MVA sind üblich. Ein Phasenschieber dient aber nicht zur Abgabe elektrischer Leistung, sondern erfüllt im elektrischen Netzwerk die Funktion – über seine magnetische Erregung gesteuert – stufenlos induktive oder kapazitive Blindleistung in großem Umfang im Stromnetz zur Verfügung zu stellen. Dies ist vor allem dann notwendig, wenn Erzeugereinheiten keine oder nur unzureichend Blindleistung zur Steuerung der Lastflüsse in Verbundnetzen zur Verfügung stellen können.
Da eine Synchronmaschine im Motorbetrieb prinzipbedingt nicht sicher anläuft, besitzen Phasenschieber im Gehäuse einen integrierten Starter, ausgeführt als Drehstrom-Asynchronmaschine. Zusätzlich sind zur Steuerung der magnetischen Erregung entsprechende, fernsteuerbare Erregersysteme für Synchronmaschinen mit integriert. Der Phasenschieber wird mit einer Generatorspannung im Bereich von 10 kV bis 26 kV betrieben, die Anbindung an die üblicherweise mit höheren Spannungen betriebenen Netzebenen erfolgt mittels eines Maschinentransformators.
Größere Phasenschieber sind ähnlich wie Turbogeneratoren aufgebaut und umfassen auch die für Betrieb nötige Kühleinrichtung. Größere Phasenschieber werden in einem gasdichten Gehäuse, welches mit Wasserstoffgas gefüllt ist, betrieben. Wasserstoffgas besitzt gegenüber Luft eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität, welche eine wirksame Kühlung erlaubt, aber auch beim Betrieb zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen bedingt, da bei Ausströmen an Luft gefährliches Knallgas entsteht.
Literatur
- Adolf J. Schwab: Elektro-Energiesysteme. 2. Auflage. Springer, 2009, ISBN 978-3-540-92226-1.