Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen - siemens

AUFGABE UND WIRKUNGSWEISE VON MO-ABLEITERN 9
darf nur zeitlich begrenzt – normgemäß für eine Dauer von 10 Sekunden – anliegen.
Einige Hersteller lassen auch eine Zeit von 100 Sekunden zu. Die Kennlinie zeigt, dass
unter diesen Bedingungen ein Leckstrom (genauer: dessen resistive Komponente) von
ca. 300 µA fließt. Dies würde bei dauerndem Betrieb bereits zu einer erhöhten Be-
triebstemperatur des Ableiters führen, allerdings noch nicht innerhalb von zehn und
auch nicht von hundert Sekunden. Die zeitliche Begrenzung hat ihre eigentliche Ur-
sache darin, dass der Ableiter, nachdem er zum Beispiel einen Stoßstrom nach Erde
abgeleitet hat (nachdem er also "arbeiten" musste), stark erwärmt ist und dann der Leck-
strom auf Grund seines positiven Temperaturkoeffizienten um ein Vielfaches ansteigt
(die Temperaturabhängigkeit der U-I-Kennlinie ist in der vereinfachten Darstellung von
Bild 2 nicht gezeigt). In diesem Fall könnte ein längeres Anliegen der Bemessungs-
spannung dazu führen, dass der Ableiter nicht mehr abkühlen kann, sondern thermisch
instabil wird und sich bis zur Selbstzerstörung weiter aufheizt.
Die Bemessungs- und die Dauerspannung eines Ableiters stehen in einem festen
Verhältnis zueinander. Dieses hat, fast ausnahmslos und herstellerunabhängig 1 , einen
Wert von 1,25. In dem gewählten Beispiel beträgt die Bemessungsspannung damit
Ur = 1,25 · Uc 336 kV 2 .
Damit ist der für betriebsfrequente Spannungen interessierende Bereich der U-I-
Kennlinie zunächst beschrieben. Die Kennlinie geht nun in einen Bereich über, in dem
bereits geringfügige Spannungserhöhungen zu erheblichen Anstiegen des Stromes füh-
ren. Er ist den transienten Vorgängen im Zeitbereich von Milli- und Mikrosekunden,
also den Schalt- und den Blitzüberspannungen vorbehalten. Ein dauerndes Anlegen
betriebsfrequenter Spannung in diesem Kennlinienbereich würde zur Zerstörung des
Ableiters in Sekundenbruchteilen führen.
Die Kennlinie im Bereich von Strömen größer als etwa 100 A beschreibt die Schutzcharakteristik
des Ableiters. Deren wichtigste Kenngröße ist der in Bild 2 eingetragene
Blitzstoß-Schutzpegel. Damit wird diejenige Spannung bezeichnet, die zwischen den
Ableiterklemmen abfällt, wenn durch den Ableiter sein Nenn-Ableitstoßstrom fließt.
Letzterer ist ein Blitzstoßstrom von genormtem zeitlichen Verlauf, dessen Amplitude
nach der Vorschrift IEC 60099-4 in unterschiedliche Klassen von 1,5 kA bis 20 kA ein-
1
Trotzdem gibt es für dieses Verhältnis keine unmittelbare einfache physikalische Begründung. Es ergibt
sich rein empirisch.
2
Durch Rundung treten bei dieser Rechnung Abweichungen bis zu 1 kV auf, siehe dazu die Auslegungsbeispiele
am Ende des Handbuches.