Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen - siemens

AUFGABE UND WIRKUNGSWEISE VON MO-ABLEITERN 11
nie erreicht werden. Entsprechend der Anwendungsrichtlinie zur Isolationskoordination,
IEC 60071-2, sollte im Falle nicht-selbstheilender Isolation die höchste im Betrieb auf-
tretende Spannung um einen Faktor von 1,15 darunter bleiben, also einen Wert von
1239 kV nicht überschreiten. Trotzdem scheint der Blitzstoß-Schutzpegel von 806 kV
des Beispielableiters zunächst einmal mehr als ausreichend Sicherheit zu bieten. Es sei
hier aber darauf hingewiesen, dass dieser Wert eine Spannung an den Ableiterklemmen
darstellt, verursacht durch das Fließen eines idealen, genormten Prüfstromes in Höhe
des Nenn-Ableitstoßstromes. Drei wesentliche Ursachen können die Spannung an den
Klemmen des zu schützenden Betriebsmittels weitaus höhere Werte annehmen lassen:
a) Wanderwellenvorgänge: Schnell ansteigende Überspannungen breiten sich in Form
von Wanderwellen auf der Leitung aus. An Stellen, an denen sich der
Wellenwiderstand der Leitung ändert, treten Brechungen und Reflexionen auf. Insbesondere
gilt für ein offenes Leitungsende, dass eine Spannungswelle dort vollständig
positiv reflektiert wird. Die Spannungshöhe zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort
der Leitung ergibt sich aus der Summe der jeweiligen Augenblickswerte aller einzelnen
Spannungswellen. Am offenen Leitungsende verdoppelt sie sich damit. Ein angeschlossener
Transformator wirkt näherungsweise wie ein offenes Leitungsende, da
seine Wicklungsinduktivität für schnelle Vorgänge einen gegenüber dem Wellenwiderstand
der Leitung sehr großen Widerstand aufweist. Was das für Folgen hat,
soll an einem vereinfachten Beispiel erläutert werden (Bild 5). Eine Überspannungswelle
mit einer Stirnsteilheit von 1000 kV/µs laufe auf den Transformator zu. Die
Überspannungswelle mit s = 1000 kV/µs
Ableiter (u max = 806 kV) Transformator
30 m
Bild 5: Beispielanordnung zur Erläuterung des Schutzbereiches von Ableitern
(Erläuterungen siehe Text)
Ausbreitungsgeschwindigkeit einer solchen Welle auf einer Leitung in Luft, wie in
diesem gewählten Beispiel, ist die Lichtgeschwindigkeit, das heißt 300.000 km/s beziehungsweise
300 m/µs. Als Ableiter wird ein idealisierter Ableiter angenommen,
der sich bis zu einer Spannungshöhe von 806 kV wie ein idealer Isolator verhält,