Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen - siemens

46 AUSLEGUNG VON MO-ABLEITERN
Tabelle 2: Leitungsentladungsklassen und zugehörige Prüfparameter nach IEC 60099-4
Leitungsentladungsklasse Wellenwiderstand Z
in
Scheiteldauer T
in µs
Ladespannung UL in kV
(Gleichspannung)
1 4,9 · Ur 2000 3,2 · Ur
2 2,4 · Ur 2000 3,2 · Ur
3 1,3 · Ur 2400 2,8 · Ur
4 0,8 · Ur 2800 2,6 · Ur
5 0,5 · Ur 3200 2,4 · Ur
Ur = Bemessungsspannung des Prüflings als Effektivwert in kV
Diese Parameter sind aus typischen Betriebseigenschaften und -bedingungen von
Hochspannungsübertragungsleitungen abgeleitet 1 . Aus der Tabelle lassen sich noch
keine unmittelbaren Rückschlüsse auf die in der Prüfung auftretende Belastung des
Ableiters ziehen. Die IEC-Vorschrift 60099-4 gibt daher zusätzlich ein Diagramm an,
das die während einer einzelnen Leitungsentladung 2 im Prüfling umgesetzte Energie,
bezogen auf seine Bemessungsspannung 3 darstellt. Diese Energie ist nicht konstant,
sondern hängt von der Höhe des Ableiterschutzpegels – genauer gesagt: der Schaltstoßrestspannung
Ures beim Fließen des jeweils kleineren Schaltstoßstroms aus Tabelle 5 –
ab. Je höher diese Restspannung gewählt wird, desto weniger Energie muss der Ableiter
während einer Leitungsentladung aufnehmen, da die Leitung bei einer höheren Restspannung
weniger stark entladen wird. Das erwähnte Diagramm ist in Bild 21 wiedergegeben.
Nun lässt sich die Schwierigkeit, mit Hilfe der Leitungsentladungsklasse das
Energieaufnahmevermögen zu spezifizieren, gut erkennen. Werden MO-Widerstände
eines bestimmten spezifischen Energieaufnahmevermögens eingesetzt, kann der Ableiter
je nach Wahl der Restspannung unterschiedlichen Leitungsentladungsklassen zugeordnet
werden. Das zeigt folgendes Beispiel (rote gestrichelte Linien in Bild 21): bei
Verwendung ein- und derselben MO-Widerstände, die je Leitungsentladung 2 kJ/kV an
Energie aufnehmen können (während der mit zwei Leitungsentladungen durchgeführten
1
Siehe dazu auch IEC 60099-1, Tabelle C.1 bzw. IEC 60099-5, Tabelle 1.
2
Während der für Ableiter der Leitungsentladungsklassen 2 bis 5 durchzuführenden Arbeitsprüfung mit
Rechteckstoßstrom wird der Prüfling mit zwei dieser Entladungen im Abstand von etwa einer Minute
beansprucht. Das heißt, ein Ableiter muss mindestens das Zweifache des in dem Diagramm genannten
Wertes an Energie aufnehmen können, ohne thermisch instabil zu werden.
3
Es ist üblich, so auch in der Vorschrift IEC 60099-4, die Energie auf die Bemessungsspannung zu beziehen.
Einige Hersteller verwenden jedoch die Dauerspannung als Bezugswert, was seine Ursache unter
anderem darin hat, dass in der US-amerikanischen Ableitervorschrift IEEE C62.11 eine Bemessungsspannung
gar nicht definiert ist (stattdessen wird dort ein von der IEC-Definition der Bemessungsspannung
abweichendes "duty cycle voltage rating" angegeben).