(e) a n w e n d u n g s r i c h t l i n i e

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

8 8 8 8 8 8 8 8 Ableiter mit U p = 3.8 p.u. für MO U p = 4 p.u. für SiC und I n = 10 kA Art der Freileitung Holzmast geerdete Holzmast Traversen Längere Kabel benötigen an beiden Enden einen Ableiterschutz. Bei kurzen Kabelstrecken ist unter Umständen ein einseitiger Schutz ausreichend. Dies deshalb, weil der Ableiter auf der einen Seite das andere Kabelende noch ausreichend gegen Blitzüberspannungen schützen kann. Ein Kabel, welches die Freileitung mit der Schaltanlage verbindet, ist oft nur von der Leitung her blitzgefährdet. Der Ableiter muss daher beim Übergang von der Leitung zum Kabel angebracht werden. Auf der anderen Seite des Kabels ist für dessen Schutz kein zweiter Ableiter erforderlich, sofern die Länge LK des Kabels die auf der linken Seite von Tabelle 7 angegebenen Werte nicht übersteigt. Auf den ersten Blick fällt auf, dass LK im 3,6 kV-Netz unbegrenzt ist. Der Grund liegt im relativ hohen BIL von 13,6 p.u. in dieser Netzebene. Der Ableiter auf der Leitungsseite des Kabels begrenzt die Überspannung auf etwa 4 p.u.. Infolge von Spannungsreflexionen im Kabel ist die Überspannung am anderen Kabelende höher. Sie liegt aber unterhalb 10 p.u. und ist daher für das Kabel ungefährlich. Dies gilt allerdings nicht für die Betriebsmittel innerhalb der Schaltanlage. Bei diesen können zusätzliche Spannungsreflexionen die Überspannung vergrössern, so dass für ihren Schutz gegebenenfalls Ableiter vorzusehen sind. Die maximal zulässige Länge von einseitig geschützten Kabelstrecken ist bei MO-Ableitern grösser als bei solchen mit Funkenstrecken. Dies beruht auf der günstigeren Schutzwirkung der MO-Ableiter, welche schon leitend sind, bevor U erreicht wird. p geerdete Traversen Ableitertyp MO SiC MO SiC MO SiC MO SiC Um [kV] 3.6 7.2 12 17.5 24 36 ZK [ Ω] 30 60 30 60 30 60 30 60 30 60 30 60 U LK [m] 64 45 40 30 25 21 28 23 22 20 LK [m] 30 20 15 11 6 4 6 5 1 1 LK [m] 64 50 40 32 26 22 28 24 22 20 L K LK [m] 28 19 14 10 5 4 5 4 1 1 U LK [m] 7 3 9 4 9 4 6 3 10 5 8 4 LK [m] 6 3 9 4 7 3 4 2 5 3 1 1 L K LK [m] 17 10 22 13 19 14 15 13 17 15 15 14 LK [m] 17 10 14 11 9 7 4 3 4 3 1 1 Tabelle 7 Maximal zulässige Länge LK einer Kabelstrecke bei nur einseitigem Ableiterschutz. Das Kabel ist mit einer blitzgefährdeten Leitung verbunden. Blitzüberspannung und Momentanwert der Netzspannung haben unterschiedliche Polarität. Anschlusslänge Ableiter / Kabel 1m Z: K Wellenwiderstand des Kabels MO: MO-Ableiter Typ MWK oder MWD SiC: Funkenstreckenableiter Kabel im Zuge einer Freileitung sind naturgemäss von beiden Seiten her blitzgefährdet. Bei nur einseitig geschützten Kabeln ist daher zu berücksichtigen, dass die Überspannung auch von der ungeschützten Seite her einlaufen kann. In diesem Fall wird die Schutzwirkung des Ableiters auf der anderen Seite stark herabgesetzt. Die zulässige Länge von Kabeln im Zuge einer Freileitung, bei denen ein einseitiger Ableiterschutz ausreicht, ist daher kleiner. Sie ist besonders kurz bei Kabeln im Zuge von Holzmastleitungen, wie aus Tabelle 7 ersichtlich ist. Die angegebenen Werte für LKgelten für Ableiter mit I n= 10 kA. Längs der ganzen Kabelstrecke muss der Wellenwiderstand des Kabels konstant sein. Andernfalls bewirken Spannungsreflexionen eine Verkürzung von L K. Dies ist beispielsweise bei Kabelverzweigungen der Fall oder wenn ein doppelt geführtes Kabel mit einem einfachen Kabel verbunden ist. 10.2 Kabelmantelschutz Aus thermischen Gründen ist der Kabelmantel von Einleiterkabeln meistens nur auf einer Seite geerdet. Unter diesen Umständen kann der Mantel auf der ungeerdeten Seite bis zu 50 % der Spannungsamplitude der einlaufenden Überspannung auf dem Innenleiter annehmen. Die Mantelisolation ist dieser Überspannungsbeanspruchung nicht gewachsen. Es können kurzzeitige Überschläge zwischen Mantel und Erde auftreten, welche die äussere Isolation des Mantels beschädigen. Es ist daher notwendig, den Kabelmantel auf der ungeerdeten Seite mit einem Ableiter gegen Blitzüberspannungen im Kabelleiter zu schützen [2]. Dazu ist der Spezialableiter POLIM-C von ABB besonders gut geeignet. Für Uc des Ableiters ist die längs des Kabelmantels induzierte Spannung im Kurzschlussfall massgebend. Sie erreicht nach [19] höchstens 0,3 kV pro kA Kurzschluss-Strom und km Kabellänge. Mit T = 1,28 bei einer Dauer von t 0,24 * I L in kV c K K I : maximaler 50 Hz Kurzschluss-Strom in kA K L : Länge der ungeerdeten Kabelstrecke in km K U F Transformator am Ende eines Kabels F: U: K: A1, A2: a, b: U: K U: T MS: NS: A1 K U K U T MS NS A2 blitzgefährdete Leitung Blitzspannung langes Kabel Ableiter Länge der Verbindungsleitung maximale Spannung am Kabelende maximale Spannung beim Transformator Mittelspannungsseite Niederspannungsseite b a Bild 16 19
10.3 Transformator am Ende eines Kabels In der Anordnung nach Bild 16 ist ein mindestens 100 m langes Kabel auf der einen Seite an eine blitzgefährdete Leitung angeschlossen. Auf der anderen Seite verbindet eine Sammelschiene bestehend aus den Abschnitten a und b das Kabelende mit dem Transformator. Der Ableiter A1 übernimmt leitungsseitig den Überspannungsschutz. Sowohl das Kabelende als auch der Transformator müssen je mit einem weiteren Ableiter geschützt werden, wenn die Verbindung dazwischen sehr lang ist. Im Folgenden wird gezeigt, unter welchen Umständen nebst A1 der Ableiter A2 für den Überspannungsschutz ausreichend ist. Die Reflexion der Überspannung U am Übergang von der Leitung zum Kabel bewirkt eine starke Abflachung der Spannungssteilheit im Kabel. Dies hat aber praktisch keinen Einfluss auf die zulässige Länge der Verbindung b, da mit b die Spannung UK sehr rasch zunimmt. Ein guter Überspannungsschutz des Kabels erfordert also, den Ableiter A2 möglichst nahe am Kabelende anzubringen, damit die Strecke b kurz wird (siehe Abschnitt 10.1). MO-Ableiter mit U p = 3.8 p.u. bei I n = 10 kA Tabelle 8 Z K [ Ω] Holzmasten U m [kV] a [m] a [m] a [m] 3.6 7.2 12 17.5 24 36 geerdete Traversen 30 60 30 60 300 43 20 17 19 16 a [m] Maximal zulässiger Abstand a zwischen Kabelende und Transformator nach Bild 16 mitb=0.DasKabel ist mit einer blitzgefährdeten Leitung verbunden und ist beidseitig mit MO-Ableitern (Typ MWK oder MWD mit U c = U m) geschützt. Der Transformator hat keinen zusätzlichen Ableiterschutz. Anders verhält es sich beim Leitungsabschnitt a. Hier nimmt UT mit zunehmender Länge von a langsamer zu. Deshalb ist der Transformator auch noch bei einer relativ grossen Entfernung a vom Ableiter noch ausreichend geschützt. Die maximal zulässigen Werte für a sind in Tabelle 8 angegeben. Die Kapazität des Transformators wurde zu 2 nF angenommen. Kleinere Kapazitätswerte ergeben längere Abstände a. 300 37 14 10 12 11 500 53 20 16 19 20 500 53 14 10 12 11 10.4 Transformator nur einseitig mit einer blitzgefährdeten Leitung verbunden Grundsätzlich sind alle Transformator-Abgänge, welche direkt mit blitzgefährdeten Leitungen verbunden sind, mit Ableitern zwischen Phase und Erde auszurüsten. Verbindet ein Transformator ein Hochspannungsnetz mit einem MS-Netz und ist nur die Leitung auf der Oberspannungsseite blitzgefährdet, dann sind hier also Ableiter erforderlich. Da Überspannungsvorgänge sehr schnell ablaufen, wird bis zu 40 % der Überspannung auf der Hochspannungsseite kapazitiv durch den Transformator auf die MS-Seite übertragen [10]. Deshalb ist es oft notwendig, MS-seitig einen Überspannungsschutz für den Transformator vorzusehen, obwohl entsprechend obiger Annahme auf der MS-Seite keine Blitzüberspannungen auftreten. Dieser Überspannungsschutz kann nach [9] ein langes Kabel, ein induktionsarmer Kondensator oder eine Kombination von diesen beiden Elementen sein. Sie müssen möglichst nahe beim MS-Abgang des Transformators angeschlossen sein und zusammen pro Phase mindestens eine Kapazität von 50 nF besitzen. Der Überspannungsschutz kann aber auch aus einem MS-Ableiter bestehen. Diese Lösung hat zwei wesentliche Vorteile. Einerseits ist zu beachten, dass induktiv übertragene Überspannungen durch die Kondensatoren verstärkt werden können. Sorgfältig ausgewählte Dämpfungswiderstände in Serie zu den Kondensatoren ermöglichen zwar zum Teil eine Verminderung dieser zusätzlichen Spannungsbelastung des Transformators. Beim Einsatz von funkenstreckenlosen MO-Ableitern tritt diese Mehrbelastung jedoch garnicht erst auf. Andererseits greift die Oberspannung bei einem Spannungsdurchschlag im Transformator auf die MS-Spannung über und kann dort Folgeschäden verursachen. Beim Schutz mit Ableitern auf der MS- Seite opfert sich der Ableiter, bewirkt einen Erdschluss und der Schaden bleibt im wesentlichen auf den Transformator beschränkt. Besonders augenfällig ist der Vorteil des Ableiters gegenüber dem Kondensator, wenn der Transformator mit einem Generator verbunden ist und der Ableiter den Generator vor Folgeschäden schützt. Die Verhältnisse sind ähnlich beim Verteiltransformator, der ein MS-Netz mit einem Niederspannungsnetz verbindet. Auch hier werden die Blitzüberspannungen vom MS-Netz durch den Transformator kapazitiv auf die Unterspannungsseite übertragen. Deshalb sind Ableiter auf der Niederspannungsseite notwendig, selbst wenn nur die MS-Seite blitzgefährdet ist. Ist dagegen nur die Niederspannungsseite blitzgefährdet, dann werden oft keine Ableiter auf der MS-Seite angebracht. Dabei wird angenommen, dass die Niederspannungsableiter auch die MS- Seite ausreichend gegen niederspannungsseitige Überspannungen schützen können. In [20] wird aber über viele Transformator-Ausfälle berichtet, welche von Blitzüberspannungen auf der 415 V-Seite verursacht wurden. Die Autoren sind der Meinung, dass diese Überspannungen, sofern sie nicht kurzzeitig sind, induktiv mit dem Windungsverhältnis des Transformators auf die 11 kV-Seite übertragen werden können. Jedenfalls haben die 415 V-Ableiter Durchschläge in den 11 kV- Wicklungen nicht verhindern können. In Regionen mit hoher Blitztätigkeit ist es daher empfehlenswert, auch Ableiter auf der MS-Seite des Transformators anzubringen. 20
Seite 1 und 2: NWENDUNGSRICHTLINIEN N W E N D U N
Seite 3 und 4: Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 8.3
Seite 5 und 6: Sind mehrere Funkenstreckenableiter
Seite 7 und 8: Der Durchmesser der MO-Widerstände
Seite 9 und 10: 4.3 Energieaufnahmevermögen und Ab
Seite 11 und 12: Bei gleicher Dauerbetriebsspannung
Seite 13 und 14: 7.2 Stückprüfungen Stückprüfung
Seite 15 und 16: 8.7 Betriebsspannung mit Oberschwin
Seite 17 und 18: Für Betriebsmittel in Freiluftscha
Seite 19: Bei unterschiedlicher Polarität vo
Seite 23 und 24: 10.9 Ableiter parallel zu einer Kon
Seite 25 und 26: Literaturverzeichnis [1] IEC Public
Seite 27 und 28: t s U U c U E U K U m U p U r U ref

(e) a n w e n d u n g s r i c h t l i n i e

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?