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

11 Ableiter für Gleichspannung
Es gibt zum jetzigen Zeitpunkt keine international gültige Richtlinie
oder Vorschrift für den Ableitereinsatz in Gleichspannungsnetzen.
Prinzipiell treten auch in Gleichspannungsnetzen durch
Blitzeinwirkung oder Schalthandlungen verursachte Überspannungen
auf, die Geräte und Isolationen gefährden können.
Auch in diesem Fall ist ein Ableitereinsatz zum Schutz gegen
Überspannungen nötig. Es eignen sich dazu besonders
funkenstreckenlose MO-Überspannungsableiter, da sie nach der
Überspannungsbegrenzung keinen Folgestrom führen und somit
nicht das Problem besteht einen Gleichstrom-Lichtbogen löschen
zu müssen.
Beim Einsatz von MO-Ableitern in Gleichspannungsnetzen gibt es
zwei wesentliche Punkte zu beachten.
Zum Einen muss sichergestellt sein, dass das MO-Material auch
unter Gleichspannungs-Dauerbelastung langzeitstabil ist. Dies ist
nicht bei allem handelsüblichen MO-Material der Fall.
Zum Anderen sind die meisten Gleichspannungsnetze Bahnnetze.
Werden die Ableiter auf rollendem Material (Triebfahrzeuge)
eingesetzt, ist der Sicherheitsaspekt von besonderer Bedeutung
(Personenschutz).
Die von ABB hergestellten Ableiter sind für den Einsatz in
Gleichspannungsnetzen und insbesondere auch in Bahnnetzen
und auf Lokomotiven und Triebfahrzeugen geeignet.
Es muss in jedem Fall dem Hersteller mitgeteilt werden, wenn der
Ableiter in Gleichspannungsnetzen eingesetzt werden soll. Auch
für die Dimensionierung der Ableiter sollte mit dem Hersteller
Kontakt aufgenommen werden.
12 Consulting beim Einsatz von Ableitern
Es zeigt sich bei vielen Diskussionen mit Anwendern von
Überspannungsableitern, dass eine tiefergehende Beratung beim
Einsatz von Überspannungsableitern begrüsst wird. Dies sowohl
bei Technologiewechseln, z.B. von Funkenstreckenableitern mit
Porzellanisolatoren auf MO-Ableiter mit Silikongehäuse, wie auch
bei der Ableiterauswahl für Nachrüstungen bestehender Anlagen
oder der Planung neuer Anlagen in Mittel- und Niederspannungsnetzen.
Neue Anwendungsgebiete, wie z.B Gleichspannungsnetze,
oder Konzepte zum Schutz gegen Überspannungen
und Blitzgefährdung ganzer Anlagen brauchen
tiefergehende Betrachtung. Aufwertungen bestehender Anlagen
hinsichtlich Leistungsübertragung (höhere Systemspannung)
oder Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit bedingen klare
Schutzkonzepte, unter Berücksichtigung einer ökonomischtechnisch
optimalen Lösung.
Wir offerieren daher gerne Beratungen und Berechnungen zum
Überspannungs- und Blitzschutz, die über die im
Vorangegangenen gegebenen Richtlinien hinausgehen.
13 Schlussbemerkungen
Blitzüberspannungen sind eine Gefahr für die Betriebsmittel im
MS-Netz. Ableiter gewährleisten einen sicheren Schutz vor
unzulässiger Überspannungsbeanspruchung. Ihr Schutz ist umso
besser, je näher die Ableiter beim Betriebsmittel angebracht sind.
Bei der Bestimmung vom Uc
der Ableiter sind zwei sich
widersprechende Anforderungen zu beachten. Einerseits sollte Uc
möglichst klein sein, damit der Ableiter die Überspannung bei
einem möglichst tiefen Wert begrenzt. Andererseits muss U gross
c
genug gewählt werden, damit der Ableiter den Anforderungen des
Netzbetriebes noch genügen kann. Moderne MO-Ableiter ohne
Funkenstrecke erfüllen beide Bedingungen. Sie ermöglichen einen
ausreichenden Schutz vor Überspannungen und gewährleisten
gleichzeitig einen sicheren Netzbetrieb.
Bei abnormalen Betriebsbedingungen, wie sie etwa während eines
Spannungsübertritts zu erwarten sind, werden im Netz alle
parallelen Ableiter etwa gleich stark mit der betriebsfrequenten
Überspannung überlastet. Sind MO-Ableiter eingesetzt, so kann
man erzwingen, dass nicht irgendeiner der angeschlossenen
Ableiter zuerst überlastet wird, sondern ein vorausbestimmter.
Dazu wird z.B. Uc
des Innenraumableiters im Gebäude einer
Schaltstation um etwa 10% höher gewählt als beim
Freiluftableiter vor der Station. Sobald die abnorme
betriebsfrequente Überspannung auftritt, wird der Freiluftableiter
zuerst überlastet sein. Er begrenzt die Überspannung, indem er
einen Aussenüberschlag einleitet, und verhindert so einen
Lichtbogen im Gebäude der Schaltstation.
Eine ähnliche Situation liegt vor wenn in einem MS-Netz sehr hohe
temporäre Überspannungen zu erwarten sind und diese nur
äusserst selten auftreten. Damit die Ableiter auch in diesem
seltenen Fall nicht überlastet werden sei z.B. ein um15% höheres
Uc
erforderlich. Solche Ableiter sind also beim Betriebsmittel
einzusetzen. Damit ist aber der Nachteil verbunden, dass der
Überspannungsschutz um 15% schlechter wird. Mehrere parallele
Ableiter würden das verhindern. Für diese Massnahme ist aber
beim Betriebsmittel oft nicht ausreichend Platz vorhanden.
Zwei Ableitersätze ermöglichen eine annehmbare Lösung des
Problems. Ein Satz mit 15% höherem Uc
ist beim Betriebsmittel
und ein zweiter mit tieferem Uc
ist in einiger Entfernung davon
anzubringen. In jeder Phase sind somit zwei MO-Ableiter parallel
geschaltet. Bei einer Blitzüberspannung werden beide leitend und
ermöglichen zusammen beim Betriebsmittel das gleiche
Schutzniveau wie ein einzelner Ableitersatz mit tiefem U c.
Während der oben erwähnten sehr hohen temporären
Überspannung werden nur die vom Betriebsmittel entfernten
Ableiter überlastet. Der dabei auftretende Lichtbogen kann daher
das Betriebsmittel nicht beschädigen. Und weil endlich die
Überlastung nur äusserst selten auftritt, kann der damit
verbundene Betriebsunterbruch in Kauf genommen werden.
Beim Aufstellen eines Ableiters sind zwei Sachen besonders zu
beachten. Beide sind zum Erzielen des bestmöglichen
Schutzniveaus des Ableiters gleich wichtig. Erstens muss die
blitzgefährdete Leitung zuerst zum Hochspannungsanschluss des
Ableiters und erst anschliessend zum zu schützenden
Betriebsmittel geführt werden. Eine kurze Verbindung zwischen
den Hochspannungsanschlüssen von Ableiter und Betriebsmittel
ist wohl wichtig aber nicht von ausschlaggebender Bedeutung.
Zweitens muss die galvanische Verbindung vom erdseitigen
Abgang des Ableiters bis zur Erdung des Betriebsmittels möglichst
kurz sein. Sie muss bei Leitungen mit geerdeten Traversen
unterhalb 2 m liegen. Bei Holzmastleitungen muss sie kürzer sein
als
1m für Um
< 24kV
0,6 m für U > 24 kV
m
Ist dies nicht möglich, dann sind die Traversen der letzten 3 Masten
vor der Schaltanlage bzw. vor dem Betriebsmittel zu erden oder
beim letzten Mast vor der Anlage ist ein weiterer Ableitersatz
anzubringen. In diesem Fall beträgt die obere Grenze für die
Erdverbindung 2 m. Bei einem Kabel hingegen müssen alle
Anschlussleitungen zum Ableiter möglichst kurz sein.
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