Isolationskoordination – moderne Verfahren zur Berechnung transienter Spannungsbeanspruchungen in Hochspannungssystemen

Zusammenfassung

Gerade in einem Jahrhundert, in dem die elektrische Energieversorgung als das Rückgrat funktionierender Gesellschaften gesehen wird, ist die Isolationskoordination in Hochspannungssystemen die Grundlage für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb. In diesem Wissenschaftsbereich geht es darum, die transienten Beanspruchungen (Schaltspannungen oder atmosphärische Entladungen) in den vermaschten und komplexen Strukturen von modernen Hochspannungssystemen unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte sicher zu beherrschen. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit numerischen Berechnungsverfahren zur Ermittlung transienter Spannungsbeanspruchungen, um mit Hilfe dieser sehr attraktiven und ausgereiften Beurteilungswerkzeuge neue Erkenntnisse für den Betrieb von Netzen ableiten zu können. Bei diesen Berechnungsmethoden werden die Hochspannungssysteme und deren Komponenten durch umfangreiche Ersatzschaltbilder nachgebildet, um eine Aussage über die Spannungsbeanspruchungen treffen zu können. An einigen Fallbeispielen wird aufgezeigt, wie der Einsatz von Überspannungsableitern in Netzknoten oder auf Leitungen besser koordiniert werden kann. Solche Arbeiten leisten daher einen Beitrag zur Netzsicherheit im Sinne der Isolationskoordination und dienen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung.

Abstract

Especially in a century in which the electrical power supply is seen as the backbone of the functionality of societies the insulation co-ordination in high voltage systems has become an important topic for a reliable and economic operation. In this scientific field it is a special task to take into account the transient stress (switching over voltages or atmospheric discharges) inside this strongly meshed grid with its complex structures. This paper therefore deals with numerical methods for calculating transient voltage stresses to get new outputs for the operation of a network with the help of these very attractive and sophisticated assessment tools. High voltage systems and their components were modelled by adequate equivalent circuits in order to make a statement about the existing voltage stress. In some case examples it is shown how the use of surge arrestors in network nodes or over headlines lines can be better coordinated. Such work therefore makes a contribution to the network security in the sense of isolation co-ordination and serves to improve the reliability of the electrical energy supply.