Betriebliche Aspekte

Freileitungen

Starke Winde, Eisbildung usw. können dazu führen, dass sich die Leiter von Freilei-tungen berühren und dadurch ein kurzzeitiger (d.h. kein dauerhafter) Kurzschluss entsteht.

Isolationsfehler durch Bruch der Isolatoren aus Keramik oder Glas infolge von Fremdkörpern in der Luft oder durch mutwillige oder versehentliche Zerstörung durch Schusswaffen usw., aber auch infolge von starker Verschmutzung der Isola-torflächen können einen Kurzschluss gegen Erde bewirken. Viele dieser Fehler er-ledigen sich von selbst. Bei trockener Witterung ist ein Isolatorbruch beispielsweise kaum zu bemerken, da der Isolator nach wie vor funktionsfähig ist. Bei starkem Regen wird es aber wahrscheinlich zu einem Überschlag gegen Erde (z.B. auf den Metallträger) kommen. Verschmutzte Oberflächen bewirken im Allgemeinen nur bei hoher Feuchtigkeit einen Überschlag gegen Erde.

Dabei entsteht in den meisten Fällen ein Lichtbogen, dessen sehr hohe Temperatur den Strompfad trocknet und die Isolationseigenschaften in gewissem Maße wiederherstellt. In der Zwischenzeit wird der Fehler normalerweise durch das Ansprechen eines Schutzgerätes abgeschaltet worden sein, d.h. im Regelfall wird eine Sicherung oder ein Leistungsschalter ausgelöst haben. Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei dieser Art von kurzzeitig auftretenden Isolationsfehlern in den meisten Fällen schon durch Austauschen der Sicherung oder erneutes Schließen des Leistungsschalters die Energieversorgung wiederhergestellt werden kann. Aus diesem Grund war es möglich, die Betriebssicherheit von HS-Energieversorgungsnetzen mit Freileitungen durch den Einsatz von automatischen Wiedereinschaltvorrichtungen für die betreffenden Stromkreise deutlich zu verbessern. Sofern ein erster Wiedereinschaltver-such nicht gelingt, werden nach vorher eingestellten Pausenzeiten (während der die Luft am Fehlerort weiter deionisieren kann) weitere Versuche unternommen. Wenn alle (normalerweise zwei) Versuche fehlschlagen, wird der Leistungsschalter gegen Wiedereinschalten gesperrt.

Die Betriebssicherheit lässt sich ebenso mit Hilfe von fernbetätigten Längstrenn-schaltern und automatisierten Trennschaltern verbessern, die mit automatisch schließenden Leistungsschaltern kombiniert werden.

Die Schaltfolge dieser letztgenannten Variante ist in Abb. B14 (auf der nächsten Seite) beispielhaft dargestellt. Das Prinzip ist dabei folgendes: Wenn der Leistungs-schalter nach zwei Schließversuchen auslöst, ist davon auszugehen, dass es sich um einen dauerhaften Fehler handelt. Bei stromloser Speiseleitung öffnet der auto-matisierte Trennschalter, um einen Strang des Netzes zu trennen, bevor der dritte (und somit letzte) Einschaltversuch erfolgt.

Anschließend gibt es zwei Möglichkeiten:

• Der Fehler ist auf dem Strang aufgetreten, der vom automatisierten Trennschalter abgeschaltet worden ist, und die Energieversorgung der am restlichen Strang an-geschlossenen Verbraucher wird wieder hergestellt oder
• der Fehler ist in dem Strang aufgetreten, der dem automatisierten Trennschalter vorgelagert ist, so dass der Leistungsschalter auslöst und verriegelt.

Mit Hilfe eines automatisierten Trennschalters lässt sich somit auch bei einem dauerhaften Fehler die Energieversorgung einiger Verbraucher wiederherstellen. Wenngleich die Energieversorgungsqualität von Hochspannungsnetzen mit Freileitungen mit Hilfe dieser Maßnahmen deutlich verbessert werden konnte, muss der Abnehmer ggf. eigene Vorkehrungen treffen, um temporären Versorgungsunterbrechungen (zwischen Wiedereinschaltvorgängen) entgegenzuwirken, z.B. mit:

• unterbrechungsfreien Stromversorgungen,
• Leuchtmitteln, die keine Abkühlphase vor dem Wiedereinschalten benötigen („wiederheißzündbar“).

In Erde verlegte Kabelnetze

Bei in Erde verlegten Kabelnetzen treten Fehler manchmal durch nachlässige Arbeit von Kabelverlegefirmen usw. auf, sind aber in den meisten Fällen auf Beschädigung durch Werkzeuge und Maschinen anderer Firmen, wie beispielsweise Spitzhacken, Presslufthämmer, Bagger usw. zurückzuführen.

Isolationsfehler treten mitunter aufgrund von Überspannungen in den Anlagen des Hochspannungs-Verteilnetzes auf, bei denen ein Abzweig von der Freileitung in das in Erde verlegte Kabelnetz erfolgt. Auftretende Überspannungen sind normalerweise atmosphärisch bedingt, wobei durch Reflexion der elektromagnetischen Welle an der Anschlussmuffe (wo sich die Impedanz des Stromkreises abrupt ändert) am je-weiligen Fehlerpunkt eine übermäßige Beanspruchung der Isolierung der Kabelver-zweigung auftreten kann. Häufig werden hier Überspannungsschutzgeräte wie bei- spielsweise Überspannungsableiter errichtet.

In Kabelnetzen treten Fehler seltener auf als in Freileitungsnetzen, führen aber in den meisten Fällen unweigerlich zu dauerhaften Fehlern, deren Ortung und Besei-tigung mehr Zeitaufwand erfordert als bei Freileitungen.

Bei Fehlern in einem Ringkabelnetz kann die Versorgung aller Verbraucher schnell wiederhergestellt werden, sobald das fehlerbehaftete Kabel identifiziert worden ist.

Wenn der Fehler allerdings in einem Stichnetz auftritt, kann die Fehlerortung und Beseitigung durchaus mehrere Stunden in Anspruch nehmen, wobei dann alle Verbraucher betroffen sind, die dem Fehlerort nachgelagert sind. Wenn die Versorgungssicherheit aller Komponenten oder eines Teils der Komponenten einer Anlage von zentraler Bedeutung ist, muss eine Ersatzstromversorgung zwingend vorgesehen werden. Beschreibungen von Ersatzstromversorgungen finden Sie in Kapitel E, Abschnitt 1.4.

In manchen Ländern, in denen die Komplexität stark vernetzter Systeme den entsprechenden Aufwand rechtfertigt, geht der Trend zu zentra-ler Fernwirktechnik auf der Basis von SCADA-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) und neuesten Entwicklungen in der Informationstechnologie.

Fernwirktechnik für Hochspannungsnetze

Durch den Einsatz von Fernwirktechnik lässt sich bei HS-Speiseleitungen im Fall von Leitungsfehlern eine effektive und schnelle Rekonfiguration des Netzes durch-führen. Hierzu werden entlang des Ringes in einigen Umspannstationen motor-betriebene Schaltgeräte mit entsprechenden Fernauslöseeinheiten eingesetzt. Umspannstationen mit Fernwirktechnik lassen sich per Fernwirksignal wieder hoch-fahren, während bei anderen ein manueller Eingriff vor Ort erforderlich ist.