Bewertung des Blitzschutzes von Schaltanlagen und Betriebsmitteln der Hoch- und Mittelspannung durch Simulationen

Abstract

Blitzeinschläge stellen für elektrische Betriebsmittel hinsichtlich der Isolationskoordination die höchsten auftretenden Belastungen dar. Trotz der Prüfung der Betriebsmittel mit einer Stehspannung, die nach der höchsten Spannung für Betriebsmittel Um ausgesucht wird, kann bei verschiedenen Konfigurationen von Schaltanlagen ein Überschreiten dieser Prüfspannung und somit ein Isolationsversagen erfolgen. Da es, speziell für die höheren Spannungsebenen (Um>245 kV), nicht wirtschaftlich ist alle wahrscheinlichen Überspannungen abzudecken, sollte man hier fallweise den nötigen zusätzlichen Anlagenschutz mit Hilfe von Simulationen ermitteln. Dafür kommen i.d.R. Überspannungsableiter zum Einsatz, die die einlaufende Blitzspannungswelle auf die Restspannung Ures des Ableiters begrenzen. Da Ableiter für gasisolierte Schaltanlagen, im Vergleich zu Ableitern in Freiluftschaltanlagen, in höheren Spannungsebenen teuer sind, sollte man diese zur Vermeidung von Kosten nur dort einsetzen, wo sie auch benötigt werden. Eine solche Bewertung wird am besten mit einer Simulation an einem entsprechenden Modell durchgeführt. Hierbei werden zuerst anhand der Mastgeometrie der direkt an der Anlage angrenzenden Hochspannungsmasten die kritischen Blitzströme ermittelt. Das Modell der Anlage wird dann mit diesen Blitzparametern beaufschlagt, um die auftretenden Spannungsbelastungen zu untersuchen. Dabei wird mit dem letzten Mast vor der Schaltanlage, dem sogenannten Abspannmast, begonnen. Mit der maximal zulässigen Überspannung der Betriebsmittel kann dann bewertet werden, bei welchen Einschlagorten noch unzulässig hohe Überspannungen auftreten und an welchen Stellen Ableiter zum Schutz notwendig sind. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte anhand eines Beispiels näher erläutert und die Ergebnisse diskutiert.