Einfluss unterschiedlicher Steuerringkonfigurationen auf die thermische Stabilität von Überspannungsableitern

Conference: VDE-Hochspannungstechnik 2016 - ETG-Fachtagung
11/14/2016 - 11/16/2016 at Berlin, Deutschland

Proceedings: ETG-Fb. 150: VDE-Hochspannungstechnik 2016

Pages: 6Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Gießel, Moritz; Hinrichsen, Volker (FG Hochspannungstechnik, Technische Universität Darmstadt, Deutschland)
Göhler, Reinhard (Siemens AG, Energy Management Division, Berlin, Deutschland)
Späck-Leigsnering, Yvonne; Gjonaj, Erion; De Gersem, Herbert (Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder, Technische Universität Darmstadt, Deutschland)

Abstract:
Bei Überspannungsableitern für den Einsatz in Hochspannungsnetzen stellt sich aufgrund von angreifenden Erdkapazitäten eine mit der Höhe des Ableiters zunehmend ungleichmäßige Spannungsverteilung ein. Wegen der nichtlinearen Spannungs-Strom-Charakteristik der eingesetzten Metalloxid-(MO-)Widerstände wird sich daraufhin, infolge der dann höheren Verluste, in den oberen Ableiterbaugliedern bei anliegender Betriebsspannung ebenfalls eine ungleichmäßige Temperaturverteilung einstellen. Um eine über der Länge des Ableiters gleichmäßigere elektrische und thermische Belastung zu erreichen, werden Steuerringe am obersten Ableiterflansch montiert. Eine optimale Steuerung kann jedoch nur für Ableiter bis in die 800-kV-Ebene realisiert werden. In höheren Spannungsebenen scheitert das an den für die erforderlichen Stehspannungen einzuhaltenden Schlagweiten. Die Steuerringe können dort nicht so weit vom Kopf des Ableiters herunterhängen, wie es für eine optimale Steuerung erforderlich wäre. In diesem Bericht wird exemplarisch an einem 550-kV-Ableiter gezeigt, welche Auswirkungen die Reduzierung oder gar der Verzicht von externer Steuerung auf die thermische Stabilität eines Ableiters haben. Zusätzlich werden mit kommerziell erhältlicher FEM-Software elektro-thermisch gekoppelte Simulationen durchgeführt und mit den im Labor erzielten Ergebnissen verglichen. Optimierungen mit Hilfe von Simulation ist für zukünftige Entwicklungen anzustreben, da experimentelle Untersuchungen extrem aufwendig und für viele Konfigurationen überhaupt nicht möglich sind.