Überspannungstypen des Stromversorgungssystems: Ursachen, Auswirkungen und Schutzstrategien für Mittelspannungsgeräte

Überspannungstypen des Stromversorgungssystems: Ursachen, Auswirkungen und Schutzstrategien für Mittelspannungsgeräte

 

Das Verständnis von Überspannung ist für den Schutz von Transformatoren, Schaltanlagen und Kabelsystemen - von entscheidender Bedeutung, insbesondere in Verteilungsnetzen, in denen sich die Auswahl der Geräte direkt auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer auswirkt.

📋Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Überspannung im Stromnetz?

Warum Überspannung bei der Geräteauswahl wichtig ist

Überspannungsschutzstrategien für Verteilungssysteme

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Überspannung im Stromnetz?

 

Unter Überspannung im Stromnetz versteht man jeden Spannungsanstieg, der die normale Betriebsspannung eines Stromnetzes um mehr als 10 % seines Nennwerts überschreitet. Diese abnormalen Spannungsereignisse können Mikrosekunden bis Sekunden - andauern und in extremen Fällen Millionen von Volt erreichen.

Während die meisten elektrischen Geräte für kurzzeitige Spannungsschwankungen ausgelegt sind, können anhaltende Überspannungen oder hohe -Größenordnungen Folgendes bewirken:

Beschleunigen Sie die Alterung und Verschlechterung der Isolierung

Verursacht vorzeitigen Ausfall von Transformatoren und Schaltanlagen

Fehlauslösung von Schutzrelais auslösen

Dies führt zu kostspieligen ungeplanten Ausfällen und dem Austausch von Geräten

Für Ingenieure und Beschaffungsspezialisten, die mit Mittelspannungsverteilungssystemen (6 kV–35 kV) arbeiten, ist das Verständnis von Überspannung nicht nur eine akademische Übung, - es wirkt sich direkt auf die Gerätespezifikation, die Isolationskoordination und die langfristige Wartungsplanung aus.

Warum Überspannung bei der Geräteauswahl wichtig ist

 

Bei der Auswahl von Transformatoren, Überspannungsableitern oder Schaltanlagen für ein Projekt sollte eine der ersten Fragen lauten:Welchen Überspannungsbedingungen wird dieses Gerät ausgesetzt sein?

Gerätetyp	Überspannungsrisiko	Folge unzureichenden Schutzes
Trockentransformatoren-	Blitzeinschläge, Schalttransienten	Durchschlag der Wicklungsisolierung, Kurzschlussfehler
Mittelspannungsschaltanlage	Störlichtbögen, Resonanz	Kontakterosion, katastrophaler Lichtbogenblitz
Kabelsysteme	Vorübergehende Überspannungen	Teilentladung, dielektrischer Durchschlag
Überspannungsableiter	Alle Arten	Eine falsche Dimensionierung führt zu vorzeitigem Ausfall oder unzureichendem Schutz

Schlüssel zum Mitnehmen:Eine ordnungsgemäße Isolationskoordination -, die die Isolationsniveaus der Geräte an die erwartete Überspannungsumgebung anpasst -, ist die kostengünstigste -effektive Möglichkeit, eine langfristige Systemzuverlässigkeit sicherzustellen.

Überspannungsschutzstrategien für Verteilungssysteme

 

Für Käufer von Mittelspannungsgeräten und Systementwickler sollten die folgenden Schutzmethoden basierend auf der vorherrschenden Überspannungsart am Installationsort in Betracht gezogen werden:

Überspannungstyp	Empfohlener Schutz	Anwendungshinweise
Blitzstöße	Überspannungsableiter (MOV-Typ), Abschirmdrähte	Wählen Sie basierend auf der Systemspannung und der Energiebewertung aus
Vorübergehende Überspannungen	Richtige Isolationskoordination, neutrale Erdung	Die TOV-Fähigkeit der Ableiter muss überprüft werden
Transienten schalten	Vor-Einfügungswiderstände, RC-Snubber	Gesteuerte Schaltgeräte für kritische Leistungsschalter
Ferroresonanz	Neutralleiter-Erdungswiderstände, Dämpfungstransformatoren	Vermeiden Sie einphasiges Schalten ungeerdeter Transformatoren

Speziell für Benutzer von Trockentransformatoren-:

Moderne Gießharztransformatoren (z. B. SCB-Serie) sind ausgestattet mit:

Isolierung der Klasse F oder H- sorgt für einen höheren thermischen Spielraum bei vorübergehenden Überspannungen

Epoxidverkapselung-, das unter Impulsbedingungen eine hervorragende Teilentladungsbeständigkeit bietet

Integrierte Temperaturüberwachung- zur Erkennung abnormaler Erwärmung aufgrund von Resonanzereignissen

Diese Eigenschaften machen Epoxidharz-Trockentransformatoren vom Typ -im Vergleich zu herkömmlichen Öltransformatoren - von Natur aus widerstandsfähiger gegenüber vielen Überspannungsszenarien, insbesondere inIndoor-Umspannwerke, Hochhäuser und Offshore-Plattformenwo Blitzschutz und Brandschutz von entscheidender Bedeutung sind.

Häufig gestellte Fragen

 

F1: Was ist die häufigste Ursache für Überspannung in Mittelspannungsverteilungsnetzen?

Für 6-kV-35-kV-Systeme:durch Blitz-induzierte ÜberspannungenUndeinphasige -Erdschlüssesind die häufigsten Ursachen. In städtischen KabelnetzenSchalttransientenAuch durch den Betrieb von Leistungsschaltern kommt es sehr häufig vor.

F2: Woher weiß ich, ob mein Trockentransformator einen Überspannungsschutz benötigt?

If your transformer is connected to overhead lines (even for a short distance) or located in an area with moderate to high lightning activity (keraunic level >30 Tage/Jahr) werden Überspannungsableiter an den Transformatorklemmen dringend empfohlen.

F3: Können resonante Überspannungen Epoxidharz-Transformatoren beschädigen?

Ja - anhaltende Resonanz kann zu Wärmestau und Isolationsstress führen. Epoxidharztransformatoren haben jedoch eine bessere Wärmeleitfähigkeit und eine höhere Teilentladungs-Einsatzspannung als ölgefüllte Typen, was einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum bietet.

F4: Was ist der Unterschied zwischen einem Überspannungsableiter und einem Blitzableiter?

A Blitzableiterfängt direkte Angriffe ab, um Strukturen zu schützen. AÜberspannungsableiterbegrenzt transiente Spannungen in Stromkreisen durch Ableitung von Stoßströmen zur Erde - Die beiden Geräte erfüllen komplementäre, aber unterschiedliche Funktionen.