Umspannwerke sind wichtige Komponenten elektrischer Energiesysteme, die einen wirksamen Schutz vor Blitzschlag und Schaltstößen erfordern. Die richtige Berechnung von Überspannungsschutzvorrichtungen (SPDs) gewährleistet Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems. Dieser Artikel beschreibt die wichtigsten Überlegungen und Methoden zur Berechnung des Überspannungsschutzes für Umspannwerke.

Surge-Typen verstehen

Blitzstöße werden durch direkte oder nahegelegene Blitzschläge verursacht, was zu Hochspannungstransienten führt. Schaltstöße treten bei Vorgängen wie Leistungsschalterschaltung oder Lastwechsel auf, wodurch niedrigere Spannungen, aber häufige Transienten erzeugt werden.

Berechnung des Blitzüberschlagschutzes

Die Berechnung beginnt mit der Ermittlung des maximalen an der Umspannstation zu erwartenden Blitzstroms, wobei die lokale Blitzaktivität analysiert wird und Standards wie IEEE- oder IEC-Richtlinien verwendet werden, wobei die wichtigsten Parameter der Blitzspitzenstrom und die Vorzeit des Transienten sind.

Die Nennspannung des Überspannungsableiters muss unter der maximalen Dauerbetriebsspannung (MCOV) des Geräts liegen, die Durchlassspannung, d. h. die Spannung, die der Ableiter während eines Überspannungsvorgangs passieren lässt, sollte kleiner sein als die Widerstandsspannung des Geräts.

Schaltüberspannungsberechnung

Die Schaltstoßberechnungen konzentrieren sich auf die Energie- und Spannungspegel, die während des Schaltvorgangs erzeugt werden. Die Energie hängt von Systemparametern wie Netzspannung, Kapazität und Induktivität ab. Überspannungsschutzvorrichtungen werden aufgrund ihrer Energieaufnahmekapazität und Spannungseinstufungen ausgewählt.

Normen wie IEEE 80 und IEC 60071 enthalten Richtlinien für die Berechnung von Schaltstößen, die die Schätzung der maximalen Energie- und Spannungstransienten während der Schaltereignisse umfassen, um sicherzustellen, dass die ausgewählten SPDs diese Bedingungen bewältigen können.

Auswahl von Überspannungsschutzvorrichtungen

Die Auswahl der SPDs beinhaltet die Anpassung der Nennspannung, der Energiekapazität und der Reaktionszeit des Geräts an die berechneten Überspannungspegel. Eine angemessene Koordination stellt sicher, dass SPDs nur während der tatsächlichen Überspannungen aktiviert werden, wodurch die Ausrüstung ohne unnötige Entladungen geschützt wird.

  • Bewerten Sie die lokale Blitzaktivität
  • Bestimmung der Systemspannungspegel
  • Berechnen Sie die erwarteten Stoßströme und Energien
  • Wählen Sie SPDs mit geeigneten Ratings aus
  • Befolgen Sie relevante Standards und Richtlinien