Hochspannungstechnik II

• Entwicklungsprüfung (Bei Neu-/Weiterentwicklung)
  • Simulation der Betriebsbeanspruchung
  • Abschätzung des Langzeitverhaltens
  • Ermittlung der Dimensionierungskenngrößen
• Typprüfung nach der Entwicklung (Nach Entwicklungsabschluss)
  • Nachweis der Betriebstauglichkeit
  • Bestätigung von Kundenanforderungen
  • Nachweis in Normen spezifizierter Eigenschaften
• Stückprüfung in der Produktion (Vor Lieferung an Baustelle)
  • Nachweis in Normen spezifizierter Eigenschaften
• Inbetriebnahmeprüfung, Vor-Ort-Prüfung (Nach Installation vor Ort)
  • Nachweis der Einschaltbereitschaft
  • Montagekontrolle, Qualitätssicherung
  • Abschätzung des Alterungszustandes
• Monitoring und Diagnostik im Betrieb
• Sicherheitsprüfung bei der Entsorgung

• ISO: International Organization for Standardization
• IEC: International Electrotechnical Commission
• ITU: International Telecommunication Union
• UNECE: UN - Economic Commission for Europe
• CEN: European Committee for Standardization
• CENELEC: European Committee for Electrotechnical Standardization
• ETSI: European Telecommunications Standard Institute
• DIN: Deutsches Institut für Normung
• DKE: Deutsche Kommission Elektrotechnik und Informationstechnik im DIN und VDE

Aufstellungsorte von Schaltanlagen:

• Freiluftschaltanlage (Bauformen: konventionell, hybrid; Komp: Masten, Leiter, Erde, Isolatoren)
• Innenraumschaltanlage

Bauformen von Schaltanlagen

• Luftisolierte Schaltanlagen
• Gasisolierte Schaltanlagen (kompakt, modularer Aufbau->Aufstellort änderbar)
• Hybrid-Schaltanlagen
• sonstige (Feststoffisolierte oder Ölisolierte Schaltanlage)

Primärtechnikkomponenten einer Schaltanlage

• Isolation
• Sammelschiene
• Leistungsschalter
• Trenner
• Erdungsschalter
• Kabelanschluss oder Freileitungsanschluss
• Messwandler

1. Freischalten
2. Gegen Wiedereinschalten sichern
3. Spannungsfreiheit prüfen
4. Erden und Kurzschließen
5. Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

Die Prüfkreise der Hochspannungstechnik beinhalten 3 Komponenten:

• 1: Hochspannungserzeuger
• 2: Prüfling
• 4: Hochspannungsmesseinrichtung

Zusammen mit den erforderlichen Zuleitungen auf der

• 3: Oberspannungsseite (high voltage arm) und der
• 5: Unterspannungsseite (low voltage arm) und dem
• 6: Messgerät

1. Abstand Prüfkreis/ Raumbegrenzungen Prüfspannung ausreichend?
2. Können Prüflinge (Abmessungen und Gewicht) in den Prüfraum eingebracht werden?
3. Sind alle erforderlichen Versorgungseinrichtungen vorhanden (Strom, Wärme, Kälte, Licht, Wasser, Druckluft, Informations- und Kommunikationstechnik)
4. Wie werden die erforderlichen Sicherheitseinrichtungen realisiert?

• Bei einem Durchschlag der Isolation kommt es im Prüfkreis zu einem Spannungseinbruch bei dem die gesamte Prüfkreiskapazität entladen wird. Dabei werden Abfallzeiten von ca 1µs (1MHz) erreicht
• Über Erdkapazitäten zu geerdeten Strukturen wird bei einem steilen Spannungszusammenbruch ein kapazitiver Strom in diese Strukturen eingekoppelt. Der Scheitelwert der eingekoppelten Stromschwingung hängt von der Steilheit des Spannungszusammenbruchs und den Erdkapazitäten ab. \(i_e=C \frac{dU_{HV}}{dt}\)
• Der Scheitelwert der Stromschwingung bei einem Durchschlag der Isolation ruft an dem Erdungswiderstand der geerdeten Struktur wie bei Versorgungs- oder Messleitungen einen Spannungsabfall hervor. Dies führt zu Berührspannungen an geerdeten Objekten, die zu Einschränkungen der Sicherheit des Prüfkreises oder zu Störungen der Messeinrichtung führen (=Erdpotentialanhebung).
• Abhilfe: Schirmung von HS-Prüfkreisen. Schirmung des Prüfkreises definiert das elektrische Feld. Erkapazitäten sind nur mit Schirmstruktur verbunden. Außerhalb des Schirms fließen keine eingekoppelten Erdungsströme mehr

Unterscheidbar zwischen:

• Plattenflächenleiter
• Gitterflächenleiter

Erflächenleiter weisen folgende Eigenschaften auf:

1. geringer ohmscher Widerstand
2. und geringe Induktivität

Diese Werte werden als Flächenwiderstand oder Square-Widerstand angegeben.

• Die Erdkapazitäten sind nur mit der Schirmstruktur verbunden
• In geerdeten Strukturen außerhalb der Schirmung fließen keine eingekoppelten Erdungsströme mehr
• Außerhalb der Schirmung kommt es zu keinen Berührspannungen an geerdeten Objekten, die zu Einschränkungen der Sicherheit des Prüfkreises oder zu Störungen der Messeinrichtung führen könnten

\(i_e=C_e\frac{dU}{dt}=\frac{U_{HV}}{\Delta t_{Durchschlag}} C_e \approx 10^{12} \frac{V}{s} 0,8 \cdot 10^{-9} F \approx 800A\)

\(U_e=R_e i_e=10 \Omega \cdot 800A=8000V\)

Messfehler oder gefährliche Berührungsspannung (Erdpotentialanhebung)