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Forschung und Normung für Hochspannungsprüfungen für den Netzausbau

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
04.12.2023

Prüfungen von Komponenten zukünftiger Übertragungsnetze erfordern oft die Verwendung von überlagerten Spannungsformen. Diese sogenannten kombinierten oder zusammengesetzten Spannungen aus Wechsel-, Gleich- und Stoßspannung werden in den Prüflabors ohne ausreichende metrologische Rückführung und Normung durchgeführt.

 

Im Rahmen des „European Metrology Programme for Innovation and Research“ (EMPIR) wurde das Projekt 19NRM07 HV-com² (s. weiterführende Informationen unten) unter Koordination der PTB durchgeführt, welches rückführbare Messungen von Spannungen bei zusammengesetzten und kombinierten Wellenformen für Hochspannungsprüfungen zum Thema hat. Das Projekt fokussierte sich auf die Entwicklung von neuen Niederspannungsgeneratoren sowie auf alle Komponenten der Messkette bis zu einer Systemspannung von 400 kV einschließlich der Software zur Messdatenauswertung. Hierfür wurden unter anderem rückführbare Hochspannungsmesssysteme und Kalibrierdienstleistungen entwickelt und in mehreren Hochspannungs-Vergleichskampagnen in der PTB, der TU Graz und der TU Dresden erfolgreich verifiziert.

Zu den technischen Zielen des Forschungsprojekts zählten die zuverlässige Bestimmung der quantitativen Verhältnisse zwischen Impulsspannungen mit überlagertem Wechsel- (HVAC-) oder Gleichanteil (HVDC-) sowie die exakte Bestimmung der zeitlichen Verläufe und der nachteiligen Rückwirkungen durch die Prüfaufbauten. Dazu mussten die Spannungsteiler und Messsysteme, die für die Messung der zusammengesetzten und kombinierten Wellenformen verwendet wurden, qualifiziert werden. Die aktuelle Norm IEC 60060 erlaubt für kombinierte oder zusammengesetzte Wellenformen, dass die in Prüflabors verwendeten Spannungsteiler und Messsysteme durch separate Kalibrierungen mit HVAC, HVDC, Blitzstoß (LI) und Schaltstoß (SI) qualifiziert werden. Diese Kalibrierungen liefern jedoch keinen Nachweis für die Fähigkeit solcher Spannungsteiler und Messsysteme, zusammengesetzte und kombinierte Wellenformen zu messen. Insbesondere sind dabei zum Beispiel Phänomene zu berücksichtigen, die bei der Prüfung von gasisolierten Hochspannungsanlagen zu einer reduzierten Durchschlagsspannung führen. Solche Isolationssysteme in gasisolierten Schaltanlagen und Übertragungsleitungen werden jedoch eine wichtige Rolle bei der Anwendung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) und bei der Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz spielen. Auch daher besteht dringender Bedarf an rückführbaren Messsystemen für zusammengesetzte und kombinierte Wellenformen.

Da die derzeitige IEC 60060-Normenreihe zusammengesetzte und kombinierte Wellenformen nicht angemessen berücksichtigt, wurden im Forschungsprojekt abschließend auch Beiträge zur Überarbeitung dieser Normenreihe erarbeitet. Daten, Methoden und Vorschläge für Richtlinien und Empfehlungen wurden der zuständigen Normungsgruppe IEC TC 42 zur Verfügung gestellt und werden nun in neue Normenentwürfe eingebracht.

 

Vergleichsmessung von kombinierten und zusammengesetzten Spannungen mit mehreren Universalteilern an der TU Graz

Bild: Vergleichsmessung von kombinierten und zusammengesetzten Spannungen mit mehreren Universalteilern an der TU Graz.

 

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