Simulation transienter Überspannungen in gasisolierten Schaltanlagen bei der Verwendung von Höchstspannungs-Erdkabeln
Simulation of Switching Overvoltages in Gas Insulated Substations When Using High-voltage Cable Systems
Masterarbeit
Simulation von langsam ansteigenden Überspannungen unter Einbezug des Polverzugs der Leistungsschalter am Übergang von gasisolierten Schaltanlagen zu Freileitungen und Kabeln im Vergleich.
Inhalt der Abschlussarbeit
Im Zuge des Netzausbaus werden zukünftig auch im Hochspannungsnetz Erdkabel als alternatives Übertragungsmedium zu Freileitungen in Betracht gezogen werden. Zusätzlich erfolgt aktuell eine Transition von 220-kV-Umspannwerken zur 380-kV-Netzebene, bei der häufig aus Platzgründen gasisolierte Schaltanlagen verwendet werden. Beide Aspekte haben einen Einfluss auf die Impedanzen der Übertragungsmittel, da Kapazitätsbelag, Induktivitätsbelag und Wellenausbreitungseigenschaften deutlich voneinander abweichen. Damit wird auch eine Beeinflussung des Verhaltens des Übertragungsnetzes bei transienten Überspannungen erwartet. Da diese Überspannungen maßgeblich für die dielektrische Bemessung der Betriebsmittel sind, ist eine Betrachtung des Themenkomplexes zwingend notwendig. Dazu wurden zunächst die Übertragungsmittel Kabel, GIS und Freileitung modelliert und analytisch verifiziert und zusammen mit allen weiteren Betriebsmitteln bzw. Netzkomponenten (Randnetz, Kompensationsspule, Spannungswandler, etc.) in dem Simulationsprogramm EMTP ATP umgesetzt. Im Anschluss wurden transiente Zuschaltvorgänge verschiedener Übertragungsstrecken simuliert und unter Berücksichtigung des Polverzuges der Leistungsschalter für verschiedene Konstellationen statistisch ausgewertet. Aufbauend darauf wurden Ausschaltvorgänge mit Fokus auf die verbleibende Restladung betrachtet und daraufhin Wiedereinschaltungen mit den resultierenden maximalen Schaltüberspannungen simuliert. Als Kernaussage wurden für Leiterspannungen, Schirmspannungen und Spannungen des GIS-Gehäuses statistische Auswertungen erstellt und Aussagen zum Einfluss einer GIS-Kabel-Anordnung im Vergleich getroffen.
