Grundlagenreihe Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers Teil 1

Energieversorgung mit Hochspannung

Gemäß Norm gelten alle Wechselspannungen über 1 kV als Hochspannung.

Umgangssprachlich wird der Bereich bis einschließlich 52 kV häufig als Mittelspannung bezeichnet, obwohl dieser Begriff in den Normen nicht definiert ist.

In diesem Kapitel werden Energieverteilungsnetze, die mit einer Netzspannung bis zu 1 kV Wechselspannung durch einen Netzbetreiber versorgt werden, als Niederspannungsnetze und Energieverteilungsnetze, die mit einer Netzspannung über 1 kV Wechselspannung durch einen Netzbetreiber versorgt werden, als Hochspannungsnetze bezeichnet.

Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen beträgt die Bemessungsspannung von HS-Energieverteilungen im Netzverteilungsbereich nur in seltenen Fällen mehr als 36 kV.

Kenndaten vom Versorgungsnetz des Netzbetreibers

Nennspannung und Isolationspegel

Die Nennspannung eines Systems, einer Anlage oder eines Betriebsmittels ist in der IEC 60038 (VDE 0175) definiert als „die Spannung, durch die ein System, eine Anlage oder ein Betriebsmittel gekennzeichnet ist und auf die bestimmte Betriebskenndaten bezogen werden“. Eng verbunden mit der Nennspannung sind die beiden Begriffe der „Höchsten Spannung eines Netzes“ und der „Niedrigsten Spannung eines Netzes“. „Die höchste im Netz auftretende Spannung“, die sich auf die Stehwechselspannungsfestigkeit bezieht und auf die die anderen Kenndaten von Anlagen und Betriebsmitteln bezogen werden können.

Die „höchste Spannung eines Netzes“ ist in der IEC 60038 (VDE 0175) definiert als „der höchste Spannungswert, der unter normalen Betriebsbedingungen zu einem beliebigen Zeitpunkt an irgendeiner Stelle des Netzes auftritt. Ausgeschlossen sind transiente Spannungen, z.B. von Schaltvorgängen im Netz und zeitweilige Spannungsschwankungen“.

Anmerkungen:

1- Die höchste Spannung für Anlagen und Betriebsmittel wird nur bei Nennspannungen über 1 kV angegeben. Es ist allgemein bekannt, dass bei bestimmten Nennspannungen aufgrund von spannungsabhängigen Kenndaten wie Kondensatorverlusten, Magnetisierungsströmen von Transformatoren usw. ein normaler Betrieb bis zur Bemessungsbetriebsspannung des Gerätes nicht gewährleistet werden kann. Für solche Fälle ist in den IEC-Normen und VDE-Bestimmungen der Grenzwert spezifiziert, bis zu dem bei den Anlagen und Betriebsmitteln der Normalbetrieb gewährleistet werden kann.

2- Bei Anlagen und Betriebsmitteln, die in Netzen mit Nennspannungen bis zu 1 kV betrieben werden, sollte ausschließlich die Nennspannung angegeben werden und zwar sowohl die Bemessungsbetriebs- als auch die Bemessungsisolationsspannung.

3- Die Definition für „höchste Spannung für Anlagen und Betriebsmittel“ der

IEC 60038 (VDE 0175) ist mit der Definition für „Bemessungsspannung“ in der IEC 62271-1 (VDE 0671-1) identisch. Die IEC 62271-1 (VDE 0671-1) bezieht sich auf Hochspannungs-Schaltgeräte für Spannungen über 1 kV.

Die Werte in Abb. B1  sind der IEC 60038 (VDE 0175) entnommen. Es handelt sich um übliche Nennspannungen von HS-Energieverteilungsnetzen, die hier zusammen mit der „höchsten Spannung für Anlagen und Betriebsmittel” genannt sind. Sofern keine weiteren Angaben vorhanden sind, handelt es sich hier im Allgemeinen um Drehstromnetze. Der Wert gibt die Spannung zwischen den Außenleitern an. Eingeklammerte Werte sind nur bedingt verwendbar. Wir raten von einer Verwendung dieser Werte bei neuen Versorgungssystemen ab.

Es wird empfohlen, dass in einem Land das Verhältnis zwischen zwei benachbarten Nennspannungen nicht kleiner als zwei sein sollte.

Um einen adäquaten Schutz der Anlagen und Betriebsmittel gegen Bemessungs-Kurzzeit-Stehwechselspannung und Bemessungs-Stehblitzstoßspannungen durch Blitzschlag oder Schaltvorgänge sowie gegen netzseitige Fehler usw. zu gewährleisten, müssen die HS-Anlagen und die eingebauten Betriebsmittel über einen entsprechenden Bemessungs-Isolationspegel verfügen.

[a] Diese Werte sollten nicht für neue öffentliche Verteilnetze verwendet werden.

[b] Diese Netze sind grundsätzlich Dreileiternetze. Die angegebenen Werte sind Spannungen zwischen den Außenleitern. Die in Klammern angegebenen Werte sollten als nicht bevorzugte Werte angesehen werden.

Abb. B1: Drehstromnetze mit einer Nennspannung über 1 kV bis einschließlich 35 kV und zugehörige Betriebsmittel [b]

Hochspannungs-Schaltgeräte

Die „Bemessungs-Isolationspegel für die entsprechenden Bemessungsspannungen“ in Abb. B2 sind der IEC 62271-1 (VDE 0671-1) entnommen. Für die meisten Bemessungsspannungen stehen mehrere Bemessungs-Isolationspegel zur Verfügung, um den unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen entsprechen zu können. Bei der Wahl der Bemessungs-Isolationspegel soll berücksichtigt werden, wie weit das Schaltgerät Überspannungen (durch Blitzschlag oder Schaltvorgänge [1]) ausgesetzt ist. Ferner sind die Art der Sternpunkterdung (Netzsystem) und der Typ der Überspannungs-Begrenzungselemente zu berücksichtigen. (Weitere Hinweise und Empfehlungen hierzu entnehmen Sie bitte der IEC 60071 (VDE 0111)).

Die allgemeinen Werte in der Abbildung B2 gelten für Leiter gegen Erde, zwischen den Leitern sowie der offenen Trennstrecke.

Anmerkung: Die Spannungswerte „über der Trennstrecke“ gelten nur für Schaltgeräte, bei denen der Abstand zwischen den offenen Kontakten so bemessen ist, dass er den Sicherheitsanforderungen für Trennschalter entspricht.

Abb. B2: Bemessungs-Isolationspegel von Schaltgeräten für Bemessungsspannungen des Bereiches I, Serie I

Für die in Abb. B2 aufgeführten Bemessungsspannungen sind keine Schaltüberspannungen enthalten, weil diese im Gegensatz zu den Stehwechsel- und Stehblitzstoßspannungen weniger schwerwiegende Auswirkungen haben.

Transformatoren

Abbildung B3 ist der IEC 60076-3 (VDE 0532-3) entnommen.

Für Liste 1 und Liste 2 gelten dieselben Auswahlkriterien wie in der Schaltgerätetabelle, d.h. maßgeblich ist die Blitzschlaghäufigkeit usw.

Andere Komponenten

Abb. B3: Bemessungs-Stehspannungen für Transformatorwicklungen mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel Um < 72,5 kV – Serie I auf der Basis europäischer Praxis

Es ist offensichtlich, dass das Isolationsvermögen anderer HS-Komponenten in Verbindung mit beispielsweise Porzellan- oder Glasisolatoren, HS-Kabeln, Messgerätetransformatoren usw. mit den eingangs für Schaltgeräte und Transformatoren genannten Werten kompatibel sein muss. Prüfungen für diese Komponenten sind den entsprechenden IEC- und VDE-Bestimmungen zu entnehmen.

Allgemeiner Hinweis

Die IEC-Normen sind für weltweite Gültigkeit konzipiert und müssen daher unterschiedliche Gegebenheiten berücksichtigen. Damit wird den diversen Anwendungspraktiken der einzelnen Länder mit ihren unterschiedlichen Witterungsbedingungen und geographischen und wirtschaftlichen Besonderheiten Rechnung getragen.

Quelle: Planungskompendium Energieverteilung Wiki (Stand 15.08.2016)