Innovative Strombegrenzer – Konzepte, Anwendungsmöglichkeiten und Stand der Entwicklung

Inhalt:
Elektroenergiesysteme werden zukünftig geprägt sein von zunehmender Vermaschung und höheren Leistungsdichten. Beides führt zu steigenden Kurzschlussströmen, die entweder durch entsprechende netztechnische Maßnahmen oder durch gerätetechnische Maßnahmen in den zulässigen Grenzen gehalten werden müssen. Weiterhin müssen die Betriebsmittel und Komponenten von elektrischen Netzen so ausgelegt werden, dass sie den durch die Kurzschlussströme verursachten thermischen und mechanischen Beanspruchungen standhalten. Kurzschlussströme erreichen üblicherweise den 10 bis 20-fachen Wert des Nennstromes bis hin zum 50-fachen Wert. Die Kurzschlussfestigkeit der Netze erfordert daher eine ausreichende Anlagen- und Betriebsmitteldimensionierung, die sich nicht zuletzt auch in den Investitionskosten niederschlägt. Für ideale Strombegrenzer mit vernachlässigbarer Impedanz im Normalbetrieb, schneller und wirksamer Begrenzung im Fehlerfall und automatischer Wiedereinsatzbereitschaft, ergeben sich somit eine Vielzahl von technisch und wirtschaftlich sinnvollen Anwendungsmöglichkeiten. Der Beitrag zeigt den Entwicklungsstand verschiedener innovativer Technologien zur Strombegrenzung auf und stellt einen Vergleich der verschiedenen Konzepte dar. An konkreten Beispielen wird der erzielbare technische und wirtschaftliche Nutzen bei einigen Anwendungen im Übertragungs- und Verteilungsnetz aufgezeigt. Die Entwicklung neuartiger Strombegrenzer, z. B. leistungselektronischer strombegrenzender Schalter und supraleitender Strombegrenzer zielt darauf ab die Anforderungen an ideale Strombegrenzer zu erfüllen, bei einer Nutzung sowohl in Mittel- als auch in Hochspannungsnetzen. Als wesentliche technische Vorteile ergeben sich neben der schnellen und wirksamen Strombegrenzung eine höhere Kurzschlussleistung im Normalbetrieb, somit geringere Spannungsabfälle, geringere Verluste und geringere Netzrückwirkungen. Wesentliche wirtschaftliche Vorteile lassen sich erzielen durch eine geringere Dimensionierung von Betriebsmitteln und Netzteilen und durch die zeitliche Verzögerung von Ertüchtigungsmaßnahmen.