Optimierung der Potentialverteilung von MO-Überspannungsableitern durch externe Steuerung

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Auf Grund der angreifenden Erdkapazitäten stellt sich an Metalloxid-Überspannungsableitern für Hochspannungsnetze bei Betrieb an Wechselspannung eine nichtlineare Potentialverteilung entlang der Ableiterachse ein. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je länger der Ableiter ist, und stellt damit ein mit zunehmender Spannungshöhe größer werdendes Problem dar. Erreichen die Teilspannungen am oberen Ende des Ableiters zu hohe Werte, werden die MO-Widerstände wegen ihrer typischen Spannungs-Strom-Kennlinie leitend. Es wird dann Verlustleistung umgesetzt, und die Betriebstemperatur steigt an. Damit ergibt sich entlang der Ableiterachse auch eine nichtlineare Temperaturverteilung. Mit Hilfe aktueller Feldsimulationssoftware kann heute die axiale Potentialverteilung eines Überspannungsableiters sehr genau berechnet werden. Die Temperaturverteilung wird aber immer noch am zuverlässigsten durch Messungen ermittelt. Durch den gezielten Einsatz von Steuerringen lässt sie sich vergleichmäßigen. In der UHV-Ebene gelingt das aufgrund weiterer Randbedingungen nicht gänzlich. Erhöhte Temperaturen im oberen Ableiterbereich müssen in Kauf genommen werden. Erste Untersuchungen zeigen jedoch, dass die Auswirkungen von Temperaturschiefverteilungen auf die thermische Stabilität von Überspannungsableitern gering sind. Damit eröffnet sich auch generell die Möglichkeit, über die Verringerung der Steuerringabmessungen von Hochspannungsableitern nachzudenken. Aus Anwendersicht sollten die (in einer Schaltanlage störenden) Ringe möglichst klein sein, am besten sogar gänzlich entfallen. Hier spielen jedoch auch noch andere Fragen eine Rolle, wie zum Beispiel die thermische Belastbarkeit aller im Ableiter eingesetzten Materialien. Bei metallgekapselten, SF6-isolierten Ableitern (GIS-Ableitern) können die gegenüber Freiluftableitern wesentlich höheren Erdkapazitäten durch ein mäanderförmiges Design des Aktivteils oder durch die Verwendung von "High Voltage Gradient" MO-Widerständen wirkungsvoll kompensiert werden.