Herausforderungen bei der Auslegung von Überspannungsableitern in HGÜ-Netzen

Abstract:
Hochspannungs-Metalloxid-Ableiter (MO-Ableiter), die in Systemen für die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) zur Begrenzung von Überspannungen und zur Aufnahme von hohen Energien eingesetzt werden, müssen die auftretenden Energien, die meist im zweistelligen MJ-Bereich liegen, sicher beherrschen. Da einzelne MO-Ableitersäulen ein zu geringes Energieaufnahmevermögen für diese Anwendung aufweisen, werden mehrere MO-Ableitersäulen parallelgeschaltet zu einer MO-Ableiterbank. Damit MO-Ableitersäulen nicht überlastet werden, muss ihre Stromaufteilung gleichmäßig verteilt werden. Zur Untersuchung des Stromaufteilungsverhaltens wurden MO-Widerstände ausgewählt, miteinander verglichen und entsprechend einer Realisierung identischer MO-Ableiter sortiert. Mit Stoßstrommessungen mit Stromamplituden im Bereich einiger zehn Ampere an den parallel geschalteten MO-Ableitern wurde die Stromaufteilung auf die einzelnen MO-Ableiter bestimmt. Im Beitrag wird gezeigt, dass es möglich ist, eine Asymmetrie in der Stromaufteilung von rund 5% zu erreichen, wenn sowohl die exakte Stapelvorschrift nach den Einzelmesswerten an den MO-Widerständen als auch die zulässige Abweichung von maximal 0,02% vom Mittelwert aller eingesetzten MO-Widerstände eingehalten werden. Es ist folglich möglich, durch gezielte Maßnahmen die Stromaufteilung auf die MO-Ableiter festzulegen und gegebenenfalls bewusst die Stromaufteilung zu verändern, beispielsweise durch Tauschen mit anderen MO-Widerständen oder Verschieben von MO-Widerständen in den MO-Ableitersäulen. Darüber hinaus beweisen die experimentellen Untersuchungen die Machbarkeit, kleine doppelt-exponentielle Stoßströme mit einem Stoßstromgenerator zu generieren und zu messen.