iPD – Fehlerdetektoren für isolierte Mittelspannungs-Freileitungen
Wozu dient es?
- Die Installation isolierter Freileitungsleiter in MS-Verteilungsnetzen bringt den Vorteil mit sich, dass die erforderlichen Isolationsabstände und Schutzstreifen um die Leitung verringert werden können, verursacht jedoch gleichzeitig Schwierigkeiten bei der Erkennung potenziell gefährlicher Zustände, wenn die Berührung eines isolierten Leiters mit dem Boden oder der Vegetation in den meisten Fällen nicht vom Erdschlussschutz im Umspannwerk erfasst werden kann. Infolge dieser Berührung kann es jedoch zu Entladungsaktivitäten zwischen dem Leiter und der Vegetation kommen (was bis zur Beschädigung des Leiters oder zum Brand des umliegenden Bewuchses führen kann) oder zur Entstehung einer potenziell gefährlichen Schrittspannung, die Tiere oder Personen in der Nähe der Berührungsstelle gefährdet.
- Die angebotenen Fehlerdetektoren für isolierte MS-Freileitungen sind für die Erkennung von Teilentladungen (TE) bestimmt, die an der Berührungsstelle auftreten und deren Auswirkungen sich anschließend über die Leitung ausbreiten und durch ein geeignetes Erfassungs-, Mess- und Analysesystem in Entfernungen von Hunderten von Metern bis zu einigen Kilometern detektierbar sind.
- Die erkannte Entladungsaktivität wird anschließend über ein mobiles Datennetz an das Leitsystem übertragen, wo anhand charakteristischer Merkmale über einen sofortigen Einsatz im Gelände entschieden oder eine zukünftige Kontrolle von Stellen mit gelegentlichem kurzzeitigem Auftreten weniger schwerwiegender Entladungsaktivität geplant werden kann, die beispielsweise durch die Bewegung der Vegetation in Leitungsnähe infolge von Wind verursacht wird.
Wie funktioniert das System?
- Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Erfassung und Auswertung von Spannungsspitzen, die durch Teilentladungen (PD) erzeugt werden, die zwischen dem Leiter und dem Gelände oder der Vegetation über die Betriebsisolierung des Leiters auftreten.
- Eine Fehlererkennung ist nur möglich, wenn:
- Entladungsaktivität entsteht (zu trockene Vegetation oder zu trockenes Gelände kann die Entstehung von PD erheblich einschränken; unter diesen Bedingungen sind jedoch auch die Folgen einer Berührung der Isolierung mit der Umgebung minimal, die Erkennung erfolgt dann, wenn sich der Fehler entwickelt oder die Feuchtigkeit ansteigt).
- Die Auswirkungen der Entladungsaktivität nicht zu stark gedämpft oder durch andere Signale, die sich über die Leitung ausbreiten, gestört werden (z. B. Teilentladungen oder Impulsstörungen in anderen Teilen des Netzes außerhalb des überwachten Abschnitts des isolierten Leiters, Dämpfung des Nutzsignals auf der Leitung und den angeschlossenen Geräten).
- Das Ergebnis der Tätigkeit des Detektors ist ein Wahrscheinlichkeitsgrad (0..100 %), mit dem gemäß dem Detektionsalgorithmus im überwachten Abschnitt Fehlersymptome (PD) auftreten.
- Für eine effektive Arbeit mit dem System muss ein Schwellenwert festgelegt werden, bei dem dem Disponenten ein potenziell schwerwiegender Fehler angezeigt wird (z. B. bei einem Wert über 80 %, am besten noch mit Zeitfilterung), und des Weiteren müssen die Daten für die Instandhaltungsabteilung statistisch aufbereitet werden, auf deren Grundlage visuelle Kontrollen oder der Rückschnitt von Abschnitten mit höherem Aufkommen an Meldungen über einem bestimmten Limit der Fehlerwahrscheinlichkeit (z. B. über 50 %) geplant werden.
- Die Informationsübertragung vom Detektor zum Leitsystem erfolgt am häufigsten über das Protokoll IEC 60870-5-104 über ein eingebautes LTE-Modem, es können jedoch beliebige Protokolle und Schnittstellen gewählt werden, die für die RTU-Einheiten der Firma ELVAC verfügbar sind. Neben der Basisinformation über das wahrscheinliche Vorliegen eines Fehlers auf der Leitung können weitere Mess- oder Zustandsdaten übertragen werden, wie z. B. der Wert der verketteten Spannung am Eingang des versorgenden MS-Transformators, Temperatur und Feuchtigkeit am Installationsort, Öffnen des Schaltschranks usw.
- Die Einstellung der Detektoren und die Anzeige von Zusatzinformationen können aus der Ferne über die Anwendung RTU User Center oder direkt über das Web-Interface der RTU7M vorgenommen werden.
Was müssen Sie haben oder anschaffen?
- Ausgewählte Stützpunkte der isolierten MS-Leitung, die die Installation des Sensor- und Versorgungsteils (zwei Konsolen) in der Nähe der MS-Leiter sowie von Schaltschränken im unteren Teil (Zugänglichkeit für Servicezwecke) ermöglichen.
- Ein Leit- oder SCADA-System (Integration auch in GIS möglich) für den Empfang und die Anzeige von Informationen von den Indikatoren im Gelände.
- Anschaffung der erforderlichen Anzahl von Komponentensätzen für die Indikatoren (Sensor- und Versorgungsteil + Schaltschrank mit Elektronik für Messung, Auswertung und Kommunikation).
- Sicherstellung der Montage der Sätze an den ausgewählten Stützpunkten und Konfiguration der Informationsübertragung in Ihr System.
Wie viel kann das ungefähr kosten?
- Der Preis eines Komponentensatzes für einen Indikator, bestehend aus einem robusten Schrank mit einer RTU7M mit schneller Messkarte, einem LTE-Modem und einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, ergänzt um drei MS-kapazitive Teiler, einen Messspannungswandler zur Stromversorgung, Überspannungsableiter und Material zur Realisierung des Erfassungsteils am MS-Leiter, kann sich bei kleinen Installationen in geringen Stückzahlen auf ca. 250.000 CZK belaufen; für konkrete Projekte und höhere Stückzahlen muss der Preis individuell angefragt werden. Dieser Preis beinhaltet auch Lizenzgebühren, die an die Nutzung der patentierten Technologie und des in die RTU integrierten Auswertesoftwaremoduls gebunden sind.
- Der Preis für die Installation an einem konkreten Stützpunkt der MS-Leitung kann je nach örtlichen Bedingungen und Erreichbarkeit variieren; orientierungshalber kann mit einem Betrag von ca. 100.000 CZK gerechnet werden, der auch das erforderliche Montagematerial einschließlich der Konsolen zur Befestigung der kapazitiven Teiler und des Versorgungstransformators enthält.
Was sind die Vorteile?
- Die frühzeitige Indikation des Vorliegens potenziell gefährlicher Zustände auf der MS-Leitung, die zu einer Gefährdung des Lebens von Personen oder Tieren, zum Ausbruch eines Brandes oder zur Beschädigung der Leitung selbst führen können, ermöglicht die Beseitigung des Risikozustands, bevor Schäden an Gesundheit, Eigentum oder Vegetation entstehen oder bevor beispielsweise Leiter durch Einwirkung von auf der Leitung liegenden Bäumen oder Ästen reißen oder es eventuell zu einer Degradation der Betriebsisolierung oder des Leiterkerns selbst kommt, die in Zukunft dessen Unterbrechung verursachen könnte.
- Statistische Informationen über das häufige Auftreten kurzzeitiger Störungen können zur effektiven Planung von Vegetationsrückschnitten oder Kontrollen der MS-Leitung selbst genutzt werden.
- Die Kenntnis aktueller und statistischer Informationen über die Vorgänge auf der Leitung ermöglicht ein rechtzeitiges Eingreifen früher und zu geringeren Kosten (oft auch ohne Unterbrechung der Energieversorgung), als dies bei einer akuten Störung, einer Beschädigung der Leitung oder einer Lebensgefahr der Fall wäre.
