Netzmonitoring beim Transport von Elektroenergie

Ortsbestimmung von Erdschlussfehlern an 110-kV-Hochspannung sfreileitungen mittels seilbasierten Monitoringsysteme

© Fraunhofer ENAS
Monitoring-System zur Ortsbestimmung von Erdschlussfehlern an 110-kV-Hochspannungsfreileitungen.
© Fraunhofer ENAS
Monitoring-System zur Ortsbestimmung von Erdschlussfehlern an 110-kV-Hochspannungsfreileitungen.

Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen, wie z. B. regelmäßiges Rückschneiden von Bäumen oder regelmäßige Trassenbegehungen, lassen sich Erdschlüsse, welche zum Spannungseinbruch einer oder mehrerer Phasen führen, im Stromverteilnetz der 110-kV-Hochspannungsebene nicht vollkommen ausschließen. Ein typisches Erdschlussereignis ist der Kontakt eines stromführenden Leitungsseiles mit einem durch Sturm in die Leitung gedrückten Baumes. Aber auch Vögel beim Nestbau oder beschädigte sowie verschmutzte Isolatoren können kurzzeitige Erdschlüsse auslösen. Ein auftretender Erdschluss wirkt sich immer im gesamten, galvanisch verbundenen Teilnetz aus. Mittels elektronischer Schutzeinrichtungen in den angeschlossenen Umspannwerken lassen sich die Fehler bestenfalls auf eine Leitungstrasse begrenzen. Doch diese können bis zu 70 Kilometer lang sein. Der zeitliche, logistische sowie finanzielle Aufwand für die Fehlersuche ist enorm.
Im Projekt ISOSTROSE (gefördert durch BMWi) wurde zusammen mit den Partnern MITNETZ Strom, LTB, First Sensor sowie Fraunhofer IZM ein leiterseilbasiertes Monitoringsystem zur Ortsdetektion von Erdschlüssen entwickelt. Das Herzstück des autark arbeitenden Systems ist der am Fraunhofer ENAS entwickelte Erdschluss-Sensor. Die Erdschlussdetektion erfolgt über verschiedene unabhängige Prinzipien. Zum einen werden Spannungseinbruch und der im Moment des Erdschluss fließende Maximalstrom detektiert, zum anderen wird die hochfrequente elektromagnetische Welle, hervorgerufen durch den kurzzeitig fließenden Erdschlussstrom, herangezogen. Die Ortdetektion erfolgt dabei über das auf der Leitung verteilte Sensorsystem. Das entwickelte System wird in einem seit Mitte November 2017 laufenden Feldversuch im Harz an einer 110 kV Freileitung getestet. Seit der Inbetriebnahme konnten bereits mehrere Erdschlüsse detektiert werden.