32.5 : Übertragungsleitungen: Transienter Betrieb

Bei der Isolationskoordination handelt es sich um den Prozess, bei dem die Isolationsfestigkeit elektrischer Geräte mit den Eigenschaften der Schutzvorrichtungen abgestimmt wird, um die Geräte vor zu erwartenden Überspannungen zu schützen. Diese Auswahl basiert auf technischen Überlegungen und Kosten. Geräte können im Allgemeinen kurzzeitigen, hohen, vorübergehenden Überspannungen standhalten, aber wiederholte Tests mit identischen Wellenformen können zu inkonsistenten Ergebnissen führen. Daher werden für Tests standardmäßige Impulsspannungswellenformen verwendet, die durch bestimmte Zeiten definiert sind, in denen die Spannung ihren Spitzenwert erreicht und auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt.

Der Basisisolationspegel (BIL) ist als Spitzenwert der Standardimpulsspannungswelle definiert. Standard-BILs, wie sie von der IEEE definiert werden, stellen sicher, dass Geräte wiederholten Anwendungen dieser Wellenform ohne Isolationsfehler standhalten können. Diese BILs gelten für alle Geräte, unabhängig von der Erdung. In der Praxis werden BILs häufig in Werten pro Einheit ausgedrückt.

Schutzvorrichtungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Isolationskoordination. Sie werden normalerweise parallel zum Gerät angeschlossen und sind so ausgelegt, dass sie die Spannung auf einen Wert unterhalb der Isolationsfestigkeit des Geräts begrenzen. Die Schutzspanne ist die Differenz zwischen der Durchschlagspannung des Geräts und der Höchstspannung der Schutzvorrichtung.

Schutzeinrichtungen müssen mehrere Kriterien erfüllen: Sie müssen während des Normalbetriebs eine hohe Impedanz aufweisen, um Verluste zu minimieren, und bei Spannungsspitzen eine niedrige Impedanz aufweisen, um die Spannung zu begrenzen. Sie müssen die Energie eines Spannungsstoßes wirksam ableiten oder speichern und nach der Spannungsspitze in den Leerlaufzustand zurückkehren.

Zu den üblichen Schutzvorrichtungen gehören Stabspaltableiter und Überspannungsableiter. Überspannungsableiter gibt es in verschiedenen Ausführungen, darunter Luftspaltableiter mit Widerständen oder spaltlose Ausführungen. Sie funktionieren, indem sie die Spannung begrenzen und bei Überspannungen Energie ableiten.

Eine effektive Isolationskoordination gewährleistet den zuverlässigen Betrieb von Stromversorgungssystemen, indem sie die Geräte vor Überspannungsschäden schützt und so die Systemstabilität und -lebensdauer aufrechterhält.