Einführungsbeitrag

Dieser Fachbericht zur Normenreihe IEC 61869 stellt technische Informationen zur Verfügung, um das unerwünschte Phänomen von Ferroresonanzschwingungen in Mittel- und Hochspannungsnetzen im Zusammenhang mit induktiven Spannungswandlern zu verstehen. Ferroresonanz kann an Spannungswandlern und weiteren Betriebsmitteln beträchtliche Schäden verursachen. Ferroresonanzschwingungen können auch im Zusammenhang mit anderen nichtlinearen induktiven Bauteilen auftreten. Ferroresonanz bezieht sich auf nichtlineare Schwingungen, die in Schaltanlagen auftreten können, in denen induktive Komponenten mit einem ferromagnetischen Kern gemeinsam mit Kapazitäten und einer Wechselspannungsquelle ein schwingfähiges System bilden. Bereits in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts gab es zahlreiche Berichte und Veröffentlichungen zum Auftreten von Ferroresonanz. In den letzten zwanzig Jahren wurde in den internationalen Cigré-Arbeitsgruppen und in den IEEE Komitees der USA über Ferroresonanzschwingungen in Schaltanlagen mit induktiven Spannungswandlern nach IEC 61869-3 oder mit kombinierten Wandlern nach IEC 61869-4 diskutiert. Die Ergebnisse wurden in Technischen Berichten der Cigré oder in IEEE-Publikationen veröffentlicht. Die Gründe für Untersuchungen und Veröffentlichungen zu diesem Thema lagen in dem immer häufigeren Auftreten von Ferroresonanzschwingungen in Schaltanlagen. Der anhaltende Preisdruck auf Betreiber und Hersteller von Bauteilen, wie Messwandler, Leistungstransformatoren und Steuerkondensatoren für hochwertige Leistungsschalter, haben zu einer immer stärkeren Ausnutzung von Systemen und Komponenten mit folgenden Begleiterscheinungen geführt: - Verschiebung der üblichen Bemessungsspannung (U_pr) in Richtung der höchsten zulässigen Spannung für Betriebsmittel U_m (IEC 60071-1); - Erhöhung der Flussdichte durch Verringerung des Querschnitts des Kerns der induktiven Spannungswandler; - Verringerung der Schaltanlagenkapazität durch Anwendung neuer Bauteile (zum Beispiel MV- und HV-Messwandler) und damit zu einem Anstieg der Erregungsspannung der nichtlinearen Stromkreise; - Verringerung des Istwerts der Bürde in den Schaltanlagen durch Einsatz digitaler Zähler und von Relais mit Bürden von etwa 1 VA, während für induktive Spannungswandler noch immer hohe Nennwerte der Bürde (50 VA bis 400 VA) festgelegt werden. Selbst diese hohen Bürden sind jedoch oftmals nicht ausreichend, um Ferroresonanzschwingungen zu verhindern. Der dieser VDE-Leitlinie zugrunde liegende IEC-Fachbericht IEC/TR 61869-102:2014 ist ein in dieser Form erstmalig parallel zur Normenreihe IEC 61869 veröffentlichtes Dokument (Technical Report), das sich mit dem Thema der Ferroresonanzschwingungen in Schaltanlagen mit induktiven Spannungswandlern beschäftigt. Die zusammengefassten Informationen geben sowohl Hinweise auf den theoretischen Hintergrund dieses Phänomens als auch Beispiele aus realen Schaltanlagen-Konfigurationen und zeigen praktische Maßnahmen zur Abhilfe. Neben den erforderlichen Verweisungen auf die unterschiedlichen Teile der Normenreihe IEC 61869 gibt dieses Dokument auch zahlreiche Hinweise zu Veröffentlichungen, die sich mit diesem Thema auseinandersetzen. IEC-Fachberichte werden in Europa nicht harmonisiert. Aus diesem Grund hat das nationale Arbeitsgremium K 471 "Messwandler" entschieden, dieses von IEC/TC 38 als Technical Report IEC/TR 61869-102 veröffentlichte Dokument zur Messwandler-Normenreihe IEC 61869, als VDE-Leitlinie innerhalb der Normenreihe DIN EN 61869 (VDE 0414-9) zu veröffentlichen, um den Anwendern zu diesem Thema auch eine Deutsche Fassung zur Verfügung zu stellen. Zuständig ist das DKE/K 471 "Messwandler" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 471 - Messwandler