Schutz von Umspannwerken

NEUE IDEEN FÜR DEN SCHUTZ VON UMSPANNWERKEN

Zuverlässigkeit, Resilienz und Langlebigkeit sind unabdingbare Merkmale eines funktionierenden Stromnetzes. Ein Großteil der Anlagen unserer Stromnetzinfrastruktur wurde vor Jahrzehnten gebaut, funktioniert jedoch zum großen Teil immer noch gut. Jedoch müssen die Methoden, mit denen Netzbetreiber diese Anlagen schützen, ständig neu bewertet werden, damit ein reibungsloser Betrieb kritischer Systeme sichergestellt ist.

Da die Welt außerdem immer nachhaltiger wird und mehr und mehr auf Elektroenergie umsteigt, sind Veränderungen in Bezug auf den Ort und die Art und Weise der Energieerzeugung erforderlich. Das wiederum erfordert Änderung bei der Infrastruktur. So dürfen beispielsweise Wind- und Solarfarmen nur in Gebieten errichtet werden, die den Umweltanforderungen entsprechen. Da Energieversorger ihre Anlagen jedoch in sonnigen bzw. windigen Gegenden installieren, erfolgt die Erzeugung der Energie möglicherweise weit weg vom Ort des Verbrauchs durch die Energiekunden. Diese Herausforderung kann nur mit einem modernen Netz bewältigt werden, das den Strom über weite Strecken transportieren kann.

Übertragungsleitungen über große Entfernungen transportieren den Strom mit hohen Spannungen – viel höher und viel zu gefährlich für unsere Wohnhäuser und Unternehmen. Elektrische Umspannwerke spielen eine wichtige Rolle in der Netzinfrastruktur: Diese Anlagen wandeln der Strom der ankommenden Hochspannungsleitungen auf niedrigere Spannungen um, die für die Stromnetze der Endverbraucher*innen ungefährlich sind.

HERKÖMMLICHER SCHUTZ VON UMSPANNWERKEN

Ohne Umspannwerke hätten die Gemeinden keinen Zugang zu nutzbarer Elektroenergie. Diese Einrichtungen müssen daher unbedingt vor Bedrohungen aus der Umwelt geschützt werden. Umspannwerke sind aufgrund ihres Aufbaus – aus relativ hohen Metallstrukturen, den Elementen ausgesetzt – sind besonders anfällig für Blitzeinschläge. Die herkömmliche Methode zum Schutz von Hochspannungsleitungen und Umspannwerken vor Blitzschlag war das Führen von geerdeten Stahlseilen über die Oberseite der Freileitungsmasten bis hin zum Umspannwerk. Diese Seile nehmen Blitzschläge auf und leiten die Energie gefahrlos zur Erde ab. Dadurch werden Schäden an Technik verhindert. Dieser Ansatz geht jedoch mit Nachteilen einher.

Erstens ist mit Voranschreiten der weltweiten Energiewende ein weiterer Ausbau unserer Stromnetze erforderlich, und das Verlegen von Stahlseilen über jedes neue Umspannwerk und sämtliche Übertragungsleitungen ist sehr teuer. Zweitens ist Stahl unter rauen Umgebungsbedingungen korrosionsanfällig. Wenn die so weit oben verlegten Seile korrodieren und schließlich reißen, können diese Seile in darunter liegende Elektroanlagen fallen, diese beschädigen oder zerstören und infolgedessen die Versorgung der Kunden des Energieversorgers unterbrechen.

AKTIVER SCHUTZ IST EINE MODERNE ALTERNATIVE

Versorgungsunternehmen, die nach alternativen Blitzschutzlösungen suchen, können aktive Schutzsysteme wie die nVent ERICO Dynasphere nutzen. In diesen Systemen kann eine einzelne, strategisch an einem Umspannwerk positionierte, Blitzfangeinrichtung eine große Fläche schützen. Dadurch werden viele Stahlseile überflüssig. Aktive Schutzsysteme reagieren anhand ausgeklügelter Technologien dynamisch auf abwärts gerichtete Blitzkanäle (das erste Anzeichen für einen bevorstehenden Blitzeinschlag) und erzeugen geladene elektrische Felder, die Blitzeinschläge anziehen. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Blitzeinschlag innerhalb des Schutzbereichs des Systems in die Blitzfangeinrichtung des Systems und nicht in andere Strukturen einschlägt.

Selbst bei der richtigen Technologie ist ein gut konzipiertes, umfassendes System entscheidend. Die Unterstützung von nVent bei der Auslegung – mithilfe unserer proprietären Software – kann Versorgungsunternehmen beim Entwurf zuverlässiger Blitzschutzsysteme für Umspannwerke helfen. Unsere Planer*innen bei nVent erstellen mithilfe unserer Software dreidimensionale Modelle von Blitzschutzsystemen. Anhand dieser Modelle können wir genau ermitteln, an welchen Stellen Blitzschutzeinrichtungen und Ableiter platziert werden sollen. Nach Abschluss der Blitzschutzplanung können die nVent Systemdesigner*innen Zeichnungen für die Platzierung der Klemmen sowie Stücklisten für die Ingenieure erstellen. Ingenieur*innen können diese Details beim Erstellen vollständige Baupläne für neue Umspannwerke berücksichtigen. Darüber hinaus können die Ingenieur*innen von nVent ihr Fachwissen auf den Gebieten Erdung und Potentialausgleich in die Sicherheit und den Schutz von Umspannstationen einbringen. Das umfasst beispielsweise Erdungselektroden und exothermische Cadweld-Verbindungen, die jahrzehntelang halten.

Mit den gewünschten Fortschritten bei erneuerbaren Energien wird für mehr und mehr Menschen eine Versorgung mit nachhaltiger Energie realisierbar. Dabei müssen wir uns jedoch noch stärker auf die Netzinfrastruktur verlassen können. Versorgungsunternehmen müssen sicherstellen, dass alte Netzinfrastruktur neuen Anforderungen gerecht werden kann. Umspannwerke sind zu wichtig, um sie veralteten Blitzschutzsystemen anzuvertrauen. Mit Systemen von nVent können Versorger Zuverlässigkeit und Resilienz auf ein für ein Stromnetz der Zukunft unabdingbares Niveau bringen.

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