Was ist der Zweck des Erdkabels in Freileitungen?

Die Rolle der Erdleitung oder Erdkabel in Freileitungen

Eine Erdleitung, auch oft als Erdkabel oder optisches Erdkabel (OPGW) bezeichnet, ist ein bloßes Leitermaterial, das an der Spitze von Strommasten angeordnet ist. Ihre primäre Funktion besteht darin, als schützender Schild für die darunter liegenden Stromleitungen zu wirken. Indem sie Blitzschläge abfängt, bevor sie die stromführenden Leiter erreichen, spielt die Erdleitung eine entscheidende Rolle bei der Sicherung der Integrität des Stromübertragungssystems.

Unter normalen Betriebsbedingungen führen Erdleitungen keinen elektrischen Strom. Diese Eigenschaft ermöglicht es, sie aus Stahl herzustellen, was die notwendige Stärke und Haltbarkeit bietet, während die Kosten relativ gering gehalten werden. In Übertragungs- und Verteilersystemen sind Erdleitungen fest und kontinuierlich an jedem Mast mit dem Boden verbunden. Diese Verbindung stellt sicher, dass jede elektrische Ladung, wie z.B. durch einen Blitzschlag, sicher und effektiv in den Erdboden geleitet wird, wodurch das Risiko von Schäden an den Stromleitungen, Geräten und potenziellen Gefahren für Menschen und Sachwerte minimiert wird.

Die Rolle der Erdleitungen in Freileitungen

In Stromversorgungssystemen sind Erdleitungen (auch bekannt als Erdkabel) ein wesentlicher Bestandteil von Freileitungen mit Spannungen von 110 kV und höher. In modernen Stromversorgungsinfrastrukturen haben viele Übertragungsmaste zwei Erdleitungen statt nur einer. Diese Doppel-Leiter-Konfiguration bietet verbesserten Schutz. Im Vergleich zu einer einzelnen Erdleitung hat die Zwei-Leiter-Anordnung keinen Einfluss auf Schaltvorgänge, bietet jedoch eine stärkere Kopplungswirkung und geringeren Überschlagimpedanz, was die allgemeine Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromübertragungssystems erheblich verbessert.

Bei Blitzschlägen ist der Widerstand zwischen Erde und Mastfuß ein entscheidender Faktor für den effektiven Schutz. Wenn ein Blitz die Erdleitung trifft, breiten sich die resultierenden elektrischen Wellen in entgegengesetzter Richtung entlang der Leitung aus, bis sie benachbarte Maste erreichen. Diese Maste sind so konstruiert, dass sie die elektrische Energie sicher in den Boden leiten, um stromauslösende Fehler zu vermeiden, die zu Stromausfällen führen könnten.

Die Hauptfunktion von Erdleitungen besteht darin, die Stromleitungsfühler vor direkten Blitzschlägen zu schützen. Bei Hochspannungs-(HS)-Übertragungsleitungen kann ein Blitzschlag, bevor er die Erdleitung erreicht, eine erhebliche Spannungserhöhung an der Spitze des Mastes verursachen. Diese erhöhte Spannung kann zu Rückstreichungen führen, bei denen der elektrische Bogen vom Mast zu den Leitern und Isolatoren springt und möglicherweise schwere Schäden verursacht.

Obwohl Erdleitungen für den Schutz unerlässlich sind, reichen sie allein nicht aus, um Isolator-Durchschläge zu verhindern. Um das Risiko solcher Ereignisse zu minimieren, ist es wichtig, die Spannungsspitze an der Spitze des Mastes zu reduzieren. Dies kann durch angemessenes Erd- und Potenzialausgleichsmaßnahmen an Masten und Türmen erreicht werden, typischerweise durch tiefgehende Erdstäbe oder Gegenmassen. Diese zusätzlichen Maßnahmen arbeiten zusammen mit den Erdleitungen, um ein umfassendes Schutzsystem zu schaffen, das die Wahrscheinlichkeit von Fehlern effektiv reduziert und den ununterbrochenen Betrieb des Stromnetzes gewährleistet.