Dinge, die man beim Betreiben von Spannungswandlern beachten sollte: Verfahren zum Abschalten und Einschalten

Q: Wie lauten die Betriebsablaufregeln für den Sekundärsicherungsschalter und die Hochspannungsversorgung während des Ent- und Wiedereinschaltens eines Spannungswandlers?

A: Für Bus-Spannungswandler gilt beim Ent- und Wiedereinschalten des Sekundärsicherungsschalters folgendes Prinzip:

• Entschalten: Zuerst den Sekundärsicherungsschalter öffnen, dann die Hochspannungsversorgung des Spannungswandlers (VT) trennen.

• Einschalten: Zuerst die Hochspannungsseite des VT einschalten, dann den Sekundärsicherungsschalter schließen.

Diese Reihenfolge verhindert hauptsächlich das Rückladen des entkoppelten VT über die Niederspannungsseite durch den Sekundärkreis. Dies gilt für Verdrahtungskonfigurationen wie Doppelbus oder Einzelbus mit Abschnittsschalter, bei denen eine Parallelschaltung der VTs auf der Sekundärseite möglich ist. Um Rückladen aufgrund seltener Fehlverdrahtungen zu vermeiden und die Betriebsprozeduren zu standardisieren, sollte diese Reihenfolge für alle VT-Konfigurationen eingehalten werden.

Kritische Risiken in Doppelbus- oder geteilten Einzelbussystemen

Wenn ein Bus-Spannungswandler entkoppelt wird, während die Sekundärkreise beider Bus-Spannungswandler parallelgeschaltet sind, und wenn die Hochspannungsquelle zuerst getrennt wird (durch Öffnen des Busschalters oder des Abschnittsschalters) oder der Hochspannungsausgangsschalter geöffnet wird (besonders wenn der Hilfskontakt versagt), kann die Sekundärstromversorgung des eingeschalteten VT die Hochspannungsseite des entkoppelten VT aufladen. Der kapazitive Ladungsstrom zur Erde auf der entkoppelten Seite kann dazu führen, dass der Sekundärsicherungsschalter des eingeschalteten VT ausfällt. Wenn der Bus verbundene Geräte trägt, ist dieser Strom größer und kann dazu führen, dass Schutzrelais oder automatische Geräte am eingeschalteten Bus die AC-Spannung verlieren. Dies könnte zu Fehlfunktionen und Ausfällen führen, was zu Geräte- oder Netzwerkschäden resultieren kann.

Reale Vorfälle

Solche Unfälle sind bereits eingetreten. In einem Fall wurde der Sekundärsicherungsschalter des VT nicht zuerst geöffnet, wodurch die Sekundärspannung über einen Spannungsumschaltschalter in einem Transformatorschutzrelais (der sich hätte öffnen, aber geschlossen blieb) zurückgefüttert wurde, was den entkoppelten Bus wieder einschaltete. Dies führte zum Ausfall des Spannungsumschaltschalters im Transformatorschutz, was einen unplanmäßigen Transformatorausfall erzwang.

Zwei gängige Szenarien für VT-Betriebsabläufe

• Unabhängiges Ent- und Wiedereinschalten des VT:

• Entschalten: Zuerst den Sekundärsicherungsschalter des VT öffnen, dann den Hochspannungsausgangsschalter öffnen.

• Einschalten: Die Reihenfolge umkehren.

• Ent- und Wiedereinschalten des VT mit dem Bus:

• Entschalten: Mit dem bereits entkoppelten Bus den Sekundärsicherungsschalter des VT öffnen, den Busschalter oder Abschnittsschalter öffnen, um den Bus zu entkoppeln, dann den Hochspannungsausgangsschalter des VT öffnen.

• Einschalten: Die Reihenfolge umkehren.

500 kV Leitungsvt-Betriebsabläufe

500 kV-Leitungen sind mit Leitungsseiten-VT direkt an die Leitung angeschlossen, ohne andere Sekundärquellen. Während einer Leitungsausfallreparatur:

• Die Leitungsschalter und -trennschalter auf beiden Seiten entkoppeln.

• Überprüfen, ob keine Spannung vorhanden ist, indem man die Abwesenheit von Sekundärspannungsanzeigen des Leitungsvt überprüft (indirekte Spannungsmessung, üblich für 500 kV-Systeme).

• Den Leitungsseiten-Erdschalter schließen.

• Schließlich den Sekundärsicherungsschalter des Leitungsvt öffnen.

• Das Einschalten erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Inbetriebnahme neuer Geräte

Während der ersten Einschaltung neuer Geräte ist Rückladen in der Regel kein Problem. Da die Primarseiten zweier Busse während der Ladung nicht parallelgeschaltet sind, können die Sekundärkreise der VTs nicht parallelgeschaltet sein. Daher muss die Regel "zuerst Hochspannung, dann Niederspannung" nicht angewendet werden. Stattdessen kann der Sekundärsicherungsschalter zuerst geschlossen werden, gefolgt vom Einschalten der Hochspannungsseite.

Für neue Bus-Spannungswandler wird in der Regel gemeinsam mit dem Bus geladen:

• Mit dem entkoppelten Bus den Hochspannungsausgangsschalter des VT schließen.

• Den Sekundärsicherungsschalter des VT schließen.

• Den Bus und den VT gemeinsam mit einem Schalter (Leitung, Busschalter oder Abschnittsschalter) einschalten.

Dies ermöglicht eine sofortige Überprüfung der Spannung auf der Sekundärseite des VT, um den erfolgreichen Betrieb zu bestätigen. Das Verschieben des Schließens des Sekundärschalters bis nach dem Einschalten würde die Überprüfung verzögern und das Personal bei der Überprüfung eines neu eingeschalteten Systems gefährden.

Moderne Entwicklungen

Dank technologischer Fortschritte werden in Umspannwerken jetzt optische Signal-VTs verwendet, die das Risiko eines Rückladens auf der Sekundärseite eliminieren. In smarten Umspannwerken werden VT-Signale über Netzwerke übertragen, was direkte Sekundärverkabelungen vermeidet. In diesen Fällen sind strenge Betriebsablaufregeln zwischen Hoch- und Niederspannungsseite technisch nicht mehr erforderlich. Die Prozeduren können basierend auf betrieblichen Konventionen definiert werden.

Ein empfohlener Ansatz ist

• Einschalten: Zuerst die Niederspannungsseite (Sekundärseite) schließen, dann die Hochspannungsseite.

• Entschalten: Zuerst die Hochspannungsseite öffnen, dann die Niederspannungsseite.

Dies ermöglicht eine direkte Überprüfung der Spannung auf der Sekundärseite, was die Betriebskontrolle intuitiver und bequemer macht.

Fazit

Bei Schaltvorgängen sollte das Prinzip "das kleinere Übel und der leichtere Schaden wählen" befolgt werden. Die Betriebsablaufreihenfolge sollte sicher und logisch anhand der tatsächlichen Standortbedingungen angeordnet werden, um eine sichere und reibungslose Durchführung zu gewährleisten.