Herausforderungen an Erdungs- und Potentialausgleichssysteme von DC-Energieübertragungskabeln

Kabelgebundene Gleichstrom-Energieübertragung stellt für die erforderlichen Erdungs- und Potentialausgleichsysteme eine besondere Herausforderung dar, da zukünftig Übertragungsleistungen im Gigawattbereich über mehrere 100 km lange Strecken übertragen werden sollen. Ziel ist es, dass derartige elektrische Anlagen sicher und zuverlässig funktionieren; so sollte bei einem Blitzeinschlag in eine Anlagenkomponente oder bei einem Kurzschluss niemand gefährdet werden und die Anlage keinen dauerhaften Schaden erleiden. Zur Bewältigung dieser Herausforderung tragen Erdungs- und Potentialausgleichssysteme im Zuge einer Kabelstrecke wesentlich bei.
In dieser Arbeit wird eine 300 km lange HVDC-Energieübertragungsstrecke mit 2 GW Übertragungsleistung in der Spannungsebene 500 kV mittels EMTP-RV nachgebildet und die transienten Vorgänge bei verschiedenen Fehlerfällen untersucht. Weiters wird die Wirkung eines Begleiterders und dessen Vorteile gegenüber einer Variante, bei der nur die Kabelschirme geerdet sind, aufgezeigt.
Aus ökonomischer Sicht spielt die Anzahl der Muffengruben, wo u.a. der Kabelschirm aufgelegt wird, eine wesentliche Rolle. Als Kriterien für die maximale Anzahl der Muffengruben gilt zum einen die maximal produzierbare Kabellänge und zum anderen die Schirm-Erde-Spannung, welche einen bestimmten Wert im Normalbetrieb und im Fehlerfall nicht überschreiten darf. Bei Einhaltung dieser beiden Kriterien zeigt sich, dass die Anzahl der Muffengruben reduziert werden kann, wenn ein Begleiterder beigelegt wird. Ebenso bringt der Begleiterder auch noch Vorteile hinsichtlich Personen- und Sachgüterschutz und dient dem Blitzschutz für die Kabeltrasse.