Smarte Abgrenz­einheit hilft Versorgungssicherheit zu erhöhen

Pipelines verlaufen nicht selten parallel zu Hochspannungsleitungen oder auch Bahntrassen. Ist dies der Fall, dann können Fremdspannungen die Pipeline negativ beeinflussen. Es kann zu Materialabtrag und damit zu Schäden kommen. Außerdem führen Fremdspannungen häufig zu hohen Berührungsspannungen. Anlagenteile, die frei zugänglich sind oder gewartet werden, stellen im Falle der Fremdbeeinflussung dann ein enormes Risiko für den Menschen dar. Fremdspannungen sind systemfremde Spannungen. Diese können, abhängig von der Zeitdauer, als transiente, temporäre oder stationäre Überspannungen auftreten. Sie können galvanisch, induktiv oder kapazitiv in beispielsweise eine isolierte Pipeline eingekoppelt werden. Von deren sicherer Funktion jedoch hängen zahlreiche Versorgungs- und Produktionssysteme ab. Schäden an Pipelines verursachen nicht nur hohe Reparaturkosten, sondern können auch zu Gefahrensituationen für Personen, Sachwerte und die Umwelt führen. Um die leistungsfähigen Netze und Anlagen sowie alle daran Beschäftigten optimal vor den Auswirkungen von Überspannungen oder Wechselstromkorrosion zu schützen, ist ein speziell auf die örtlichen Gegebenheiten abgestimmtes Schutzkonzept notwendig.

Die Enso Netz GmbH als Tochtergesellschaft der Enso Energie Sachsen Ost AG und kompetenter Partner rund um den Anschluss von Strom, Gas, Breitband und Messstellenbetrieb setzt daher die smarte Abgrenzeinheit VCSD von Dehn ein. Denn als Netzbetreiber für Strom und Gas hat die Versorgungssicherheit bei der Energieverteilung für die Enso Netz GmbH höchste Priorität.

Die Pipeline der Enso Netz GmbH ist aufgrund einer parallel verlaufenden Bahnanlage einer Wechselspannungsbeeinflussung ausgesetzt. Die daraus resultierenden AC-Spannungen müssen begrenzt werden. Zusammen mit den KKS-Fachexperten der Enso Netz GmbH und dem zuständigen KKS-Dienstleister wurde eine anlagenspezifische Schutzlösung erarbeitet.

Die smarte Abgrenzeinheit VCSD (Voltage Controlled Smart-Decoupling Device) wurde, neben weiteren Überspannungsschutzgeräten, im Schaltschrank montiert. Sie begrenzt stationäre, temporäre und transiente Überspannungen. Stationäre AC-Spannungen werden durch die spannungsgesteuerte Abgrenzeinheit auf einen voreingestellten Wert begrenzt, ohne dass das gewünschte DC-Potential beeinträchtigt wird. Überspannungen mit bestimmter Zeitdauer oder bestimmtem Spannungspegel aktivieren dem Ereignis zugeordnete Funktionseinheiten des VCSD und er leitet die Überspannung gegen Erde ab, ohne das KKS-Potential auf der Pipeline (DC-Potential) negativ zu beeinflussen. Über die Control Unit wertet der VCSD verschiedene Sensorsignale aus und koordiniert so das Zusammenspiel der einzelnen Funktionseinheiten, bestehend aus Leistungselektronik und Funkenstrecke. Bei einem funktionskritischen Gerätefehler wird zudem der digitale Ausgang aktiviert. Der VCSD 40 IP65 kann durch einen digitalen Eingang ein- und ausgeschaltet werden. Über den analogen Ausgang kann der Momentanwert des Ableitstroms als 4 – 20 mA Signal (skaliert auf 0 – 40 A) ausgegeben werden. Bei einem funktionskritischen Gerätefehler wird ein fester Wert von 21,8 mA ausgegeben. Eine externe Spannungsversorgung wird nur zur Ausführung des Selbsttests, also zum Prüfen des VCSDs und zur Versorgung dieses Ausganges benötigt.

Durch die permanente Überwachung der Fremdspannungsbeeinflussung ist der Personenschutz an der Pipeline sichergestellt. Die Abgrenzeinheit VCSD hat eine Verbindung zu einem Fernwirksystem, sodass die AC-Ableitströme dauerhaft gemonitort werden können. Um die Ausschaltpotential-messung durch das Ableiten der Wechselströme nicht zu beeinflussen, kann zudem die Abgrenzeinheit VCSD mit dem Fernwirksystem für die Dauer der Messung abgeschaltet werden.

Fazit
Die smarte Abgrenzeinheit VCSD ist das ideale Schutzsystem für wechselspannungsbeeinflusste Systeme, welches zudem über ein Fernwirksystem gesteuert und gemonitort werden kann. Es lässt sich damit der Personenschutz bei temporären und stationären Überspannungen (Begrenzungswerte unterhalb der AfK-Empfehlung Nr. 3) erreichen und es wird ein wirksamer Personenschutz bei unzulässig hohen Berührspannungen, auch im abgeschalteten Zustand, sichergestellt. Zugleich ist der VCSD eine wirksame Schutzmaßnahme gegen AC-Korrosion, ohne dass das DC-Potential auf der Pipeline negativ beeinflusst wird. Dazu bietet er noch Geräte- und Komponentenschutz.