Verfahren zur Detektion von Störlichtbögen in stromstarken Niederspannungsanlagen (eBook)

In stromstarken Schalt- und Verteilanlagen der Niederspannung muss ein auftretender Störlichtbo-gen innerhalb weniger Millisekunden detektiert und gelöscht werden, um den resultierenden Schaden auf ein Minimum zu reduzieren. Bisher werden hierzu oft optische Störlichtbogenschutzsysteme ein-gesetzt, die durch zusätzlich installierte Fotosensoren oder Lichtwellenleiter die Lichtimmission eines brennenden Störlichtbogens absorbieren und somit erkennen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue numerische Detektionsverfahren entwickelt, mit denen stromstarke Störlichtbögen zukünftig durch eine zentrale Auswertung von Strom und Spannung fehlerschleifenselektiv erkennbar sind. Hierzu wurden 220 gemessene Störlichtbögen untersucht und aus den Signaleigenschaften von Strom und Spannung Detektionskriterien abgeleitet. Für die Detektion von Störlichtbögen eignen sich Signalverlaufsalgorithmen und erweiterte Distanz-schutzalgorithmen. Der auf einen erweiterten Distanzschutzalgorithmus basierende Detektionsalgo-rithmus ermöglicht die Berechnung und Auswertung der Lichtbogenspannung in einer Fehlerschleife. Ein weiteres charakteristisches Merkmal für einen Störlichtbogen ist die sprunghafte Änderung der Spannung während der Lichtbogenzündung. Diese Eigenschaft lässt sich mit einem Signalverlaufsal-gorithmus erkennen, dem eine Wavelet-Transformation zugrunde liegt. Ein wesentliches Bewertungskriterium von Detektionsverfahren ist die Detektionszeit. Da es bisher für die Beschreibung der Lichtbogenzündung keine normativen Kriterien gibt, wurde ein Referenz-zündzeitpunkt für Störlichtbögen definiert, der es ermöglicht Detektionszeiten zu bestimmen. Somit konnten die Algorithmen sukzessiv weiterentwickelt und optimiert werden, so dass Störlichtbögen innerhalb weniger Millisekunden erkannt werden. Die abschließende Untersuchung zu den erreichba-ren Detektionszeiten der gemessenen Störlichtbögen zeigt die Leistungsfähigkeit der neuen numeri-schen Detektionsverfahren und weist die grundsätzliche Eignung der neuen Technologie für die Stör-lichtbogendetektion nach.

Karsten Wenzlaff studierte nach einer Ausbildung zum Energieelektroniker von 2008 bis 2011 Energie- und Umwelttechnik an der HTWK Leipzig und von 2012 bis 2013 Nachhaltige Energieversorgung an der RWTH Aachen. Anschließend nahm er eine Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Schutztechnik am Instituts für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik der TU Dresden auf. In seiner Dissertation entwickelte er numerische Verfahren zur Detektion von Störlichtbögen in stromstarken Niederspannungsanlagen. Neben berufsbegleitenden Lehrtätigkeiten an der BA Sachsen angagiert er sich zusätzlich im Bereich Forschung am National Arc fault Research Center (NARC) sowie dem Energieforschungsinstitut Dresden (efi Dresden) e.V..