Einfluss von Unsicherheiten der Nullimpedanz auf die Erfassung des einpoligen Erdkurzschlusses im Distanzschutz

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Abstract

Einpolige Erdkurzschlüsse zählen zu den häufigsten Fehlerarten auf Freileitungen. Für eine selektive und zuverlässige Fehlerortung im Distanzschutz ist die korrekte Parametrierung der Leitungsimpedanzen entscheidend, insbesondere der Nullimpedanz und des daraus abgeleiteten Erdschlusskompensationsfaktors (k-Faktor). Während die Mitimpedanz meist robust bestimmbar ist, reagiert Nullimpedanz stark auf Einflussgrößen im Erd- und Erdungsrückstrompfad. Vereinfachte Modellannahmen, etwa unendlich lange Erdseile oder vernachlässigte Mast- und Erdungswiderstände, können daher zu relevanten Abweichungen in Nullimpedanz und k-Faktor führen und damit Reichweitenfehler bei der Erdschleifenmessung verursachen.
Der Beitrag untersucht die Sensitivität von Nullimpedanz und k-Faktor gegenüber zentralen Einflussgrößen auf Basis eines erweiterten, segmentbasierten Freileitungsmodells. Dieses berücksichtigt endliche Erdseillängen, spannfeldweise Erdung über Mast- und Erdungswiderstände sowie Kopplungen zwischen benachbarten Spannfeldern. Zusätzlich werden kapazitive Effekte in die Parametrierung einbezogen. In Fallstudien an synthetischen 380-kV-Doppelleitungen werden Leitungslänge, spezifischer Erdwiderstand und Mast- und Erdungswiderstände systematisch variiert und den Ergebnissen konventioneller Berechnungsansätze gegenübergestellt. Eine Validierung anhand synchronisierter Messungen an einer realen Freileitung zeigt, dass die mit dem erweiterten Modell bestimmten symmetrischen Impedanzen und k-Faktoren eine höhere Übereinstimmung mit Messwerten erreichen als konventionelle Modellierungen.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass insbesondere bei kurzen Leitungen und erhöhten Erdungswiderständen vereinfachte Annahmen zu signifikanten Abweichungen in Nullimpedanz und k-Faktor führen können. Der Beitrag liefert damit konkrete Hinweise, welche Eingangsgrößen für die Parametrierung zu priorisieren sind und wie Schutzeinstellungen durch realistischere Modellbildung robuster ausgelegt werden können.

Details

OriginalspracheDeutsch
PublikationsstatusVeröffentlicht - 29 Apr. 2026
Peer-Review-StatusNein

(Fach-)Tagung

TitelVDE FNN/ETG Tutorial Schutz- und Leittechnik 2026
KurztitelSchutz- und Leittechnik 2026
Dauer28 - 29 April 2026
Webseite
OrtCongress Center Leipzig (CCL)
StadtLeipzig
LandDeutschland

Externe IDs

ORCID /0009-0002-2649-8903/work/216556651
ORCID /0000-0001-8439-7786/work/216556820

Schlagworte

Schlagwörter

  • Distanzschutz, Erdkurzschluss, Nullsystemimpedanz, k-Faktor, Leitungsparameter, Erdungswiderstand