Bau von Erdungsanlagen in MS- und NS-Netzen bei der Westfalen Weser Netz GmbH

Transkript

1 Seite 1 / 17 Bau von Erdungsanlagen in MS- und NS-Netzen bei der Westfalen Weser Netz GmbH

2 Seite 2 / 17 Inhaltsverzeichnis 1 GELTUNGSBEREICH ALLGEMEINES DEFINITIONEN, ABKÜRZUNGEN, AKRONYME Definitionen nach VDE WWN-Definitionen ALLGEMEINE FESTLEGUNG GLOBALES ERDUNGSSYSTEM NICHT GLOBALES ERDUNGSSYSTEM WWN FESTLEGUNGEN Dokumentation SAP Schutzerde / Betriebserde Erdung von ausgelagerten Transformatoren STANDARDMATERIAL ERDERWERKSTOFF GRUNDLEGENDE ANFORDERUNGEN ERRICHTEN DES POTENTIALSTEUERERDER ERRICHTEN DES OBERFLÄCHENERDERS ABSANDEN DER ERDUNGSANLAGE KORROSIONSSCHUTZ NEUBAU VON ERDUNGSANLAGEN FÜR NETZSTATIONEN NETZSTATIONEN INNERHALB DES GLOBALEN ERDUNGSSYSTEMS Kompaktstation mit und ohne Transformator Gebäudestation mit oder ohne Transformator Einbaustation mit oder ohne Transformator NETZSTATIONEN AUßERHALB DES GLOBALEN ERDUNGSSYSTEMS Kompaktstation mit oder ohne Transformator Gebäudestation mit und ohne Transformator (Begehbare Netzstation / Mischstation freistehend) Einbaustation mit oder ohne Transformator ERSATZ (AUSTAUSCH) VON NETZSTATIONEN INBETRIEBNAHME DER NETZSTATIONEN DOKUMENTATION ERDUNGSPROTOKOLL / SAP ZUGELASSENE MESSMETHODEN Linienmessmethode Messmethode Messmethode ERRICHTEN VON NS-ERDUNGSANLAGEN NEUBAU VON NS-KABELVERTEILERSCHRÄNKEN (KVS) ERSATZ (AUSTAUSCH) VON NS-KABELVERTEILERSCHRÄNKEN ERRICHTUNG VON KABELNETZAUSLÄUFER LÄNGER 100M Variante 1 (Netzstation): Variante 2 (KVS) Variante 3 (von KVS zu KVS mit auf gemufftem Netzausläufer)... 16

3 Seite 3 / INBETRIEBNAHME UND DOKUMENTATION VON NS-KABELVERTEILERSCHRÄNKEN LITERATURHINWEIS, NORMEN, RECHTLICHE GRUNDLAGEN/REGELWERKE ANLAGEN ERDUNGSPROTOKOLL (FORMULARNUMMER 45043) AB [BEDIENUNGSANLEITUNG FÜR DIE ERDUNGSMESSBRÜCKE CHAUVIN ANOUX]... 17

4 Seite 4 / 17 Änderungsvermerke: Datum: Änderungsvermerk: Name: Initial siehe Themenverantwortliche Themenverantwortliche: Dirk Tücke Norbert Botterbusch Rainer Gröne Jörg Mikus Thomas Dreyer

5 Seite 5 / 17 1 Geltungsbereich Diese Richtlinie gilt für eigene Mitarbeiter und für Mitarbeiter von Dienstleistungsunternehmen und beinhaltet Festlegungen zum Bau von Erdungsanlagen nach VDE in Mittelspannungs- und Niederspannungsnetzen der WWN. Diese Richtlinie gilt nicht für Erdungsanlagen für Schalthäuser / Einfachschaltanlagen. Diese Anlagen stellen Sonderfälle dar und werden in separaten Richtlinien in dem Themenfeld Umspannwerks-, Schalthaus / Einfachschaltanlagenbau betrachtet. 2 Allgemeines Bei der Anwendung der in dieser Richtlinie beschriebenen Anweisungen sind die jeweils gültigen rechtlichen Vorgaben, Gesetze und Regelwerke (DIN-Normen, VDE-Bestimmungen), die Betriebssicherheitsverordnung, Unfallverhütungsvorschriften, Bedienungs- und Montageanleitungen, Betriebsanweisungen und die örtlichen Begebenheiten ergänzend zu beachten, siehe auch Rubrik Literaturhinweise, Normen, rechtliche Grundlagen / Regelwerke. Jeder Mitarbeiter und Dienstleister ist aufgefordert, aktiv an der Weiterentwicklung dieser Richtlinie mitzuarbeiten und Verbesserungs- und Änderungswünsche einzubringen. 2.1 Definitionen, Abkürzungen, Akronyme WWN Westfalen Weser Netz GmbH Definitionen nach VDE Erdungsanlage Gesamtheit der zum einzelnen oder gemeinsamen Erden eines Betriebsmittels oder einer Anlage erforderlichen Verbindungen und Erder. Tiefenerder In den Erdboden getriebener, aus einem Metallstab bestehender Erder. Fundamenterder Teil eines Bauwerkes mit leitenden Eigenschaften, das in Beton eingebettet ist, welcher mit Erde großflächig in leitendem Kontakt steht Potentialsteuererder Leiter, der durch Form und Anordnung mehr zur Potentialsteuerung als zum Erreichen eines bestimmten Ausbreitungswiderstandes verwendet wird. Oberflächenerder Erder, der in geringer Tiefe im Allgemeinen bis etwa 1 m verlegt ist. Er kann z. B. aus Band, Rundmaterial oder Seil bestehen und als Strahlen-, Ring- oder Maschenerder oder als eine Kombination dieser Arten ausgeführt sein. Erdungsimpedanz, Z E Impedanz bei einer gegebenen Frequenz zwischen einem Punkt in einem System oder einer Anlage oder einem Betriebsmittel und der Bezugserde. (WWN: Summe aller parallel geschalteten Erdungsanlagen.)

6 Seite 6 / 17 Anmerkung laut VDE Die Erdungsimpedanz wird nicht nur von den unmittelbar angeschlossenen Erdern bestimmt, sondern auch durch angeschlossene Erdseile von Freileitungen sowie durch angeschlossene Kabel mit Erderwirkung sowie durch andere Erdungsanlagen, die mit der betreffenden Erdungsanlage durch Kabelmäntel und -schirme, PEN-Leiter oder auf andere Weise leitend verbunden sind. Erdungsspannung (EPR), U E Spannung zwischen einer Erdungsanlage und der Bezugserde. Berührungsspannung, U Tp Spannung zwischen leitfähigen Teilen, wenn diese gleichzeitig berührt werden Ausbreitungswiderstand, R E Realteil der Erdungsimpedanz.(WWN: Erdungswiderstand der Station ohne Anschluss anderer Erdungsanlagen.) WWN-Definitionen Netzstation Ortsnetzstation (ONS), Letztverbraucherstation (LVS), Mischstation (GMS), Weiterverteilerstation (WVS) oder Einspeiserstation (ESS). Letztverbraucherstation Umspannstation im Netz des Netzbetreibers zur ausschließlichen Einspeisung in ein Letztverbraucher eigenes Netz. In der Regel ist ein Letztverbraucher der Eigentümer / Pächter der gesamten Station. Kompaktstation ohne Transformator Mittelspannungsschaltstation ohne Transformator Gebäudestation mit oder ohne Transformator Freistehende begehbare Station im Gebäude mit oder ohne Transformator, z.b. Netzstation, Schalthaus mit Schutz (SH) mit oder ohne Transformator, Schalthaus ohne Schutz (ESA) mit oder ohne Transformator. Einbaustation mit oder ohne Transformator Begehbare Station in einem Teilbereich eines Gebäudes mit anderen Funktionen. Potentialsteuerung Eine Potentialsteuerung ist eine bauliche Maßnahme, um elektrische Spannungen (Potentialdifferenzen) im Bereich elektrisch leitfähiger Baumaterialien zu minimieren. Gefährliche Schrittspannungen durch hohe Ströme werden durch den Erder reduziert oder ganz vermieden. Betriebserde Betriebserdung ist die Erdung eines Punktes des Betriebsstromkreises, die für den ordnungsgemäßen Betrieb von Geräten und Anlagen erforderlich ist, z.b. Erdung des PEN-Leiters. Schutzerde Schutzerdung ist die Erdung eines nicht zum Betriebsstromkreises gehörenden leitfähigen Teiles, z.b. Trafokessel, Stahlmast, Traverse, Schaltmast, Überspannungsableiter > 1 kv zum Schutz von Personen gegen zu hohe Berührungsspannung. KVS Kabelverteilerschrank

7 Seite 7 / 17 3 Allgemeine Festlegung 3.1 Globales Erdungssystem Ein Globales Erdungssystem ist ein durch die Verbindung von örtlichen Erdungsanlagen hergestelltes Erdungssystem, das sicherstellt, dass durch den geringen gegenseitigen Abstand dieser Erdungsanlagen keine gefährlichen Berührungsspannungen auftreten. Solche Systeme bewirken eine Verteilung der Erdfehlerströme in der Weise, dass die Erdungsspannung der örtlichen Erdungsanlage reduziert wird. Solch ein System bildet eine Äquipotentialfläche. Grundsätzlich ist bei WWN ein verkabeltes, zusammenhängendes, flächig bebautes Ortsnetz mit zwei oder mehr Netzstationen dem globalen Erdungssystem zuzuordnen. Dabei wird unterstellt, dass auch im Niederspannungsnetz weitere Erdungen vorhanden sind. Bei der Betrachtung können auch Letztverbraucherstationen mit einbezogen werden. Im Zweifelsfall ist kein Globales Erdungssystem anzunehmen. Abb. 1 Globales Erdungssystem Nicht zum globalen Erdungssystem zählen Umspannwerke, Freileitungsmaste- / Gittermaste (>1-kV) und Windkraftanlagen. Die Ausführung ist in Abstimmung mit den Themenverantwortlichen dieser Richtlinie separat zu betrachten und zu beurteilen. 3.2 Nicht globales Erdungssystem Generell sind alle Stationen, die nicht die Anforderungen an das globale Erdungssystem erfüllen, als außerhalb des globalen Erdungssystems zu betrachten.

8 Seite 8 / 17 Außerhalb des globalen Erdungssystems ist die Einhaltung der vorgegebenen Erdungsimpedanz (Z E ) und des Ausbreitungswiderstandes (R E ) messtechnisch mit einer Erdungsmessbrücke nachzuweisen. 3.3 WWN Festlegungen Dokumentation SAP Im SAP PM ist zu dokumentieren, ob eine Station dem Globalen- oder Nichtglobalen System angehört. Beim Neubau einer Station erfolgt die Prüfung, bzw. Festlegung durch die Netzplanung der Regionalbereiche Schutzerde / Betriebserde Beim Neubau einer Netzstation sind Hochspannungsschutzerde (> 1-kV) und Niederspannungsbetriebserde miteinander zu verbinden Erdung von ausgelagerten Transformatoren Bei ausgelagerten Transformatoren mit eigener Erdungsanlage sind die Schirmdrähte beidseitig mit der Erdungsanlage zu verbinden. 4 Standardmaterial 4.1 Erderwerkstoff Es sind folgende Erderwerkstoffe nach DIN VDE einzusetzen: Im Niederspannungs-/ Mittelspannungsnetz ist das 70 mm² Kupferseil verzinnt (Cu 70mm²/Sn) zu verwenden. Im Bereich der Schalthäuser/Umspannwerke ist das 95 mm² Kupferseil blank (Cu 95mm²) zu verwenden. 5 Grundlegende Anforderungen 5.1 Errichten des Potentialsteuererder Der Potentialsteuererder wird mit einem Abstand von ca. 1,0m [gemessen von der Außenwand der elektrischen Anlage] und einer Tiefe von max. 0,5m Tiefe um die Netzstation verlegt. Danach wird der Potentialsteuererder an die Erdungsanlage der Station angeschlossen, siehe auch Festlegungen der Rubrik Errichten des Oberflächenerders In unmittelbarer Nähe der Netzstation wird ein Oberflächenerder verlegt, wenn möglich mit 2 Strahlen und einem Winkel von ca. 180 oder 3 Strahlen im Winkel von ca. 90 zueinander. Die zu verlegende Länge des Oberflächenerders richtet sich nach der Trassenlänge (max. 60 m). Der Oberflächenerder wird immer direkt auf der Grabensohle verlegt.

9 Seite 9 / 17 Beispiele: Abb. 1a Abb. 1b Abb. 1c 5.3 Absanden der Erdungsanlage Das Absanden der Erdungsanlage im Kabelgraben bzw. an der Netzstation ist bei der WWN zugelassen. Die Nachteile auf die Erdungsimpedanz [Z E ] und den Ausbreitungswiderstand [R E ] sind unwesentlich. 5.4 Korrosionsschutz Die Verbindungen zum Tiefenerder bzw. vorhandenen Erdungsanlagen sind gegen Korrosion zu schützen. Derzeit wird eine Korrosionsschutzbinde (z.b. DENSO-Binde) verwendet.

10 Seite 10 / 17 6 Neubau von Erdungsanlagen für Netzstationen 6.1 Netzstationen innerhalb des globalen Erdungssystems Kompaktstation mit und ohne Transformator Der Potentialsteuererder wird beim Neubau einer Kompaktstation nach den Vorgaben der Abb. 2 und Abb. 2a errichtet, siehe auch Rubrik 5.1. Abb. 2 siehe auch WWN Richtlinie SP Montage der ONS Abb. 2a Es sind zwei Tiefenerder [Länge 1,5m] unter Berücksichtigung unterirdisch verlegter Leitungen, Systeme diagonal im Bereich von zwei Gebäudeecken einzutreiben, siehe Abb. 2a. Lassen die örtlichen Gegebenheiten den Einbau der Tiefenerder nicht zu, ist ein Oberflächenerder als Ersatzmaßnahme zu verlegen.

11 Seite 11 / Gebäudestation mit oder ohne Transformator Der Potentialsteuererder wird beim Neubau einer Gebäudestation nach den Vorgaben der Abb. 3 und Abb. 3a errichtet, siehe auch Rubrik 5.1. Abb. 3 Abb. 3a Es sind zwei Tiefenerder [Länge 1,5m] unter Berücksichtigung unterirdisch verlegter Leitungen, Systeme diagonal im Bereich von zwei Gebäudeecken einzutreiben, siehe Abb. 3a. Lassen die örtlichen Gegebenheiten den Einbau der Tiefenerder nicht zu, ist ein Oberflächenerder als Ersatzmaßnahme zu verlegen.

12 Seite 12 / Einbaustation mit oder ohne Transformator Jedes Gebäude mit einer elektrischen Anlage ist mit einem Fundamenterder nach DIN zu erden. Dieser Fundamenterder ist in den Potentialausgleich einzubeziehen. Der Fundamenterder ist für die Erdung einer Mittelspannungsanlage ausreichend. Eine zusätzliche Einbringung von Oberflächen- oder Tiefenerdern ist nicht erforderlich. Eine Verbindung mit dem Blitzschutzerder ist zulässig. 6.2 Netzstationen außerhalb des globalen Erdungssystems Kompaktstation mit oder ohne Transformator Der Potentialsteuererder wird beim Neubau einer Kompaktstation außerhalb des globalen Erdungssystems nach den Vorgaben der Abb. 4 und Abb. 4a errichtet. Zusätzlich wird ein Oberflächenerder an die Anlage angeschlossen, siehe auch Rubrik 5.1 und Rubrik 5.2. Abb. 4 Abb. 4a

13 Seite 13 / 17 Auf einen Tiefenerder kann verzichtet werden. Die erforderlichen Erdungswerte werden durch die verlegten Längen der Oberflächenerder nach Vorgabe der Rubrik 5.2 erreicht Gebäudestation mit und ohne Transformator (Begehbare Netzstation / Mischstation freistehend) Der Potentialsteuererder wird beim Neubau einer Gebäudestation außerhalb des globalen Erdungssystems nach den Vorgaben der Abb. 5 und Abb. 5a errichtet. Zusätzlich wird ein Oberflächenerder an die Anlage angeschlossen. siehe auch Rubrik 5.1 und Rubrik 5.2. Abb. 5 Abb. 5a

14 Seite 14 / Einbaustation mit oder ohne Transformator Der Neubau von Erdungsanlagen bei Einbaustationen mit oder ohne Transformator außerhalb des globalen Erdungssystems ist als Sonderfall zu betrachten. Die Ausführung ist im Vorfeld in Abstimmung mit den Themenverantwortlichen dieser Richtlinie durchzuführen. 7 Ersatz (Austausch) von Netzstationen Beim Ersatz von Netzstationen wird grundsätzlich ein neuer Potentialsteuererder nach den Vorgaben der Rubrik 5.1 dieser Richtlinie errichtet, siehe auch Rubrik 6. Vorhandene und intakte Erdungsanlagen (mind. 50% des ursprünglichen Querschnitts) und ggf. Fundamenterder sind an die neuverlegten Potentialsteuererder anzuschließen. 8 Inbetriebnahme der Netzstationen Bei der Inbetriebnahme einer Netzstation sind die Erdungsmesswerte: Z E 0,7 Ω R E 15 Ω mit der 4 Klemmen-Erdungsmessbrücke zu messen und dienen als: Nachweis zur Einhaltung der Berührungsspannung und als Nachweis, dass eine funktionierende Erdungsanlage errichtet worden ist. Diese Messung ist in jedem Fall durchzuführen, unabhängig davon, ob die Inbetriebnahme der Netzstation innerhalb oder außerhalb des globalen Erdungssystems erfolgt. 8.1 Dokumentation Erdungsprotokoll / SAP Das Erdungsprotokoll Erdungsprotokoll für Netzstationen ist Bestandteil der Inbetriebnahme. Die messtechnisch ermittelten Werte werden dort eingetragen, siehe Anlage Erdungsprotokoll. Das Erdungsprotokoll wird vom technischen Sachbearbeiter / Technisches Reporting (Stammdatenpfleger) im SAP-Netzbauprozess unter Dokumente / Protokolle / Skizzen / Daten und in der elektronischen Stationsakte abgelegt. 8.2 Zugelassene Messmethoden Der Abstand zwischen Erder und Sonde, zwischen Erder und Hilfserder und zwischen Sonde und Hilfserder sollte mindestens 100 m betragen Linienmessmethode Abb. 6

15 Seite 15 / Messmethode Abb Messmethode Abb. 8 9 Errichten von NS-Erdungsanlagen Im Niederspannungsnetz gibt es keine Unterscheidung zwischen den Erdungssystemen Global oder Nicht Global. 9.1 Neubau von NS-Kabelverteilerschränken (KVS) Jeder Kabelverteilerschrank (KVS) ist zu erden. Die Erdung erfolgt durch einen Oberflächenerder aus Cu 70mm²/Sn Seil mit einer Länge von 7m, ersatzweise kann ein Tiefenerder von 1,5m Länge eingetrieben werden. Der Anschluss an die PEN-Schiene erfolgt ebenfalls mit Cu 70mm²/Sn Seil. Die Neuverlegung eines Oberflächenerders ist dem Einbau eines Tiefenerders vorzuziehen. 9.2 Ersatz (Austausch) von NS-Kabelverteilerschränken siehe Instandhaltungsrichtlinie NS-Erdungsanlagen bei WWN (Status: in Bearbeitung) 9.3 Errichtung von Kabelnetzausläufer länger 100m Bei Kabelnetzausläufern ab einer Länge von 100m wird die spannungsfeste Endmuffe mit einem Oberflächenerder aus Cu 70mm²/Sn Seil und einer Länge von 7m geerdet. Ersatzweise kann ein Tiefenerder von 1,5m Länge eingetrieben werden. Der Anschluss an die Endmuffe erfolgt ebenfalls mit Cu 70mm²/Sn Seil.

16 Seite 16 / 17 Die Neuverlegung eines Oberflächenerders ist dem Einbau eines Tiefenerders vorzuziehen. Bei der WWN stellen folgende Ausläufervarianten den Standard dar: Variante 1 (Netzstation): Abb Variante 2 (KVS) Abb Variante 3 (von KVS zu KVS mit auf gemufftem Netzausläufer) Abb Inbetriebnahme und Dokumentation von NS-Kabelverteilerschränken Für die Erdung wird kein bestimmter Ausbreitungswiderstand gefordert. Die Messung und die Dokumentation der Erdungsanlage können entfallen.

17 Seite 17 / Literaturhinweis, Normen, rechtliche Grundlagen/Regelwerke VDE Erdung von Starkstromanlagen mit Nennwechselspannungen über 1 kv DIN Fundamenterder - Planung, Ausführung und Dokumentation AB Bedienungsanleitung für die Erdungsmessbrücke Chauvin Anoux 11 Anlagen 11.1 Erdungsprotokoll (Formularnummer 45043) siehe Anlage in diesem PDF siehe Formular-Datenbank WWN AB [Bedienungsanleitung für die Erdungsmessbrücke Chauvin Anoux]