Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn dieser Norm ist... Inhalt Nationales Vorwort... 7 1 Anwendungsbereich... 9 2 Normative Verweisungen... 9 3 Begriffe... 9 4 Anlagenbedingungen... 12 4.1 Allgemeine Grundsätze... 12 4.2 Anlagenparameter, bezogen auf die Konstruktion der Erdelektrode... 12 4.2.1 Stromamplitude und -dauer... 12 4.2.2 Polarität... 12 4.2.3 Vorgesehene Lebensdauer... 12 4.2.4 Gemeinsame Erdelektrode... 13 5 Konstruktion von Landelektroden... 13 5.1 Wesentliche technische Parameter... 13 5.1.1 Allgemeine Grundsätze... 13 5.1.2 Erwärmung... 13 5.1.3 Erdungswiderstand... 14 5.1.4 Schrittspannung... 14 5.1.5 Berührungsspannung... 15 5.1.6 Stromdichte... 15 5.1.7 Feldstärke an Fischteichen (Fischzuchtanlagen)... 15 5.2 Auswahl des Elektrodenortes und Messung der Parameter... 16 5.2.1 Allgemeine Grundsätze... 16 5.2.2 Datenübersicht... 16 5.2.3 Entfernung von der Umformerstation (Schaltstation)... 16 5.2.4 Umgebungsbedingungen... 16 5.2.5 Bodenbeschaffenheit... 16 5.2.6 Messung und Parameter des Erdbodens... 16 5.2.7 Geologische Untersuchung... 17 5.2.8 Topografische Karte... 17 5.2.9 Während der Konstruktion gewählte Werte... 17 5.3 Material und Hilfsmaterial für Erdelektroden... 17 5.3.1 Hauptmaterialien... 17 5.3.2 Allgemeine Grundsätze für die Materialauswahl... 18 5.3.3 Eigenschaften gemeinsamer Speisestäbe... 18 2
E DIN IEC 62344 (VDE 0670-902):2012-02 5.3.4 Optimale Wahl des Speisestabs...18 5.3.5 Chemische Eigenschaften des Petrolkoks...18 5.3.6 Physikalische Eigenschaften des Petrolkoks...19 5.3.7 Trennschalter...19 5.3.8 Stromführende Leitung...19 5.3.9 Sammelschiene...20 5.3.10 Aufzeichnungsgerät für die Elektrodenleitung...20 5.4 Anordnung des Elektrodenanschlusses...20 5.4.1 Allgemeine Grundsätze...20 5.4.2 Bettungskoks...20 5.4.3 Wahl der Bauform der Erdelektrode...20 5.4.4 Korridor der Erdelektrode (Wegerecht)...21 5.4.5 Abstand zwischen Unterelektroden in der Anordnung...21 5.4.6 Mindest-Verlegungstiefe für Erdelektroden...21 5.4.7 Unterteilung der Erdelektroden...22 5.5 Mindestgröße von Erdelektroden...22 5.5.1 Allgemeine Grundsätze...22 5.5.2 Gesamtlänge der Erdelektrode...22 5.5.3 nlänge des Koksabschnittes...22 5.5.4 Durchmesser von Speisestäben...23 5.6 Auslegung der stromführenden Anlage...24 5.6.1 Allgemeine Grundsätze...24 5.6.2 Anordnung der stromführenden Leitungen...24 5.6.3 Verbindung der stromführenden Leitung...25 5.6.4 Wahl des stromführenden Leitungsabschnittes...25 5.6.5 Isolierung der stromführenden Leitung...25 5.6.6 Verbindung des Speisekabels...25 5.6.7 Anschluss eines Verbindungskabels...26 5.6.8 Wahl des Kabelaufbaus...26 5.6.9 Wahl des Kabelabschnittes...26 5.6.10 Wahl der Kabelisolierung...26 5.6.11 Schweißlage des Kabels...27 5.6.12 Schweißen...27 5.6.13 Mechanischer Schutz der Kabel...27 5.7 Hilfseinrichtungen...27 5.7.1 Online-Aufzeichnung...27 5.7.2 Wasserstand...27 5.7.3 Vorrichtung zum Entgasen...27 5.7.4 Zaun...28 3
5.7.5 Kennzeichnung... 28 6 See-Elektrode... 28 6.1 Technische Hauptmerkmale... 28 6.2 Wahl des Elektrodenortes... 28 6.3 Material der See-Elektroden... 29 6.4 Geometrische Auslegung der Elektrode... 29 6.5 Ort, Auslegung und Isolierung der stromführenden Anlage... 29 7 Küstennahe Elektrode... 29 7.1 Der Grenzwert... 29 7.2 Wahl des Elektrodenortes... 29 7.3 Geometrische Auslegung der Elektrode... 30 7.4 Stromführende Anlage... 30 7.5 Hilfseinrichtungen... 30 8 Einfluss auf umgebende Hilfseinrichtungen und Schutzmaßnahmen... 31 8.1 Einfluss auf isolierte metallische Teile und Schutzmaßnahmen... 31 8.1.1 Allgemeine Grundsätze... 31 8.1.2 Wichtige Grenzwerte... 31 8.1.3 Schutzmaßnahmen... 31 8.2 Einfluss auf blanke metallische Teile... 31 8.2.1 Allgemeine Grundsätze... 31 8.2.2 Wichtige Grenzwerte... 31 8.2.3 Schutzmaßnahmen... 31 8.3 Beeinflussung des Wechselspannungsnetzes (Leistungstransformator, Erdungsanlage und Maste in der Nähe)... 32 8.3.1 Allgemeine Grundsätze... 32 8.3.2 Wichtige Grenzwerte... 32 8.3.3 Schutzmaßnahmen... 32 8.4 Beeinflussung von elektrifizierten Bahnen... 32 8.5 Andere Einrichtungen (wie z. B. Treibhäuser und Wasserleitung)... 33 Anhang A Bauformen von Erdelektroden... 34 Anhang B Messverfahren für Parameter des Erdbodens... 45 Anhang C Konstruktion elektrischer Leitungen... 54 Anhang D Wahl der Messverfahren... 57 Anhang E Erdelektrode: Berechnungsverfahren der elektrischen Parameter... 63 Anhang F Thermische Zeitkonstante... 74 Anhang G Flussdiagramm eines Online-Aufzeichnungssystems... 76 Anhang H Berechnungsverfahren der Korrosion von metallischen Teilen in der Nähe von Erdelektroden... 77 Anhang I Wechselstromtransformatoren in der Nähe von Erdelektroden: Berechnungsverfahren für den im Nullpunkt fließenden Gleichstrom... 79 4
E DIN IEC 62344 (VDE 0670-902):2012-02 Anhang J Chemische Gesichtspunkte...82 Anhang K Magneto-tellurische Messung...83 Anhang L Ausführung von küstennahen Elektroden...84 Bild 5.4.2 Querschnitte von Elektroden...20 Bild 5.4.5 Senkrechte Anordnung...21 Bild 5.6.2 Anordnung der stromführenden Leitung...24 Bild 5.6.6 Speisekabel...26 Bild 8.3.1 Beeinflussung des Wechselspannungsnetzes durch Erdelektroden (Transformator, Erdungsanlage, Maste)...32 Bild A.1 Aufbau einer Hochspannungs-Gleichstromübertragung...34 Bild A.1.1.1 Schematische Darstellung eines monopolaren Netzes mit Erdrückleitung (Meerwasser)...35 Bild A.1.1.2 Schematische Darstellung eines monopolaren Netzes mit Leiterrückleitung...35 Bild A.1.2 Schematische Darstellung eines bipolaren Netzes mit geerdetem Neutralpunkt an beiden Enden...35 Bild A.1.2.2 Schematische Darstellung eines bipolaren Netzes mit geerdetem Neutralpunkt an einem Ende...36 Bild A.1.2.3 Schematische Darstellung eines bipolaren Netzes mit Neutralleiter...36 Bild A.2.1 Schematische Darstellung von Berührungsspannung und Schrittspannung...37 Bild A.2.1.2-1 Schematische Darstellung einer einzelnen kreisförmigen Erdelektrode...39 Bild A.2.1.2-2 Axiale Verteilung der Schrittspannung einer einzelnen kreisförmigen Erdelektrode...39 Bild A.2.1.2-3 3D-Verteilung der Schrittspannung einer einzelnen kreisförmigen Erdelektrode...39 Bild A.2.1.2-4 Schematische Darstellung einer doppelten kreisförmigen Erdelektrode...39 Bild A.2.1.2-5 Axiale Verteilung der Schrittspannung einer doppelten kreisförmigen Erdelektrode...40 Bild A.2.1.2-6 3D-Verteilung der Schrittspannung einer doppelten kreisförmigen Erdelektrode...40 Bild A.2.1.2-7 Schematische Darstellung einer dreiteiligen kreisförmigen Erdelektrode...40 Bild A.2.1.2-8 Axiale Verteilung der Schrittspannung einer dreifachen kreisförmigen Erdelektrode...41 Bild A.2.1.2-9 3D-Verteilung der Schrittspannung einer dreifachen kreisförmigen Erdelektrode...41 Bild A.3.1.2-1 Gleichstromfluss infolge Anstiegs des Erdpotentials...43 Bild B.2.1 Prinzipbild des Wenner-Verfahrens...47 Bild B.2.2 Prinzipbild des Schlumberger-Verfahrens...48 Bild D.2.3.1 Messung des Erdungswiderstandes mit dem Stromeinspeiseverfahren...59 Bild E.1 Äquivalente Π-Schaltung einer einzelnen Erdelektrode...63 Bild E.2-1 Ohmsches Gesetz, angewendet auf einen zylindrischen Leiter...64 Bild E.2-2 Zusammenhang der axialen Komponenten des elektrischen Feldes im Erdboden und im Leiter...64 Bild E.2-3 Aufteilung der Erdelektrode...65 Bild E.2-4 Netzwerk für die Lösung des axialen Stroms...65 Bild E.2-5 Waagerechte Schichten des Erdbodens...66 Bild E.3 Geometrie einer Tetraeder-Einheit...68 5
Bild E.4-1 Aufbau einer kreisförmigen doppelten Gleichstrom-Erdelektrode... 72 Bild E.4-2 Verteilung des Oberflächenpotentials und der Oberflächen-Schrittspannung einer kreisförmigen doppelten Erdelektrode... 73 Bild F.1 Erwärmungsverlauf einer Erdelektrode... 74 Bild G.1 Flussdiagramm eines Online-Aufzeichnungssystems Für Erdelektroden... 76 Bild H.2-1 Berechnung des Stromflusses in einem Metallrohr... 78 Bild I.1-1 Schema einer Erdungsanlage und der unterirdischen Spannungsquelle... 79 Bild I.1-2 Stromkreismodell zur Untersuchung der Gleichstromverteilung in Wechselspannungsnetzen... 81 Bild I.2.1 Ein vereinfachter Stromlaufplan für die Berechnung des in einem Transformator mit geerdetem Nullpunkt fließenden Gleichstroms... 81 Tabelle 5.3.3 Zusammensetzung der Silizium-Eisen-Legierung (%)... 18 Tabelle 5.3.5 Chemische Zusammensetzung des Koks nach dem Kalzinieren... 19 Tabelle 5.3.6 Physikalische Eigenschaften von Petrolkoks in Erdelektroden... 19 Tabelle 5.5.4 Eigenschaften der elektrischen Korrosion verschiedener Materialien... 24 Tabelle B.1-1 Spezifischer Widerstand des Erdbodens (Fels)... 46 Tabelle B.1-2 Wärmekapazität des Erdbodens... 47 Tabelle B.1-3 Wärmeleitfähigkeit des Erdbodens... 47 Tabelle B.2.3 Dichte der Messpunkte bei verschiedenen Elektrodenabständen... 49 Tabelle E.4 Modell eines Erdbodens mit zwei Schichten... 72 6