Wechselwirkungen der gebündelten Leitungen der Hoch- und Höchstspannungsnetze unterschiedlicher Frequenz und Nennspannung

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Analyse von Wechselwirkungen bei der Bündelung von Leitungen der Hoch- und Höchstspannungsnetze unterschiedlicher Frequenz und Nennspannung und Untersuchungen zu den möglichen Gefahren für Betrieb. Es wird ein Beeinflussungsmodell für die Berücksichtigung von Wechselwirkungen aufgrund von kapazitiver und induktiver Kopplung zwischen zusammengeführten Leitungen vorgeschlagen. Das Modell hängt von mehreren Parametern ab, die den Betrieb von Netzen störend beeinflussen können. Bei der Durchführung von Instandsetzungsarbeiten der gebündelten Leitungen muss die gefährliche Berührungsspannung berücksichtigt werden, da die unzulässigen Grenzwerte erreicht werden können. Angesichts dessen wird in der Arbeit das Verfahren zur mathematischen Modellierung der zu erwartenden Berührungsspannungen mit Berücksichtigung des Körperwiderstandes der Person entwickelt. Die Implementierung des Beeinflussungsmodells und des entwickelten Verfahrens zur Berechnung von Berührungsspannungen erfolgt mit dem Ziel, dass die gewonnenen Ergebnisse in einem Feldtest validiert werden können. Der Vergleich der Mess- und Berechnungsergebnissen zeigt, dass die entwickelten mathematischen Netzmodelle mit gebündelten Leitungen funktionsfähig sind und eine Näherung zum reales Netz darstellen. Aufgrund dieser Schlussfolgerung kann das Beeinflussungsmodell und entwickelte Verfahren zur Ermittlung der Berührungsspannungen in den existierenden sowie in den neu geplanten Netzen mit gebündelten Leitungen angewendet werden. Außerdem sind die verallgemeinerten Aussagen bezüglich der Wechselwirkungen der auf einem gemeinsamen Gestänge zusammengeführten Leitungen unterschiedlicher Frequenz und Nennspannung getroffen.In the view of reducing energy production from fossil fuels, embedding renewable energy sources (RE) into power networks becomes an important task. To cope with that, the corresponding steps and measures are undertaken following the NOVA (Network Optimization, then expand in Volume and Amplification) principle. According to this principle, optimizing the networks and increasing their throughput have higher priority than the development of grid infrastructure. Thus, for the expansion of a power line, there appears a question of sharing existing common corridors with other transmission lines. In this case, lines of different voltage and frequencies are bundled in a common corridor. An important aspect is the technically and economically reasonable layout of the line connections. The drawback of the common corridors is the interaction of nearby overhead lines due to inductive, capacitive and ohmic influences, which can interfere with each other and cause significant disturbances during their operation. The nearby influence creates new dangers as, e.g., induced voltages due to high fault currents, that can pose hazards to persons and damage sensitive electronic equipment. While working with cables, critically high touch voltages may occur. To assess the hazard potential it is important to know the possible contact voltage. The present work addresses the question of what interactions have to be taken into account for the overhead lines, in case of high and extra high voltage networks of different frequency and voltage. Here four selected case studies are considered. Also it is described in detail how the jointly bundled transmission affects the network operation under the normal and fault states, what are the specific influences and possible implications. An essential and important part of this work is the question of how high the touch voltage can be, while performing maintenance or repair works of the nearby power lines. Furthermore, in the frame of this thesis a method for the calculation of contact voltages is proposed, which makes it possible to determine the expected contact voltage within a network segment, containing bundled overhead lines. The validation of the network models developed and applied in the work, including the proposed method, has been carried out by real measurements, which determined influences in an existing network.Aufgrund der Schwierigkeiten, neue Korridore für die zusätzlichen Hoch- und Höchstspannungsleitungen in dicht besiedelten Ländern mit entwickelter Infrastruktur zu schaffen, steigt der Bedarf an Trassenbündelung der Leitungen von verschiedenen Spannungsebenen und Frequenzen. Durch die Trassenbündelung entstehen die Wechselwirkungen, die den Betrieb von Netzen störend beeinflussen können. In der Arbeit wird ein Beeinflussungsmodell für die Berücksichtigung von Wechselwirkungen aufgrund von kapazitiver und induktiver Kopplung zwischen zusammengeführten Leitungen vorgeschlagen. Bei der Durchführung von Instandsetzungsarbeiten der gebündelten Leitungen muss die gefährliche Berührungsspannung berücksichtigt werden, da die unzulässigen Grenzwerte erreicht werden können. Angesichts dessen wird in der Arbeit das Verfahren zur mathematischen Modellierung der zu erwartenden Berührungsspannungen mit Berücksichtigung des Körperwiderstandes der Person entworfen. Die Validierung der entwickelten und verwendeten Netzmodelle inklusive des entworfenen Verfahrens erfolgt mittels messtechnisch festgestellter Beeinflussungen in einem existierenden Netz