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Kurzschluss - Versuch im Labor für elektrische Energieversorgung


Warum dieser Versuch ?


Der Versuch ermöglicht es sehr anschaulich zu demonstrieren,
  • wie ein Kurzschluss in einem elektrischen Energieversorgungsnetz erkannt wird,
  • wie der Kurzschluss in der Schnellzeit von 20ms (Millisekunden !!!) abgeschaltet wird,
  • wie durch das Abschalten der Energieversorgung dieselbe unterbrochen wird, d.h. das Licht ausgeht,
  • und wie Computersysteme die elektrische Computersysteme automatisch wieder zuschalten, d.h. das Licht wieder angeht.

Die Vorgänge werden durch diesen Versuch auch für technische Laien anschaulich dargestellt.


Folgende technischen Systeme werden während des Versuchs eingesetzt:
  • ein Modell eines Energieversorgungsnetzes (die grauen Schränke im Hintergrund)
  • ein kleines Dorf, das über eine Freileitung mit elektrischer Energie versorgt wird
  • die mikroprozessorgesteuerte Schutzeinrichtung P437 der Firma AREVA

Die Schutzeinrichtung P437 der Fa. AREVA wird weltweit zum Schutz elektrischer Energieversorgungsnetze z.B. vor einem Kurzschluss durch Blitzeinschlag in Netzen der Spannungsebenen 220.000V - 1.000.000V (220kV-1000kV) eingesetzt. Auch in Deutschland überwachen Systeme dieses Typs im 380kV - Verbundnetz die Versorgung mit elektrischer Energie.


Wie entsteht ein Kurzschluss ?


Ein Kurzschluss in einem elektrischen Energieversorgungsnetz kann durch viele verschiedene Ursachen ausgelöst werden:
  • durch einen Blitzeinschlag während eines Gewitters
  • durch die Schaufel eines Baggers bei Erdarbeiten
  • durch Stürme, Eis und Schnee und andere Unwetter
  • durch Bäume, die unter Freileitungen wachsen

Und bei diesem Versuch ?


Ein Baum wird während eines Sturmes umgeknickt und fällt mit seinen Ästen in die Leiterseile einer Freileitung. Der Baum verursacht einen Kurzschluss, der von der Schutzeinrichtung erkannt wird. Durch den Kurzschluss fließen riesige Ströme von bis zu 20kA (20.000A !!!), die die in dem Dorf lebenden Menschen und Tiere gefährden, aber auch die Häuser, Autos, etc.

Die Schutzeinrichtung muss den Kurzschluss so schnell wie möglich erkennen und den gefährlichen Kurzschlussstrom abschalten. Dazu hat die Schutzeinrichtung P437 nur wenige Millisekunden Zeit. Nur so können Menschen und Tiere sicher geschützt werden !!!




Das Modell des elektrischen Energieversorgungsnetzes mit der Schutzeinrichtung P437 (Gerät links neben den roten Pfeilen)





Anschluss der Freileitung an das Netzmodell, Test für den umfallenden Baum





Erste Versuche mit dem umstürzenden Baum einen Kurzschluss auszulösen


  • Zunächst ist die Energieversorgung aktiv (Leuchten "brennen")
  • Der umstürzende Baum löst eine Kurzschluss aus, die Schutzeinrichtungen unterbrechen die Energieversorgung (Leuchten "sind dunkel")
  • Nach einer kurzen Zeit wird die Energieversorgung von den Schutzeinrichtungen wieder zugeschaltet (AWE = Automatische Wiedereinschaltung)




Kurzschluss durch einen umfallenden Baum (QuickTime Video)




Das kleine Dorf





mit sehr viel Sorgfalt, Kreativität und Liebe zum Detail erstellt ...






Mein Dank gilt den Mitarbeitern der Vertiefungsrichtung Energietechnik im Fachbereich Elektrotechnik für das große Engagement zur Vorbereitung dieses Versuches.
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