Schutzanforderungen
Bild 5: Amplitudenfehler 1 (Quelle: IT)
Bild 6: Amplitudenfehler 2 (Quelle: IT)
Da die Mehrzahl der Schutzprinzipien auf Grundschwingungsgrößen basiert, bewerten Schutzsysteme diese Signale im zulässigen Frequenzarbeitsbereich. Digitale Schutzeinrichtungen sind dabei in der Lage, nicht benötigte Frequenzanteile exakt herauszufiltern.
Obwohl Harmonische im Schutz eine untergeordnete Rolle spielen, gibt es auch Schutzprinzipien, die diese benutzen. Der Stromdifferenzialschutz bewertet die 2. bis 5. Harmonische für Stabilisierungszwecke im Strom. Das ist unkritisch, da Stromwandler diese Frequenzanteile problemlos übertragen. Erdschlusswischerprinzipien basieren auf der Bewertung höherfrequenter Strom- und Spannungssignale (< 5 kHz) in den ersten Perioden nach Fehlereintritt. Das Prinzip wird ausschließlich im Verteilnetz, also in der Mittelspannung, angewendet. In dieser Spannungsebene ist das Frequenzübertragungsverhalten der Spannungswandler deutlich besser. Prinzipien zum Schutz von Kapazitätsbänken basieren ebenfalls auf der Bewertung von höherfrequenten Signalen. Die eingesetzten Schutzkriterien nutzen strommessende Prinzipien.
Ergebnis
Sowohl induktive als auch kapazitive Spannungswandler nach heutigem Stand der Technik sind aufgrund der auftretenden Eigenfrequenzen insbesondere in der Hochspannung ohne Zusatzmaßnahmen nicht für die Messung von Harmonischen geeignet. Beide Wandlertypen sind für die Messung und den Schutz bei Nennfrequenz dimensioniert. Resonanzen zwischen der Wicklungsinduktivität und der Streukapazität (zwischen den Lagen) können große Amplituden- und Phasenfehler verursachen.
Besteht die Messaufgabe in der Messung höherfrequenter Harmonischer, so müssen in der Hochspannung RC-Teiler sowie in der Mittelspannung C- oder R-Teiler eingesetzt werden. Diese sind sowohl für die Messung von Harmonischen als auch für die Messung von DC-Spannung (allerdings mit vernachlässigbarer Leistungsabgabe) geeignet. Induktive Stromwandler übertragen Harmonische bis zu mehreren kHz phasenrichtig und mit vernachlässigbaren Fehlern. Sollten genauere Informationen bezüglich der Eigenfrequenzen eines konventionellen Messwandlers gefordert sein, so sind diese im Vorfeld beim Wandlerhersteller anzufordern.