Presse Optische Wandler BTU

Brandenburgische Technische Universität Cottbus
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Meldung
17.04.2007
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Entwicklung optischer Wandler geht in die heiße Phase
Mit dem jetzt erfolgreich gestarteten Feldversuchs beginnt eine neue Phase der Entwicklung der optischen
Strom und Spannungswandler Der Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik der BTU
Cottbus hat jetzt mit dem erfolgreichen Start eines Feldversuches zur Entwicklung der optischen Stromund Spannungswandler eine neue Phase eingeläutet:
"Indem wir erstmals erfolgreich in der Praxis testen konnten, dass optische Strom- und Spannungswandler
die wesentlich langsameren und schwereren, konventionellen Wandler ersetzen könnten, sind wir in
Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet ein großes Stück voran gekommen. Noch steht zwar die
langfristige Erprobung aus. Aber mit den beiden Versuchsanlagen im Umspannwerk in Guben (envia)
sowie im Umspannwerk Nowa Sol in der Nähe von Zielona Gora können wir über ein Jahr lang in der
Praxis testen, was bisher in den Laborhallenversuchen schon gelungen war" so Prof. Harald Schwarz von
der BTU, der auch das Centrum für Energietechnologie Brandenburg (CEBra) mitinitiiert hat und dessen
Direktor ist. "Wenn das Projekt sich auch in der Praxis bewährt hat, können die Arbeiten der BTU die
Basis bilden für eine Kleinserienfertigung von optischen Wandlern, verbunden mit der Hoffnung, diese in
der Cottbuser Region zu realisieren" sagt Prof. Harald Schwarz und fügt hinzu: "Der weltweite jährliche
Bedarf an Wandlern für die Energieversorgungsnetze, die mit einer Spannung von mehr als 110 kV
arbeiten, beträgt mehrere zehntausend Stück. Wie hoch hieran der Bedarf an optischen Messwandlern sein
kann, sollen nun beginnende Untersuchungen zeigen." Das Novum der optischen Wandler besteht darin,
dass die Höhe des Stromes oder der Spannung mit Licht gemessen werden kann. Der große Vorteil
optischer Messmethoden besteht darin, dass sich zwischen der Hochspannungsebene und der
empfindlichen Mess-, Schutz-, und Leittechnik nur Lichtwellenleiter befinden, die einen elektrischen
Strom nicht leiten können. Somit können Überspannungen, wie sie z.B. durch Blitzeinschläge oder
Schalthandlungen entstehen, nicht mehr die empfindlichen elektronischen Komponenten beschädigen oder
gar zerstören. Bedingt durch ihr physikalisches Wirkungsprinzip haben optische Wandler nur noch ein
Viertel des Gewichtes konventioneller Wandler, geringere Baugrößen, und sie sind in der Lage, die
Spannungen und Ströme mit einer höheren Bandbreite zu wandeln.
Hintergrund:
Strom- und Spannungswandler werden in den Energieversorgungsnetzen eingesetzt, um die hohen Ströme
und Spannungen auf ein für die nachfolgende Messtechnik verarbeitbares Level "herunterzuwandeln".
Bisher nutzte man dazu konventionelle Wandler, die im Prinzip wie ein Trafo arbeiteten. Das Prinzip der
optischen Messung hoher Spannungen und Ströme ist schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt. Mit
der rasanten Entwicklung optoelektronischer und optischer Komponenten konnten erste Labormuster in
den siebziger Jahren gebaut werden. Allerdings kamen diese Muster nie über das Stadium des
Laborversuches hinaus. Die teuren Anschaffungskosten, mangelnde Genauigkeit und vor allem die
Störempfindlichkeit auf variierende Umgebungsbedingungen verhinderten einen großflächigen Einsatz in
den Energieversorgungsnetzen. Am Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik der BTU
Cottbus beschäftigt man sich seit 1997 mit der optischen Messung hoher Spannungen, seit 2001 mit der
optischen Messung hoher Ströme. Ein erster großer Meilenstein wurde 2001 erreicht, als man ein
Labormuster entwickelte, bei dem räumlich verteilte Kristalle eine optische Integration der elektrischen
Feldstärke durchführten, was praktisch einer Spannungsmessung gleichkam. Zudem richtete man einen
großen Anteil der Forschungsaktivitäten darauf, den Wandler so zu gestalten, dass er unabhängig von den
Umgebungsbedingungen (Temperatur, Vibrationen, Feldverzerrungen, Feuchte) mit einer hohen
Genauigkeit funktioniert. Mit der praxisnahen Realisierung wurde 2002 begonnen. Das CEBra wurde mit
der Aufgabe betraut, 5 optische Wandler als Versuchsmuster zu bauen, die in den 110-kV-Netzen
regionaler Energieversorger eingebaut werden sollen. Dafür wurden Kooperationsverträge mit der enviaM
und dem polnischen Energieversorger ENEA geschlossen. Eine große finanzielle Unterstützung erfolgte
dabei durch die Investitionsbank des Landes Brandenburg. Der Übergang vom Labormuster zum Prototyp
war allerdings nicht ohne Hürden: Bei den ersten praxisnahen Tests wurde klar, dass noch ein
Optimierungsbedarf bestand. Eine Überarbeitung des Sensorelementes war nötig, die Ende 2006
erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Nach einer erfolgreichen Typprüfung in der
Hochspannungshalle der BTU Cottbus wurden die ersten beiden optischen Wandler in das Umspannwerk
Guben des Regionalversorgers enviaM installiert. Die Zuschaltung der Leitung verlief reibungslos.
Nun müssen die optischen Wandler im reellen Einsatz zeigen, ob sich ihr Betriebsverhalten im Laufe der
Zeit nicht ändert. Der gestartete Feldversuch wird über ein ganzes Jahr lang durchgeführt, bei dem täglich
die Messdaten der optischen Wandler und der Vergleichswandler aus dem Umspannwerk Guben in
Cottbus eintreffen. Ein zweiter Feldversuch wird im Umspannwerk Nowa Sol in der Nähe von Zielona
Gora im Juli dieses Jahres beginnen. Kooperationspartner ist hier der polnische Energieversorger ENEA.
Weitere Informationen:
Prof. Harald Schwarz, Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik der BTU Cottbus, Tel.:
0355 69-4502
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Letzte Änderung: 08 Februar 2007 | verantwortlich: Marita Mueller
Umspannwerk Guben
Vorhaben kofinanziert aus Mitteln
der GI INTERREG III A und des
Landes Brandenburg