Sicherheit für alle Anwendungen und alle Geschwindigkeiten Überspannungsableiter für Bahnsysteme Answers for energy. Überspannungsableiter von Siemens Qualität und Zuverlässigkeit für alle Anwendungen In diesem Katalog stellen wir Ihnen das gesamte Sortiment von Siemens Überspannungsableitern für Bahnsysteme vor. Hier finden Sie auch Details über die herausragenden 3EB- und 3EC-Produktreihen. Weitere Informationen über die Modellreihen 3EQ, 3EP und 3EL aus dem Standardprogramm (speziell für Ihren Elektrifizierungsbedarf) erhalten Sie direkt bei Siemens. Über 75 Jahre Erfahrung Wenn es um die Zuverlässigkeit von Mittel- und Hochspannungsanlagen geht, zählt vor allem die Erfahrung. Seit 1929 stellt Siemens Hochspannungsableiter für Standardeinsätze und spezielle Anwendungen her. Kontinuierliche Forschung und Entwicklung, aber auch die koordinierte Anwendung des Knowhows in den Werken haben den Siemens Ableitern eine Spitzenposition beim Überspannungsschutz gesichert. Profitieren Sie von höchster Kosteneffizienz und Qualität der Siemens Produkte: für eine lange Lebensdauer und einen zuverlässigen, sicheren Betrieb in jeder Anwendung. Das Siemens Ableiter-Sortiment bietet optimalen Schutz für alle Energieübertragungs- und -verteilungsanlagen, weit über den Einsatz im Bahnbereich hinaus. Standard oder maßgeschneidert Seit vielen Jahrzehnten schützen Siemens-Ableiter zuverlässig ungezählte Generatoren, Transformatoren, Schaltgeräte, Überlandleitungen und -kabel, aber auch komplexe gasisolierte Schaltanlagen auf der ganzen Welt. Neben Standardanwendungen bietet Siemens auch maßgeschneiderte Ableiter für praktisch jeden Einsatz von 300 V bis 800 kV Gleich- und Wechselstrom. Darüber hinaus wurde das Siemens-Ableiter-Sortiment für eine Vielzahl unterschiedlicher Umweltbedingungen konstruiert – von arktischer Kälte über die Hitze der Wüste bis zur extremen Feuchte der Tropen. Der Schutz elektrifizierter Schienennetze war von Beginn an einer der Schwerpunkte des Leistungsspektrums. Siemens-Ableiter schützen sämtliche Komponenten Ihres Netzes, von den Generatoren oder Umspannwerken über die Übertragungsleitungen, Unterwerke, Kabel und Fahrleitungen bis hin zu den Schienenfahrzeugen im Nah-, Fern- und Hochgeschwindigkeitsverkehr. 2 Zuverlässiger Überspannungsschutz Für Bahnstromversorgungsanlagen und elektrische Triebfahrzeuge Nennspannung 750 V 1 500 V 3 000 V Umax1 (V) 900 1 800 3 600 17 250 27 500 Umax2 (V) 1 000 1 950 3 900 18 000 29 000 Umax3 (V) 1 270 2 540 5 075 25 300 38 750 15 000 V 25 000 V Spannung 3 000 Umax Ableiter Umax System Un = 1 500 V 2 500 2 000 1 500 1 000 0,01 0, 1 1 10 100 1 000 t [s] Speisespannungen für Bahnnetze: Die obere Kurve zeigt den Arbeitsbereich des Ableiters. Die mittlere Kurve steht für Umax-Systemspannung gemäß IEC 60850, die untere Kurve ist die Nennspannung Un. Diese Kurven sind ein Beispiel für Un = 1500 V Gleichstrom. Der Ableiter ist für alle im Normalbetrieb möglichen Spannungen geeignet. Über 50 Jahre Erfahrung bei der Entwicklung und Herstellung von Ableitern für Verkehrssysteme sichern den Siemens Produkten eine Spitzenposition beim Überspannungsschutz in diesem hoch spezialisierten Bereich. Ihre herausragende Eigenschaft war und ist dabei höchste Zuverlässigkeit. Auf dieser Basis hat Siemens vier Ableitertypen entwickelt: den 3EC3, einen Ableiter im Porzellangehäuse für Gleichstromnetze bis 3 kV, für elektrische Fahrzeuge und stationären Einbau, den 3EB1, mit einem Gehäuse aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und Silikongummischirmen, für Gleich- und Wechselstromnetze bis 3 kV Gleichspannung und 25 kV Wechselspannung sowie für elektrische Fahrzeuge, den 3EB2 im Silikongehäuse für Gleichstromnetze bis 1,5 kV für stationären Einbau, den 3EB4, mit einem Gehäuse aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und Silikongummischirmen, für Gleichstromnetze bis 4 kV, sowohl für elektrische Fahrzeuge als auch für den stationären Einsatz. Speisespannungen für Bahnstromversorgungsanlagen Die Speisespannungen von Bahnstromversorgungsanlagen sind in der Vorschrift DIN EN 50163 (VDE 0115 Teil 102) angegeben. Dort werden u. a. folgende Begriffe und Definitionen verwendet: Nennspannung Un Der für ein Betriebsmittel des Netzes festgelegte Wert Höchste Dauerspannung Umax1 Höchster Wert der Spannung, der mit unbestimmter Dauer auftreten kann Höchste nichtpermanente Spannung Umax2 Höchster Wert der Spannung, der als höchste nichtpermanente Spannung auftreten kann (gilt für Langzeitübergangszustände) Höchste Langzeitüberspannung Umax3 Effektivwert einer Wechselspannung als Höchstwert der Langzeitüberspannung für T = 20 ms Langzeitüberspannung Überspannung > Umax2 und > 20 ms, z. B. bei Anstieg der Primärspannung von Unterwerken Während in diesem Katalog eine Vielzahl von Standardableitern für den Einsatz in Bahnstromversorgungsanlagen vorgestellt werden, liefert Siemens auch Innenkonus-Steckableiter für die direkte Montage an Transformatoren oder Schaltanlagen sowie Ableiter für Bahnstrom-Verteilnetze – auf Anfrage auch Ableiter für spezielle Anforderungen (z. B. erhöhte Kriechwegforderungen, Anschlussarten). 3 3ES 3EB4 3EB1 Generatorschutz 3EE2 4 Transformatorschutz 3EP 3EL 3EQ 3ES Sternpunktableiter 3EP 3EL 3EQ 3ES 3EP Ableiter für elektrische Fahrzeuge 3EB1 3EB4 3EC3 Schaltanlagenschutz 3EL 3EQ 3EP 3EL 3EC3 3EB2 Die Siemens Ableiter tragen wesentlich zur Funktionssicherheit der heutigen Energieübertragungs- und -verteilungssysteme aller Spannungsebenen bei: Generatoren, Transformatoren, Transformator-Sternpunkte, Überlandleitungen, Mittelspannungsnetze. Auf der Basis eines umfassenden HochspannungsKnow-hows entwickelte Siemens spezifische Ableiter auch für Verkehrssysteme. Siemens bietet somit optimalen Überspannungsschutz für alle Anwendungen. Zum Produktspektrum zählen deshalb neben Gleichstrom-Ableitern und Ableitern für höchste Sicherheitsanforderungen 3EB1/3EB4 zum Schutz elektrischer Triebfahrzeuge vor Überspannung auch Begrenzer für den Stromrichterschutz. Die folgenden Seiten konzentrieren sich auf die Darstellung der Ableiter für Bahnsysteme. Leitungsableiter 3EL Ableiter für Mittelspannungsnetze 3EK7 Ableiter für Gleichstromnetze 3EB1 3EC3 3EB2 3EB4 Ableiter für Wechselstromnetze 3EB1 3EK7 3EL 5 Für jede Anwendung die beste Wahl 3EB1 3EB4 DC Fahrzeuge – Hochgeschwindigkeit ✓ ✓ Fahrzeuge – mittlere und niedrige Geschwindigkeit ✓ Öffentliche Bereiche (Bahnhof etc.) BahnanlagenElektrifizierung AC 3EB2 3EC3 3EK, 3EL, 3EP, 3EQ DC DC AC AC* DC ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Umspannstation ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Fahrweg ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ * Auf Anfrage ✓ optimal geeignet ✓ bedingt geeignet nicht geeignet Ganz gleich, ob mit Hochgeschwindigkeit zwischen den Metropolen der Welt, mit der U-Bahn im Minutentakt vom Bahnhof zum Flughafen oder im tagtäglichen Nahverkehr – die Anforderungen im Schienenverkehr sind äußerst vielseitig. Deshalb bietet Siemens seinen Kunden auch im Bahnbereich maßgeschneiderte Lösungen für den Überspannungsschutz. Neben der Systemspannung sind vor allem die Art der Anwendung, also die gefahrene Geschwindigkeit und die daraus resultierende Belastung, für die Auswahl des richtigen Ableiters relevant. So ist der Polymerableiter 3EB1 mit seinen mechanisch besonders belastbaren Schirmen ausgezeichnet für Hochgeschwindigkeitszüge geeignet. Der 3EB4 bietet die gleiche mechanische Grundkonstruktion, ist mit seinen Schirmen hingegen für Anwendungen im mittleren Geschwindigkeitsbereich oder auch für stationäre Anwendungen optimiert. 6 Beide Ableiter ermöglichen mit ihrem äußerst stabilen Gehäuse maximale Sicherheit in öffentlich zugänglichen Bereichen. Für Fahrzeuge sowie stationäre Anwendungen in Gleichstromsystemen bietet sich besonders der 3EC3 mit Porzellangehäuse an, während der 3EB2 Polymerableiter speziell für den Überspannungsschutz gemäß dem VDV A1 – A2 Ableiterkonzept in Gleichspannungsnetzen konzipiert wurde. Über das bahnspezifische Ableiterportfolio hinaus bietet Siemens auch die bewährten Mittelund Hochspannungsableiter für Wechselspannungsnetze und Unterwerke an. A1 – A2 Ableiterkonzept A1 – A2 Ableiterkonzept gemäß VDV-Schrift 525 bei Anwendung in Gleichspannungsnetzen Mit seiner Schrift Nr. 525 gibt der Verband deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) dem Betreiber von Gleichstrombahnen Empfehlungen zum wirksamen Schutz vor Überspannungen bei Blitzeinschlägen. Eine besondere Bedeutung bei der Planung von Blitzschutzkonzepten kommt der Erdung des Stromsystems zu. Werden die Fahrschienen von Gleichstrombahnen zur Verringerung der Streustromkorrosion gegen Erde isoliert, wie dies bei neu zu verlegenden Gleisen gefordert wird, so sind sie als Blitzschutzerder ungeeignet. In diesem Falle sind je nach den örtlichen Gegebenheiten an der Strecke niederohmige Mastfundamente, Rammrohre, Bewehrungen von Stahlbetonfahrwegen oder separate Tiefenerder als Blitzschutzerder zu verwenden. Sind die Fahrschienen jedoch ohne weitere Maßnahmen zur Isolierung verlegt, weisen sie i. A. einen nur kleinen Ableitwiderstand auf und können als Blitzschutzerder verwendet werden. Allerdings wird der Ableitstoßstrom dann über die Gleise zur Erde abgeführt, was elektrische oder elektronische Einrichtungen gefährdet, die sich in der Nähe der Gleise oder in den Gleisen befinden. Eine wirkungsvolle Abhilfe gegen Überspannungen durch diesen Vorgang sind zusätzliche Überspannungsableiter in den Einrichtungen. Für einen umfassenden Schutz der Oberleitungsanlage sollten freilufttaugliche, nach VDV 525 als „A1“ bezeichnete Ableiter an jedem Speisepunkt, an den Enden von Speiseabschnitten und Ausläuferstrecken, an Kuppelstellen sowie an Stromentnahmestellen installiert werden. Zusätzliche A1-Ableiter sind empfehlenswert, wenn Streckenabschnitte besonders häufig von Blitzeinschlag betroffen sind, so z. B. auf Brücken oder freien Überlandstrecken. Die Beschaltung der Speiseleitungen und der Rückleiter in den Unterwerken mit Ableitern bildet einen wesentlichen Bestandteil eines Blitzschutzkonzepts für ein Bahnstromsystem. Dabei werden zwei unterschiedlich dimensionierte Ableiter eingesetzt. Die A1-Ableiter werden zwischen die Streckenschalter bzw. Kabelanschlüsse und die Rückleitung geschaltet. Die unvermeidliche Potenzialanhebung des Rückleiters infolge eines Blitzstoßstroms wird durch die A2-Ableiter zwischen Rückleitung und Bauwerkserde begrenzt. Obwohl MO-Überspannungsableiter außerordentlich zuverlässige Betriebsmittel sind, deren Ausfallraten deutlich kleiner als 1 %/Jahr sind, kann es unter ungünstigen Umständen doch zu einem Ausfall kommen, was dann zu einer dauerhaften Leitfähigkeit des A1-Ableiters führt. Weisen die Fahrschienen einen kleinen Ableitungsbelag auf, kann der Erder in diesem Fall für längere Zeit eine unzulässig hohe Fehlerspannung annehmen. Wird jedoch ein zusätzlicher A2-Ableiter mit einer kleinen Dauerspannung (120 V ≤ Uc ≤ 300 V ) zwischen Erder und Rückleiter geschaltet, so wird dieser beabsichtigt ebenfalls überlastet, begrenzt auf diese Weise die Fehlerspannung und bewirkt durch das Nachspeisen aus der Fahrleistungsanlage eine Auslösung des Streckenschalters. 7 3EB2 oder 3EC3 – Ableiter für Gleichstromanwendungen 100 40 28 M12 27 196 160 200 95 13 55 20 135 85 3EB2 3EC3 Der 3EC3-Ableiter kann in Gleichstromnetzen stationär sowie auf Fahrzeugen eingesetzt werden. Für den Einsatz gemäß VDV 525-Empfehlung wird der 3EB2-Ableiter wie unten beschrieben angewendet. Ableiterdaten Nennspannung/ Netz Typ Maximale Dauerbetriebsspannung Energieaufnahmevermögen 30/60 µs 0,5 kA 30/60 µs 1 kA 8/20 µs 1 kA 8/20 µs 5 kA 8/20 µs 10 kA kV kJ kV kV kV kV kV kV 0,3 3 0,58 0,60 0,61 0,68 0,72 0,76 1 10 1,9 2,0 2,0 2,3 2,4 2,5 kV – 3EB2 003-7D Maximale Restspannungswerte bei Ableitstoßströmen mit folgenden Impulsen 0,75 3EB2 010/3EC3 010-7D 1,5 3EB2 020/3EC3 020-7D 2 20 3,9 4,0 4,1 4,5 4,8 5,1 3,0 3EC3 040 4 40 7,8 8,0 8,2 9,0 9,6 10,2 Ableitergehäuse Gehäusemaße Ableiterdaten Höhe Schlagweite Kriechweg Schirmanzahl Kurzschlussfestigkeit Gehäuse-Isolierung Steh-Blitzstoßspannung 8 1/2 µs 10 kA mm mm mm 3EB2 xxx - 7D 200 127 133 3EC3 xxx 223 135 165 Max. Kopfkraft Steh-Wechselspannung 50 Hz, 1 min statisch dynamisch Max. Ableitergewicht 1,2/50 µs trocken nass kA kV kV kV kN kN kg 1 40 25 13 10 0,16 0,4 1,4 1 40 65 45 25 0,24 0,6 6,8 Zuverlässig und sicher – die Bahnableiter 3EB1 und 3EB4 AC DC Fahrzeuge – Hochgeschwindigkeit 3EB1 BahnanlagenElektrifizierung Fahrzeuge – mittlere und niedrige Geschwindigkeit 3EB4* 3EC3 Öffentliche Bereiche (Bahnhof etc.) Umspannstation Fahrweg 3EK 3EL 3EP 3EQ 3EB2 3EC3 * Typ 3EB4 für AC: auf Anfrage Massive Bewitterung, Temperaturen von – 40 °C bis + 70 °C, UV-Strahlungseinflüsse: Die Bahnableiter 3EB1 und 3EB4 müssen einiges aushalten. Doch genau dafür wurden sie konzipiert – und mit entsprechend widerstandsfähiger Technik und dauerhaften Materialien wirksam geschützt – für reibungslosen Betrieb unter allen Einsatzbedingungen. Die Kombination für Ihren Erfolg In der Überspannungsableiterfamilie 3EQ verbinden sich die herausragenden Eigenschaften einer speziellen Silikonummantelung und eines extrem stabilen GFK-Gehäuses (Glasfaserverstärkter Kunststoff). Ursprünglich aus dem Bereich der Energieversorgung stammend setzen sie neue Maßstäbe bei Sicherheit und Zuverlässigkeit auch für Anwendungen in der Bahntechnik: ■ speziell zugeschnitten auf die Speisespannungen der Bahnstromversorgung, ■ als optimaler Schutz vor atmosphärischen oder betriebsbedingten Überspannungen. Leistung nach Maß – die Bahnableiter 3EB1 und 3EB4 In Material und Geometrie wurden die Gehäuse speziell für die besonderen Einsatzbedingungen auf elektrischen Fahrzeugen entwickelt. Auch die Silikonummantelung wurde optimiert, so dass heute zwei unterschiedliche Materialien für Hoch- und Normalgeschwindigkeiten zur Verfügung stehen: ■ Bahnableiter 3EB1 für Fahrzeuge mit Höchstgeschwindigkeiten über 160 km/h, ■ Bahnableiter 3EB4 für Fahrzeuggeschwindigkeiten bis 160 km/h und für den stationären Einsatz in öffentlich zugänglichen Bereichen. 9 Bahnableiter von Siemens: die richtige Lösung für jede Fahrgeschwindigkeit Geschwindigkeit in km/h 70 160 160 km/h 3EB4 200 280 250 km/h 3EB1 3EB4 Im Windkanal zeigen sich die Unterschiede Als erfahrener und kompetenter Partner für die Ableitertechnik bietet Ihnen Siemens zwei unterschiedliche Polymerableiter für den Bereich Fahrzeuge, exakt abgestimmt auf ihr jeweiliges Einsatzgebiet. Für Geschwindigkeiten bis 160 km/h empfiehlt sich der neue 3EB4, für höhere Geschwindigkeiten bis in den Hochgeschwindigkeitsbereich der hochleistungsfähige 3EB1. Während beide Ableitertypen bezüglich der elektrischen Leistungsdaten sowie in ihren Dimensionen und Anschlüssen vergleichbar sind, zeigt ein Vergleich im Windkanal den Unterschied zwischen beiden Systemen. Der 3EB4 arbeitet mit einem aus Hochspannungsanwendungen bewährten Isoliermaterial und weist durch den Wechsel von Groß- und Kleinschirmen lange Kriechwege auf. Er ist optimal für den Einsatz mit Luftströmungsgeschwindigkeiten bis 160 km/h (44,4 m/s) geeignet. 360 360 km/h 3EB1 3EB4 3EB1 Das steifere, hochtemperaturvernetzte Silikon des 3EB1 hingegen ist speziell für Bahnanwendungen im Hochgeschwindigkeitsbereich bis 360 km/h (88 m/s) ausgelegt. Für beide Ableiter gelten die herausragenden Materialeigenschaften von Silikonisolatoren: ■ Hoher Widerstand gegen Kriechströme und Materialerosion ■ Hohe Widerstandskraft gegen UV-Strahlung ■ Hohe mechanische Festigkeit ■ Hohe Feuerfestigkeit ■ Herausragende dielektrische Eigenschaften ■ Dauerhaft wasser- und schmutzabweisende Oberfläche Silikonmaterial Anzahl Schirme Kriechweg mm Max. Geschwindigkeit km/h 3EB1 xxx-7DS … HTV 1 125 360 3EB1 xxx-7DM … HTV 2 230 360 3EB4 xxx-7DS … LSR 3 226 160 3EB4 xxx-7DM … LSR 5 392 160 Im mittleren Geschwindigkeitsbereich stellt der 3EB4 die ebenso wirtschaftliche wie verlässliche Lösung dar. Wo immer es um Hochgeschwindigkeitsverbindungen geht, ist der Bahnableiter 3EB1 die erste Wahl. 10 3EB1 oder 3EB4 – Ableiter für Gleich- und Wechselstromanwendungen 97 97 147 147 130 130 3EB1 200 3EB4 200 Ableiter für Gleichstromanwendungen Nennspannung/ Netz Typ Ableiterdaten Maximale Dauer- Energieaufnahmebetriebsspannung vermögen kV Maximale Restspannungswerte bei Ableitstoßströmen mit folgenden Impulsen 30/60 µs 0,5 kA 30/60 µs 1 kA 8/20 µs 1 kA 8/20 µs 5 kA 8/20 µs 10 kA kV kJ kV kV kV kV kV 1/2 µs 10 kA kV 2,5 0,75 3EB1 010/3EB4 010 1 10 1,9 2,0 2,0 2,3 2,4 1,5 3EB1 020/3EB4 020 2 20 3,9 4,0 4,1 4,5 4,8 5,1 3,0 3EB1 040/3EB4 040 4 40 7,8 8,0 8,2 9,0 9,6 10,2 1/2 µs 10 kA Ableiter für Wechselstromanwendungen Nennspannung/ Netz Typ Ableiterdaten Maximale Dauer- Energieaufnahmebetriebsspannung vermögen kV Maximale Restspannungswerte bei Ableitstoßströmen mit folgenden Impulsen 30/60 µs 0,5 kA 30/60 µs 1 kA 8/20 µs 1 kA 8/20 µs 5 kA 8/20 µs 10 kA kV kJ kV kV kV kV kV kV 64 15 3EB1230-5AL2… 18 97 46 48 49 56 60 15 3EB1230-6AL2… 18 180 44 45 46 52 55 58 25 3EB1370-5AX2… 30 155 74 77 79 89 96 102 25 3EB1370-6AX2… 30 290 71 73 75 84 89 94 Ableitergehäuse Gehäusemaße Ableiterdaten Höhe Schlagweite Kriechweg Schirmanzahl Kurzschlussfestigkeit Gehäuse-Isolierung Steh-Blitzstoßspannung Max. Kopfkraft Steh-Wechselspannung 50 Hz, 1 min statisch Max. Ableitergewicht dynamisch 1,2/50 µs trocken kA kV kV kV kN kN kg 1 40 55 28 23 5,5 13,5 5,2 230 2 40 70 37 30 4,5 11,5 5,6 248 3 40 55 28 23 5,5 13,5 6,2 130 392 5 40 70 37 30 4,5 11,5 6,5 296 195 460 4 40 110 55 45 3,5 9 8,2 425 297 800 7 40 170 85 70 2,5 6 11,6 mm mm mm 3EB1 0x0-7DS2… 191 100 125 3EB1 0x0-7DM2… 226 130 3EB4 0x0-7DS… 191 100 3EB4 0x0-7DM… 226 3EB1 230-xAL2… 3EB1 370-xAX2… nass 11 Herausgeber und Copyright © 2008: Siemens AG Energy Sector Nonnendammallee 104 13629 Berlin, Germany Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: +49 180/524 70 00 Fax: +49 180/524 24 71 (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) e-Mail: [email protected] Power Transmission Division Bestell-Nr. E50001-U113-A325-V2 Printed in Germany Dispo 30000 TH 263-070376 102461 WS 06080.1 Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. 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