Überspannungsschutz
Zuverlässig und sicher mit der Bahn unterwegs
Städte, Kommunen und Bahnbetreiber sind auf eine störungsfreie Stromversorgung im Schienenverkehr angewiesen. Immerhin soll der Betrieb reibungslos und sicher ablaufen. Für bestmöglichen Personenschutz auf der Schiene braucht es daher ein durchdachtes Schutzkonzept mit passendem Überspannungsschutz.
Die Ursachen für Verspätungen oder Ausfälle im Schienenpersonennahverkehr (SPNV) können vielfältig sein: Blitzeinschlag, Personen auf dem Gleis oder ein vom Sturm gefällter Baum. Egal, welche Ursache die Störungen haben, der Frust bei den Fahrgästen ist der immer der gleiche. Werden die Verkehrsmittel durch regelmäßige Probleme als unzuverlässig wahrgenommen, greifen die Menschen oftmals lieber auf das Auto zurück. Im Umkehrschluss ist ein zuverlässiges Schienennahverkehrsnetz der Garant einer nachhaltigen Mobilität in Städten, Kommunen und ganzen Regionen, denn es macht den Verzicht auf das Auto einfacher, weil komfortabler.
Vorfälle wie zum Beispiel Bäume auf den Schienen nach einem Sturm oder Personen auf dem Gleis treten relativ selten auf und können kaum verhindert werden. Gegen technische Störungen der Leit- und Sicherungstechnik, einer der häufigsten Ursachen für Betriebsstörungen, lassen sich hingegen durchaus Präventivmaßnahmen ergreifen. Solche Störungen entstehen häufig durch Fehlerpotenziale in der Stromversorgungsinfrastruktur, sprich Überspannungen oder Kurzschlüsse. Zuverlässige Überspannungsschutzkonzepte können hier Abhilfe schaffen.
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Überspannungsschutz schützt Mensch und Technik
Zum einen lässt sich durch Überspannungsschutzlösungen das Risiko von strombedingten technischen Störungen und dadurch auch Ausfällen minimieren – wovon auch die Pünktlichkeit der Bahn profitiert. Oberste Priorität hat in jedem Fall der Personenschutz. Denn gerade im Personennahverkehr bewahrt der Überspannungsschutz nicht nur Betriebsmittel vor kostspieligen Schäden, sondern schützt vor allem Fahrgäste und Personal vor der hohen Spannung auf den Infrastrukturen.
Zwischen den geerdeten Metallinstallationen im Bahnumfeld, etwa Wartehäuschen oder Mülleimern, sowie der isolierten Schiene besteht ein großer Spannungsunterschied. Wenn im schlimmsten Fall eine beschädigte Fahrleitung auf die Schiene fällt, überträgt sich ihr Potenzial auf die isolierte Schiene – zwischen 750 V bis zu 1.000 V, eine lebensgefährliche Berührspannung. Auch andere Defekte in der Stromversorgung oder Blitzeinschläge können das Schienenpotenzial plötzlich in die Höhe treiben.
Spannung im Schienenbereich sicher begrenzen
Vor diesem Hintergrund empfiehlt der VDV (Verband Deutscher Verkehrsunternehmen) in der Schrift 525 »Überspannungsschutz für Fahrstromversorgungsanlagen von Gleichstrom-Nahverkehrsbahnen« den Einsatz von sogenannten A2-Ableitern. Diese Spannungsbegrenzer (Voltage Limiting Devices, VLDs) werden zwischen Rückstrompfad (isolierte Fahrschiene) sowie den geerdeten Installationen neben dem Gleis (beispielsweise Oberleitungsmasten) installiert.
Genau diesen Bedarf adressiert der Blitz- und Überspannungsschutzexperte Raycap mit seinem VLD-Portfolio an den Spannungsbegrenzern (RVL und TVL). Diese Überspannungsschutzlösungen eignen sich für den Einsatz direkt an der Schiene in allen Arten des SPNV, ob U-Bahn, Stadtbahn, Trambahn oder Regionalbahn – insbesondere für kleinere Stationen. Sie bieten nicht nur zuverlässigen Schutz, sondern sind auch sehr schnell installierbar und nahezu wartungsfrei im Betrieb.
RVL und TVL kombinieren den Schutz für Personal, Fahrgäste und Betriebsmittel und erfüllen dabei die Anforderungen der Bahnnorm für Spannungsbegrenzungseinrichtungen EN 50526-2 (Bild 1). Tritt im Bahnbereich eine Überspannung auf, reduziert der RVL beziehungsweise TVL die Spannung auf ungefährliche Werte. Bei Fehlern wie Kurzschlüssen mit der Fahrleitung stellen die Geräte zudem einen dauerhaft leitenden Strompfad zum Unterwerk her. Damit sorgen sie dafür, dass das Unterwerk die Überstrombelastung registriert und der Leistungsschalter ausgelöst wird.
An größeren Stationen mit komplexerem Aufbau, beispielsweise mehrstöckigen U-Bahnhöfen mit mehreren Gleisen auf verschiedenen Ebenen oder regionalen Verkehrsknotenpunkten, schaffen RH-SCDs (Raycaps High Performance Short Circuiting Devices) die nötige Sicherheit für Menschen und Technik. Das Wirkungsprinzip der SCDs basiert auf dem Erzeugen von Kurzschlüssen. Wenn auf einer Schiene eine unzulässige Berührungsspannung entsteht, schließt der RH-SCD die negative Schiene mit der Erde kurz und reduziert die Spannung so auf einen sicheren Wert.
Zudem werden dank der automatischen Öffnung des RH-SCD die Auswirkungen von Streuströmen begrenzt. Bei Isolationsfehlern, etwa wenn fälschlicherweise Kurzschlüsse mit den Fahrleitungen entstehen, erzeugt der RH-SCD einen dauerhaften Leitweg zwischen dem überlasteten Bereich und dem Unterwerk. Über diesen Leitweg wird der Traktionsfehlerstrom geführt, bis der Fehler behoben wurde.
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