Lösungsansätze zur Reduktion der Wechselstromkorrosionswahrscheinlichkeit von induktiv beeinflussten Rohrleitungen durch Traktionsströme elektrischer Bahnanlagen

The grouping of important traffic- and energy routes (electric railways, high-voltage lines, oil-, gas- and district heating-pipelines) has positive and desirable effects like the protection of nature and landscape. Another impact like the interference of metallic pipelines does not attract that much attention. Besides conductive influences due to the electric flow field in earth, long parallel motions of electric railways and conductive pipelines could lead to inductive interferences caused by traction- and short circuit currents of the electric railway. Based on latest findings from the area of AC corrosion the possibility of corrosion along energy pipelines has to be assumed with a potential of U_R≤10 V_AC. For this reason the present limitation for dimensioning potential-diminishing measures of U_R = 65 V_AC has been drastically lowered. This results in higher expenditures regarding planning, execution, amount and financing of grounding systems. Here galvanic separations through pipe couplings or low-impedant grounding systems along the pipeline come into special consideration. The technical feasibility of low-impedant grounding systems (R_E≤1Ω) poses a problem in some parts of Austria where high soil resistivities prevail. Practical experience shows that these upcoming problems could be solved by broad area grounding systems or ground rods as well as with connections to low-impedant operational earths of low voltage TN-systems. Grounding systems can be connected in serial with kirk-cells or power capacities.

Die Bündelung wichtiger Verkehrs- und Energietrassen (elektrische Bahnanlagen, Hochspannungsleitungen sowie Öl-, Gas- und Fernwärmerohrleitungen) hat neben gewünschten Auswirkungen, wie z. B. der Bewahrung der Natur und des Landschaftsbilds, zusätzliche, meist unbeachtete Auswirkungen im Bereich der elektromagnetischen Beeinflussung. Neben ohmschen Beeinflussungen, die über das elektrische Strömungsfeld im Erdreich bei engen Annäherungen von Rohrleitungen und elektrischen Bahnanlagen auftreten, kann es bei langen Parallelführungen von elektrischen Bahnen und elektrisch leitfähigen Rohrleitungen zu induktiver Beeinflussung durch Traktions- und Kurzschlussströme kommen. Basierend auf neuen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Wechselstromkorrosion ist bereits ab einem Rohrpotenzial von U _R >10 V_AC gegen ferne Erde bei Dauerbeeinflussung mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Wechselstromkorrosion an den betroffenen Rohrleitungen zu rechnen. Somit hat sich bei der Projektierung von potenzialmindernden Maßnahmen an Rohrleitungen die bisherige Grenze von U _R ≤65 V_AC, die aufgrund des Personenschutzes bei Dauerbeeinflussung zu beachten war, drastisch nach unten verschoben. Die Folgen schlagen sich in deutlich höherem Aufwand bezüglich Planung, Ausführung, Umfang und Finanzierung von Maßnahmen zur Reduktion der Rohrpotenziale nieder, wobei als wesentliche Maßnahmen die galvanische Längstrennung der Rohrleitung mit Isolierkupplungen oder niederohmige Erdungsanlagen entlang der Rohrleitung in Frage kommen. Beide Maßnahmen sind aufwändig und stellen im Betrieb der Rohrleitungsanlage nicht gerne gesehene Erschwernisse dar, wobei insbesondere die Isolierkupplung hinsichtlich Langlebigkeit oft problematisch ist und mehrere eigenständige Schutzbereiche im Zuge der Rohrleitung erforderlich macht. Aber auch niederohmige Erdungsanlagen mit R _E ≤1 Ω stellen aufgrund der in Teilen Österreichs vorherrschenden hochohmigen Bodenschichten bei der Realisierung der Erdungsanlagen ein nicht zu unterschätzendes Problem dar. Praktische Erfahrungen zeigen, dass es zur Umsetzung der geforderten Niederohmigkeit der Erdungsanlagen der Rohrleitung mehrere Lösungsansätze gibt, die sich ausgehend von ausgedehnten Flächen- oder Tiefenerdern bis auf den Anschluss der Rohrleitung an die niederohmige Betriebserde von Niederspannungsnetzen im TN-System erstrecken, wobei der Anschluss der Erder an die Rohrleitung über so genannte Wechselstromerder (z. B. Kirk-Zellen oder Leistungskapazitäten) erfolgen kann.

Authors and Affiliations

1. Institut für Elektrische Anlagen, Technische Universität Graz, Graz, Austria

   E. Schmautzer & R. Braunstein

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