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Häu
sler
WIRKUNGSWEISE Der Differentialschutz – oder, wie er auch richtig bezeichnet wird, „Differenzialschutz“ bzw. kurz „Diff.-Schutz“ – vergleicht die in das Schutzobjekt (Leitung, Generator, Motor oder Transformator) hineinfließenden mit den her-ausfließenden Strömen. Bei letzteren wird das Übersetzungsverhältnis des Transformators und dem ober- und unterspannungsseitig vorhandenen Stromwandlersatz bei der Re-laiseinstellung berücksichtigt, sodass immer die sich ergebende Stromdifferenz ein Kriteri-um für die Fehlererfassung darstellt. Ein durch den Transformator fließender Last- oder Kurz-schlussstrom ergibt im Auslösesystem A einen resultierenden Strom von etwa null – Abb. 1a. Bei einem innenliegenden Fehler addieren sich die Ströme i1 und i2, regen das Auslösesystem A an und führen zur unverzögerten ober- und unterspannungsseitigen Leistungsschalter-auslösung – Abb. 1b.
Bei Dreiwicklern bzw. gespreizter Wicklung müssen natürlich alle weiteren Transformator-schalter auch ausgelöst werden.
↙ b) Arbeitsweise bei innenliegenden Fehlern
Abb. 1 Differentialschutz – Prinzip
Der vom Prinzip einfache Stromvergleichsschutz wird durch den Einsatz von Falsch-strom-, Einschaltstabilisierung und Nullstromeliminierung zu einem höchst zuverlässigen und stabilen Instrument bei innenliegenden Transformator-fehlern. Einige Hinweise für den Einbau und Betrieb sind dabei zu beachten.
Walter Schossig,
geb. 1941, Autor des Buches „Netzschutz-technik“ und der His-tory-Serie in der PAC World. Als Absolvent der Ingenieurschule Elektroenergie Zittau arbeitete er über 40 Jahre als Elektroinge-nieur, von 1967 an war er bei der Thüringer Energie AG, Erfurt, für Relais schutz verant-wortlich. Mitarbeit im VDEW-AA „Relais- und Schutztechnik“, im Normenausschuss DKE K434 „Messrelais und Schutzeinrichtungen“ und im Bayernwerk-AK „Schutzeinrichtungen“. Bis heute aktiv im VDE AK.
↖ a) Arbeitsweise bei außenliegenden Fehlern bzw. Last
GRUNDLEGENDES UND ZUSATZFUNKTIONEN
=E01 =J05-T1-T1
-F321 A
H
I0S=J01
-Q0 -Q0-Q0
≈0
IUS
i1
i1-i2
i2
=E01 =J05-T1-T1
-F321 A
H
I0S
ID-F321
=J01-Q0 -Q0-Q0
IUS
i1
i1+i2
i2
Abb 01
6 7Transformatordifferentialschutz / / Transformatordifferentialschutz
1
0,67
0,57
0,2
0,2
32
1
Yy
Dy
0,44 0,55 10,59
0
Ido
f
Id = f • Id max
IdIokorr = f 2 • Id max
Id = • f 2 • Id max
Io max
IdIo max
-T101YNyn0(d)
=J05
0 . . . f . . . 1
-T1=E01-T1
-R21
-T90
23
Id = • f 2 • Id max1
√3
Abb 03
0
IdInom Tr
1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
1
2
3
4
5
6
RelaiskennlinieFalschstrom
Wandlersättigung
Stufenschalter
Leerlaufstrom
I�Inom Tr
Abb 02
FALSCHSTROMSTABILISIERUNG Im praktischen Anwendungsfall treten jedoch falsche Differenzströme auf – Abb. 2. Dies sind M der durch die Magnetisierung des Transfor-
mators auftretende Leerlaufstrom (von der Belastung unabhängig und deshalb eine Gerade),
M Auswirkung der Stellung des Stufenschalters Stufe 1 bis 19 bzw. 27 von üblich ±16 % (ab-hängig vom Last- bzw. Kurzschlussstrom),
M auftretende unterschiedliche Sättigung der ober- und unterspannungsseitigen Strom-wandler (bei Überschreitung),
die sich geometrisch zu einem Falschstrom addieren. Während der Leerlaufstrom mit etwa 0,5 % vom Transformator-Nennstrom Inom Tr gering und un-abhängig von der Last ist, steigt der Falschstrom je nach Stufenstellung linear abhängig von der Last an. Besonders große Diff.-Ströme treten bei unterschiedlichen Wandlerverhalten bei außenliegenden Kurzschlüssen auf. Dies liegt vor allem daran, dass ober- und unterspan-nungsseitig unterschiedlicher Wandleraufbau bzw. -bebürdung vorliegt und Sättigungser-scheinen auftritt. Die in Abb. 2 dargestellten
Ströme addieren sich geometrisch zu einem Falschstrom. Um ein Fehlansprechen Id zu vermeiden, muss der Ansprechwert in Abhängigkeit vom Durch-gangsstrom I∑ durch eine Falschstromstabi-lisierung erhöht werden. Hierzu addiert sich im Haltesystem H die Wirkung von i1 und i2 als Durchgangsstrom I∑ und verringert die Wirkung des Auslösestromes Id. Mit der gewählten Re-laiskennlinie wird die Falschstromstabilisierung gegen Fehlauslösen erreicht, indem nur Fehler-ströme oberhalb der Kennlinie zur Auslösung führen.
Übersteigt der Diff.-Strom Id den maximal bei einem Kurzschluss auf der Unterspanungsseite des Transformators möglichen Kurzschluss-strom – Gl. 1:
- Auswirkung der Stellung des Stufenschalters Stufe 1 bis 19 bzw. 27 von üblich ±16 % (abhängig vom Last- bzw. Kurzschlussstrom), - auftretende unterschiedliche Sättigung der ober- und unterspannungsseitigen
Stromwandler (bei Überschreitung),
die sich geometrisch zu einem Falschstrom addieren.
Während der Leerlaufstrom mit etwa 0,5 % vom Transformator-Nennstrom Inom Tr gering und unabhängig von der Last ist, steigt der Falschstrom je nach Stufenstellung (üblich sind Stufen 1 bis 19 bzw. 27 mit ±16 %) linear abhängig von der Last an. Besonders große Diff.-Ströme treten bei unterschiedlichen Wandlerverhalten bei außenliegenden Kurzschlüssen auf. Dies liegt vor allem daran, dass ober- und unterspannungsseitig unterschiedlicher Wandleraufbau bzw. -bebürdung vorliegt und Sättigungserscheinen auftritt. Die in Abb. 2 dargestellten Ströme addieren sich geometrisch zu einem Falschstrom.
Um ein Fehlansprechen Id zu vermeiden, muss der Ansprechwert in Abhängigkeit vom Durchgangsstrom I∑ durch eine Falschstromstabilisierung erhöht werden. Hierzu addiert sich im Haltesystem H die Wirkung von i1 und i2 als Durchgangsstrom I∑ und verringert die Wirkung des Auslösestromes Id. Mit der gewählten Relaiskennlinie wird die Falschstromstabilisierung gegen Fehlauslösen erreicht, indem nur Fehlerströme oberhalb der Kennlinie zur Auslösung führen.
- Abb.2FalschströmeFalschströme.pngÜbersteigtderDiff.-StromIddenmaximalbeieinemKurzschlussaufderUnterspanungsseitedesTransformatorsmöglichenKurzschlussstrom
𝐼𝐼" > 𝐼𝐼$%&' =𝐼𝐼)*%+, ∗ 100%
𝑢𝑢3,
somussderFehlerinnerhalbdesDiff.-Schutzbereichesliegen,sodasskeineStabilisierungmehrerforderlichist.DieeingestellteKennliniegehtdannineineWaagerechteüber–Abb.5.Nullstromeliminierung
Formatiert: Einzug: Links: 0 cm
Formatiert: Schriftfarbe: Rot
Kommentiert [ES1]: Fehlthieretwas?Bittegegebenenfallsergänzen.
Formatiert: Schriftart:Fett
Formatiert: Schriftart:Fett
Gelöscht: ,
Formatiert: Schriftart:Fett
Gelöscht: (Gelöscht: )
so muss der Fehler innerhalb des Diff.-Schutz-bereiches liegen, sodass keine Stabilisierung mehr erforderlich ist. Die eingestellte Kennlinie geht dann in eine Waagerechte über – Abb. 6.
NULLSTROMELIMINIERUNGIst an einem ober- oder/und unterspan-nungsseitigen Transformatorsternpunkt eine starre oder niederohmige Erdung vorgenom-men bzw. eine Petersenspule angeschlossen, so muss an der jeweiligen Wicklung der bei einem einpoligen Fehler auftretende Nullstrom eliminiert werden, um Fehlauslösungen zu ver-meiden. Damit geht allerdings die Empfindlich-keit auf 2/3 gegenüber dem mehrpoligen Feh-ler zurück (rote Kennlinien 1 in Abb. 3). Hinzu kommt, dass bei inneren Fehlern der auftreten-de Fehlerstrom zum Sternpunkt hin (f < 1) rasch abklingt und somit der Schutz unwirksamer wird. Durch Anschluss des Sternpunktstromes, gemessen über -T90, wird Kennlinie 2 oder noch besser durch Nutzung des zusätzlichen Nullstrom-Diff.-Schutzes Kennlinie 3 erreicht.
Die Wirkungsweise des Nullstromzeitschutzes ist in Abb. 4 bei einem außen- und innenliegen-den Fehler dargestellt. Weitere Informationen hierzu in [4].
EINSCHALTSTABILISIERUNG, EINSCHALTRUSHBeim Einschalten eines leerlaufenden Trans-formators – Abb. 5 – kommt es zu Einschalt-strömen (Rush-Effekt), die ein Mehrfaches
Abb. 4a Nullstromdifferentialschutz – außenliegender Fehler
Abb. 4b Nullstromdifferentialschutz – innenliegender Fehler
Abb. 5 Einschaltströme
Abb. 2 Falschströme
Abb. 3 Verringerung der Ansprechempfindlichkeit
-T101YNyn0(d)
UW A
Ltg N
Ltg E
=J05-T1
=E01
3IO= IR
= 300 A
3IO= 300 A
I Od=
0
IR = 300 A
IR = 300 A
-T1
-R21
-F321
=J02
L1 L2 L3
-F311
-T1/-T90
-F321-T90
I0>t
I od>
I0>
=J01
-F311
-F311
-T1/-T90
I0>
-T101YNyn0(d)
UW A
Ltg N
Ltg E
=J05-T1
=E01
I Od>
0
IR = 300 A
-T1
-R21
=J02
L1 L2 L3
-F311
-T1/-T90
-F321-T90
I0>t
I od>
I0>
=J01
-F311
-F311
-T1/-T90
I0>
-F321
Abb 04
-T101YNyn0(d)
UW A
Ltg N
Ltg E
=J05-T1
=E01
3IO= IR
= 300 A
3IO= 300 A
I Od=
0
IR = 300 A
IR = 300 A
-T1
-R21
-F321
=J02
L1 L2 L3
-F311
-T1/-T90
-F321-T90
I0>t
I od>
I0>
=J01
-F311
-F311
-T1/-T90
I0>
-T101YNyn0(d)
UW A
Ltg N
Ltg E
=J05-T1
=E01
I Od>
0
IR = 300 A
-T1
-R21
=J02
L1 L2 L3
-F311
-T1/-T90
-F321-T90
I0>t
I od>
I0>
=J01
-F311
-F311
-T1/-T90
I0>
-F321
Abb 04
i L1
Kursorstellung für Fournier-Analyse
i L2
i L3
i L1
i L2
i L3
Abb 05
8 9Transformatordifferentialschutz / / Transformatordifferentialschutz
des Transformator-Nennstromes ausmachen können. Diese Rushströme treten nur auf der eingeschalteten Transformatorseite und so-mit als Diff.-Strom auf. Zur Verhinderung einer Wiederauslösung wirkt eine Einschaltstabili-sierung. Zum Unterschied gegen einen Fehler im Transformator ist der Einschaltstrom stark oberwellenbehaftet, sodass durch einen Filter ab einem bestimmten Verhältnis von 100-Hz- zum 50-Hz-Strom eine Sperrung der Auslösung vorgenommen wird.
Digitale Relais ermöglichen eine leiterüber-greifende Blockierung. Diese sogenannte Cross-Blocking-Funktion wird jedoch von ei-nigen Netzbetreibern nicht genutzt, um eine denkbare ungewollte Blockierung bei einem Transformatorfehler zu vermeiden.
Abb. 7 Sympathisierender Einschaltrush
Abb. 6 Auslösekennlinie
EINSTELLEMPFEHLUNGAbb. 6 zeigt eine Einstellempfehlung mit nach-stehenden Werten [2]:
Ansprechwert bei Haltestrom IS = 0 – Gl. 2:
Abb. 6 Auslöekennlinie[Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom I = 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich 16 %) Gl.2
als arithmetischer Mittelwert gilt:
Inom
= (Inom Stufe 1
+ Inom Stufe 19 bzw. 27
) / 2 Gl.3
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
m1 = 0,25 mit Fußpunkt I
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
= 2,5 I
nom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Id »
wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung
I100 Hz / I50 Hz = 0,15 Gl.4
„cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, das bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz
Iod>
= 0,15 Inom
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung Gl.5
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 (Abb. 7) in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten
Als arithmetischer Mittelwert gilt – Gl. 3:
Abb. 6 Auslöekennlinie[Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom I = 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich 16 %) Gl.2
als arithmetischer Mittelwert gilt:
Inom
= (Inom Stufe 1
+ Inom Stufe 19 bzw. 27
) / 2 Gl.3
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
m1 = 0,25 mit Fußpunkt I
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
= 2,5 I
nom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Id »
wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung
I100 Hz / I50 Hz = 0,15 Gl.4
„cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, das bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz
Iod>
= 0,15 Inom
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung Gl.5
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 (Abb. 7) in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
Abb. 6 Auslöekennlinie[Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom I = 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich 16 %) Gl.2
als arithmetischer Mittelwert gilt:
Inom
= (Inom Stufe 1
+ Inom Stufe 19 bzw. 27
) / 2 Gl.3
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
m1 = 0,25 mit Fußpunkt I
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
= 2,5 I
nom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Id »
wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung
I100 Hz / I50 Hz = 0,15 Gl.4
„cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, das bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz
Iod>
= 0,15 Inom
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung Gl.5
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 (Abb. 7) in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Abb. 6 Auslöekennlinie[Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom I = 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich 16 %) Gl.2
als arithmetischer Mittelwert gilt:
Inom
= (Inom Stufe 1
+ Inom Stufe 19 bzw. 27
) / 2 Gl.3
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
m1 = 0,25 mit Fußpunkt I
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
= 2,5 I
nom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Id »
wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung
I100 Hz / I50 Hz = 0,15 Gl.4
„cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, das bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz
Iod>
= 0,15 Inom
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung Gl.5
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 (Abb. 7) in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten
1
1
2
3
4
7
8
9
10
IdInom Tr
5
6
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14I∑
Inom Tr
Id›an
Id›an Ansprechwert bei Haltestrom = 0
zur Falschstrom-stabilisierung
Ansprechwert der Hochstromstufeohne weitere Stabilisierung
Id»
Fehlerkennlinie
Auslösen
Sperren
m1m2
Steigung 1Steigung 2
m1
m2
Inom Tr
Id»Inom Tr
Abb 06
I1
Trafo wird zugeschaltet
Zwischen den Trafos zirkulierender Strom
WiderstandG G
Trafo bereits in Betrieb
I2
IT
IT
Kurvenform Transiente Ströme
T1 T2
I1
I2
IT
IT
I1
I1
I2
I
RS XS
t
I2
Abb 07
10 11Transformatordifferentialschutz / / Transformatordifferentialschutz
Quellen
1 G. Ziegler, Digitaler Differentialschutz. Grundlagen und Anwendung, Siemens, Erlangen 20132 P. Hühnlein; H. Hupfauer; P. Kronschnabl; W. Schossig, Richtlinie für die Einstel
Die Stromwandler müssen den maximalen durchfließenden Kurzschlussstrom so lange sättigungsfrei übertragen, bis das Schutzgerät auf einen außenliegenden Fehler erkannt hat – Abb. 8. Bei innenliegenden Fehlern dürfen die Wandler sättigen.
Werden ober- oder unterspannungsseitig Spannungswandler eingesetzt, so ist da-rauf zu achten, dass diese innerhalb des Diff.-Schutz-Bereiches eingebaut werden.
Da der Schutzbereich durch die Einbauorte der Stromwandlersätze begrenzt ist, muss als Hauptschutz für die Mittelspannungs-Sam-melschiene sowie als Reserveschutz für die Leitungsabgänge ein weiterer Schutz (Über-stromzeit- oder Distanzschutz) zur Anwendung kommen. Bei Dreiwicklern mit unterschiedli-chen Bemessungsleistungen (z. B. 110/20/10 kV, 40/20/20 MVA) gilt als Bezugsgröße für den Diff.-Schutz die größte Bemessungsleistung.
Tab. 1 Begriffe IEV Wörterbuch
IEVNummer Benennung DE Benennung EN Benennung FR
448-14-16 Längsdifferential schutz longitudinal differential protection; line differential protection (USA)
protection différentielle longitudinale
Selektivschutz, dessen Funktion und Selektivität vom Vergleich des Betrags und /oder dem Phasenwinkel der Ströme an den Enden des geschützten Abschnitts abhängig ist.448-14-29 Nullstromdifferential-
schutzrestricted earth-fault pro-tection; ground differential protection (USA)
protection différentielle de défaut à la terre
Selektivschutz, bei dem der Summenstrom eines dreiphasigen Stromwandlersatzes mit dem Summenstrom eines gleichartigen Stromwandlersatzes oder – häufiger – mit dem Strom eines allfälligen Neutralpunktstromwandlers verglichen wird.
lung von Selektivschutzeinrichtungen, BAGKonzern AK Schutzeinrichtungen, September 19963 W. Schossig, Einsatz der Hochstromstufe. In: NetzschutzMagazin 2/2018, S. 18–22, www.netzschutzmagazin.com
4 W. Schossig; P. Meinhardt, Der Nullstromdifferenzialschutz als Erweiterung des Transformatorenschutzes, OMICRON Anwendertagung 2007, www.omicronenergy.com
5 M. Rock, Ansprechen von Überspannungsableitern und Anregung des TransformatorDifferentialschutzes bei Blitzeinwirkung. BerichtNr.: VDE BV. Thüringen – TU Ilmenau/FG BUE01/12
Abb. 11 Schaltzeichen und ANSINr.
Schaltzeichen und ANSI-Nr.
Begriffe IEV Wörterbuch
IEV-Nummer
Benennung DE Benennung EN Benennung FR
448-14-16 Längsdifferentialschutz longitudinal differential protection; line differential protection (USA)
protection différentielle longitudinale
Selektivschutz, dessen Funktion und Selektivität vom Vergleich des Betrags und/oder dem Phasenwinkel der Ströme an den Enden des geschützten Abschnitts abhängig ist.
448-14-29 Nullstromdifferentialschutz restricted earth-fault protection; ground differential protection (USA)
protection différentielle de défaut à la terre
Selektivschutz, bei dem der Summenstrom eines dreiphasigen Stromwandlersatzes mit dem Summenstrom eines gleichartigen Stromwandlersatzes oder – häufiger – mit dem Strom eines allfälligen Neutralpunktstromwandlers verglichen wird.
Liegt z. B. bei einer US-Leistungsabführung eine Spreize vor, so können die Sekundärströme bei gleichem Übersetzungsverhältnis parallel-geschaltet werden – Abb. 9.
Der Schutzbereich – Abb. 10 – umfasst Feh-ler an den zwischen den Stromwandlersätzen eingebauten Betriebsmitteln (Überspannungs-ableiter -F1, Durchführungen und Transforma-torisolation -T101, Leistungsabführungskabel unterspannungsseitig und Spannungswandler -T5) sowie Fehler der Stromwandler -T1 selbst oder in deren Sekundärverdrahtung.
Schaltzeichen und ANSI-Nummern sowie die Definition für den Differentialschutz sind in Abb. 11 und Tab.1 dargestellt.
Einschaltstabilisierung – Gl. 4:
Abb. 6 Auslöekennlinie[Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom I = 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich 16 %) Gl.2
als arithmetischer Mittelwert gilt:
Inom
= (Inom Stufe 1
+ Inom Stufe 19 bzw. 27
) / 2 Gl.3
Anstieg für die Falschstromstabilisierung
m1 = 0,25 mit Fußpunkt I
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
= 2,5 I
nom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern
Id »
wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung
I100 Hz / I50 Hz = 0,15 Gl.4
„cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, das bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz
Iod>
= 0,15 Inom
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung Gl.5
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 (Abb. 7) in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten
„crossblocking“ (Oberwellensperre leiter-übergreifend) nicht aktiviert
NULLSTROMELIMINIERUNGbei starrer oder niederohmiger Transformator- Sternpunkterdung oder angeschlossener Pe-tersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren.
NULLSTROMDIFFERENTIALSCHUTZGL. 5:
Abb. 6 Auslösekennlinie [Scho-Ns]Bild8-4
Ansprechwert bei Haltestrom IΣ
= 0
Id>
= 0,2 Inom
(bei Trafo-Regelbereich ± 16 %) als arithmetischer Mittelwert gilt: I
nom = (I
nom Stufe 1 + I
nom Stufe 19 bzw. 27) / 2
Anstieg für die Falschstromstabilisierung m
1 = 0,25 mit Fußpunkt I
Σ
= 0
m2 = 0,5 mit Fußpunkt I
Σ
= 2,5 Inom
Hochstromstufe bei stromstarken Fehlern I
d» wie Hochstromschnellstufe beim UMZ [3]
Einschaltstabilisierung I100 Hz / I50 Hz = 0,15 „cross-blocking“ (Oberwellensperre leiterübergreifend) nicht aktiviert
Nullstromeliminierung bei starrer oder niederohmiger Transformator-Sternpunkterdung oder angeschlossener Petersenspule Nullstromfilter in dieser Wicklung aktivieren Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, dass bei einem am Transformatorsternpunkt angeschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Untersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolgeströmen eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist.
Nullstrom-Differentialschutz I
od> = 0,15 I
nom bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung
Sympathisierender Einschaltrush (sympathetic inrush)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transformators T1 – Abb. 7 – in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befindliche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschalteten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten Netzwiderstand wirkt parallel auf den Transformator und treibt den sympatisierenden Rushstrom I2. [1]
Formatiert: Schriftart:Fett
Formatiert: Schriftfarbe: Rot
Gelöscht: (Formatiert: Schriftart:FettGelöscht: )
bezogen auf die zugehörige Leistungswicklung
SYMPATHISIERENDER EINSCHALTRUSH
(SYMPATHETIC INRUSH)
Beim Einschalten eines leerlaufenden Transfor-mators T1 – Abb. 7 – in einem Umspannwerk kann es passieren, dass der in Betrieb befind-liche Transformator T2 auslöst. Der Grund ist ein „sympathisierender Rushstrom“, der durch den ursprünglichen Rushstrom des zugeschal-teten Transformators verursacht wird. Der Spannungsabfall am vorgeschalteten Netzwi-derstand wirkt parallel auf den Transformator und treibt den sympatisierenden Rushstrom I2 – siehe dazu „Blockierfunktionen” ab S. 26 . [1]
NULLSTROMELIMINIERUNG
Wenn im Relaishandbuch vorgegeben ist, dass bei einem am Transformatorsternpunkt an-geschlossenen Überspannungsableiter der Nullstromfilter zu aktivieren ist, wollte man ein Auslösen des Diff.-Schutzes beim Ansprechen des Überspannungsableiters vermeiden. Un-tersuchungen der TU Ilmenau haben ergeben, dass bei Metall-Oxid-Ableitern bedingt durch die kurze Einwirkzeit und geringen Netzfolge-ströme eine Diff.-Auslösung nicht zu erwarten ist. [5]
HINWEISE FÜR DEN EINBAU UND BETRIEBDie Diff.-Schutz ist dreiphasig auszuführen, da sonst im starr oder niederohmig geerdeten Netz bzw. im kompensierten oder isolierten Netz beim Doppelerdschluss der einpolige Feh-ler im Schutzbereich nicht erfasst wird.
Abb. 9 Dreiwicklerschutz mit Spreize
Abb. 8 Begrenzung des Kurzschlussstromes durch die Kurzschlussspannung des Transformators
Abb. 10 Schutzbereich des Diff.Schutzes
-T1
-T101
-Q0
=E01
-T1
-Q0
=J05
ID
Abb 08
=E01OS
MS
US
Id-F321
=K15
=K05
=H05
Abb 09
-T1-F1
-F321
Mes
sber
eich
Abs
chal
tber
eich
-T101
-Q0
=E01
-T1
=E01=J05-F1-F321-Q0-T1-T5-T101-Z
110-kV-Schaltfeld 120-kV-Schaltfeld 5ÜberspannungsableiterDiff.-RelaisLeistungsschalterStromwandlerSpannungswandlerTransformatorEndverschluss
-Z1
-Z2
-Q0
=J05
Id
-T5
Abb 10
12 13Transformatordifferentialschutz / / Transformatordifferentialschutz