SIPROTEC Compact. Schutztechnik. Katalog SIP 3.01 V1.0

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1 SIPROTEC Compact Schutztechnik Katalog SIP 3.01 V1.0

2 1 Kataloge Software SIPROTEC Anwendungskatalog 1) SIPROTEC Compact DVD SIPROTEC 5/ DIGSI 5 Tutorial SIPROTEC 4 Tutorial SIPROTEC 4 Katalog 2) SIPROTEC Compact Katalog SIPROTEC 5 - Systemkatalog - Gerätekataloge - SIPROTEC easy - SIPROTEC 600er Serie - Gerätekommunikation - Zubehör Online-Hilfe DIGSI Online-Hilfe Geräte SIP C-0003.de.ai Bild 1/1 Dokumentationsübersicht SIPROTEC Anwendungsübersicht: Die Anwendungsübersicht gibt dem Anwender einen Überblick über die Eigenschaften der gesamten SIPROTEC- Familie und beschreibt typische Schutzanwendungen und Kommunikationslösungen. Darüber hinaus enthält sie praktische Projektierungshinweise für z.b. Wandlerauslegungen. SIPROTEC Compact Katalog: Der SIPROTEC-Gesamtkatalog beschreibt die Eigenschaften der SIPROTEC Compact-Reihe und stellt die verfügbaren Geräte und deren Einsatzmöglichkeiten vor. SIPROTEC 5-Kataloge: Die Systemeigenschaften der SIPROTEC 5 Gerätereihe werden im SIPROTEC 5 Systemkatalog dargestellt. Die SIPROTEC 5 Gerätekataloge beschreiben gerätespezifische Eigenschaften, wie Funktionsumfang, Hardware und Applikation. SIPROTEC 4, SIPROTEC 600er-Reihe, SIPROTEC easy, Kommunikation und Zubehör Dieser Katalog stellt die Eigenschaften der Gerätereihen SIPROTEC 4, SIPROTEC 600er-Reihe und SIPROTEC easy und deren Geräte vor. In weiteren Kapiteln werden das Zubehör der gesamten SIPROTEC-Familie für Kommunikation, Hilfrelais und Testausrüstung beschrieben. 1) In Vorbereitung 2) In englischer Sprache 1/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

3 Inhalt SIPROTEC Compact Schutztechnik Katalog SIP 3.01 V Einleitung Seite Editorial 1 / 4 Übersicht über alle SIPROTEC Gerätereihen 1 / 5 SIPROTEC Compact 1 / Überstromzeitschutz 7SJ80 2 /1 bis 2/ Überstromzeitschutz für Anschluss an Kleinsignalwandler 7SJ81 3 /1 bis 3/ Motorschutz 7SK80 4/ 1 bis 4 / Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 5/ 1 bis 5/ Leitungsdifferentialschutz 7SD80 6 / 1 bis 6 / Anhang SIPROTEC Geräteauswahltabelle 7 / 3 Bestellbeispiel und Zubehör 7 / 11 Auswahl- und Bestelldaten 7 / 12 Maßbilder 7 /13 Rechtliche Hinweise 7 /14 7 Die in diesem Katalog aufgeführten Produkte und Systeme werden unter Anwendung eines zertifizierten Managementsystems (nach ISO 9001, ISO und BS OHSAS 18001) hergestellt und vertrieben. DNV Zertifikat-Nr.: AHSO-GER-TGA und Zertifikat-Nr.: AHSO-GER-TGA. SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/3

4 Einleitung Editorial 1 Wir freuen uns, Ihnen unseren neuen SIPROTEC Compact Katalog vorstellen zu dürfen. Die SIPROTEC Compact Reihe wurde speziell für die Anforderungen im Mittelspannungs- und Industriebereich konzipiert, kann aber selbstverständlich in weiteren Anwendungsbereichen, wie z.b. Hochspannungsanlagen eingesetzt werden. Markenzeichen der SIPROTEC Compact Reihe ist das kompakte Design bei hoher Funktionalität und Anwenderfreundlichkeit. In die Entwicklung der SIPROTEC Compact Reihe haben wir unsere Erfahrungen aus über 100 Jahren Schutztechnik, die bewährten Funktionen von SIPROTEC 4 und zahlreichen Kundenanregungen eingebracht. Die Compact Reihe fügt sich nahtlos ins SIPROTEC Konzept ein und kann mit anderen Geräten der Technik beliebig kombiniert werden. Mit SIPROTEC bieten wir Ihnen offene und zukunftssichere Systemfamilie zur Lösung der Anforderungen moderner Energienetze. Orientieren Sie sich zu Beginn in einem kurzen Überblick über die gesamte SIPROTEC Familie und entdecken Sie im Anschluss die Systemeigenschaften der SIPROTEC Compact Reihe. Lassen Sie sich von der Leistungsfähigkeit der SIPROTEC Compact Reihe überzeugen und entwickeln Sie die Lösungsmöglichkeiten Ihrer Anforderungen. SIPROTEC sicher, zuverlässig und effizient. Bild 1/2 SIPROTRC Compact Front LSP eps Mit freundlichem Gruß Ingo Erkens General Manager Energy Sector Power Distribution Division Energy Automation Products Bild 1/3 Einsatz in der Mittelspannung LSP eps 1/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

5 Einleitung SIPROTEC Gerätereihen Lösungen für die Netze von heute und morgen und das seit mehr als 100 Jahren SIPROTEC hat sich seit Jahrzehnten als leistungsfähige und komplette Systemfamilie digitaler Schutz- und Feldgeräte von Siemens im Energiemarkt etabliert. Die SIPROTEC Schutzgeräte von Siemens sind durchgängig in allen Anwendungen der Mittel- und Hochspannung einsetzbar. Mit SIPROTEC haben Sie Ihre Anlagen fest und sicher im Griff und verfügen über die Basis zur Realisierung wirtschaftlicher Lösungen für alle Aufgaben moderner, intelligenter und smarter Netze. Zur Lösung vielfältigster Aufgaben können Sie als Anwender die Geräte der verschiedenen SIPROTEC Gerätereihen beliebig kombinieren denn SIPROTEC steht für Durchgängigkeit, Offenheit und Zukunftssicherheit. Siemens, seit 100 Jahren Innovationstreiber und Trendsetter auf dem Gebiet der Schutztechnik, hilft Ihnen, Ihre Netze intelligent, umweltfreundlich, verlässlich und effizient zu gestalten und wirtschaftlich zu betreiben. Siemens hat als Pionier die Entwicklung der digitalen Schutztechnik wesentlich mitgeprägt (Bild 1.5). Die erste Anwendung ging 1977 in Würzburg in Betrieb. Die durchgängige Integration von Schutz- und Steuerungsfunktionen für alle SIPROTEC Geräte war der Innovationsschritt in den 90er-Jahren. Nach Verabschiedung der Kommunikationsnorm IEC im Jahre 2004 war Siemens der erste Hersteller weltweit, der eine Anlage mit dieser Kommunikationsnorm in Betrieb gesetzt hat. Bild 1/4 SIPROTEC Familie Wie können Sie von dieser Erfahrung profitieren? Bewährte und komplette Applikationen Optimale Zusammenarbeit der Komponenten im System Höchste Qualität in Hardware und Software Exzellente Bedienerfreundlichkeit der Geräte und Tools Problemloser Datenaustausch zwischen den Applikationen Hervorragende Durchgängigkeit zwischen Produkt und System Reduzierte Komplexität durch einfache Bedienung Siemens als verlässlicher, weltweit operierender Partner LSP eps 1 LSP eps Bild 1/5 SIPROTEC Pionier über Generationen SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/5

6 Einleitung SIPROTEC Gerätereihen 1 SIPROTEC easy SIPROTEC easy sind wandlerstromversorgte, digitale Überstromzeitschutz-Relais, die in den elektrischen Versorgungsnetzen mit einseitiger Einspeisung als Leitungs- und Transformatorschutz (Reserveschutz) verwendet werden können. Sie bieten abhängige und unabhängige Überstromzeitschutzfunktionen nach IEC und ANSI. Die komfortable Bedienung durch DIP-Schalter ist selbsterklärend und einfach. Zweistufiger Überstromzeitschutz Einsparung der Hilfsspannungsversorgung durch Betrieb über integrierte Wandlerstromversorgung Kostengünstig durch Einsatz von Wandlern mit kleinen Leistungen Auslösung durch Impulsausgang (24 V DC / 0,1 Ws) oder Auslöserelaisausgang Einfache selbsterklärende Parametrierung und Bedienung durch DIP-Schalter direkt am Gerät Leichte Montage durch kompakten Aufbau auf Hutschiene. LSP eps SIPROTEC Compact (600er Serie) Die Geräte der SIPROTEC Compact Reihe (600er Serie) sind kompakte, digitale Schutzgeräte für den Einsatz in Mittelspannungs- oder Industrienetzen. Für die verschiedenen Anwendungen, wie z.b. Überstromzeitschutz, Leitungsdifferentialschutz, Erdschlusswischer oder Sammelschienenschutz stehen entsprechende Gerätetypen zur Verfügung. Platzsparend durch kompaktes Design Zuverlässiger Prozessanschluss durch solide Klemmenblöcke Effektive Auswertung von Störungen durch integrierte Störschreibung und SIGRA 4 Kommunikationsschnittstelle mit DIGSI 4 bedien- und auswertbar Verschiedene Gerätetypen für gerichtete und ungerichtete Einsatzfälle verfügbar. Bild 1/6 SIPROTEC easy LSP eps Bild 1/7 SIPROTEC Compact (600er Serie) 1/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

7 Einleitung SIPROTEC Gerätereihen SIPROTEC Compact Hervorragende Funktionalität auf kleinstem Raum Zuverlässiger und flexibler Schutz für Energieverteilung und Industrie bei minimalem Platzbedarf. Die Geräte der SIPROTEC Compact Familie bieten eine umfassende Funktionsvielfalt in einem kompakten und damit platzsparenden 1/6 x 19 Gehäuse. Die Geräte können als Hauptschutz in Mittelspannungsanwendungen oder als Back-Up Schutz in der Hochspannung eingesetzt werden. Mit SIPROTEC Compact stehen passende Geräte für viele Anwendung in der Energieverteilung zur Verfügung, wie z.b. der Schutz von Abzweigen, Leitungen oder Motoren. Darüber hinaus werden auch Aufgaben, wie Netzentkupplung, Lastabwurf, Lastzuschaltung und Spannungs- und Frequenzschutz erfüllt. Die SIPROTEC Compact Reihe basiert auf der millionenfachen Betriebserfahrung von SIPROTEC 4 und einer weiterentwickelten, kompakten Hardware, in die viele Kundenanregungen integriert wurden. Dies bietet höchste Zuverlässigkeit bei größter Funktionalität und Flexibilität. Bild 1/8 SIPROTEC Compact LSP eps 1 Einfache Montage durch steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke Mit Software einstellbare Schwellen (3 Stufen gewährleisten eine sichere und zuverlässige Erfassung der Eingangssignale Leichte Anpassung der sekundärer Stromwandlerwerte (1 A/5 A) an die Primärwandler mit DIGSI 4 Schnelle Bedienhandlungen am Gerät durch 9 frei parametrierbare Funktionstasten Übersichtliche Darstellung durch sechszeiliges Display Leichter Service durch frontseitig austauschbare Pufferbatterie Nutzung von Standardkabeln durch USB-Port auf der Frontseite Einbindung in das Kommunikationsnetz durch zwei weitere Kommunikationsschnittstellen. Hohe Verfügbarkeit durch integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) für IEC Kommunikation Reduzierung von Verdrahtung zwischen Geräten durch Querkommunikation über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP für gezielte Störauswertung Anpassbar an die Schutzerfordernisse durch Flexible Schutzfunktionen Komfortables Engineering und Auswerten mit DIGSI 4. Bild 1/9 SIPROTEC Compact Rückansicht LSP eps SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/7

8 Einleitung SIPROTEC Gerätereihen 1 SIPROTEC 4 der bewährte, zuverlässige und zukunftssichere Schutz für alle Anwendungsfälle SIPROTEC 4 steht für eine weltweit erfolgreiche und bewährte Gerätereihe mit über 1 Mio. Geräten im Feldeinsatz. Die homogene Systemplattform, das einzigartige Engineeringprogramm DIGSI 4 und die große Felderfahrung haben der SIPROTEC 4 Gerätefamilie weltweit höchste Wertschätzung bei Anwendern in aller Welt eingetragen. SIPROTEC 4 gilt heute in allen Anwendungsbereichen als Standard für digitale Schutztechnik. Mit SIPROTEC 4 stehen passende Geräte für alle Einsatzgebiete von der Erzeugung der Übertragung bis zur Verteilung und Industrie zur Verfügung. SIPROTEC 4 stellt einen Meilenstein in Schutzgerätetechnik dar. In der SIPROTEC 4 Gerätereihe ist die Integration von Schutz-, Steuerungs-, Mess- und Automatisierungsfunktionen in einem Gerät optimal umgesetzt. In vielen Anwendungsfeldern können sämtliche sekundärtechnischen Aufgaben mit einem einzigen Gerät erfüllt werden. Die Offenheit und Zukunftsicherheit von SIPROTEC 4 wurden mit der Implementierung von IEC in der kompletten Gerätereihe sichergestellt. Bewährte Schutzfunktionen garantieren die Sicherheit Ihrer Anlagen und Mitarbeiter Komfortables Engineering und Auswerten mit DIGSI 4 Einfache Erstellung von Automatisierungslösungen mit dem integrierten grafischen Logikeditor Zielsichere und einfache Bedienung der Geräte und Software dank anwenderfreundlicher Gestaltung Leistungsstarke Kommunikationskomponenten gewährleisten sichere und effektive Lösungen Weltweit größte Erfahrung in der Anwendung von SIPROTEC 4 und in der Umsetzung von IEC Projekten Zukunftssicher durch austauschbare Kommunikationsschnittstellen und integrierten Logikeditor. Bild 1/10 SIPROTEC 4 LSP2174-afp.tif LSP eps Bild 1/11 SIPROTEC 4 Rückansicht LSP eps Bild 1/12 SIPROTEC 4 im Kraftwerkseinsatz 1/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

9 Einleitung SIPROTEC Gerätereihen SIPROTEC 5 Der neue Maßstab für Schutz, Automatisierung und Überwachung in der Hochspannung Die SIPROTEC 5 Reihe baut auf der langen Felderfahrung der SIPROTEC Gerätereihen auf und ist speziell für die neuen Anforderungen moderner Hochspannungsnetze ausgelegt. Dazu verfügt SIPROTEC 5 über umfangreiche Funktionalitäten, Gerätetypen. Mit dem ganzheitlichen und durchgängigen Engineeringwerkzeug DIGSI 5 steht auch eine Lösung für die immer komplexer werdenden Prozesse von der Design- über die Engineeringphase bis hin zur Testund Betriebsphase bereit. Dank der hohen Modularität der Hardware und der Software kann die Funktionalität und Hardware der Geräte passend auf die gewünschte Anwendung zugeschnitten und während des gesamten Live Cycles immer wieder sich ändernden Anforderungen angepasst werden. SIPROTEC 5 bietet neben dem zuverlässigen und selektiven Schutz und der kompletten Automatisierungsfunktion eine umfangreiche Datenbasis für den Betrieb und die Überwachung moderner Netze. So gehören Synchrozeiger (PMU), Netzqualitätsdaten und umfangreiche Betriebsmitteldaten zum Leistungsumfang. Leistungsstarke Schutzfunktionen garantieren die Sicherheit Ihrer Anlagen und Mitarbeiter Individuell konfigurierbare Geräte sparen Geld bei der Erstinvestition sowie der Ersatzteilhaltung, Wartung, Erweiterung und Anpassung Ihrer Anlage Zielsichere und einfache Bedienung der Geräte und Software dank anwenderfreundlicher Gestaltung Steigerung der Zuverlässigkeit und Qualität des Engineering-Prozesses Hohe Sicherheit durch konsequente Umsetzung von Safety und Security Leistungsstarke Kommunikationskomponenten gewährleisten sichere und effektive Lösungen Volle Kompatibilität zwischen IEC Edition 1 und 2 Effiziente Betriebskonzepte durch flexibles Engineering der IEC Edition 2 Umfangreiche Datenbasis für die Überwachung moderner Netze Optimale Smart Automation-Plattform für Ihre Netze durch integrierte Synchrozeigermessung (PMU) und Power Quality-Funktionen. Bild 1/13 SIPROTEC 5 modulare Hardware Bild 1/14 SIPROTEC 5 modularer Prozessanschluss LSP eps LSP eps 1 LSP eps Bild 1/15 Einsatz im Hochspannungsnetz SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/9

10 Einleitung SIPROTEC Compact 1 Seite SIPROTEC Compact Geräteauswahltabelle 1/11 SIPROTEC Compact Systemeigenschaften 1/12 Bedienung 1/13 Konstruktion und Hardware 1/14 Steuerungs- und Automatisierungsfunktionen 1/15 Bedienprogramm DIGSI 4 und SIGRA 4 1/16 Kommunikation 1/19 1/10 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

11 Einleitung SIPROTEC Compact SIPROTEC Compact Geräteauswahltabelle Leitungsdifferentialschutz Überstromzeitschutz/ Abzweigschutz Generator- und Motorschutz Spannungs- und Frequenzschutz 1 ANSI Siemens Funktion (de) Abk. 7SD80 7SJ80 SIPROTEC Compact Schutzfunktionen für 3-polige Auslösung 3-polig C C C C C 14 Blockierter Läufer I> + n< C FL Fehlerorter FO V 24 Übererregungsschutz U/f V 25 Synchrocheck, Synchronisierfunktion Sync V V 27 Unterspannungsschutz U< V V V C 32 Gerichtete Leistungsüberwachung P>, P< V V 37 Unterstrom, Minimalleistung I<, P< C C C 38 Temperaturüberwachung Θ> C 47 Drehfeldüberwachung L1, L2, L3 V V C 48 Anlaufzeitüberwachung I 2 anl C 49 Thermischer Überlastschutz θ, I 2 t C C C C 50 Unabhängiger Überstromzeitschutz I> C C C C 50Ns Empfindlicher Erdstromschutz I Ns > V V V 50L Lastsprungschutz I> L C 50BF Leistungsschalter-Versagerschutz LSVS C C C C 51 Abhängiger Überstromzeitschutz I P C C C C 55 Leistungsfaktor cos ϕ V V 59 Überspannungsschutz U> V V V C 59R, 27R Spannungsänderungsschutz du/dt C 66 Wiedereinschaltsperre I 2 t C 67 Gerichteter Überstromzeitschutz I>, (U,I) V V V 67Ns Empfindliche Erdschlusserfassung für gelöschte und isolierte Netze I N >, (U,I) V V 74TC Auslösekreisüberwachung AKU C C C C C 79 Automatische Wiedereinschaltung AWE V V 81 Frequenzschutz f<, f> V V V C Vektorsprungschutz φ U > V 81LR Lastzuschaltung LZ V 85 Informationsübertragungsverfahren C 86 Einschaltsperre C C C C C 87 Differentialschutz ΔI C Weitere Funktionen Messwerte C C C C Schaltstatistik C C C C C Logikeditor C C C C C Einschaltstromerkennung C C C C Externe Einkopplung C C C C C Steuerung C C C C C Störschreibung analoger und binärer Signale C C C C C Überwachung C C C C C Wirkschnittstelle, seriell C C Standardfunktion V Option nicht verfügbar 7SJ81 7SK80 7RW80 Tabelle 1/1 SIPROTEC Compact Geräteauswahltabelle SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/11

12 SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS Einleitung SIPROTEC Compact SIPROTEC Compact Systemeigenschaften 1 Feldgeräte in der Energieverteilung und in Industrieanwendungen müssen vielfältigste Aufgaben abdecken und sich einfach und kurzfristig anpassen lassen. Die Aufgaben umfassen beispielsweise: Schutz verschiedenster Betriebsmittel, wie Leitungen, Kabel, Motoren und Sammelschienen Entkuppeln und Trennen von Netzteilen Lastabwurf und Lastzuschaltung Spannungs- und Frequenzschutz Steuern von Leistungsschaltern Vor-Ort oder von Fern Erfassen und Protokollierung von Messwerten und Ereignissen Kommunikation mit Nachbargeräten oder der Leitstelle Bild 1.16 zeigt beispielhaft, wie mit den jeweils passenden SIPROTEC Compact Geräten die verschiedensten Aufgaben einfach und sicher gelöst werden können. Neben der leistungsstarken Funktionalität wurde bei der Entwicklung von SIPROTEC Compact besonderer Wert auf die einfache und intuitive Bedienung durch das Betriebspersonal gelegt. Frei belegbare LEDs und ein sechszeiliges Display gewährleisten eine eindeutige und klare Anzeige der Prozesszustände. In Verbindung mit bis zu 9 Funktionstasten und den Steuertasten für die Betriebsmittel kann das Betriebspersonal in jeder Situation schnell und sicher reagieren. Dies gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit auch unter Stresssituationen und verringert stark den Schulungsaufwand. Einspeisung 7SJ80 Reserve- Transformatorschutz Sammelschienenschutz über rückwärtige Verriegelung 7RW80 Spannungs-/ Frequenzschutz Lastabwurf Lastzuschaltung MV-Anlage 7SD80 Sammelschienenschutz über rückwärtige Verriegelung möglich 7SJ80 7SJ80 7SK80 7SJ80 G M 7SD80 7RW80 7SK80 Transformator Abzweig Motor Kupplung Kabel Erzeugung SIP C-0001.de.ai Bild 1/16 Einsatzfelder in einer typischen Mittelspannungsanlage 1/12 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

13 Einleitung SIPROTEC Compact Bedienung Vor-Ort-Bedienung Alle Bedienhandlungen und Informationen können über eine integrierte Benutzeroberfläche ausgeführt werden: 1 2 Betriebs-LEDs In einem beleuchteten 6-zeiligen LC-Display können Prozess- und Geräteinformationen als Text in verschiedenen Listen angezeigt werden. 4 Navigationstasten 8 frei parametrierbare LEDs dienen zur Anzeige von Prozess- oder Geräteinformationen. Die LEDs können anwenderspezifisch beschriftet werden. Die LED-Reset-Taste setzt die LEDs zurück. 9 frei belegbare Funktionstasten helfen dem Anwender, häufig auftretende Bedienschritte schnell und komfortabel auszuführen. Numerische Bedientasten USB-Bedienschnittstelle (Typ B) für eine moderne und schnelle Kommunikation mit der Bediensoftware DIGSI. Tasten O und I für direktes Steuern von Betriebsmitteln. LSP2899.eps Bild 1/17 SIPROTEC Compact mit geöffneter Klappe LSP2900.eps Batteriefach von außen zugänglich. Bild 1/18 SIPROTEC Compact mit geschlossener Klappe und geöffnetem Batteriefach SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/13

14 Einleitung SIPROTEC Compact Konstruktion und Hardware 1 Anschlusstechnik und Gehäuse mit vielen Vorteilen Die Geräte sind in Gehäusebreite 1/6 19 (6HE) erhältlich und können somit gegen Vorgängermodelle ausgetauscht werden. Die Gehäusehöhe für das Ein- und Aufbaugehäuse beträgt 244 mm. Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke ermöglichen eine Vorverdrahtung und vereinfachen den Austausch von Geräten im Servicefall. Durch Integration der Stromwandler in den abziehbaren Stromklemmenblock gehört die Gefahr offener sekundärer Stromwandlerkreise der Vergangenheit an. Alle Binäreingänge sind ungewurzelt. Die Schwellwerte können über DIGSI eingestellt werden (3 Stufen). Die Sekundärwerte der Stromwandler 1 A oder 5 A können ebenfalls über DIGSI eingestellt werden. Bis zu 9 Funktionstasten können für vordefinierte Menüeinträge, Schaltfolgen usw. programmiert werden. Die Bezeichnung der Funktionstasten wird im Display angezeigt. Alternativ zum Anschluss an konventionelle Spannungswandler können die Phase-Erde- Spannungen auch über Durchführungskapazitäten in der Mittelspannungsschaltzeile gemessen werden. In diesem Fall sind auch Funktionen, wie gerichteter Überstromzeitschutz, Erde (ANSI 67N), Spannungsschutz (ANSI 27/59) und Frequenzschutz (ANSI 81O/U) verfügbar. Mit dem Überstromzeitschutz 7SJ81 steht auch ein Gerät für den Anschluss an Kleinsignalstromwandler zur Verfügung. LSP eps Bild 1/19 7SK80, 7SJ80, 7SD80 Rückansicht LSP eps LSP eps Bild 1/20 Spannungsklemmenblock LSP eps Bild 1/21 Stromklemmenblock LSP eps Stromklemmen Ringkabelschuhe Bild 1/22 7SJ81 Rückansicht Bild 1/23 7RW80 Rückansicht Anschluss Ringkabelschuhe W max = 9,5 mm d1 = 5,0 mm Leitungsquerschnitt 2,0 5,2 mm 2 (AWG 14 10) Stromklemmen einadrig Leitungsquerschnitt 2,0 5,2 mm 2 (AWG 14 10) Aderendhülse mit Plastikhülse Abisolierlänge (bei Verwendung ohne Aderendhülse) Tabelle 1/2 Verdrahtungsvorgaben für den Prozessanschluss L = 10 mm (0,39 Zoll) oder L = 12 mm (0,47 Zoll) 15 mm (0,59 Zoll) Es dürfen nur starre Kupferleiter verwendet werden. Spannungsklemmen einadrig Leitungsquerschnitt 0,5 2,0 mm 2 (AWG 20 14) Aderendhülse mit Plastikhülse Abisolierlänge (bei Verwendung ohne Aderendhülse) L = 10 mm (0,39 Zoll) oder L = 12 mm (0,47 Zoll) 12 mm (0,347 Zoll) Es dürfen nur starre Kupferleiter verwendet werden. LSP2901.eps Bild 1/24 Frontansicht, Aufbaugehäuse w d 1 SIP C-0002.ai Bild 1/25 Ringkabelschuh 1/14 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

15 Einleitung SIPROTEC Compact Steuerungs- und Automatisierungsfunktionen Steuerung Die SIPROTEC Compact Geräte unterstützen zusätzlich zu den Schutzfunktionen alle Steuer- und Überwachungsfunktionen, die zum Betrieb einer Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage erforderlich sind. Die Informationen der Schaltgerätestellungen (Primär- oder Hilfsgeräte) werden von den Hilfskontakten über die Binäreingänge dem Gerät zugeführt. Somit ist es möglich, neben den definierten Zuständen auch EIN und AUS oder eine Stör- oder Zwischenstellung des Leistungsschalters zu erkennen und anzuzeigen. Die Schaltzelle oder der Leistungsschalter sind steuerbar über: Integriertes Bedienfeld Binäreingänge Die Leittechnik DIGSI 4. Automatisierung Eine integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle (CFC) spezifische Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle oder Schaltanlage zu realisieren. Die Aktivierung erfolgt mittels Funktionstaste, Binäreingabe oder über die Kommunikationsschnittstelle. Schalthoheit Die Schalthoheit Vor-Ort/Fern wird durch Parameter oder Kommunikation festgelegt. Jede Schalthandlung und Schalterstellungsänderung wird im Betriebsmeldespeicher festgehalten. Es werden Befehlsquelle, Schaltgerät, Verursachung (d.h. spontane Änderung oder Befehl) und Ergebnis einer Schalthandlung gespeichert. Befehlsverarbeitung Alle Funktionalitäten der Befehlsverarbeitung werden angeboten. Dies umfasst u.a. die Verarbeitung von Einfach- und Doppelbefehlen mit und ohne Rückmeldung, eine ausgefeilte Überwachung der Steuerhardware und -software, die Kontrolle des externen Prozesses, der Steuerhandlungen über Funktionen wie Laufzeitüberwachung und automatische Befehlsabsteuerung bei erfolgter Ausgabe. Typische Anwendungen sind: Einfach- und Doppelbefehle, mit 1-, 1½-, 2-poliger Befehlsausgabe Benutzerdefinierbare Feldverriegelungen Schaltfolgen zur Verknüpfung mehrerer Schalthandlungen wie etwa die Steuerung von Leistungsschalter, Trenner und Erder Auslösen von Schalthandlungen, Meldungen oder Alarmen über eine Verknüpfung vorhandener Informationen. Zuordnung Rückmeldung zu Befehl Die Stellungen der Schaltgeräte und Transformatorstufen werden über Rückmeldungen erfasst. Diese Rückmeldeeingänge sind logisch den entsprechenden Befehlsausgängen zugeordnet. Das Gerät kann somit unterscheiden, ob die Meldungsänderung die Folge einer gewollten Schalthandlung ist, oder ob es sich um eine spontane Zustandsänderung (Störstellung) handelt. Flattersperre Die Flattersperre überprüft, ob in einem parametrierbaren Zeitraum die Anzahl der Zustandsänderungen eines Meldeeinganges eine festgelegte Anzahl überschreitet. Wenn dies festgestellt wird, ist der Meldeeingang eine gewisse Zeit gesperrt, damit die Ereignisliste nicht unnötig viele Einträge enthält. Meldungsfilterung und -verzögerung Meldungen können gefiltert und/oder verzögert werden. Die Filterung dient zur Unterdrückung kurzzeitig auftretender Potenzialänderungen am Meldeeingang. Die Meldung wird nur dann weitergeleitet, wenn die Meldespannung nach Ablauf der parametrierten Zeit noch ansteht. Bei einer Meldungsverzögerung wird eine einstellbare Zeit gewartet. Die Information wird nur weitergeleitet, wenn die Meldespannung noch anliegt. Meldungsableitung Von einer Meldung kann eine weitere Meldung (oder auch ein Befehl) abgeleitet werden. Auch die Bildung von Sammelmeldungen ist möglich. Damit kann der Informationsumfang zur Systemschnittstelle verringert und auf das Wesentliche beschränkt werden. 1 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/15

16 Einleitung SIPROTEC Compact Bedienprogramm DIGSI 4 und SIGRA 4 1 DIGSI 4, eine Bediensoftware für alle SIPROTEC-Schutzgeräte Das PC-Bedienprogramm DIGSI 4 ist die Schnittstelle des Benutzers zu den SIPROTEC Geräten, egal welcher Version. Es verfügt über eine moderne, intuitive Bedienoberfläche. Mit DIGSI 4 werden die SIPROTEC Geräte parametriert und ausgewertet es ist das maßgeschneiderte Programm für Industrie und Energieversorgung. SIP C-0005.ai Bild 1/26 DIGSI 4 Bedienprogramm 1/16 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

17 Einleitung SIPROTEC Compact Bedienprogramm DIGSI 4 und SIGRA 4 Einfache Schutzeinstellung Aus den zahlreichen Schutzfunktionen können die wirklich benötigten einfach ausgewählt werden (siehe Bild 1/27). Dadurch erhöht sich die Übersichtlichkeit in den weiteren Menüs. 1 Geräteeinstellung mit Primär- oder Sekundärwerten Die Einstellungen können als Primäroder Sekundärwerte eingegeben und angezeigt werden. Das Umschalten zwischen Primär- und Sekundärgrößen erfolgt mit einem Mausklick in der Tool-Bar (siehe Bild 1/27). LSP eps Rangiermatrix Die DIGSI-4-Matrix zeigt dem Anwender auf einen Blick die komplette Konfiguration des Gerätes (Bild 1/28). Zum Beispiel sind die Zuordnung der Leuchtdioden, der Binäreingänge und Ausgaberelais auf einem Bild dargestellt. Mit einem Klick kann die Rangierung geändert werden. IEC Systemkonfigurator Mit dem IEC Systemkonfigurator, welcher aus dem Anlagenmanager heraus gestartet wird, legen Sie die IEC Netzwerkstruktur sowie den Umfang des Datenaustausches zwischen den Teilnehmern einer IEC Station fest. Dazu fügen Sie im Arbeitsbereich Netzwerk bei Bedarf Subnetze hinzu, ordnen diesen vorhandene Teilnehmer zu und legen die Adressierung fest. Im Arbeitsbereich Rangierung verknüpfen Sie Datenobjekte zwischen den Teilnehmern, z.b. die Anregemeldung der U/AMZ I>-Funktion des Abzweiges 1, welche zur Einspeisung übertragen wird, um dort die rückwärtige Verriegelung der U/AMZ I>>-Funktion zu bewirken (siehe Bild 1/29). Bild 1/27 DIGSI 4, Hauptmenü, Auswahl der Schutzfunktionen Bild 1/28 DIGSI 4, Rangiermatrix LSP eps LSP eps Bild 1/29 DIGSI 4, IEC Systemkonfigurator SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/17

18 Einleitung SIPROTEC Compact Bedienprogramm DIGSI 4 und SIGRA 4 1 CFC: Logik projektieren statt programmieren Mit dem CFC (Continuous Function Chart) können Sie ohne Softwarekenntnisse durch einfaches Zeichnen von technischen Abläufen Verriegelungen und Schaltfolgen projektieren, Informationen verknüpfen und ableiten. Es stehen logische Elemente, wie UND, ODER, Zeitglieder, usw. sowie Grenzwertabfragen von Messwerten zur Verfügung (Bild 1/30). LSP eps Inbetriebsetzung Bild 1/30 CFC-Plan Besondere Aufmerksamkeit wurde der Inbetriebsetzung gewidmet. Alle binären Ein- und Ausgaben können gezielt gesetzt und ausgelesen werden. Somit ist eine sehr einfache Verdrahtungsprüfung möglich. Zu Testzwecken können bewusst Meldungen an die serielle Schnittstelle abgesetzt werden. SIGRA 4, leistungsfähige Analyse aller Schutz-Störschriebe Nach einem Netzfehler ist es von grundlegender Wichtigkeit, den Fehler schnell und vollständig zu analysieren, so dass die entsprechenden Maßnahmen sofort aus der Ursachenauswertung abgeleitet werden können. Dadurch kann der ursprüngliche Netzzustand wiederhergestellt und die Ausfallzeit auf ein absolutes Mindestmaß reduziert werden. SIGRA 4 ermöglicht die Darstellung von Aufzeichnungen digitaler Schutzgeräte und Störschreiber in verschiedenen Ansichten, sowie ggf. deren Messung, je nach Aufgabe. LSP2330.tif Bild 1/31 Typische Zeitsignal-Darstellung 1/18 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

19 Einleitung SIPROTEC Compact Kommunikation Kommunikation Hinsichtlich der Kommunikation bieten die Geräte eine hohe Flexibilität beim Anschluss an Standards der Industrie- und Energieautomatisierung. Das Konzept der Kommunikationsmodule, auf denen die Protokolle ablaufen, ermöglicht Austausch- und Nachrüstbarkeit. Die Geräte lassen sich damit auch in Zukunft optimal an eine sich ändernde Kommunikationsinfrastruktur anpassen, z.b. wenn Ethernetnetzwerke in den kommenden Jahren im EVU-Bereich zunehmend eingesetzt werden. USB-Frontschnittstelle Auf der Vorderseite aller Geräte befindet sich eine USB- Schnittstelle. Alle Gerätefunktionen können am PC mit Hilfe des DIGSI-Programms parametriert werden. IBS-Tools und Fehleranalyse sind im Programm integriert und sind über diese Schnittstelle verfügbar. Geräteunterseitige Schnittstellen Auf der Geräteunterseite können mehrere Kommunikationsmodule bestückt sein, die unterschiedlichen Anwendungen dienen. Die Module können durch den Anwender problemlos getauscht werden. Folgende Applikationen werden unterstützt: System-/Serviceschnittstelle Über diese Schnittstelle erfolgt die Kommunikation mit einer zentralen Leittechnik. In Abhängigkeit von der gewählten Schnittstelle können stern- oder ringförmige Stationsbuskonfigurationen realisiert werden. Über Ethernet und das Protokoll IEC können die Geräte über diese Schnittstelle zudem Daten untereinander austauschen sowie mit DIGSI bedient werden. Alternativ können bis zu 2 externe Temperaturerfassungsgeräte mit max. 12 Messfühlern an die System-/Serviceschnittstelle angeschlossen werden. Ethernet-Schnittstelle Die Ethernet-Schnittstelle wurde für einen schnellen Zugriff auf mehrere Schutzgeräte über DIGSI konzipiert. Beim Motorschutz 7SK80 ist es möglich, max. 2 externe Temperaturerfassungsgeräte, mit max. 12 Messfühlern, an die Ethernet-Schnittstelle anzuschließen. Beim Leistungsdifferentialschutz befindet sich an dieser Schnittstelle die optische Wirkschnittstelle. Protokolle der Systemschnittstelle (nachrüstbar): IEC Das auf Ethernet basierende Protokoll IEC ist als weltweiter Standard für Schutz- und Leittechnik im EVU-Bereich standardisiert. Über das Protokoll kann auch direkt zwischen Feldgeräten Information ausgetauscht werden, so dass sich einfache masterlose Systeme zur Feld- und Anlagenverriegelung aufbauen lassen. Über den Ethernetbus ist ferner ein Zugriff auf die Geräte mit DIGSI möglich. IEC IEC ist ein internationaler Standard für die Übertragung von Schutzdaten und Störschrieben. Über offen gelegte, siemensspezifische Erweiterungen können alle Meldungen des Gerätes und Steuerbefehle übertragen werden. Wahlweise ist ein redundantes IEC Modul verfügbar. Mit diesem redundanten Modul ist es möglich, einzelne Parameter zu lesen und zu ändern. PROFIBUS DP PROFIBUS DP ist ein weit verbreitetes Protokoll im Industrieautomatisierungsbereich. SIPROTEC Geräte stellen über PROFIBUS DP ihre Informationen einer SIMATIC zur Verfügung bzw. erhalten in Steuerrichtung Befehle von dieser. Ferner können Messwerte übertragen werden. MODBUS RTU MODBUS wird überwiegend in der Industrie eingesetzt. Es wird von vielen Geräteherstellern unterstützt. SIPROTEC- Geräte verhalten sich als MODBUS-Slave, sie stellen ihre Informationen einem Master zur Verfügung bzw. erhalten Befehle von diesem. Eine Ereignisliste mit Zeitstempel ist verfügbar. DNP 3.0 DNP 3.0 wird im EVU-Bereich für die Stations- und Netzleitebene eingesetzt. SIPROTEC-Geräte verhalten sich als DNP-Slave und liefern ihre Informationen an ein Mastersystem bzw. erhalten Befehle von diesem. 1 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/19

20 Einleitung SIPROTEC Compact Kommunikation Systemlösungen 1 IEC Geräte mit IEC Schnittstellen können parallel über den RS485-Bus oder sternförmig über Lichtwellenleiter an SICAM angeschlossen werden. Über diese Schnittstelle ist das System offen für den Anschluss von Geräten anderer Hersteller. Aufgrund der standardisierten Schnittstellen können SIPROTEC Geräte auch in Systeme anderer Hersteller oder in eine SIMATIC eingebunden werden. Es stehen elektrische RS485- oder optische Schnittstellen zur Verfügung. Optoelektrische Umsetzer ermöglichen die optimale Wahl der Übertragungsphysik. So kann im Schrank kostengünstig mit RS485- Bus verdrahtet werden und zum Master hin eine störsichere optische Verbindung realisiert werden. Stationsleitgerät SIPROTEC 4 SIPROTEC 4 SIPROTEC Compact SIP-0003a-de.ai IEC Für IEC wird zusammen mit SICAM eine interoperable Systemlösung angeboten. Über den 100-MBit/s-Ethernetbus sind die Geräte elektrisch oder optisch an den Stations-PC mit SICAM angebunden. Die Schnittstelle ist standardisiert und ermöglicht so auch den direkten Anschluss von Geräten anderer Hersteller an den Ethernetbus. Mit IEC können die Geräte aber auch in Systemen anderer Hersteller eingesetzt werden. Bild 1/32 IEC , sternförmige LWL-Verbindung zur Stationsleittechnik DIGSI Option: SICAM PAS Netzleitstelle switch SIP-0004a-de.ai Bild 1/33 Busstruktur für Stationsbus mit Ethernet und IEC 61850, ringförmige LWL-Verbindung LSP eps Bild 1/34 Optisches Ethernet-Kommunikationsmodul für IEC /20 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

21 Einleitung SIPROTEC Compact Kommunikation Systemlösungen (Fortsetzung) Zeitsynchronisation DCF77, GPS 1 Max. 12 Temperaturfühler RJ45 Thermobox 1) 1) 1) 1) DIGSI 7SK80 7SK80 7SK80 DIGSI 7SK80 DIGSI 4 Fernbedienung über Modem LSA4868b-de.ai Bild 1/35 Systemlösung, Kommunikation Zur Stationsleittechnik Max. 12 Temperaturfühler Port B Port A RJ45 1) DIGSI 7SK80 LSA4825b-de.ai DIGSI 4 (Lokal für IBS) Bild 1/36 Anschluss an 7SK80 von 1 Temperaturerfassungsgerät über Ethernet-Schnittstelle 1) Die RJ45 Schnittstelle an Port A kann beim 7SK80 für den Anschluss einer Thermobox verwendet werden. Beim 7SD80 ist Port A für die optische Wirkschnittstelle reserviert. SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 1/21

22 Einleitung SIPROTEC Compact 1 1/22 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

23 Überstromzeitschutz 7SJ80 SIPROTEC Compact Answers for energy.

24 Überstromzeitschutz 7SJ80 Seite Beschreibung 2/3 Funktionsübersicht 2/4 Anwendungen 2/ 5 2 Funktionsbeschreibungen 2/6 Anwendungsbeispiele 2 /11 Auswahl- und Bestelldaten 2 /16 Anschlussschaltpläne 2 /18 Anschlussbeispiele 2 / 22 Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 2/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

25 Überstromzeitschutz 7SJ80 Beschreibung Beschreibung Das SIPROTEC Compact 7SJ80 kann für den Leitungsschutz von Hoch- und Mittelspannungsnetzen mit geerdeter, niederohmig geerdeter, isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung eingesetzt werden. Als Ergänzung zu einem Transformatordifferentialschutz erfüllt das Gerät alle Aufgaben eines Reserveschutzes. Das SIPROTEC Compact 7SJ80 bietet flexible Schutzfunktionen. Zur Erfüllung individueller Anforderungen können zusätzlich zu den bereits vorhandenen Schutzfunktionen bis zu 20 weitere Schutzfunktionen hinzugefügt werden. Somit lassen sich beispielsweise ein Frequenzänderungsschutz oder ein Rückleistungsschutz realisieren. Das Gerät unterstützt die Steuerung des Leistungsschalters, weiterer Schaltgeräte und Automatisierungsfunktionen. Die integrierte programierbare Logik (CFC) ermöglicht es dem Anwender, zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) eigene Funktionen hinzuzufügen. Anwender können zudem benutzerdefinierte Meldungen erstellen. Besondere Merkmale LSP eps 2 Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke Binäreingangsschwellen mit DIGSI einstellbar (3 Stufen) Sekundärer Stromwandlerwert (1A/5A) mit DIGSI einstellbar 9 parametrierbare Funktionstasten Sechszeiliges Display Pufferbatterie auf der Frontseite austauschbar USB-Port auf der Frontseite 2 weitere Kommunikationsschnittstellen IEC mit integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) Querkommunikation zwischen Geräten über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP. Bild 2/1 7SJ80 Frontansicht, Aufbaugehäuse LSP eps Bild 2/2 7SJ80 Rückansicht SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/3

26 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionsübersicht Schutzfunktionen IEC-Norm ANSI-Norm Überstromzeitschutz (unabhängig; abhängig) I>, I>>, I>>>, I E >, I E >>, I E >>>; I p, I Ep 50, 50N; 51, 51N 2 Gerichteter Überstromzeitschutz I ger. >, I ger. >>, I p ger. 67 Erdschlussschutz I E ger. >, I E ger.>>, I Ep ger. 67N 1) Gerichtete/ungerichtete empfindliche Erdfehlererfassung I EE >, I EE >>, I EEp 67Ns 1), 50Ns Überspannung, Nullsystem U E, U 0 > 59N 1) Hochimpedanz Erdfehlerdifferentialschutz 87N Inrush-Blockierung Unterstromüberwachung I< 37 Überlastschutz ϑ> 49 Unter-/Überspannungsschutz U<, U> 27/59 Unter-/Überfrequenzschutz f<, f> 81O/U Schalterversagerschutz 50BF Schieflastschutz I 2 > 46 Drehfeldüberwachung U 2 >, Drehfeld 47 Synchrocheck 25 Automatische Wiedereinschaltung 79 Fehlerorter 21FL 1) Verriegeltes AUS/Lockout 86 Wirkleistung, Blindleistung P<>, Q<> 32 1) Leistungsfaktor cos ϕ 55 1) Frequenzänderung df /dt 81R Tabelle 2/1 Funktionsübersicht Steuerfunktionen/programmierbare Logik Steuerbefehle für Leistungsschalter und Trenner Steuerung über Tastatur, Binäreingänge, DIGSI 4 oder SCADA-System Benutzerdefinierte Logik mit CFC (z.b. Verriegelung). Überwachungsfunktionen Betriebsmesswerte U, I, f Arbeitsmesswerte W p, W q Leistungsschalter-Abnutzungsüberwachung Minimale und maximale Werte Auslösekreisüberwachung Sicherungsausfallüberwachung 8 Störschriebe. Kommunikationsschnittstellen System-/Serviceschnittstelle IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Ethernet-Schnittstelle für DIGSI 4 USB-Frontschnittstelle für DIGSI 4. Hardware 4 Stromwandler 0/3 Spannungswandler 3/7 Binäreingänge (Schwellwerte über Software konfigurierbar) 5/8 Binärausgänge (2 Wechsler) 1 Live-Statuskontakt Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke. 1) Nicht verfügbar, wenn Funktionspaket Q (Synchrocheck) ausgewählt wird. 2/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

27 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungen Das SIPROTEC Compact 7SJ80 ist ein numerisches Schutzgerät, das auch Steuerungs- und Überwachungsaufgaben erfüllt. Somit wird der Anwender in seiner wirtschaftlichen Betriebsführung unterstützt und die zuverlässige Versorgung der Kunden mit elektrischer Energie sichergestellt. Die Vor- Ort-Bedienung wurde nach ergonomischen Gesichtspunkten gestaltet. Sehr viel Wert wurde auf ein großes, gut ablesbares Display gelegt. Steuerung Die integrierte Steuerfunktion ermöglicht die Steuerung von Trennern und Leistungsschaltern über das integrierte Bedienfeld, Binäreingänge, DIGSI 4 oder Leittechnik (z.b. SICAM). Programmierbare Logik Die integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle eigene Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) oder Schaltanlage zu implementieren und benutzerdefinierte Meldungen zu erzeugen. Betriebsmesswerte Umfangreiche Betriebsmesswerte, Grenzwerte und Zählwerte ermöglichen eine verbesserte Betriebsführung sowie vereinfachte Inbetriebsetzung. Betriebsmeldungen Mit der Speicherung von Störfallmeldungen, Fehlermeldungen, Fehlerdatensätzen und Statistiken wird der Betrieb der Schaltstation dokumentiert. Leitungsschutz Als Leitungsschutz werden die 7SJ80-Geräte für Hoch- und Mittelspannungsnetze mit geerdeter, niederohmig geerdeter, isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung eingesetzt. Transformatorschutz Als Ergänzung zu einem Transformatordifferentialschutz erfüllen die 7SJ80-Geräte alle Aufgaben eines Reserveschutzes. Die Inrushunterdrückung verhindert wirksam eine Anregung durch Inrushströme. Der Hochimpedanz-Erdfehlerdifferentialschutz erkennt Kurzschlüsse und Isolationsfehler am Transformator. Reserveschutz Als Reserveschutz sind die 7SJ80-Geräte universell einsetzbar. Schaltanlagen der Hoch- und Mittelspannung Alle Geräte passen optimal zu den Erfordernissen der Hochund Mittelspannungsanwendungen. In den Schaltschränken sind in der Regel keine gesonderten Messgeräte (z.b. für Strom, Spannung, Frequenz, Messumformer ) oder zusätzliche Steuerkomponenten erforderlich. 2 Sammelschiene AWE SVS REF Bild 2/3 Funktionsumfang Vor-Ort-Fernsteuerung Befehle/Rückmeldungen 74TC Auslösekreisüberwachung 86 Bedienung Esc Lockout Fn 0 Enter Kommunikationsmodule CFC-Logik Störschreibung Automatische Wiedereinschaltung Schalterversagerschutz Hochimpedanz-Erdfehlerdifferentialschutz Betriebsmesswerte Grenzwerte Mittelwerte Min/Max-Speicher Energiezählwerte: als Zählimpulse I>, I>>, I E>, I E>>, I>> I p I E>>> I Ep I 2> υ> SVS I< N 51N Inrush blk 50BF 37 50N I E>, I E>>, I E>>> RS232/485/LWL/ Ethernet IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU 51N I Ep 87N REF & 79 I 2> u> I< AWE 1) Nicht verfügbar, wenn Funktionspaket Q (Synchrocheck) ausgewählt wird. I, U, P, Q, cosφ, f Fehlerorter Schieflastschutz Überlastschutz Unterstromüberwachung 25 21FL 47 1) U, f, P Flexible Schutzfunktionen P<>, Q<> cos φ df/dt R 1) 1) f<, f> U> U< 81U/O Synchronkontrolle Richtungszusatz Zusatz Erdschlussrichtungserfassung I EE>, I EE>> U I E> EEp 67Ns 59N 1) 1) Drehfeldüberwachung I>, I>> I p I E>, I E>>, I Ep 67N 1) LSA4783b-de.ai SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/5

28 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionbeschreibungen 2 Schutzfunktionen Überstromzeitschutz (ANSI 50, 50N, 51, 51N) Diese Funktion beruht auf der phasenselektiven Messung der drei Leiterströme und des Erdstromes (4 Wandler). Es existieren 3 stromunabhängige Überstromzeitschutzstufen (UMZ) sowohl für die Phasen als auch für die Erde. Für jede Stufe sind die Stromschwelle und die Verzögerungszeit in einem weiten Bereich einstellbar. Außerdem können inverse Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) zugeschaltet werden. Reset-Kennlinien Zur Zeitkoordinierung mit elektromechanischen Relais gelten die Reset-Kennlinien gemäß IEC oder BS142 und ANSI-Norm C Bei Verwendung der Rückfallkennlinie (Disc Emulation) beginnt nach Verschwinden des Fehlerstromes ein Rückfallprozess, der dem Zurückdrehen einer Ferraris-Scheibe von elektromechanischen Relais entspricht (daher Disk Emulation). Verfügbare AMZ-Kennlinien Kennlinien nach IEC ANSI/IEEE Normal invers Kurzzeit invers Langzeit invers Mäßig invers Stark invers Extrem invers Tabelle 2/2 Verfügbare AMZ-Kennlinien Inrushblockierung Bei Erkennen der zweiten Harmonischen beim Zuschalten eines Transformators wird eine Anregung für die Stufen I>, I p, I> ger und I p ger unterdrückt. Dynamische Parameterumschaltung Zusätzlich zur statischen Parametersatzumschaltung können die Anregeschwellen und die Auslösezeiten für die gerichteten und ungerichteten Überstromzeitschutzfunktionen dynamisch umgeschaltet werden. Als Kriterium zur Umschaltung kann die Leistungsschalterposition, die bereite automatische Wiedereinschaltung oder ein Binäreingang gewählt werden. Richtungsvergleichsschutz (Kreuzkupplung) Er wird zum selektiven Schutz von Abschnitten mit zweiseitiger Einspeisung in Schnellzeit, d.h. ohne den Nachteil langer Staffelzeiten, angewandt. Der Richtungsvergleichsschutz bietet sich an, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Schutzstationen nicht zu weit auseinander liegen und Hilfsadern zur Signalübertragung zur Verfügung stehen. Neben dem Richtungsvergleichsschutz dient der gerichtete zeitgestaffelte Überstromzeitschutz als vollständig selektiver Reserveschutz. Bei Betrieb in Ruhestromschaltung wird eine Unterbrechung der Übertragungsstrecke gemeldet. Gerichteter Überstromzeitschutz (ANSI 67, 67N) Die Richtungsbestimmung erfolgt im 7SJ80 phasenselektiv und getrennt für Phasen- und Erdfehler. Je 2 Stufen für Phase und Erde arbeiten parallel zu den ungerichteten Überstromstufen und sind in Ansprechwert und Verzögerungszeit unabhängig von diesen einstellbar. Wahlweise können inverse gerichtete Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) zugeschaltet werden. Die Auslösekennlinie lässt sich im Bereich 0 bis ±180 Grad drehen. Mit Hilfe eines Spannungsspeichers ist es möglich, einen Richtungsentscheid auch bei Nahfehlern sicher durchzuführen. Wenn die Messspannung zu klein ist, um die Richtung zu bestimmen, wird der Richtungsentscheid mit der Spannung aus dem Spannungsspeicher durchgeführt. Bei leerem Spannungsspeicher wird gemäß Staffelplan ausgelöst. Für die Erdfunktion kann gewählt werden, ob die Richtungsbestimmung über Nullsystem- oder Gegensystemgrößen durchgeführt werden soll. Die Verwendung von Gegensystemgrößen kann von Vorteil sein, wenn die Nullspannung durch ungünstige Nullimpedanzen sehr klein wird. Bild 2/4 Richtungskennlinie des gerichteten Überstromzeitschutzes Empfindliche Erdschlussrichtungserfassung (ANSI 59N/64, 67Ns/67N) Für isolierte und kompensierte Netze wird aus dem Nullstrom I 0 und der Nullspannung U 0 die Energieflussrichtung im Nullsystem ermittelt. Bei Netzen mit isoliertem Sternpunkt wird dabei der Blindstromanteil ausgewertet, bei kompensierten Netzen der Wirkstromanteil. Für besondere Netzverhältnisse, z.b. hochohmig geerdete Netze mit ohmschkapazitivem Erdschlussstrom oder niederohmig geerdete Netze mit ohmsch induktivem Strom, lässt sich die Auslösekennlinie um bis zu ± 45 Grad drehen (siehe Bild 2/5). Die Erdschlussrichtungserfassung kann wahlweise mit Auslösung oder im Nur Melden-Modus betrieben werden. 2/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

29 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionbeschreibungen Sie verfügt über folgende Funktionen: AUS über die Verlagerungsspannung U 0 Zwei unabhängige Stufen oder eine unabhängige Stufe und eine anwenderdefinierbare Kennlinie. Jede Stufe kann wahlweise vorwärts, rückwärts oder ungerichtet betrieben werden. Die Funktion kann auch unempfindlich, als zusätzlicher gerichteter Kurzschlussschutz betrieben werden. Bild 2/5 Richtungskennlinie der empfindlichen Erdschlussrichtungserfassung mit Cosinusmessung für kompensierte Netze Hochimpedanz-Erdfehlerdifferentialschutz (ANSI 87N) Das Hochimpedanzmessprinzip ist ein einfaches und empfindliches Verfahren zur Erfassung von Erdkurzschlüssen, insbesondere an Transformatoren. Es kann auch an Motoren, Generatoren und Querdrosseln angewandt werden, wenn diese an einem geerdeten Netz betrieben werden. Beim Hochimpedanzverfahren sind alle Stromwandler des Schutzbereiches parallel geschaltet und arbeiten auf einem gemeinsamen, relativ hochohmigen Widerstand R, dessen Spannung gemessen wird (siehe Bild 2/6). Bei den 7SJ80-Geräten geschieht die Spannungsmessung durch Erfassung des Stromes durch den (externen) Widerstand R am empfindlichen Strommesseingang I EE. Der Varistor V dient zur Spannungsbegrenzung bei einem inneren Fehler. Die bei Wandlersättigung entstehenden hohen momentanen Spannungsspitzen werden von ihm abgeschnitten. Gleichzeitig entsteht dadurch eine Glättung der Spannung ohne nennenswerte Verringerung des Mittelwertes. Im fehlerfreien Fall und bei äußeren Fehlern ist das System im Gleichgewicht, die Spannung am Widerstand R ist etwa Null. Bei inneren Fehlern entsteht ein Ungleichgewicht, welches zu einer Spannung und einem Stromfluss über den Widerstand R führt. Die Stromwandler müssen gleichen Typs sein und zumindest einen eigenen Kern für den Hochimpedanz-Erdfehlerdifferentialschutz anbieten. Insbesondere müssen sie gleiche Übersetzungsverhältnisse und annähernd gleiche Kniepunktspannung haben. Zudem sollten sie sich durch kleine Messfehler auszeichnen. 2 Empfindliche Erdschlusserfassung (ANSI 50Ns, 51Ns, 50N, 51N) Für hochohmig geerdete Netze wird der empfindliche Eingangswandler an einen Kabelumbauwandler angeschlossen. Die Funktion kann auch unempfindlich, als zusätzlicher Kurzschlussschutz betrieben werden. Schieflastschutz Gegensystemschutz (ANSI 46) Im Leitungsschutz bietet der 2-stufige Schieflastschutz die Möglichkeit, hochohmige, zweipolige Fehler sowie einpolige Fehler, die auf der Unterseite eines Transformators, z.b. mit der Schaltgruppe Dy 5 liegen, auf der Oberseite zu erkennen. Damit besteht ein Reserveschutz für hochohmige Fehler über den Transformator hinweg. Schalterversagerschutz (ANSI 50BF) Wird nach einem Schutz-AUS-Kommando ein Fehler nicht abgeschaltet, so kann mit Hilfe des Schalterversagerschutzes ein weiteres Kommando ausgegeben werden, das z.b. auf den Leistungsschalter eines übergeordneten Schutzgerätes wirkt. Ein Schalterversagen wird erkannt, wenn nach erfolgtem AUS-Kommando weiterhin ein Strom in dem entsprechenden Abzweig fließt. Wahlweise können die Schalterstellungsrückmeldungen zu Hilfe genommen werden. Bild 2/6 Hochimpedanz-Erdfehlerdifferentialschutz LSA4115-de.ai SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/7

30 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionbeschreibungen 2 Automatische Wiedereinschaltung (ANSI 79) Die Anzahl der Wiedereinschaltungen ist anwenderspezifisch definierbar. Ist ein Fehler nach dem letzten Wiedereinschalten vorhanden, erfolgt die endgültige Abschaltung. Die möglichen Funktionen sind: 3-polige WE bei allen Fehlerarten Getrennte Einstellmöglichkeiten für Phasen und Erdfehler Mehrmalige WE, ein Kurzunterbrechungszyklus (KU) und bis zu neun Langunterbrechungszyklen (LU) Start der WE abhängig vom AUS-Kommando (z.b. I 2 >, I>>, I p, I ger >) Blockiermöglichkeit der WE über Binäreingang Start der WE von extern oder CFC Die gerichteten und ungerichteten Überstromstufen können zyklusabhängig blockiert oder unverzögert betrieben werden. Die dynamische Parameterumschaltung der gerichteten und ungerichteten Überstromstufen kann in Abhängigkeit der bereiten WE aktiviert werden. Flexible Schutzfunktionen Die 7SJ80-Geräte bieten die Möglichkeit, bis zu 20 Schutzstufen bzw. Schutzfunktionen auf einfache Weise zu ergänzen. Hierzu wird über Parametrierung eine Standardschutzlogik mit einer beliebigen Kenngröße (gemessen oder gerechnet) verbunden. Die Standardlogik besteht aus den schutzüblichen Elementen wie Anregemeldung, parametrierbare Verzögerungszeit, AUS-Kommando, Blockierungsmöglichkeit, usw. Die Größen Strom, Spannung, Leistung und Leistungsfaktor können 3-phasig als auch phasenselektiv bewertet werden. Nahezu alle Größen lassen sich als Größer- oder Kleinerstufen betreiben. Alle Stufen arbeiten mit Schutzpriorität bzw. mit Schutzgeschwindigkeit. Bild 2/7 Prinzip der flexiblen Schutzfunktionen Im Folgenden sind die aus den zur Verfügung stehenden Kenngrößen realisierbaren Schutzstufen/-funktionen aufgelistet: Funktion ANSI I>, I E > 50, 50N U<, U>, U E > 27, 59, 59N 3I 0 >, I 1 >, I 2 >, I 2 /I 1 >, 3U 0 >, U 1 > <, U 2 > < 50N, 46, 59N, 47 P> <, Q> < 32 cos ϕ 55 f > < 81O, 81U df /dt > < 81R Tabelle 2/3 Realisierbare flexible Schutzfunktionen So lassen sich beispielsweise realisieren: Rückleistungsschutz (ANSI 32R) Frequenzänderungsschutz (ANSI 81R). Synchrocheck (ANSI 25) Die Geräte können beim Zuschalten des Leistungsschalters prüfen, ob die Synchronisierungsbedingungen der beiden Teilnetze erfüllt sind (klassischer Synchrocheck). Auslösekreisüberwachung (ANSI 74TC) Ein oder zwei Binäreingänge können für die Überwachung der Leistungsschalterspule einschließlich ihrer Zuleitungen verwendet werden. Eine Alarmmeldung wird erzeugt, wenn eine Unterbrechung des Auslösekreises auftritt. Verriegeltes AUS/Lockout (ANSI 86) Alle Binärausgaben können wie LED gespeichert und mittels LED-Reset-Taste zurückgesetzt werden. Dieser Zustand wird auch bei Versorgungsspannungsausfall gespeichert. Eine Wiedereinschaltung ist erst nach Quittierung möglich. Thermischer Überlastschutz (ANSI 49) Für den Schutz von Kabeln und Transformatoren ist ein Überlastschutz mit integrierter Vorwarnstufe für Temperatur und Strom realisiert. Die Temperatur wird anhand eines thermischen Einkörpermodelles (nach IEC ) ermittelt, das eine Energiezufuhr in das Betriebsmittel sowie eine Energieabgabe an die Umgebung berücksichtigt und die Temperatur entsprechend ständig nachführt. Somit werden Vorlast und Lastschwankungen berücksichtigt. Parametrierbare Rückfallzeiten Werden die Geräte in Netzen mit intermittierenden Fehlern parallel zu elektromechanischen Relais eingesetzt, so können die langen Rückfallzeiten der elektromechanischen Geräte (mehrere Hundert ms) zu Problemen hinsichtlich der zeitlichen Staffelung führen. Eine saubere zeitliche Staffelung ist nur möglich, wenn die Rückfallzeiten annähernd gleich sind. Aus diesem Grund lassen sich für gewisse Schutzfunktionen, wie z.b. Überstromzeitschutz, Erdkurzschlussschutz und Schieflastschutz Rückfallzeiten parametrieren. 2/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

31 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionbeschreibungen Unterstromüberwachung (ANSI 37) Mit dieser Funktion wird ein plötzlich zurückgehender Strom erkannt, welcher durch eine verringerte Last auftreten kann. Dadurch werden z.b. Wellenbruch, das Leerlaufen von Pumpen oder Gebläseausfall erkannt. Überspannungsschutz (ANSI 59) Der 2-stufige Überspannungsschutz erkennt unzulässige Überspannungen in Netzen und elektrischen Maschinen. Diese Funktion kann wahlweise mit den Leiter-Leiter- und Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmit- oder Spannungsgegensystem arbeiten. Unterspannungsschutz (ANSI 27) Der 2-stufige Unterspannungsschutz schützt insbesondere elektrische Maschinen (Pumpspeichergeneratoren und Motoren) vor den Folgen gefährlicher Spannungsrückgänge. Er trennt die Maschinen vom Netz und vermeidet so unzulässige Betriebszustände und einen möglichen Stabilitätsverlust. Ein physikalisch richtiges Verhalten des Schutzes wird bei elektrischen Maschinen durch die Bewertung des Mitsystems erreicht. Die Schutzfunktion ist dabei in einem weiten Frequenzbereich (45 bis 55 Hz, 55 bis 65 Hz) spezifiziert, um im Fall von auslaufenden Motoren und der damit verbundenen Frequenzabsenkung weiterhin Schutzbetrieb zu ermöglichen. Die Funktion kann wahlweise auch mit den Leiter-Leiter- und den Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmitsystem arbeiten. Zudem kann sie mit einem Stromkriterium überwacht werden. Frequenzschutz (ANSI 81O/U) Der Frequenzschutz kann als Über- und Unterfrequenzschutz genutzt werden. Er schützt elektrische Maschinen und Anlagenteile vor den Folgen von Drehzahlabweichungen (Vibration, Erwärmung usw.). Frequenzänderungen im Netz werden erfasst und einstellwertabhängig ausgewählte Verbraucher abgeschaltet. Der Frequenzschutz ist über einen weiten Frequenzbereich einsetzbar (40 bis 60 Hz für 50 Hz, 50 bis 70 Hz für 60 Hz). Er ist vierstufig ausgeführt (wahlweise als Über- oder Unterfrequenz oder AUS). Jede Stufe ist einzeln verzögerbar. Neben der Blockierung der Frequenzstufen über einen Binäreingang wird diese zusätzlich durch eine Unterspannungsstufe vorgenommen. Fehlerorter (ANSI 21FL) Der integrierte Fehlerorter gibt die Entfernung zur Fehlerstelle sowie die Reaktanz zum Fehlerort an. Die Ergebnisse werden in Ohm, Kilometer (Meilen) und in Prozent der Leitungslänge dargestellt. Anwenderspezifische Funktionen (ANSI 32, 51V, 55, usw.) Zusatzfunktionen können mit Hilfe von CFC oder flexiblen Schutzfunktionen realisiert werden. Typische Schutzfunktionen hierbei sind die Regelung des Rückleistungsschutzes sowie die Erfassung von spannungsabhängigem Überstromzeitschutz, Phasenwinkel und Nullspannung. Weitere Funktionen Messwerte Aus den erfassten Größen Strom und Spannung werden Effektivwerte sowie cos ϕ, Frequenz, Wirk- und Blindleistung errechnet. Für die Messwertverarbeitung stehen die folgenden Funktionen zur Verfügung: Ströme I L1, I L2, I L3, I N, I EE Spannungen U L1, U L2, U L3, U 12, U 23, U 31 Symmetrische Komponenten I 1, I 2, 3I 0 ; U 1, U 2, 3U 0 Wirk- und Scheinleistungen P, Q, S (P, Q auch phasen-selektiv) Leistungsfaktor cos ϕ (auch phasenselektiv) Frequenz Energiefluss (positive und negative Wirk- und Schein-leistung) Schleppzeiger für mittlere sowie minimale und maximale Strom- und Spannungswerte Betriebsstundenzähler Betriebsmitteltemperatur bei Überlast Grenzwertüberwachung Die Grenzwertverarbeitung erfolgt mit Hilfe der freiprogrammierbaren Logik im CFC. Von dieser Grenzwertmeldung können Befehle abgeleitet werden. Nullpunktunterdrückung In einem bestimmten Bereich sehr geringer Messwerte wird der Wert auf Null gesetzt, um Störungen zu unterdrücken. Zählwerte Für Betriebszählungen bildet das Gerät aus Strom- und Spannungsmesswerten einen Energiezählwert. Wenn ein externer Zähler mit Zählimpulsausgang verfügbar ist, kann das 7SJ80-Gerät Zählimpulse über einen Meldeeingang erfassen und verarbeiten. Die Zählwerte werden auf dem Display angezeigt und als Zählervorschub an die Zentrale weitergeleitet. Es wird zwischen abgegebener und bezogener Energie sowie zwischen Wirk- und Blindarbeit unterschieden. 2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/9

32 Überstromzeitschutz 7SJ80 Funktionbeschreibungen Leistungsschalterabnutzung/ Leistungsschalterrestlebensdauer 2 Durch Verfahren zur Ermittlung der Leistungsschalterkontaktabnutzung bzw. der Restlebensdauer des Leistungsschalters (LS) wird die Möglichkeit gegeben, Wartungsintervalle der LS an ihrem tatsächlichen Abnutzungsgrad auszurichten. Der Nutzen liegt in der Reduzierung von Wartungs- bzw. Instandhaltungskosten. Ein mathematisch exaktes Verfahren zur Abnutzungs- bzw. Restlebensdauerberechnung von Leistungsschaltern, welches die physikalischen Bedingungen in der Schaltkammer berücksichtigt, die während einer LS-Öffnung durch den gezogenen Lichtbogen entstehen, existiert nicht. Aus diesem Grund haben sich verschiedene Verfahren zur Ermittlung der LS-Abnutzung entwickelt, welche die unterschiedlichen Betreiberphilosophien widerspiegeln. Um diesen gerecht zu werden, bieten die Geräte mehrere Verfahren an: ΣI ΣI x, mit x = 1..3 Σi 2 t. Zusätzlich bieten die Geräte ein neues Verfahren zur Ermittlung der Restlebensdauer an: Zwei-Punkte-Verfahren. Als Ausgangsbasis für dieses Verfahren dient das doppellogarithmische Schaltdiagramm des LS-Herstellers (siehe Bild) und der zum Zeitpunkt der Kontaktöffnung gemessene Ausschaltstrom. Durch das Zwei-Punkte-Verfahren werden nach einer LS-Öffnung die Anzahl der noch möglichen Schaltspiele berechnet. Hierzu müssen lediglich die zwei Punkte P1 und P2 am Gerät eingestellt werden, welche in den technischen Daten des LS angegeben sind. Alle Verfahren arbeiten phasenselektiv und können mit einem Grenzwert versehen werden, bei dessen Über- bzw. Unterschreitung (bei der Restlebensdauerermittlung) eine Alarmmeldung abgesetzt wird. P1: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungsbetriebsstrom P2: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungskurzschlussstrom Bild 2/8 Zulässige Schaltspielzahl in Abhängigkeit vom Ausschaltstrom Inbetriebsetzung Die Inbetriebsetzung ist denkbar einfach und wird durch DIGSI 4 unterstützt. Der Status der binären Eingänge kann gezielt gelesen, der Zustand der binären Ausgänge gezielt gesetzt werden. Prüffunktionen für Schaltelemente (Leistungsschalter, Trenner) werden über Schaltfunktionen ausgeführt. Die analogen Messwerte sind als umfangreiche Betriebsmesswerte dargestellt. Die Übertragung von Informationen zur Zentrale während der Wartungsarbeiten kann durch eine Übertragungssperre verhindert werden. Zu Testzwecken während der Inbetriebnahme können alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung versehen werden. Testbetrieb Zu Testzwecken können während der Inbetriebsetzung alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung an eine angeschlossene Leittechnik abgesetzt werden. 2/10 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

33 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungsbeispiele Strahlennetze Allgemeine Hinweise: Das von der Einspeisung am weitesten entfernte Relais (D) hat die kürzeste Auslösezeit. Vorgeordnete Relais müssen zu nachgeordneten Relais in Schritten von ca. 0,3 s zeitlich gestaffelt werden. 1) Automatisierte Wiedereinschaltung (ANSI 79) nur mit Freileitungen 2) Schieflastschutz (ANSI 46) als Reserveschutz gegen asymmetrische Störungen A Einspeisung Transformatorschutz Sammelschiene weitere Versorgungsleitungen B I>t I E >t I 2 >t AWE N ) 1) Sammelschiene C I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 Last Sammelschiene D I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 LSA4839-de.ai Last Last Bild 2/9 Schutzkonzept mit Überstromzeitschutz Erdschlusserfassung in isolierten oder kompensierten Netzen In isolierten oder kompensierten Netzen kann mit Hilfe der empfindlichen Erdschlussrichtungserfassung ein aufgetretener Erdschluss schnell gefunden werden. 1) Die empfindliche Strom messung des Erdstromes sollte über einen Kabelumbauwandler erfolgen Einspeisung Sammelschiene I>> I>t XR96 1) 60/1 I E >t ger 67Ns LSA4840a-de.ai Last Bild 2/10 Schutzkonzept für Erdschlussrichtungserfassung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/11

34 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungsbeispiele Ringkabel Mit dem Richtungsvergleich können bei zweiseitiger Speisung (Ringkabel) 100 % der Leitung in Schnellzeit geschützt werden. Einspeisung Einspeisung 2 Bei Leitungen mit zweiseitiger Speisung kann mit einem einfachen UMZ-Schutz keine Selektivität erzielt werden. Deshalb muss der gerichtete UMZ eingesetzt werden. Nur in den jeweiligen Sammelschienenabgängen reicht ein UMZ ohne Richtung aus. Die Staffelung erfolgt jeweils vom Gegenende aus. Freileitung oder Kabel 1 I>t I E >t 51 51N I ger. >t I E >t ger. >t I>t I 2 >t I E >t 67 67N 51 51N Richtungsvergleich Freileitung oder Kabel 2 Schutz wie bei Leitung oder Kabel 1 Vorteil: 100%-Schutz der Leitung in Schnellzeit und einfache Einstellung. Nachteil: Zur Einspeisung hin ansteigende Ausschaltzeiten N 51 51N I ger. >t I E >t ger. I>t I E >t Richtungsvergleich Freileitung oder Kabel 3 I ger. >t I E >t ger. I>t I E >t Freileitung oder Kabel 4 Schutz wie bei Leitung oder Kabel N 51 51N Last I>t I E >t >t I 2 >t 51 51N Last LSA4841a-de.ai Bild 2/11 Schutzkonzept von Ringkabelnetzen 2/12 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

35 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungsbeispiele Sammelschienenschutz durch Überstromrelais mit rückwärtiger Verriegelung Einspeisung Anwendbar bei Verteilersammelschienen ohne erhebliche (< 0,25 x I N ) Rückspeisung von den Abgängen. rückwärtige Verriegelung I>>t 0 50/50N 51/51N t 0 = 50 ms Sammelschiene 2 I>> I>t I>> I>t I>> I>t 50/50N 51/51N 50/50N 51/51N 50/50N 51/51N LSA4842a-de.ai Bild 2/12 Sammelschienenschutz mit rückwärtiger Verriegelung Leitungsabzweig mit Lastabwurf In instabilen Netzen (z.b. Inselnetze, Notstromversorgung in Krankenhäusern) kann es erforderlich sein, ausgewählte Verbraucher zum Schutz des Gesamtnetzes vor Überlastung vom Netz zu trennen. Die Überstromzeitschutzfunktionen sind nur im Kurzschlussfall wirksam. Die Überlastung des Generators ist als Frequenz- bzw. Spannungsabfall messbar. U< f< 27 81U I>, I>>, I>>> I E >> I>, I p I E >, I Ep 50 50N 51 51N > I 2 > endgültiges AUS 79M Sammelschiene LSA2216b-de.ai Bild 2/13 Leitungsabzweig mit Lastabwurf SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/13

36 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungsbeispiele Automatische Wiedereinschaltung 2 Die automatische Wiedereinschaltung (AWE) verfügt über Start- und Blockiermöglichkeiten. Im nebenstehenden Beispiel wird die Anwendung der Blockierung der Hochstromstufen in Abhängigkeit der Wiedereinschaltzyklen dargestellt. Die Staffelung des Überstromzeitschutzes (Stufe I, I p ) erfolgt gemäß Staffelplan. Wird in der Einspeisung des Abzweiges eine automatische Wiedereinschaltung installiert, so wird im Fehlerfall zunächst eine Schnellabschaltung des gesamten Abzweiges durchgeführt. Lichtbogenfehler werden unabhängig vom Fehlerort verlöschen. Weitere Schutzrelais oder Sicherungen sprechen nicht an (Fuse Saving Scheme). Alle Verbraucher werden nach erfolgreicher Wiedereinschaltung wieder mit Energie versorgt. Liegt ein permanenter Fehler vor, so werden weitere Wiedereinschaltzyklen erfolgen. Je nach Einstellung der AWE wird die Schnellauslösestufe in der Einspeisung im ersten, zweiten oder dritten Zyklus blockiert, das heißt, jetzt ist Staffelung gemäß Staffelplan aktiv. Je nach Fehlerort lösen jetzt schneller gestaffelte Überstromzeitschutzrelais, Sicherungen oder das Relais in der Einspeisung aus. Nur der Teil des Abzweiges, in dem der permanente Fehler vorliegt, wird endgültig abgeschaltet. Rückleistungsschutz bei parallelen Einspeisungen Bild 2/14 Automatische Wiedereinschaltung Einspeisung A EIN AUS Stufe kann blockiert werden I>, I>>, I>>> I E >> 50N I>t, I p 1) Stufen werden langsamer als die Sicherung oder nachgeordnete Schutzgeräte gestaffelt I>t, I>>t, I p 51 I E >t, I E >>t, I Ep 51N AWE 1) 79 Sicherung öffnet bei erfolgloser Wiedereinschaltung Leistungsschalter öffnet bei erfolgloser Wiedereinschaltung Automatische Wiedereinschaltung Einspeisung B Führt die Wiedereinschaltung für den gesamten Abzweig durch LSA2219d-de.ai Wird über zwei parallele Einspeisungen auf eine Sammelschiene eingespeist, dann soll bei Fehlern auf einer der Einspeisungen diese selektiv abgeschaltet werden, so dass die Versorgung der Sammelschiene über die verbleibende Einspeisung weiter möglich ist. Hierzu werden gerichtete Geräte benötigt, welche einen Kurzschlussstrom von der Sammelschiene in Richtung der Einspeisung detektieren. Der gerichtete Überstromzeitschutz wird dabei üblicherweise über dem Laststrom eingestellt. Stromschwache Fehler können durch ihn nicht abgeschaltet werden. Der Rückleistungsschutz kann weit unter Nennleistung eingestellt werden und detektiert somit auch Leistungsrückspeisung bei stromschwachen Fehlern mit Fehlerströmen weit unter Laststrom. Der Rückleistungsschutz wird über die flexiblen Schutzfunktionen realisiert N 32R 67 67N 32R Abzweig Abzweig Bild 2/15 Rückleistungsschutz bei parallelen Einspeisungen LSA4116a-de.ai 2/14 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

37 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anwendungsbeispiele Synchrocheck Der Synchrocheck prüft beim Zusammenschalten zweier Netzteile, ob die Einschaltung ohne Gefahr für die Stabilität des Netzes zulässig ist. Im Beispiel wird Last von einem Generator über einen Transformator auf die Sammelschiene gespeist. Die Schaltgruppe des Transformators kann in Form einer parametrierbaren Winkelanpassung berücksichtigt werden, so dass keine externen Anpassungsmittel erforderlich sind. Der Synchrocheck kann bei automatischen Wiedereinschaltungen als auch beim Steuern (Vor-Ort oder Fern) verwendet werden. Einspeisung G EIN Befehl U1 2 1) 25 SYN 1 U2 Vor-Ort-Fernsteuerung 2) 79 AWE 1) Synchronkontrolle 2) Automatische Wiedereinschaltung Sammelschiene LSA4114-de.ai 2 Bild 2/16 Messung von Sammelschienen- und Abgangsspannung zur Synchronisierung Schutz eines Transformators Die Hochstromstufe ermöglicht eine Stromstaffelung, die Überstromstufen arbeiten als Reserveschutz zu unterlagerten Schutzgeräten, und die Überlastfunktion schützt den Transformator vor thermischer Überlastung. Stromschwache, einpolige Fehler auf der Unterspannungsseite, die sich oberspannungsseitig im Gegensystem abbilden, können mit dem Schieflastschutz erfasst werden. Die verfügbare Inrushsperre verhindert ein Ansprechen durch Inrushströme des Transformators. 87 AUS U>, t 59 I>t, I>>t, I>, I>> υ>t I 2 >t, I 2 >>t I p I E >, I E >> I E >t, I E >>t, I Ep 50N 51N Inrushsperre Sammelschiene Hochspannung z.b. 7UT61 I E >, I E >> I E >t, I E >>t, I Ep 50N 51N AUS I 2 >>t, I 2 >t 46 I>, I>> I>t, I>>t, I p Sammelschiene Hochspannung LSA2203b-de.ai typischer Abzweig Unsymmetrische Fehler Bild 2/17 Typisches Schutzkonzept bei einem Transformator SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/15

38 Überstromzeitschutz 7SJ80 Auswahl- und Bestelldaten Beschreibung Bestell-Nr. Kurzangabe 7SJ Messeingänge, Binäreingaben und -ausgaben Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt 1 Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt 2 Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 x U, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt 3 2 Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 x U, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Messeingänge, Voreinstellungen I I ph = 1 A/5 A, I e = 1 A/5 A I ph = 1 A/5 A, I ee (empfindlich) = 0,001 bis 1,6 A/0,005 bis 8 A siehe folgende Seite Hilfsspannung (Stromversorgung) DC 24 V/48 V DC 60 V/110 V/125 V/220 V/250 V, AC 115 V, AC 230 V 1 5 Konstruktiver Aufbau Aufbaugehäuse, Schraubklemmen Einbaugehäuse, Schraubklemmen B E Regionsspezifische Ausprägung und Sprachvoreinstellung Region DE, IEC, Sprache deutsch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache englisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region US, ANSI, Sprache US englisch (Sprache änderbar), Frontfolie US Region FR, IEC/ANSI, Sprache französisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache spanisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache italienisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region RUS, IEC/ANSI, Sprache russisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region CHN, IEC/ANSI, Sprache chinesisch (Sprache nicht änderbar), Frontfolie chinesisch A B C D E F G K Port B (Geräteunterseite, hinten) keine Bestückung IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS232 IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS485 IEC oder DIGSI 4/Modem, optisch 820 nm, ST-Stecker PROFIBUS DP Slave, elektrisch RS485 PROFIBUS DP Slave, optisch, Doppelring, ST-Stecker MODBUS, elektrisch RS485 MODBUS, optisch 820 nm, ST-Stecker DNP 3.0, elektrisch RS485 DNP 3.0, optisch 820 nm, ST-Stecker IEC , redundant, elektrisch RS485, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, elektrisch, doppelt, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, optisch, doppelt, LC-Stecker Port A (Geräteunterseite, vorne) keine Bestückung mit Ethernetschnittstelle (DIGSI-Schnittstelle, nicht IEC 61850), RJ45-Stecker Messung/Störschreibung mit Störschreibung mit Störschreibung, mit Mittelwertbildung, mit Min/Max-Werten L 0 A 9 L 0 B 9 L 0 D 9 L 0 E 9 L 0 G 9 L 0 H 9 L 0 P 9 L 0 R 9 L 0 S Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 2/16 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

39 Überstromzeitschutz 7SJ80 Auswahl- und Bestelldaten ANSI-Nr. Beschreibung Bestell-Nr. 50/51 50N/51N 50N(s)/51N(s) 1) 87N 2) 49 74TC 50BF Grundausführung Überstromzeitschutz XMZ Phase I>, I>>, I>>>, I p Erdkurzschlussschutz XMZ Erde I E >, I E >>, I E >>>, I Ep Erdschluss-/Erdkurzschlussschlutz I EE >, I EE >>, I EEp Hochimpendanz-Erdfehlerdifferentialschutz Überlastschutz Auslösekreisüberwachung Schalterversagerschutz Schieflastschutz Unterstromüberwachung Verriegeltes AUS/Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom) Inrushstabilisierung F 3) A N(s) 1) 64/59 27/59 81U/O 47 32/55/81R Grundausführung + Erdschlussrichtungserfassung + Spannungsschutz + Frequenzschutz Gerichteter Erdkurzschlussschutz I E >, I E >>, I Ep Gerichteter Erdschluss-/Erdkurzschlussschutz I EE >, I EE >>, I EEp Verlagerungsspannung Unter-/Überspannung Unter-/Überfrequenz, f<, f> Drehfeldrichtung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom und Spannung): Spannungs-, Leistungsschutz Leistungsfaktor-, Frequenzänderungsschutz F 4) B Grundausführung + Erdschlussrichtungserfassung + Richtungszusatz Phase + Spannungsschutz + Frequenzschutz F 4) C 67 67N 67N(s) 1) 64/59N 27/59 81U/O 47 32/55/81R Richtungsbestimmung für Überstrom Phasen I>, I>>, I p Gerichteter Erdkurzschlussschutz I E >, I E >>, I Ep Gerichteter Erdschluss-/Erdkurzschlussschutz I EE >, I EE >>, I EEp Verlagerungsspannung Unter-/Überspannung Unter-/Überfrequenz, f<, f> Drehfeldrichtung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom und Spannung): Spannungs-, Leistungsschutz Leistungsfaktor-, Frequenzänderungsschutz Grundausführung + Richtungszusatz Phase + Spannungsschutz + Frequenzschutz + Synchrocheck F 4) Q 67 27/59 81U/O R Richtungsbestimmung für Überstrom Phasen I>, I>>, I p Unter-/Überspannung (verkettet) Unter-/Überfrequenz, f<,f> Drehfeldrichtung Synchrocheck Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom und Spannung): Spannungsschutz Frequenzänderungsschutz Automatische Wiedereinschaltung (AWE), Fehlerorter 79 21FL 79/21FL ohne AWE, ohne Fehlerorter mit AWE mit Fehlerorter (nur bei Stelle 6 = 3 oder 4) mit AWE, mit Fehlerorter (nur bei Stelle 6 = 3 oder 4) ) Je nach Erdstromeingang in Position 7 arbeitet die Funktion entweder als Erdschlussschutz (empfindlicher Eingang) oder als Erdkurzschlussschutz (normaler Eingang) 2) 87N (REF) nur bei empf. Erdstromeingang verfügbar (Stelle 7 = 2) 3) Nur bei Stelle 6 = 1 oder 2 4) Nur bei Stelle 6 = 3 oder 4 5) Nur bei Stelle 6 = 3 oder 4 und Stelle 16 = 0 oder 1 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/17

40 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussschaltpläne 2 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4784a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 2/18 Multifunktionsschutz 7SJ801 2/18 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

41 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 Lifekontakt Stromversorgung = Port B z.b. Systemschnittstelle = (~) + - C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 D9 D10 D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 C1 C2 B 2 Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4785a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 2/19 Multifunktionsschutz 7SJ802 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/19

42 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussschaltpläne 2 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 E9 Q2 E11 E12 E13 E14 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE U L1, U 12, U ph-e U L2, U 23 U L3, U E, U syn, U X BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4786-de.ai Bild 2/20 Multifunktionsschutz 7SJ803 USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V 2/20 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

43 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 E9 Q2 E11 E12 E13 E14 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE U L1, U 12, U ph-e U L2, U 23 U L3, U E, U syn, U X BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 Lifekontakt Stromversorgung = = + (~) - Port B z.b. Systemschnittstelle C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 D9 D10 D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 C1 C2 B 2 Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4787-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 2/21 Multifunktionsschutz 7SJ804 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/21

44 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussbeispiele Anschaltung Strom- und Spannungswandler Standardanschluss L1 L2 L3 Für geerdete Netze wird der Summenstrom aus den Phasenströmen durch die Holmgreenschaltung ermittelt. Aufbau-/Einbaugehäuse F1 I L1 F3 I L2 F2 F4 2 P2 P1 L1 L2 L3 S2 S1 F5 F7 I L3 I E SIPROTEC F6 F8 LSA4789.de.ai Bild 2/22 Holmgreenschaltung ohne Richtungszusatz U L1 L2 L3 V v u Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-E E11 U L2-E E12 E13 U L3-E E14 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L K l k F5 F7 I L3 I E F6 F8 LSA4791-de.ai L1 L2 L3 SIPROTEC Bild 2/23 Holmgreenschaltung mit Richtungszusatz Für Netze mit kleinen Erdströmen, z.b. isoliert oder kompensiert, wird der Erdstrom über einen Kabelumwandler gemessen. Aufbau-/Einbaugehäuse I F1 L1 L1 L2 L3 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L l K k F8 I EE SIPROTEC F7 LSA4790a-de.ai Bild 2/24 Empfindliche Erdstromerfassung 2/22 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

45 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussbeispiele Anschluss für kompensierte Netze In der Abbildung ist der Anschluss zweier Phasenspannungen sowie der Spannung U E der offenen Dreieckswicklung und eines Kabelumbauwandlers für den Erdstrom dargestellt. Diese Anschaltung gewährt maximale Genauigkeit für die Erdfehlerrichtungsbestimmung und sollte in kompensierten Netzen verwendet werden. U V e n u v Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-L2 E11 U L3-L2 L1 L2 L3 E12 2 E13 U E E14 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L l K k F8 I EE SIPROTEC F7 LSA4792a-de.ai Bild 2/25 Wattmetrische Erdschlussrichtungserfassung mit Richtungzusatz für Phasen Hier ist die gerichtete empfindliche Erdfehlererfassung dargestellt. U L1 L2 L3 V e n Aufbau-/Einbaugehäuse E13 U E E14 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L l K k F8 I EE SIPROTEC F7 LSA4793a-de.ai Bild 2/26 Gerichtete empfindliche Erdfehlererfassung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/23

46 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussbeispiele 2 Anschluss für die Synchrocheckfunktion Wird kein Erdschlussrichtungsschutz verwendet, so kann die Anschaltung mit nur zwei Phasestromwandlern erfolgen. Für den gerichteten Phasenkurzschlussschutz sind die Leiter-Leiter-Spannungen, die mit zwei Primärwandlern erfasst werden, ausreichend. U V U V u v u v U u V v E9 E12 E11 E14 E13 Aufbau-/Einbaugehäuse U L1-L2 U L3-L2 U syn L1 L2 L3 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L K l k F5 F7 I L3 I E F8 F8 LSA4858-de.ai L1 L2 L3 SIPROTEC Bild 2/27 Messen der Sammelschienenspannung und der Abzweigspannung für Synchronisierung 2/24 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

47 Überstromzeitschutz 7SJ80 Anschlussbeispiele Übersicht der Anschlussarten Sternpunktbehandlung Funktion Stromanschluss Spannungsanschluss (niederohmig) geerdete Netze Kurzschlussschutz Phasen/ Holmgreenschaltung, Erde ungerichtet mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Kabelumbauwandler möglich (niederohmig) geerdete Netze Empfindlicher Erdfehlerschutz Kabelumbauwandler erforderlich isolierte oder kompensierte Netze Kurzschlussschutz Phasen ungerichtet Holmgreenschaltung, mit 3 oder 2 Phasenstromwandlern möglich (niederohmig) geerdete Netze isolierte oder kompensierte Netze (niederohmig) geerdete Netze isolierte Netze kompensierte Netze Kurzschlussschutz Phasen gerichtet Kurzschlussschutz Phasen gerichtet Kurzschlussschutz Erde gerichtet Erdschlussschutz sin ϕ-messung Erdschlussschutz cos ϕ-messung Holmgreenschaltung, mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Holmgreenschaltung, mit 3 oder 2 Phasenstromwandlern möglich Holmgreenschaltung, mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Kabelumbauwandler möglich Holmgreenschaltung, wenn Erdstrom > 0,05 I N sekundärseitig, ansonsten Kabelumbauwandler erforderlich Kabelumbauwandler erforderlich Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Leiter-Anschluss Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Leiter-Anschluss Leiter-Erde-Anschluss erforderlich 3-mal Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Erde-Anschluss mit offener Dreieckswicklung 3-mal Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Erde-Anschluss mit offener Dreieckswicklung 2 Tabelle 2/4 Übersicht der Anschlussarten SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 2/25

48 Überstromzeitschutz 7SJ80 2 2/26 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

49 Überstromzeitschutz für Anschluss an Kleinsignalwandler 7SJ81 SIPROTEC Compact Answers for energy.

50 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Seite Beschreibung 3/3 Funktionsübersicht 3/4 Anwendungen 3 /5 Funktionsbeschreibungen 3/ 6 Anwendungsbeispiele 3/ 9 Auswahl- und Bestelldaten 3/11 Anschlussschaltpläne 3 / 12 3 Anschlussbeispiele 3 / 14 Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 3/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

51 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Beschreibung Beschreibung Das SIPROTEC Compact 7SJ81 verfügt über 4 Eingänge für den Anschluss von Kleinsignalstromwandlern. Mit einem Kleinsignalstromwandler kann ein großer Bereich primärer Leitungsnennströme abgedeckt werden. Ein Kleinsignalstromwandler mit einem Übersetzungsverhältnis von 50 A/22.5 mv deckt Nennströme von 50 A bis 5000 A ab. Jeder andere Kleinstromsignalwandler mit einem anderen Übersetzungsverhältnis kann an das 7SJ81 angeschlossen werden. Das Übersetzungsverhältnis ist per Software einstellbar. Auf Seite 3/4 finden Sie eine Übersicht verfügbarer Kleinsignalstromwandler der Firma TRENCH. Das SIPROTEC Compact 7SJ81 kann als Leitungsschutz in Hoch- und Mittelspannungsnetzen mit geerdeter, niederohmig geerdeter, isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung eingesetzt werden und beinhaltet alle Funktionen eines Reserveschutzes für Transformatoren. Das Gerät verfügt über zahlreiche Funktionen um flexibel auf die Anlagenanforderungen reagieren zu können und um damit das eingesetzte Kapital wirtschaftlich einzusetzen. Beispielhaft seien hierfür: austauschbare Schnittstellen, flexible Schutzfunktionen und die integrierte Automatisierungsebene (CFC). Frei belegbare LEDs und ein sechszeiliges Display gewährleisten eine eindeutige und klare Anzeige der Prozesszustände. In Verbindung mit bis zu 9 Funktionstasten kann das Betriebspersonal in jeder Situation schnell und sicher reagieren. Dadurch wird eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Besondere Merkmale Bild 3/1 7SJ81 Frontansicht LSP eps Steckbare Spannungsklemmenblöcke Binäreingangsschwellen mit DIGSI einstellbar (3 Stufen) 9 parametrierbare Funktionstasten Sechszeiliges Display Pufferbatterie auf der Frontseite austauschbar USB-Port auf der Frontseite 2 weitere Kommunikationsschnittstellen IEC mit integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) Querkommunikation zwischen Geräten über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP Bild 3/2 7SJ81 Rückansicht LSP eps SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/3

52 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Funktionsübersicht Schutzfunktionen IEC-Norm ANSI-Norm Überstromzeitschutz I>, I>>, I>>>, I E >, I E >>, I E >>>; I p, I Ep 50, 50N; 51, 51N Gerichtete/ungerichtete empfindliche Erdfehlererfassung I EE >, I EE >>, I EEp 50N(s), 51N(s) Inrush-Blockierung Unterstromüberwachung I< 37 Überlastschutz ϑ> 49 Schalterversagerschutz 50BF Schieflastschutz I 2 >, I 2 >>, I 2p 46 Verriegeltes AUS/Lockout 86 Tabelle 3/1 Schutzfunktionen 3 Steuerfunktionen/programmierbare Logik Steuerbefehle für Leistungsschalter und Trenner Steuerung über Tastatur, Binäreingänge, DIGSI 4 oder SCADA-System Benutzerdefinierte Logik mit CFC (z.b. Verriegelung). Überwachungsfunktionen Betriebsmesswerte I, f Leistungsschalter-Abnutzungsüberwachung Minimale und maximale Werte Auslösekreisüberwachung 8 Störschriebe. Kommunikationsschnittstellen System-/Serviceschnittstelle IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Ethernet-Schnittstelle für DIGSI 4 USB-Frontschnittstelle für DIGSI 4. Hardware 4 Stromwandler 3/7 Binäreingänge (Schwellwerte über Software konfigurierbar) 5/8 Binärausgänge (2 Wechsler) 1 Live-Statuskontakt Steckbare Spannungsklemmenblöcke. Verfügbare Kleinsignalstromwandler der Firma TRENCH: Bestellnummer Beschreibung Zeichnungsnummer LPCT 25-A (D120) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker LPCT 25-B (D108) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker LPCT 25-C (D300) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker LPCT 25-D (D55) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker LPCT K-60 (D120) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker LPCT 25-E (oval) mit CAT.5 Kabel und RJ45 Stecker Tabelle 3/2 Verfügbare Kleinsignalstromwandler der Firma TRENCH CAT.5 Kabellänge: Übersetzungsverhältnis: Ansprechpartner: Standard 6,5 m LPCT 25-A (B, C, D, E): 50 A/22,5 mv LPCT K-60: 60 A/7.07 V Rolf.Fluri@siemens.com Trench Switzerland AG, Lehenmattstraße 353, CH-4028 Basel 3/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

53 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anwendungen Das SIPROTEC Compact 7SJ81 ist ein numerisches Schutzgerät, das auch Steuerungs- und Überwachungsaufgaben erfüllt. Somit wird der Anwender in seiner wirtschaftlichen Betriebsführung unterstützt und die zuverlässige Versorgung der Kunden mit elektrischer Energie sichergestellt. Die Vor- Ort-Bedienung wurde nach ergonomischen Gesichtspunkten gestaltet. Sehr viel Wert wurde auf ein großes, gut ablesbares Display gelegt. Steuerung Die integrierte Steuerfunktion ermöglicht die Steuerung von Trennern und Leistungsschaltern über das integrierte Bedienfeld, Binäreingänge, DIGSI 4 oder Leittechnik (z.b. SICAM). Programmierbare Logik Die integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle eigene Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) oder Schaltanlage zu implementieren und benutzerdefinierte Meldungen zu erzeugen. Betriebsmesswerte Umfangreiche Betriebsmesswerte, Grenzwerte und Zählwerte ermöglichen eine verbesserte Betriebsführung sowie vereinfachte Inbetriebsetzung. Betriebsmeldungen Mit der Speicherung von Störfallmeldungen, Fehlermeldungen, Fehlerdatensätzen und Statistiken wird der Betrieb der Schaltstation dokumentiert. Leitungsschutz Als Leitungsschutz werden die 7SJ81 Geräte für Hoch- und Mittelspannungsnetze mit geerdeter, niederohmig geerdeter, isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung eingesetzt. Transformatorschutz Als Ergänzung zu einem Transformatordifferentialschutz erfüllen die 7SJ81 Geräte alle Aufgaben eines Reserveschutzes. Die Inrushunterdrückung verhindert wirksam eine Anregung durch Inrushströme. Reserveschutz Als Reserveschutz sind die 7SJ81 Geräte universell einsetzbar. Schaltanlagen der Mittelspannung Alle Geräte passen optimal zu den Erfordernissen der Mittelspannungsanwendungen. In den Schaltschränken sind in der Regel keine gesonderten Messgeräte (z.b. für Strom, Spannung, Frequenz, Messumformer ) oder zusätzliche Steuerkomponenten erforderlich Sammelschiene 5 Vor-Ort-Fernsteuerung Befehle/Rückmeldungen 74TC Auslösekreisüberwachung 86 Lockout CFC-Logik & Betriebsmesswerte Grenzwerte Mittelwerte Min/Max-Speicher I, cosφ 6 Bedienung SVS I 2 > Esc Fn Enter Kommunikationsmodule RS232/485/LWL/ Ethernet IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU I>, I>>, I E >, I E >>, I>> I p I E >>> I Ep Schalterversagerschutz Schieflastschutz Störschreibung I 2 > Energiezählwerte: als Zählimpulse SVS 51 50N 51N Inrush blk 50BF 37 υ> u> I< I< Überlastschutz Unterstromüberwachung SIP C-0023.de.ai Bild 3/3 Funktionsumfang SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/5

54 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Funktionbeschreibungen 3 Schutzfunktionen Überstromzeitschutz (ANSI 50, 50N, 51, 51N) Diese Funktion beruht auf der phasenselektiven Messung der drei Leiterströme und des Erdstromes (4 Wandler). Es existieren 3 stromunabhängige Überstromzeitschutzstufen (UMZ) sowohl für die Phasen als auch für die Erde. Für jede Stufe sind die Stromschwelle und die Verzögerungszeit in einem weiten Bereich einstellbar. Außerdem können inverse Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) zugeschaltet werden. Reset-Kennlinien Zur Zeitkoordinierung mit elektromechanischen Relais gelten die Reset-Kennlinien gemäß IEC oder BS142 und ANSI-Norm C Bei Verwendung der Rückfallkennlinie (Disc Emulation) beginnt nach Verschwinden des Fehlerstromes ein Rückfallprozess, der dem Zurückdrehen einer Ferraris-Scheibe von elektromechanischen Relais entspricht (daher Disk Emulation). Verfügbare AMZ-Kennlinien Kennlinien nach IEC ANSI/IEEE Normal invers Kurzzeit invers Langzeit invers Mäßig invers Stark invers Extrem invers Tabelle 3/3 Verfügbare AMZ-Kennlinien Schieflastschutz Gegensystemschutz (ANSI 46) Im Leitungsschutz bietet der 2-stufige Schieflastschutz die Möglichkeit, hochohmige, zweipolige Fehler sowie einpolige Fehler, die auf der Unterseite eines Transformators, z.b. mit der Schaltgruppe Dy 5 liegen, auf der Oberseite zu erkennen. Damit besteht ein Reserveschutz für hochohmige Fehler über den Transformator hinweg. Schalterversagerschutz (ANSI 50BF) Wird nach einem Schutz-AUS-Kommando ein Fehler nicht abgeschaltet, so kann mit Hilfe des Schalterversagerschutzes ein weiteres Kommando ausgegeben werden, das z.b. auf den Leistungsschalter eines übergeordneten Schutzgerätes wirkt. Ein Schalterversagen wird erkannt, wenn nach erfolgtem AUS- Kommando weiterhin ein Strom in dem entsprechenden Abzweig fließt. Wahlweise können die Schalterstellungsrückmeldungen zu Hilfe genommen werden. Flexible Schutzfunktionen Die 7SJ81 Geräte bieten die Möglichkeit, bis zu 20 Schutzstufen bzw. Schutzfunktionen auf einfache Weise zu ergänzen. Hierzu wird über Parametrierung eine Standardschutzlogik mit einer beliebigen Kenngröße (Messgröße oder abgeleitete Größe) verbunden. Die Standardlogik besteht aus den schutzüblichen Elementen wie Anregemeldung, parametrierbare Verzögerungszeit, AUS-Kommando, Blockierungsmöglichkeit, usw. Der Strom kann 3-phasig als auch phasenselektiv bewertet werden. Nahezu alle Größen lassen sich als Größeroder Kleinerstufen betreiben. Alle Stufen arbeiten mit Schutzpriorität bzw. mit Schutzgeschwindigkeit. Inrushblockierung Bei Erkennen der zweiten Harmonischen beim Zuschalten eines Transformators wird eine Anregung für die Stufen I>, I p, I> ger und I p ger unterdrückt. Dynamische Parameterumschaltung Zusätzlich zur statischen Parametersatzumschaltung können die Anregeschwellen und die Auslösezeiten für die gerichteten und ungerichteten Überstromzeitschutzfunktionen dynamisch umgeschaltet werden. Als Kriterium zur Umschaltung kann die Leistungsschalterposition, die bereite automatische Wiedereinschaltung oder ein Binäreingang gewählt werden. Empfindliche Erdschlusserfassung (ANSI 50Ns, 51Ns, 50N, 51N) Für hochohmig geerdete Netze wird der empfindliche Eingangswandler an einen Kabelumbauwandler angeschlossen. Die Funktion kann auch unempfindlich, als zusätzlicher Kurzschlussschutz betrieben werden. Strom 4 3I0, I1, I2 Bild 3/4 Prinzip der flexiblen Schutzfunktionen Im Folgenden sind die aus den zur Verfügung stehenden Kenngrößen realisierbaren Schutzstufen/-funktionen aufgelistet: Funktion ANSI I>, I E > 50, 50N Tabelle 3/4 Realisierbare flexible Schutzfunktionen SIP C-0004.de.ai 3/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

55 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Funktionbeschreibungen Auslösekreisüberwachung (ANSI 74TC) Ein oder zwei Binäreingänge können für die Überwachung der Leistungsschalterspule einschließlich ihrer Zuleitungen verwendet werden. Eine Alarmmeldung wird erzeugt, wenn eine Unterbrechung des Auslösekreises auftritt. Verriegeltes AUS/Lockout (ANSI 86) Alle Binärausgaben können wie LED gespeichert und mittels LED-Reset-Taste zurückgesetzt werden. Dieser Zustand wird auch bei Versorgungsspannungsausfall gespeichert. Eine Wiedereinschaltung ist erst nach Quittierung möglich. Thermischer Überlastschutz (ANSI 49) Für den Schutz von Kabeln und Transformatoren ist ein Überlastschutz mit integrierter Vorwarnstufe für Temperatur und Strom realisiert. Die Temperatur wird anhand eines thermischen Einkörpermodelles (nach IEC ) ermittelt, das eine Energiezufuhr in das Betriebsmittel sowie eine Energieabgabe an die Umgebung berücksichtigt und die Temperatur entsprechend ständig nachführt. Somit werden Vorlast und Lastschwankungen berücksichtigt. Parametrierbare Rückfallzeiten Werden die Geräte in Netzen mit intermittierenden Fehlern parallel zu elektromechanischen Relais eingesetzt, so können die langen Rückfallzeiten der elektromechanischen Geräte (mehrere Hundert ms) zu Problemen hinsichtlich der zeitlichen Staffelung führen. Eine saubere zeitliche Staffelung ist nur möglich, wenn die Rückfallzeiten annähernd gleich sind. Aus diesem Grund lassen sich für gewisse Schutzfunktionen, wie z.b. Überstromzeitschutz, Erdkurzschlussschutz und Schieflastschutz Rückfallzeiten parametrieren. Unterstromüberwachung (ANSI 37) Mit dieser Funktion wird ein plötzlich zurückgehender Strom erkannt, welcher durch eine verringerte Last auftreten kann. Dadurch werden z.b. Wellenbruch, das Leerlaufen von Pumpen oder Gebläseausfall erkannt. Weitere Funktionen Messwerte Für die Messwertverarbeitung stehen die folgenden Funktionen zur Verfügung: Ströme I L1, I L2, I L3, I N, I EE Symmetrische Komponenten I 1, I 2, 3I 0 ; U 1, U 2, 3U 0 Schleppzeiger für mittlere sowie minimale und maximale Stromwerte Betriebsstundenzähler Betriebsmitteltemperatur bei Überlast Grenzwertüberwachung Die Grenzwertverarbeitung erfolgt mit Hilfe der freiprogrammierbaren Logik im CFC. Von dieser Grenzwertmeldung können Befehle abgeleitet werden. Nullpunktunterdrückung In einem bestimmten Bereich sehr geringer Messwerte wird der Wert auf Null gesetzt, um Störungen zu unterdrücken. Zählwerte Wenn ein externer Zähler mit Zählimpulsausgang verfügbar ist, kann das 7SJ81 Gerät Zählimpulse über einen Meldeeingang erfassen und verarbeiten. Die Zählwerte werden auf dem Display angezeigt und als Zählervorschub an die Zentrale weitergeleitet. Es wird zwischen abgegebener und bezogener Energie sowie zwischen Wirk- und Blindarbeit unterschieden SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/7

56 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Funktionbeschreibungen Leistungsschalterabnutzung/ Leistungsschalterrestlebensdauer 3 Durch Verfahren zur Ermittlung der Leistungsschalterkontaktabnutzung bzw. der Restlebensdauer des Leistungsschalters (LS) wird die Möglichkeit gegeben, Wartungsintervalle der LS an ihrem tatsächlichen Abnutzungsgrad auszurichten. Der Nutzen liegt in der Reduzierung von Wartungs- bzw. Instandhaltungskosten. Ein mathematisch exaktes Verfahren zur Abnutzungs- bzw. Restlebensdauerberechnung von Leistungsschaltern, welches die physikalischen Bedingungen in der Schaltkammer berücksichtigt, die während einer LS-Öffnung durch den gezogenen Lichtbogen entstehen, existiert nicht. Aus diesem Grund haben sich verschiedene Verfahren zur Ermittlung der LS-Abnutzung entwickelt, welche die unterschiedlichen Betreiberphilosophien widerspiegeln. Um diesen gerecht zu werden, bieten die Geräte mehrere Verfahren an: ΣI ΣI x, mit x = 1..3 Σi 2 t. Zusätzlich bieten die Geräte ein neues Verfahren zur Ermittlung der Restlebensdauer an: Zwei-Punkte-Verfahren. Als Ausgangsbasis für dieses Verfahren dient das doppellogarithmische Schaltdiagramm des LS-Herstellers (siehe Bild) und der zum Zeitpunkt der Kontaktöffnung gemessene Ausschaltstrom. Durch das Zwei-Punkte-Verfahren werden nach einer LS-Öffnung die Anzahl der noch möglichen Schaltspiele berechnet. Hierzu müssen lediglich die zwei Punkte P1 und P2 am Gerät eingestellt werden, welche in den technischen Daten des LS angegeben sind. Alle Verfahren arbeiten phasenselektiv und können mit einem Grenzwert versehen werden, bei dessen Über- bzw. Unterschreitung (bei der Restlebensdauerermittlung) eine Alarmmeldung abgesetzt wird. P1: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungsbetriebsstrom P2: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungskurzschlussstrom Bild 3/5 Zulässige Schaltspielzahl in Abhängigkeit vom Ausschaltstrom Inbetriebsetzung Die Inbetriebsetzung ist denkbar einfach und wird durch DIGSI 4 unterstützt. Der Status der binären Eingänge kann gezielt gelesen, der Zustand der binären Ausgänge gezielt gesetzt werden. Prüffunktionen für Schaltelemente (Leistungsschalter, Trenner) werden über Schaltfunktionen ausgeführt. Die analogen Messwerte sind als umfangreiche Betriebsmesswerte dargestellt. Die Übertragung von Informationen zur Zentrale während der Wartungsarbeiten kann durch eine Übertragungssperre verhindert werden. Zu Testzwecken während der Inbetriebnahme können alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung versehen werden. Testbetrieb Zu Testzwecken können während der Inbetriebsetzung alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung an eine angeschlossene Leittechnik abgesetzt werden. 3/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

57 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anwendungsbeispiele Strahlennetze Allgemeine Hinweise: Das von der Einspeisung am weitesten entfernte Relais (D) hat die kürzeste Auslösezeit. Vorgeordnete Relais müssen zu nachgeordneten Relais in Schritten von ca. 0,3 s zeitlich gestaffelt werden. 1) Schieflastschutz (ANSI 46) als Reserveschutz gegen asymmet- Einspeisung 1 rische Störungen Transformatorschutz A Sammelschiene weitere Versorgungsleitungen B I>t I E >t I 2 >t N 46 1) C Sammelschiene 3 I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 Last 4 Sammelschiene D I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 SIP C-0020-de.ai 5 Last Last Bild 3/6 Schutzkonzept mit Überstromzeitschutz 6 Sammelschienenschutz durch Überstromrelais mit rückwärtiger Verriegelung Anwendbar bei Verteilersammelschienen ohne erhebliche (< 0,25 x I N ) Rückspeisung von den Abgängen. Einspeisung rückwärtige Verriegelung I>>t 0 50/50N 51/51N 7 t 0 = 50 ms Sammelschiene 8 I>> I>t 50/50N 51/51N I>> I>t 50/50N 51/51N I>> I>t 50/50N 51/51N LSA4842a-de.ai 9 Bild 3/7 Sammelschienenschutz mit rückwärtiger Verriegelung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/9

58 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anwendungsbeispiele Schutz eines Transformators Die Hochstromstufe ermöglicht eine Stromstaffelung, die Überstromstufen arbeiten als Reserveschutz zu unterlagerten Schutzgeräten, und die Überlastfunktion schützt den Transformator vor thermischer Überlastung. Stromschwache, einpolige Fehler auf der Unterspannungsseite, die sich oberspannungsseitig im Gegensystem abbilden, können mit dem Schieflastschutz erfasst werden. Die verfügbare Inrushsperre verhindert ein Ansprechen durch Inrushströme des Transformators. AUS I>t, I>>t, I>, I>> I p υ>t I 2 >t, I 2 >>t I E >, I E >> I E >t, I E >>t, I Ep 50N 51N Inrushsperre Sammelschiene Hochspannung 3 z.b. 7UT61 87 I E >, I E >> I E >t, I E >>t, I Ep 50N 51N AUS I 2 >>t, I 2 >t 46 I>, I>> I>t, I>>t, I p Sammelschiene Hochspannung SIP C-0021-de.ai typischer Abzweig Unsymmetrische Fehler Bild 3/8 Typisches Schutzkonzept bei einem Transformator 3/10 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

59 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Auswahl- und Bestelldaten Beschreibung 4 x Kleinsignal-Stromwandlereingang DC 60 V/110 V/125 V/220 V, 250 V, AC 115 V, AC 230 V Einbaugehäuse, Schraubklemmen Region Welt, IEC/ANSI, Sprache englisch, Frontfolie Standard mit Störschreibung, mit Mittelwertbildung, mit Min/Max-Werten Bestell-Nr. 7SJ E B - 3 F A 0 L 0 1 Anzahl der Binäreingäng und -ausgänge Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Port A (Geräteunterseite, vorne) keine Bestückung IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS232 IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS485 IEC oder DIGSI 4/Modem, optisch 820 nm, ST-Stecker PROFIBUS DP Slave, elektrisch RS485 PROFIBUS DP Slave, optisch, Doppelring, ST-Stecker MODBUS, elektrisch RS485 MODBUS, optisch 820 nm, ST-Stecker DNP 3.0, elektrisch RS485 DNP 3.0, optisch 820 nm, ST-Stecker IEC , redundant, elektrisch RS485, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, elektrisch, doppelt, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, optisch, doppelt, LC-Stecker Port A (Geräteunterseite, vorne) keine Bestückung mit Ethernetschnittstelle (DIGSI-Schnittstelle, nicht IEC 61850), RJ45-Stecker Funktionalität 50/51 Überstromzeitschutz XMZ Phase I>, I>>, I>>>, I p 50N/51N Erdkurzschlussschutz XMZ Erde I E >, I E >>, I E >>>, I Ep 50N(s)/51N(s) 1) Erdschluss-/Erdkurzschlussschutz I EE >, I EE >>, I EEp 49 Überlastschutz 74TC Auslösekreisüberwachung 50BF Schalterversagerschutz 46 Schieflastschutz 37 Unterstromüberwachung 86 Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom) Inrushstabilisierung 1) Je nach verwendetem Kleinsignal-Erdstromwandler ist die Funktion entweder empfindlich (I Ns ) oder unempfindlich (I N ) L 0 A 9 L 0 B 9 L 0 D 9 L 0 E 9 L 0 G 9 L 0 H 9 L 0 P 9 L 0 R 9 L 0 S F A Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/11

60 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 I L1 I L2 I L3 I E, I EE BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 3 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B Port A Ethernet-Schnittstelle A SIP-0021.de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 3/9 Anschlussschaltplan für 7SJ81 3/12 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

61 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 I L1 I L2 I L3 I E, I EE BA1 BA2 BA3 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 1 BA4 BA5 E3 E4 E5 E6 2 BA6 D9 D10 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BA7 BA8 Lifekontakt Stromversorgung = = (~) + - D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 C1 C2 3 4 D6 D7 D8 BE7 Port B z.b. Systemschnittstelle B 5 Port A Ethernet-Schnittstelle A SIP-0020.de.ai Bild 3/10 Anschlussschaltplan für 7SJ812 USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 3/13

62 Überstromzeitschutz 7SJ81 für Anschluss an Kleinsignalwandler Anschlussbeispiele Standardanschlussmöglichkeiten Einbaugehäuse F1 F2 F3 I L1 I L2 I L3 LPCT LPCT LPCT L1 L2 L3 F4 I E SIPROTEC SIP-0022.de.ai Bild 3/11 Standardanschluss für 7SJ81 3 LPCT LPCT LPCT L1 L2 L3 F1 F2 F3 F4 Einbaugehäuse I L1 I L2 I L3 I E SIPROTEC SIP-0023.de.ai LPCT Bild 3/12 Anschluss von 3 Phasenstromwandlern und eines Erdstromwandlers für 7SJ81 3/14 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

63 Motorschutz 7SK80 SIPROTEC Compact Answers for energy.

64 Motorschutz 7SK80 Seite Beschreibung 4/3 Funktionsübersicht 4/4 Anwendungen 4 /5 Funktionsbeschreibungen 4/ 6 Anwendungsbeispiele 4/ 12 Auswahl- und Bestelldaten 4 / 16 Anschlussschaltpläne 4/18 Anschlussbeispiele 4/24 4 Eine detailliert Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 4/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

65 Motorschutz 7SK80 Beschreibung Beschreibung Das SIPROTEC Compact 7SK80 ist ein multifunktionales Motor-Schutzgerät, das für den Schutz von Asynchronmotoren aller Größen entwickelt wurde. Als Ergänzung zu einem Transformatordifferentialschutz erfüllt das Gerät alle Aufgaben eines Reserveschutzes. Das SIPROTEC Compact 7SK80 bietet flexible Schutzfunktionen. Zur Erfüllung individueller Anforderungen können zusätzlich zu den bereits vorhandenen Schutzfunktionen bis zu 20 weitere Schutzfunktionen hinzugefügt werden. Somit lassen sich beispielsweise ein Frequenzänderungsschutz oder ein Rückleistungsschutz realisieren. Das Gerät unterstützt die Steuerung des Leistungsschalters, weiterer Schaltgeräte und Automatisierungsfunktionen. Die integrierte programierbare Logik (CFC) ermöglicht es dem Anwender, zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) eigene Funktionen hinzuzufügen. Anwender können zudem benutzerdefinierte Meldungen erstellen. LSP eps Besondere Merkmale Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke Binäreingangsschwellen mit DIGSI einstellbar (3 Stufen) Sekundärer Stromwandlerwert (1 A/5 A) mit DIGSI einstellbar 9 parametrierbare Funktionstasten Sechszeiliges Display Pufferbatterie auf der Frontseite austauschbar USB-Port auf der Frontseite 2 weitere Kommunikationsschnittstellen IEC mit integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) Querkommunikation zwischen Geräten über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP. Bild 4/1 7SK80 Frontansicht LSP eps 4 Bild 4/2 7SK80 Rückansicht SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/3

66 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht Schutzfunktionen IEC-Norm ANSI-Norm Überstromzeitschutz (unabhängig; abhängig) I>, I>>, I>>>, I E >, I E >>, I E >>>; I p, I Ep 50, 50N; 51, 51N Gerichteter Überstromzeitschutz, Erde I E ger. >, I E ger.>>, I Ep ger. 67N Gerichtete/ungerichtete empfindliche Erdfehlererfassung I EE >, I EE >>, I EEp 67Ns, 50Ns Überspannung, Nullsystem U E, U 0 > 59N Unterstromüberwachung I< 37 Temperaturüberwachung 38 Überlastschutz ϑ> 49 4 Lastsprungschutz 51M Rotorblockierschutz 14 Wiedereinschaltsperre 66/86 Unter-/Überspannungsschutz U<, U> 27/59 Vorwärts-/Rückwärts-Leistungsüberwachung P<>, Q<> 32 Leistungsfaktor cos ϕ 55 Unter-/Überfrequenzschutz f<, f> 81O/U Schalterversagerschutz 50BF Schieflastschutz I 2 > 46 Drehfeldüberwachung U 2 >, Drehfeld 47 Anlaufzeitüberwachung 48 Verriegeltes AUS/Lockout 86 Frequenzänderungsschutz df/dt 81R Tabelle 4/1 Funktionsübersicht Steuerfunktionen/programmierbare Logik Steuerbefehle für Leistungsschalter und Trenner Steuerung über Tastatur, Binäreingänge, DIGSI 4 oder SCADA-System Benutzerdefinierte Logik mit CFC (z.b. Verriegelung). Überwachungsfunktionen Betriebsmesswerte U, I, f Arbeitsmesswerte W p, W q Leistungsschalter-Abnutzungsüberwachung Minimale und maximale Werte Auslösekreisüberwachung Sicherungsausfallüberwachung 8 Störschriebe Motorstatistiken. Kommunikationsschnittstellen System-/Serviceschnittstelle IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Ethernet-Schnittstelle für DIGSI 4, Thermobox USB-Frontschnittstelle für DIGSI 4. Hardware 4 Stromwandler 0/3 Spannungswandler 3/7 Binäreingänge (Schwellwerte über Software konfigurierbar) 5/8 Binärausgänge (2 Wechsler) 0/5 Temperaturfühlereingänge 1 Live-Statuskontakt Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke. 4/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

67 Motorschutz 7SK80 Anwendung Das SIPROTEC Compact 7SK80 ist ein numerisches Motor- Schutzgerät, das auch Steuerungs- und Überwachungsaufgaben erfüllt. Somit wird der Anwender in seiner wirtschaftlichen Betriebsführung unterstützt und die zuverlässige Versorgung der Kunden mit elektrischer Energie sichergestellt. Die Vor-Ort-Bedienung wurde nach ergonomischen Gesichtspunkten gestaltet. Sehr viel Wert wurde auf ein großes, gut ablesbares Display gelegt. Steuerung Die integrierte Steuerfunktion ermöglicht die Steuerung von Trennern und Leistungsschaltern über das integrierte Bedienfeld, Binäreingänge, DIGSI 4 oder Leittechnik (z.b. SICAM). Programmierbare Logik Die integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle eigene Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) oder Schaltanlage zu implementieren und benutzerdefinierte Meldungen zu erzeugen. Betriebsmesswerte Umfangreiche Betriebsmesswerte, Grenzwerte und Zählwerte ermöglichen eine verbesserte Betriebsführung sowie vereinfachte Inbetriebsetzung. Betriebsmeldungen Mit der Speicherung von Störfallmeldungen, Fehlermeldungen, Fehlerdatensätzen und Statistiken wird der Betrieb der Schaltstation dokumentiert. Motorschutz Das 7SK80 ist insbesondere für den Schutz von Asynchronmotoren ausgelegt. Leitungsschutz Als Leitungsschutz werden die 7SK80-Geräte für Hoch- und Mittelspannungsnetze mit geerdeter, niederohmig geerdeter, isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung eingesetzt. Transformatorschutz Als Ergänzung zu einem Transformatordifferentialschutz erfüllen die 7SK80-Geräte alle Aufgaben eines Reserveschutzes. Die Inrushunterdrückung verhindert wirksam eine Anregung durch Inrushströme. Reserveschutz Als Reserveschutz sind die 7SK80-Geräte universell einsetzbar. Schaltanlagen der Hoch- und Mittelspannung Alle Geräte passen optimal zu den Erfordernissen der Hochund Mittelspannungsanwendungen. In den Schaltschränken sind in der Regel keine gesonderten Messgeräte (z.b. für Strom, Spannung, Frequenz, Messumformer ) oder zusätzliche Steuerkomponenten erforderlich. 4 Sammelschiene Vor-Ort-Fernsteuerung Befehle/Rückmeldungen 74TC Auslösekreisüberwachung 86 Lockout CFC-Logik & Betriebsmesswerte Grenzwerte Mittelwerte Min/Max-Speicher I, U, P, Q, cosφ, f U, f, P Flexible Schutzfunktionen P<>, Q<> cos φ df/dt Bedienung Kommunikationsmodule Thermobox Energiezählwerte: als Zählimpulse R f<, f> U> U< Esc Fn 0 Enter RS232/485/LWL/ Ethernet IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Störschreibung Zusatz Motorschutz Lastsprung I< 66/ M Rotorblockierschutz Motorstatistik Lagerungstemperatur 81U/O Richtungszusatz (Erde) Drehfeldüberwachung I E>, I E>>, I Ep 67N I>, I>>, I E>, I E>>, I>> I p I E>>> I Ep I 2> υ> SVS N 51N Inrush blk 50BF 50N I E>, I E>>, I E>>> SVS 66/ N I Ep Schalterversagerschutz Wiedereinschaltsperre Anlaufzeitüberwachung I 2> u> I< Schieflastschutz Überlastschutz Unterstromüberwachung Zusatz Erdschlussrichtungserfassung I EE>, I EE>> I EEp U E> 67Ns 67Ns- TOC 59N LSA4782b-de.ai Bild 4/3 Funktionsumfang SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/5

68 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht 4 Schutzfunktionen Überstromzeitschutz (ANSI 50, 50N, 51, 51N) Diese Funktion beruht auf der phasenselektiven Messung der drei Leiterströme und des Erdstromes (4 Wandler). Es existieren 3 stromunabhängige Überstromzeitschutzstufen (UMZ) sowohl für die Phasen als auch für die Erde. Für jede Stufe sind die Stromschwelle und die Verzögerungszeit in einem weiten Bereich einstellbar. Außerdem können inverse Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) zugeschaltet werden. Reset-Kennlinien Zur Zeitkoordinierung mit elektromechanischen Relais gelten die Reset-Kennlinien gemäß IEC oder BS142 und ANSI-Norm C Bei Verwendung der Rückfallkennlinie (Disc Emulation) beginnt nach Verschwinden des Fehlerstromes ein Rückfallprozess, der dem Zurückdrehen einer Ferraris-Scheibe von elektromechanischen Relais entspricht (daher Disk Emulation). Verfügbare AMZ-Kennlinien Kennlinien nach IEC ANSI/IEEE Normal invers Kurzzeit invers Langzeit invers Mäßig invers Stark invers Extrem invers Tabelle 4/2 AMZ-Kennlinien Inrushblockierung Bei Erkennen der zweiten Harmonischen beim Zuschalten eines Transformators wird eine Anregung für die Stufen I>, I p, I> ger und I p ger unterdrückt. Dynamische Parameterumschaltung Zusätzlich zur statischen Parametersatzumschaltung können die Anregeschwellen und die Auslösezeiten für die gerichteten und ungerichteten Überstromzeitschutzfunktionen dynamisch umgeschaltet werden. Als Kriterium zur Umschaltung kann die Leistungsschalterposition oder ein Binäreingang gewählt werden. Gerichteter Überstromzeitschutz, Erde (ANSI 67N) Die Richtungsbestimmung erfolgt im 7SK80 für Erdfehler. Zwei separate gerichtete Erdstromstufen arbeiten parallel zu den ungerichteten Erdstromstufen und sind in Ansprechwert und Verzögerungszeit unabhängig von diesen einstellbar. Wahlweise können inverse gerichtete Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) für Erde zugeschaltet werden. Die Auslösekennlinie lässt sich im Bereich 0 bis ±180 Grad drehen. Für die Erdfunktion kann gewählt werden, ob die Richtungsbestimmung über Nullsystem- oder Gegensystemgrößen durchgeführt werden soll. Die Verwendung von Gegensystemgrößen kann von Vorteil sein, wenn die Nullspannung durch ungünstige Nullimpedanzen sehr klein wird. Bild 4/4 Richtungskennlinie des gerichteten Überstromzeitschutzes, Erde 4/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

69 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht Empfindliche Erdschlussrichtungserfassung (ANSI 64, 67Ns/67N) Für isolierte und kompensierte Netze wird aus dem Nullstrom I 0 und der Nullspannung U 0 die Energieflussrichtung im Nullsystem ermittelt. Bei Netzen mit isoliertem Sternpunkt wird dabei der Blindstromanteil ausgewertet, bei kompensierten Netzen der Wirkstromanteil. Für besondere Netzverhältnisse, z.b. hochohmig geerdete Netze mit ohmschkapazitivem Erdschlussstrom oder niederohmig geerdete Netze mit ohmschinduktivem Strom, lässt sich die Auslösekennlinie um bis zu ± 45 Grad drehen (siehe Bild 4/5). Die Erdschlussrichtungserfassung kann wahlweise mit Auslösung oder im Nur Melden-Modus betrieben werden. Sie verfügt über folgende Funktionen: AUS über die Verlagerungsspannung U 0 Zwei unabhängige Stufen oder eine unabhängige Stufe und eine anwenderdefinierbare Kennlinie. Jede Stufe kann wahlweise vorwärts, rückwärts oder ungerichtet betrieben werden. Die Funktion kann auch unempfindlich, als zusätzlicher gerichteter Kurzschlussschutz betrieben werden. Schieflastschutz Gegensystemschutz (ANSI 46) Im Leitungsschutz bietet der 2-stufige Schieflastschutz die Möglichkeit, hochohmige, zweipolige Fehler sowie einpolige Fehler, die auf der Unterseite eines Transformators, z.b. mit der Schaltgruppe Dy 5 liegen, auf der Oberseite zu erkennen. Damit besteht ein Reserveschutz für hochohmige Fehler über den Transformator hinweg. Schalterversagerschutz (ANSI 50BF) Wird nach einem Schutz-AUS-Kommando ein Fehler nicht abgeschaltet, so kann mit Hilfe des Schalterversagerschutzes ein weiteres Kommando ausgegeben werden, das z.b. auf den Leistungsschalter eines übergeordneten Schutzgerätes wirkt. Ein Schalterversagen wird erkannt, wenn nach erfolgtem AUS-Kommando weiterhin ein Strom in dem entsprechenden Abzweig fließt. Wahlweise können die Schalterstellungsrückmeldungen zu Hilfe genommen werden. Flexible Schutzfunktionen Die 7SJ80-Geräte bieten die Möglichkeit, bis zu 20 Schutzstufen bzw. Schutzfunktionen auf einfache Weise zu ergänzen. Hierzu wird über Parametrierung eine Standardschutzlogik mit einer beliebigen Kenngröße (Messgröße oder abgeleitete Größe) verbunden. Die Standardlogik besteht aus den schutzüblichen Elementen wie Anregemeldung, parametrierbare Verzögerungszeit, AUS-Kommando, Blockierungsmöglichkeit, usw. Die Größen Strom, Spannung, Leistung und Leistungsfaktor können 3-phasig als auch phasenselektiv bewertet werden. Nahezu alle Größen lassen sich als Größer- oder Kleinerstufen betreiben. Alle Stufen arbeiten mit Schutzpriorität bzw. mit Schutzgeschwindigkeit. 4 Bild 4/5 Richtungskennlinie der empfindlichen Erdschlussrichtungserfassung mit Cosinusmessung für kompensierte Netze Bild 4/6 Prinzip der flexiblen Schutzfunktionen Empfindliche Erdschlusserfassung (ANSI 50Ns, 51Ns, 50N, 51N) Für hochohmig geerdete Netze wird der empfindliche Eingangswandler an einen Kabelumbauwandler angeschlossen. Die Funktion kann auch unempfindlich, als zusätzlicher Kurzschlussschutz betrieben werden. SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/7

70 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht 4 Im Folgenden sind die aus den zur Verfügung stehenden Kenngrößen realisierbaren Schutzstufen/-funktionen aufgelistet: Funktion ANSI I>, I E > 50, 50N U<, U>, U E > 27, 59, 59N 3I 0 >, I 1 >, I 2 >, I 2 / I 1 >, 3U 0 >, U 1 > <, U 2 > < 50N, 46, 59N, 47 P> <, Q> < 32 cos ϕ 55 f > < 81O, 81U df/dt > < 81R Tabelle 4/3 Realisierbare flexible Schutzfunktionen So lassen sich beispielsweise realisieren: Rückleistungsschutz (ANSI 32R) Frequenzänderungsschutz (ANSI 81R). Auslösekreisüberwachung (ANSI 74TC) Ein oder zwei Binäreingänge können für die Überwachung der Leistungsschalterspule einschließlich ihrer Zuleitungen verwendet werden. Eine Alarmmeldung wird erzeugt, wenn eine Unterbrechung des Auslösekreises auftritt. Verriegeltes AUS/Lockout (ANSI 86) Alle Binärausgaben können wie LED gespeichert und mittels LED-Reset-Taste zurückgesetzt werden. Dieser Zustand wird auch bei Versorgungsspannungsausfall gespeichert. Eine Wiedereinschaltung ist erst nach Quittierung möglich. Thermischer Überlastschutz (ANSI 49) Für den Schutz von Kabeln und Transformatoren ist ein Überlastschutz mit integrierter Vorwarnstufe für Temperatur und Strom realisiert. Die Temperatur wird anhand eines thermischen Einkörpermodelles (nach IEC ) ermittelt, das eine Energiezufuhr in das Betriebsmittel sowie eine Energieabgabe an die Umgebung berücksichtigt und die Temperatur entsprechend ständig nachführt. Somit werden Vorlast und Lastschwankungen berücksichtigt. Der Motorschutz verlangt nach einer zusätzlichen Zeitkonstante. Diese wird angewandt, um die Erwärmung des Ständers während des Motorlaufs und -stillstands genau zu erfassen. Die Umgebungstemperatur oder die Temperatur des Kühlmittels können entweder über interne Temperaturerfassungseingänge oder über eine externe Thermobox erfasst werden. Das thermische Modell passt sich automatisch an die Umgebungsbedingungen an, andernfalls wird von einer konstanten Umgebungstemperatur ausgegangen. Parametrierbare Rückfallzeiten Werden die Geräte in Netzen mit intermittierenden Fehlern parallel zu elektromechanischen Relais eingesetzt, so können die langen Rückfallzeiten der elektromechanischen Geräte (mehrere Hundert ms) zu Problemen hinsichtlich der zeitlichen Staffelung führen. Eine saubere zeitliche Staffelung ist nur möglich, wenn die Rückfallzeiten annähernd gleich sind. Aus diesem Grund lassen sich für gewisse Schutzfunktionen, wie z.b. Überstromzeitschutz, Erdkurzschlussschutz und Schieflastschutz Rückfallzeiten parametrieren. 4/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

71 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht Motorschutz Wiedereinschaltsperre (ANSI 66/86) Wird ein Motor zu häufig hintereinander angefahren, kann der Läufer thermisch überlastet werden (besonders an den äußeren Kanten der Welle). Da es nicht möglich ist, die Temperatur des Läufers direkt (physisch) zu erfassen, wird die Läufertemperatur aus dem gemessenen Ständerstrom berechnet. Der Temperaturverlauf wird vereinfacht mit Hilfe einer I 2 t-kennlinie abgebildet. Die Wiedereinschaltsperre lässt ein Anfahren des Motors nur dann zu, wenn der Läufer genügend thermische Reserve für einen vollständig neuen Anlauf hat, siehe Bild. Notanlauf Der Notanlauf setzt die Wiedereinschaltsperre durch eine Binäreingabe außer Betrieb. Der Zustand des thermischen Abbildes bleibt gespeichert, solange der Binäreingang aktiv ist. Es ist möglich, das thermische Abbild zurückzusetzen. 4 Temperaturerfassung (ANSI 38) Zur Temperaturerfassung können entweder 5 interne Temperaturfühlereingänge oder bis zu 12 Messfühler über externe Temperaturerfassungsgeräte verwendet werden. Als Beispiel für die Applikation mit 5 internen Temperaturfühlereingängen können 2 der Messfühler an jedes Lager angelegt werden (50 % der Motorausfälle werden durch Lagerüberhitzung verursacht). Der 5. Temperaturfühlereingang kann dann zur Überwachung der Umgebungstemperatur eingesetzt werden. Die Ständertemperatur wird mittels des Stromdurchflusses durch die Ständerwicklung errechnet. Alternativ können bis zu 2 Thermoboxen mit insgesamt 12 Messfühlern eingesetzt werden. Die Anbindung dieser Thermoboxen erfolgt entweder über RS485-Verbindung an Port B oder über Ethernet an Port A. Die Messfühler können auch zur Temperaturüberwachung von Transformatoren oder anderen Geräten der Primärtechnik verwendet werden. Anlaufzeitüberwachung (ANSI 48/14) Die Anlaufzeitüberwachung schützt den Motor vor zu langen Anlaufvorgängen. Diese können z.b. auftreten, wenn zu große Lastmomente vorliegen, zu große Spannungseinbrüche beim Zuschalten des Motors entstehen oder der Läufer blockiert ist. Die Auslösezeit wird entsprechend folgender Gleichung ermittelt: Bild 4/7 Kennlinie der Anlaufzeitüberwachung t AUS I A 2 t AUS I A t Amax I I t Amax = Auslösezeit = Anlaufstrom des Motors = maximal zulässige Anlaufzeit = tatsächlich fließender Strom Da der Stromfluss die Ursache der Erwärmung der Motorwicklung ist, wird anhand dieser Gleichung die Anlaufüberwachungszeit berechnet. Durch die Bemessung der Auslösezeit nach oben genannter Formel wird auch ein verlängerter Anlauf bei verringerter Spannung (und verringertem Anlaufstrom) richtig bewertet. Die Auslösezeit entspricht einer AMZ-Kennlinie (I 2 t). Ein blockierter Läufer kann über einen Drehzahlsensor (Binärsignal) erfasst werden. So kann in diesem Fall ein sofortiges Abschalten bewirkt werden. SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/9

72 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht 4 Lastsprungerkennung bei Motoren (ANSI 51M) Zu hohe plötzliche Last kann zur Abbremsung und Blockierung des Motors und damit zu mechanischen Schäden führen. Der mit einem Lastsprung einhergehende Stromanstieg wird durch die Funktion mit Warnung und Auslösung überwacht. Der Überlastschutz arbeitet in diesem Fall zu langsam und ist deshalb als Schutz ungeeignet. Schieflastschutz (ANSI 46) Der Schieflastschutz erkennt einen Phasenausfall bzw. eine Schieflast infolge Netzunsymmetrie und schützt den Läufer vor unzulässiger Erwärmung. Unterstromüberwachung (ANSI 37) Mit dieser Funktion wird ein plötzlich zurückgehender Strom erkannt, welcher durch eine verringerte Last auftreten kann. Dadurch werden z.b. Wellenbruch, das Leerlaufen von Pumpen oder Gebläseausfall erkannt. Motorstatistik Wesentliche Informationen über den Motorstart (Dauer, Strom, Spannung) sowie allgemeine Information wie Anzahl der Starts, Gesamtlaufzeit, Gesamtstillstand usw. werden als Statistikwerte im Gerät gespeichert. Überspannungsschutz (ANSI 59) Der 2-stufige Überspannungsschutz erkennt unzulässige Überspannungen in Netzen und elektrischen Maschinen. Diese Funktion kann wahlweise mit den Leiter-Leiter- und Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmit- oder Spannungsgegensystem arbeiten. Unterspannungsschutz (ANSI 27) Der 2-stufige Unterspannungsschutz schützt insbesondere elektrische Maschinen (Pumpspeichergeneratoren und Motoren) vor den Folgen gefährlicher Spannungsrückgänge. Er trennt die Maschinen vom Netz und vermeidet so unzulässige Betriebszustände und einen möglichen Stabilitätsverlust. Ein physikalisch richtiges Verhalten des Schutzes wird bei elektrischen Maschinen durch die Bewertung des Mitsystems erreicht. Die Schutzfunktion ist dabei in einem weiten Frequenzbereich (45 bis 55 Hz, 55 bis 65 Hz) spezifiziert, um im Fall von auslaufenden Motoren und der damit verbundenen Frequenzabsenkung weiterhin Schutzbetrieb zu ermöglichen. Die Funktion kann wahlweise auch mit den Leiter-Leiter- und den Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmitsystem arbeiten. Zudem kann sie mit einem Stromkriterium überwacht werden. Frequenzschutz (ANSI 81O/U) Der Frequenzschutz kann als Über- und Unterfrequenzschutz genutzt werden. Er schützt elektrische Maschinen und Anlagenteile vor den Folgen von Drehzahlabweichungen (Vibration, Erwärmung usw.). Frequenzänderungen im Netz werden erfasst und einstellwertabhängig ausgewählte Verbraucher abgeschaltet. Der Frequenzschutz ist über einen weiten Frequenzbereich einsetzbar (40 bis 60 Hz für 50 Hz, 50 bis 70 Hz für 60 Hz). Er ist vierstufig ausgeführt (wahlweise als Über- oder Unterfrequenz oder AUS). Jede Stufe ist einzeln verzögerbar. Neben der Blockierung der Frequenzstufen über einen Binäreingang wird diese zusätzlich durch eine Unterspannungsstufe vorgenommen. Anwenderspezifische Funktionen (ANSI 32, 51V, 55, usw.) Zusatzfunktionen können mit Hilfe von CFC oder flexiblen Schutzfunktionen realisiert werden. Typische Schutzfunktionen hierbei sind die Regelung des Rückleistungsschutzes sowie die Erfassung von spannungsabhängigem Überstromzeitschutz, Phasenwinkel und Nullspannung. Weitere Funktionen Messwerte Aus den erfassten Größen Strom und Spannung werden Effektivwerte sowie cos ϕ, Frequenz, Wirk- und Blindleistung errechnet. Für die Messwertverarbeitung stehen die folgenden Funktionen zur Verfügung: Ströme I L1, I L2, I L3, I N, I EE Spannungen U L1, U L2, U L3, U 12, U 23, U 31 Symmetrische Komponenten I 1, I 2, 3I 0 ; U 1, U 2, 3U 0 Wirk- und Scheinleistungen P, Q, S (P, Q auch phasenselektiv) Leistungsfaktor cos ϕ (auch phasenselektiv) Frequenz Energiefluss (positive und negative Wirk- und Schein- leistung) Schleppzeiger für mittlere sowie minimale und maximale Strom- und Spannungswerte Betriebsstundenzähler Betriebsmitteltemperatur bei Überlast Grenzwertüberwachung Die Grenzwertverarbeitung erfolgt mit Hilfe der freiprogrammierbaren Logik im CFC. Von dieser Grenzwertmeldung können Befehle abgeleitet werden. Nullpunktunterdrückung In einem bestimmten Bereich sehr geringer Messwerte wird der Wert auf Null gesetzt, um Störungen zu unterdrücken. 4/10 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

73 Motorschutz 7SK80 Funktionsübersicht Zählwerte Für Betriebszählungen bildet das Gerät aus Strom- und Spannungsmesswerten einen Energiezählwert. Wenn ein externer Zähler mit Zählimpulsausgang verfügbar ist, kann das 7SK80-Gerät Zählimpulse über einen Meldeeingang erfassen und verarbeiten. Die Zählwerte werden auf dem Display angezeigt und als Zählervorschub an die Zentrale weitergeleitet. Es wird zwischen abgegebener und bezogener Energie sowie zwischen Wirk- und Blindarbeit unterschieden. Leistungsschalterabnutzung/ Leistungsschalterrestlebensdauer Durch Verfahren zur Ermittlung der Leistungsschalterkontaktabnutzung bzw. der Restlebensdauer des Leistungsschalters (LS) wird die Möglichkeit gegeben, Wartungsintervalle der LS an ihrem tatsächlichen Abnutzungsgrad auszurichten. Der Nutzen liegt in der Reduzierung von Wartungs- bzw. Instandhaltungskosten. Ein mathematisch exaktes Verfahren zur Abnutzungs- bzw. Restlebensdauerberechnung von Leistungsschaltern, welches die physikalischen Bedingungen in der Schaltkammer berücksichtigt, die während einer LS-Öffnung durch den gezogenen Lichtbogen entstehen, existiert nicht. Aus diesem Grund haben sich verschiedene Verfahren zur Ermittlung der LS-Abnutzung entwickelt, welche die unterschiedlichen Betreiberphilosophien widerspiegeln. Um diesen gerecht zu werden, bieten die Geräte mehrere Verfahren an: I I x, mit x = 1..3 i 2 t. Zusätzlich bieten die Geräte ein neues Verfahren zur Ermittlung der Restlebensdauer an: Zwei-Punkte-Verfahren. Als Ausgangsbasis für dieses Verfahren dient das doppellogarithmische Schaltdiagramm des LS-Herstellers (siehe Bild) und der zum Zeitpunkt der Kontaktöffnung gemessene Ausschaltstrom. Durch das Zwei-Punkte-Verfahren werden nach einer LS-Öffnung die Anzahl der noch möglichen Schaltspiele berechnet. Hierzu müssen lediglich die zwei Punkte P1 und P2 am Gerät eingestellt werden, welche in den technischen Daten des LS angegeben sind. Alle Verfahren arbeiten phasenselektiv und können mit einem Grenzwert versehen werden, bei dessen Über- bzw. Unterschreitung (bei der Restlebensdauerermittlung) eine Alarmmeldung abgesetzt wird. P1: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungsbetriebsstrom P2: Zulässige Schaltspielzahl bei Bemessungskurzschlussstrom Bild 4/8 Zulässige Schaltspielzahl in Abhängigkeit vom Ausschaltstrom Inbetriebsetzung Die Inbetriebsetzung ist denkbar einfach und wird durch DIGSI 4 unterstützt. Der Status der binären Eingänge kann gezielt gelesen, der Zustand der binären Ausgänge gezielt gesetzt werden. Prüffunktionen für Schaltelemente (Leistungsschalter, Trenner) werden über Schaltfunktionen ausgeführt. Die analogen Messwerte sind als umfangreiche Betriebsmesswerte dargestellt. Die Übertragung von Informationen zur Zentrale während der Wartungsarbeiten kann durch eine Übertragungssperre verhindert werden. Zu Testzwecken während der Inbetriebnahme können alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung versehen werden. Testbetrieb Zu Testzwecken können während der Inbetriebsetzung alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung an eine angeschlossene Leittechnik abgesetzt werden. 4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/11

74 Motorschutz 7SK80 Anwendungsbeispiele Strahlennetze Allgemeine Hinweise: Das von der Einspeisung am weitesten entfernte Relais (D) hat die kürzeste Auslösezeit. Vorgeordnete Relais müssen zu nachgeordneten Relais in Schritten von ca. 0,3 s zeitlich gestaffelt werden. 1) Schieflastschutz (ANSI 46) als Reserveschutz gegen asymmetrische Störungen A Einspeisung Transformatorschutz Sammelschiene weitere Versorgungsleitungen B I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 1) Sammelschiene C I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 4 Last Sammelschiene D I>t I E >t I 2 >t 51 51N 46 SIP C-0020-de.ai Last Last Bild 4/9 Schutzkonzept mit Überstromzeitschutz Erdschlusserfassung in isolierten oder kompensierten Netzen In isolierten oder kompensierten Netzen kann mit Hilfe der empfindlichen Erdschlussrichtungserfassung ein aufgetretener Erdschluss schnell gefunden werden. 1) Die empfindliche Strommessung des Erdstromes sollte über einen Kabelumbauwandler erfolgen Einspeisung Sammelschiene I>> I>t XR96 1) 60/1 I E >t ger 67Ns LSA4840a-de.ai Last Bild 4/10 Schutzkonzept für Erdschlussrichtungserfassung 4/12 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

75 Motorschutz 7SK80 Anwendungsbeispiele Kleine und mittlere Motoren < 1MW Mit effektiver oder niederohmiger Einspeisung (I E I N, Motor ) anwendbar bei Niederspannungsmotoren und Hochspannungsmotoren mit niederohmiger Einspeisung (I E I N, Motor ) I>, I>>, I>>> I E >t > I 2 ANL t I 2 > 50 51N LSA4869a-de.ai M Bild 4/11 Schutzkonzept für kleine Motoren Hochohmige Einspeisung (I E I N, Motor ) 1) Kabelumbauwandler 2) Die empfindliche Erdschlussrichtungserfassung (ANSI 67Ns) ist nur mit der Einspeisung eines isolierten oder durch die Peterson-Spule geerdeten Netzes anwendbar. 7XR96 1) 60/1 A I>> > I 2 ANL t I 2 > I< I E >t 51N 2) 67Ns LSA4870a-de.ai M Bild 4/12 Schutzkonzept für mittlere Motoren 4 Generatoren < 500 kw Sammelschiene Mittelspannung Wenn ein Kabelumbauwandler für den empfindlichen Erdschlussschutz zur Verfügung steht, sollte der 7SK80 mit dem empfindlichen Erdstromeingang verwendet werden. G I>t I E >t I 2 > > 51/51N LSA4871a-de.ai Bild 4/13 Schutzkonzept für kleinste Generatoren mit starr geerdetem Neutralleiter Sammelschiene Mittelspannung Generator 2 G1 I>t I E >t I 2 > > 51/51N LSA4872a-de.ai RN = UN 3. (0,5 bis 1). IN Bild 4/14 Schutzkonzept für kleinste Generatoren mit niederohmiger Sternpunkterdung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/13

76 Motorschutz 7SK80 Anwendungsbeispiele Generatoren bis 1MW Zwei Spannungswandler in V-Schaltung sind ausreichend. Sammelschiene G 81 f>< I>t > I 2 > P > U> I E >t 51N LSA4873a-de.ai Bild 4/15 Schutzkonzept für kleine Generatoren 4 Sammelschienenschutz durch Überstromrelais mit rückwärtiger Verriegelung Anwendbar bei Verteilersammelschienen ohne erhebliche (< 0,25 x I N ) Rückspeisung von den Abgängen. Einspeisung rückwärtige Verriegelung I>>t 0 50/50N 51/51N t 0 = 50 ms Sammelschiene I>> I>t I>> I>t I>> I>t 50/50N 51/51N 50/50N 51/51N 50/50N 51/51N LSA4842a-de.ai Bild 4/16 Sammelschienenschutz mit rückwärtiger Verriegelung Leitungsabzweig mit Lastabwurf In instabilen Netzen (z.b. Inselnetze, Notstromversorgung in Krankenhäusern) kann es erforderlich sein, ausgewählte Verbraucher zum Schutz des Gesamtnetzes vor Überlastung vom Netz zu trennen. Die Überstromzeitschutzfunktionen sind nur im Kurzschlussfall wirksam. Die Überlastung des Generators ist als Frequenzbzw. Spannungsabfall messbar. U< f< 27 81U I>, I>>, I>>> I E >> I>, I p I E >, I Ep 50 50N 51 51N Sammelschiene > 49 I 2 > endgültiges AUS LSA4876a-de.ai Bild 4/17 Leistungsabzweig mit Lastabwurf 4/14 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

77 Motorschutz 7SK80 Anwendungsbeispiele Schutz eines Transformators Die Hochstromstufe ermöglicht eine Stromstaffelung, die Überstromstufen arbeiten als Reserveschutz zu unter - lagerten Schutzgeräten, und die Über lastfunktion schützt den Transformator vor thermischer Über lastung. Stromschwache, einpolige Fehler auf der Unterspannungsseite, die sich oberspannungsseitig im Gegensystem abbilden, können mit dem Schieflastschutz erfasst werden. Die verfügbare Inrushsperre verhindert ein Ansprechen durch Inrushströme des Transformators. AUS U>, t 59 I>t, I>>t, I>, I>> υ>t I 2 >t, I 2 >>t I p I E >, I E >> I E >t, I E >>t, I Ep 50N 51N Inrushsperre Sammelschiene Hochspannung 87 z.b. 7UT61 I E >, I E >> 50N I E >t, I E >>t, I Ep 51N 4 AUS I 2 >>t, I 2 >t 46 I>, I>> I>t, I>>t, I p Sammelschiene Hochspannung LSA2203b-de.ai typischer Abzweig Unsymmetrische Fehler Motorschutz Als Kurzschlussschutz stehen z.b. die Stufen I>> und I E >> zur Verfügung. Lastsprünge im laufenden Betrieb wer den durch die I Last >-Funktion erfasst. Für isolierte Netze kann die empfindliche Erdfehlererfassung (I EE >>, U 0 >) verwendet werden. Der Ständer wird gegen thermische Überlastung durch υs, der Läufer durch I 2 >, Anlaufzeitüberwachung und Wiedereinschaltsperre geschützt. Über einen Binäreingang wird ein blockierter Läufer erkannt und entsprechend schnell abgeschaltet. Die Wiedereinschalt sperre kann durch einen Notanlauf außer Funktion gesetzt werden. Die Unterspannungsfunktion verhindert einen Start bei zu niedriger Span nung, die Überspannungsfunktion verhindert Isolationsschäden. Bild 4/18 Typisches Schutzkonzept bei einem Transformator Drehzahlmesser M Drehfeld U< U< U 0 > N I>, I>>, I>>> S > M N blockierter Läufer oder 67N I 2 > I< I Last > Anlaufzeitüberwachung Wiedereinschaltsperre I E > I E >> Sammelschiene Bild 4/19 Typisches Schutzkonzept eines Hochspannungs-Asynchronmotors LSA2204a-de.ai SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/15

78 Motorschutz 7SK80 Auswahl- und Bestelldaten Beschreibung Bestell-Nr. Kurzangabe 7SK Messeingänge, Binäreingaben und -ausgaben Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 x U, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 x U, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 5 Temperaturfühler, 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 4 x I, 3 x U, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 5 Temperaturfühler, 1 Livekontakt siehe folgende Seite Messeingänge, Voreinstellungen I I ph = 1 A/5 A, I e = 1 A/5 A I ph = 1 A/5 A, I ee (empfindlich) = 0,001 bis 1,6 A/0,005 bis 8 A 1 2 Hilfsspannung (Stromversorgung) DC 24 V/48 V DC 60 V/110 V/125 V/220 V/250 V, AC 115 V, AC 230 V Konstruktiver Aufbau Aufbaugehäuse, Schraubklemmen Einbaugehäuse, Schraubklemmen Regionsspezifische Ausprägung und Sprachvoreinstellung Region DE, IEC, Sprache deutsch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache englisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region US, ANSI, Sprache US englisch (Sprache änderbar), Frontfolie US Region FR, IEC/ANSI, Sprache französisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache spanisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache italienisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region RUS, IEC/ANSI, Sprache russisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region CHN, IEC/ANSI, Sprache chinesisch (Sprache nicht änderbar), Frontfolie chinesisch B E A B C D E F G K Port B (Geräteunterseite, hinten) keine Bestückung IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS232 IEC DIGSI 4/Modem oder Thermobox, elektrisch RS485 IEC DIGSI 4/Modem oder Thermobox, optisch 820 nm, ST-Stecker PROFIBUS DP Slave, elektrisch RS485 PROFIBUS DP Slave, optisch, Doppelring, ST-Stecker MODBUS, elektrisch RS485 MODBUS, optisch 820 nm, ST-Stecker DNP 3.0, elektrisch RS485 DNP 3.0, optisch 820 nm, ST-Stecker IEC , redundant, elektrisch RS485, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, elektrisch, doppelt, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, optisch, doppelt, LC-Stecker Port A (Geräteunterseite, vorne) keine Bestückung mit Ethernetschnittstelle (DIGSI-Schnittstelle, Thermoboxanschluss, nicht IEC 61850), RJ45-Stecker Messung/Störschreibung mit Störschreibung mit Störschreibung, mit Mittelwertbildung, mit Min/Max-Werten L 0 A 9 L 0 B 9 L 0 D 9 L 0 E 9 L 0 G 9 L 0 H 9 L 0 P 9 L 0 R 9 L 0 S Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 4/16 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

79 Motorschutz 7SK80 Auswahl- und Bestelldaten ANSI-Nr. Beschreibung Bestell-Nr. 50/51 50N/51N 50N(s)/51N(s) 1) 49 74TC 50BF / M Grundausführung Überstromzeitschutz XMZ Phase I>, I>>, I>>>, I p Erdkurzschlussschutz XMZ Erde I E >, I E >>, I E >>>, I Ep Erdschluss-/Erdkurzschlussschutz I EE >, I EE >>, I EEp Überlastschutz Auslösekreisüberwachung Schalterversagerschutz Schieflastschutz Verriegeltes AUS/Lockout Anlaufzeitüberwachung Unterstromüberwachung Wiedereinschaltsperre Rotorblockierschutz Lastsprungschutz Motorstatistik Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom) Inrushstabilisierung H D 0 2) 67N 67N(s) 1) 64/59N 27/59 81 U/O 47 32/55/81R Grundausführung + Erdschlussrichtungserfassung + Spannungsschutz + Frequenzschutz Gerichteter Erdkurzschlussschutz I E >, I E >>, I Ep Gerichteter Erdschluss-/Erdkurzschlussschutz I EE >, I EE >>, I EEp Verlagerungsspannung Unter-/Überspannung Unter-/Überfrequenz, f<, f> Drehfeldrichtung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Strom und Spannung): Spannungs-, Leistungsschutz Leistungsfaktor-, Frequenzänderungsschutz H E 0 3) 4 1) Je nach Erdstromeingang in Position 7 arbeitet die Funktion entweder als Erdschlussschutz (empfindlicher Eingang) oder als Erdkurzschlussschutz (normaler I E -Eingang) 2) Nur bei Stelle 6 = 1, 2 oder 5 3) Nur bei Stelle 6 = 3, 4 oder 6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/17

80 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 4 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4784a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/20 Motorschutz 7SK801 4/18 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

81 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 Lifekontakt Stromversorgung = Port B z.b. Systemschnittstelle = (~) + - C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 D9 D10 D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 C1 C2 B 4 Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4785a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/21 Motorschutz 7SK802 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/19

82 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 E9 Q2 E11 E12 E13 E14 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE U L1, U 12 U L2, U 23 U L3, U E, U X BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 4 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4874a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung an der Gehäuseunterseite Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/22 Motorschutz 7SK803 4/20 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

83 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 E9 Q2 E11 E12 E13 E14 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE U L1, U 12 U L2, U 23 U L3, U E, U X BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 Lifekontakt Stromversorgung = = + (~) - Port B z.b. Systemschnittstelle C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 D9 D10 D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 C1 C2 B 4 Port A Ethernet-Schnittstelle A LSA4875a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung an der Gehäuseunterseite Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/23 Motorschutz 7SK804 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/21

84 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 4 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt Stromversorgung = = (~) + - E10 E8 E7 C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B (+) D1 (-) D2 D5 (+) D3 (-) D4 (+) D7 (-) D8 D6 (+) D9 (-) D10 (+) D11 (-) D12 D13 D14 RTD1 COMP12 RTD2 RTD3 COMP34 RTD4 RTD5 COMP5 *) Port A Ethernet-Schnittstelle USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse LSA4823b-de.ai A Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/24 Motorschutz 7SK805 4/22 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

85 Motorschutz 7SK80 Anschlussschaltpläne F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 E9 E11 E12 E13 E14 Q2 I L1 I L2, I E2 I L3 I E, I EE U L1, U 12 U L2, U 23 U L3, U E, U X BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 C11 C9 C10 C14 C13 C12 E1 E2 E3 E4 E5 E6 C3 C4 C5 C6 C7 C8 BE1 BE2 BE3 Lifekontakt Stromversorgung = = + (~) - E10 E8 E7 C1 C2 4 Port B z.b. Systemschnittstelle B (+) D1 (-) D2 D5 (+) D3 (-) D4 (+) D7 (-) D8 D6 (+) D9 (-) D10 (+) D11 (-) D12 D13 D14 RTD1 COMP12 RTD2 RTD3 COMP34 RTD4 RTD5 COMP5 *) Port A Ethernet-Schnittstelle USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse LSA4824b-de.ai A Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 4/25 Motorschutz 7SK806 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/23

86 Motorschutz 7SK80 Anschlussbeispiele Anschaltung Strom- und Spannungswandler Standardanschluss L1 L2 L3 Für geerdete Netze wird der Summenstrom aus den Phasenströmen durch die Holmgreenschaltung ermittelt. Aufbau-/Einbaugehäuse F1 I L1 F3 I L2 F2 F4 P2 P1 S2 S1 F5 F7 I L3 I E F6 F8 LSA4826a-de.ai SIPROTEC M Bild 4/26 Holmgreenschaltung ohne Richtungszusatz U L1 L2 L3 4 V v u Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-E E11 U L2-E E12 E13 U L3-E E14 F1 I L1 F2 L K l k F3 F5 F7 I L2 I L3 I E F4 F6 F8 LSA4827a-de.ai SIPROTEC M Bild 4/27 Holmgreenschaltung mit Richtungszusatz für Erde (kein Richtungszusatz für Phasen) L1 L2 L3 Aufbau-/Einbaugehäuse F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L K l k Bild 4/28 Stromwandleranschlüsse an drei Stromwandler-Erdstrom von zusätzlichem Summenstromwandler F8 I E SIPROTEC F7 LSA4790a-de.ai 4/24 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

87 Motorschutz 7SK80 Anschlussbeispiele Anschluss für kompensierte Netze In der Abbildung ist der Anschluss zweier Phasenspannungen sowie der Spannung U E der offenen Dreieckswicklung und eines Kabelumbauwandlers für den Erdstrom dargestellt. Diese Anschaltung gewährt maximale Genauigkeit für die Erdfehlerrichtungsbestimmung und sollte in kompensierten Netzen verwendet werden. U V e n u v Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-L2 L1 L2 L3 E11 U L3-L2 E12 E13 U E E14 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L l K k F8 I EE SIPROTEC F7 LSA4792a-de.ai 4 Bild 4/29 Wattmetrische Erdschlussrichtungserfassung (kein Richtungzusatz für Phasen) Hier ist die gerichtete empfindliche Erdfehlererfassung dargestellt. U L1 L2 L3 V e n Aufbau-/Einbaugehäuse E13 U E E14 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L l F5 I L3 F6 K k L1 L2 L3 L l K k F8 I EE SIPROTEC F7 LSA4793a-de ai Bild 4/30 Gerichtete empfindliche Erdfehlererfassung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/25

88 Motorschutz 7SK80 Anschlussbeispiele Anschluss für alle Netzarten Die Abbildung zeigt den Anschluss von drei Strom- und zwei Spannungswandlern in V-Schaltung. Ein gerichteter Erdfehlerschutz ist nicht möglich, weil die Verlagerungsspannung nicht berechnet werden kann. U V U V u v u v Aufbau-/Einbaugehäuse U E9 L1-L2 E12 U E11 L3-L2 L1 L2 L3 F1 I L1 F2 F3 I L2 F4 L K l k F5 F7 I L3 I E F8 F8 LSA4859a-de.ai SIPROTEC M 4 Bild 4/31 Holmgreenschaltung mit Spannungsfunktionen (kein Richtungszusatz für Phasen) 4/26 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

89 Motorschutz 7SK80 Anschlussbeispiele Übersicht der Anschlussarten Sternpunktbehandlung Funktion Stromanschluss Spannungsanschluss (niederohmig) geerdete Netze Kurzschlussschutz Phasen/ Holmgreenschaltung, Erde ungerichtet mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Kabelumbauwandler möglich (niederohmig) geerdete Netze Empfindlicher Erdfehlerschutz Kabelumbauwandler erforderlich isolierte oder kompensierte Netze Kurzschlussschutz Phasen ungerichtet Holmgreenschaltung, mit 3 oder 2 Phasenstromwandlern möglich (niederohmig) geerdete Netze isolierte oder kompensierte Netze (niederohmig) geerdete Netze isolierte Netze kompensierte Netze Tabelle 4/4 Übersicht der Anschlussarten Kurzschlussschutz Phasen gerichtet Kurzschlussschutz Phasen gerichtet Kurzschlussschutz Erde gerichtet Erdschlussschutz sin ϕ-messung Erdschlussschutz cos ϕ-messung Holmgreenschaltung, mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Holmgreenschaltung, mit 3 oder 2 Phasenstromwandlern möglich Holmgreenschaltung, mit 3 Phasenstromwandlern erforderlich Kabelumbauwandler möglich Holmgreenschaltung, wenn Erdstrom > 0,05 I N sekundärseitig, ansonsten Kabelumbauwandler erforderlich Kabelumbauwandler erforderlich Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Leiter-Anschluss Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Leiter-Anschluss Leiter-Erde-Anschluss erforderlich 3-mal Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Erde-Anschluss mit offener Dreieckswicklung 3-mal Leiter-Erde-Anschluss oder Leiter-Erde-Anschluss mit offener Dreieckswicklung 4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 4/27

90 Motorschutz 7SK80 4 4/28 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

91 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 SIPROTEC Compact Answers for energy.

92 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Seite Beschreibung 5/3 Funktionsübersicht 5/4 Anwendungen 5 /5 Funktionsbeschreibungen 5/ 6 Anwendungsbeispiele 5/ 8 Auswahl- und Bestelldaten 5 /10 Anschlussschaltpläne 5/12 Anschlussbeispiele 5/14 5 Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 5/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

93 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Beschreibung Beschreibung Das SIPROTEC Compact 7RW80 ist ein digitaler, multifunktionaler Schutz, der an die Spannungswandler angeschlossen wird. Er ist einsetzbar in Verteilungsnetzen, an Transformatoren und elektrischen Maschinen. Bei Abweichungen von den zulässigen Spannungs-, Frequenz- und Übererregungswerten reagiert der Schutz entsprechend den Einstellwerten. Das digitale Schutzgerät 7RW80 wird auch zur Netzentkupplung oder für einen Lastabwurf bei drohenden Netzzusammenbrüchen infolge unzulässig großer Frequenzabsenkungen eingesetzt. Die integrierte Lastzuschaltfunktion ermöglicht die Wiederherstellung des Netzes nach Wiederkehr der Netzfrequenz. Das SIPROTEC Compact 7RW80 bietet flexible Schutzfunktionen. Zur Erfüllung individueller Anforderungen können zusätzlich zu den bereits vorhandenen Schutzfunktionen bis zu 20 weitere Schutzfunktionen hinzugefügt werden. Somit lassen sich beispielsweise ein Frequenzänderungsschutz oder ein Rückleistungsschutz realisieren. Das Gerät unterstützt die Steuerung des Leistungsschalters, weiterer Schaltgeräte und Automatisierungsfunktionen. Die integrierte programmierbare Logik (CFC) ermöglicht es dem Anwender, zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) eigene Funktionen hinzuzufügen. Anwender können zudem benutzerdefinierte Meldungen erstellen. Besondere Merkmale Bild 5/1 7RW80 Frontansicht LSP eps Steckbare Spannungsklemmenblöcke Binäreingangsschwellen mit DIGSI einstellbar (3 Stufen) 9 parametrierbare Funktionstasten Sechszeiliges Display Pufferbatterie auf der Frontseite austauschbar USB-Port auf der Frontseite 2 weitere Kommunikationsschnittstellen IEC mit integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) Querkommunikation zwischen Geräten über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP LSP eps 5 Bild 5/2 7RW80 Rückansicht SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/3

94 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Funktionsübersicht Schutzfunktionen IEC-Norm ANSI-Norm Unter-/Überspannungsschutz U<, U> 27/59 Überspannung, Nullsystem U E, U 0 > 59N 1) Unter-/Überfrequenzschutz f<, f> 81O/U Lastzuschaltung Vektorsprung (Spannung) Δϕ> Übererregungsschutz U/f 24 Drehfeldüberwachung U 2 >, Drehfeld 47 Synchrocheck 25 Frequenzänderung df /dt 81R Spannungsänderung du/dt Auslösekreisüberwachung 74TC Verriegeltes AUS/Lockout 86 Tabelle 5/1 Funktionsübersicht 5 Steuerfunktionen/programmierbare Logik Steuerbefehle für Leistungsschalter und Trenner Steuerung über Tastatur, Binäreingänge, DIGSI 4 oder SCADA-System Benutzerdefinierte Logik mit CFC (z.b. Verriegelung). Überwachungsfunktionen Betriebsmesswerte U, f Minimale und maximale Werte Auslösekreisüberwachung Sicherungsausfallüberwachung 8 Störschriebe. Kommunikationsschnittstellen System-/Serviceschnittstelle IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Ethernet-Schnittstelle für DIGSI 4 USB-Frontschnittstelle für DIGSI 4. Hardware 3 Spannungswandler 3/7 Binäreingänge (Schwellwerte über Software konfigurierbar) 5/8 Binärausgänge (2 Wechsler) 1 Live-Statuskontakt Steckbare Anschlussklemmenblöcke. 1) Nicht verfügbar, wenn Funktionspaket C oder E (Synchrocheck) ausgewählt wird. 5/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

95 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anwendung Das SIPROTEC Compact 7RW80 ist ein numerisches Schutzgerät, das auch Steuerungs- und Überwachungsaufgaben erfüllt. Somit wird der Anwender in seiner wirtschaftlichen Betriebsführung unterstützt und die zuverlässige Versorgung der Kunden mit elektrischer Energie sichergestellt. Die Vor- Ort-Bedienung wurde nach ergonomischen Gesichtspunkten gestaltet. Sehr viel Wert wurde auf ein großes, gut ablesbares Display gelegt. Steuerung Die integrierte Steuerfunktion ermöglicht die Steuerung von Trennern und Leistungsschaltern über das integrierte Bedienfeld, Binäreingänge, DIGSI 4 oder Leittechnik (z.b. SICAM). Programmierbare Logik Die integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle eigene Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle (Verriegelung) oder Schaltanlage zu implementieren und benutzerdefinierte Meldungen zu erzeugen. Betriebsmesswerte Umfangreiche Betriebsmesswerte, Grenzwerte und Zählwerte ermöglichen eine verbesserte Betriebsführung sowie vereinfachte Inbetriebsetzung. Betriebsmeldungen Mit der Speicherung von Störfallmeldungen, Fehlermeldungen, Fehlerdatensätzen und Statistiken wird der Betrieb der Schaltstation dokumentiert. Leitungsschutz Als Ergänzung zum Leitungsschutz bieten die 7RW80-Geräte mehrere Stufen für Spannungs- und Frequenzschutz. Generator- und Transformatorschutz Mit den Funktionen Spannungs-, Frequenz- und Übererregungsschutz bieten die 7RW80-Geräte einen vollwertigen Schutz für Generatoren und Transformatoren bei fehlerhafter Spannungs- bzw. Frequenzregelung, bei Volllastabschaltungen oder im Inselbetrieb von Erzeugungsanlagen. Netzentkupplung und Lastabwurf Für die Netzentkupplung und den Lastabwurf haben die 7RW80-Geräte Funktionen wie Spannungs- und Frequenzschutz sowie Frequenzänderungs- und Spannungsänderungsschutz an Bord. Lastzuschaltung Für die Wiederherstellung des Netzes stehen im 7RW80- Gerät die Funktionen Frequenzschutz und Lastzuschaltung zur Verfügung. Schaltanlagen der Hoch- und Mittelspannung Alle Geräte passen optimal zu den Erfordernissen der Hochund Mittelspannungsanwendungen. In den Schaltschränken sind in der Regel keine gesonderten Messgeräte (z.b. für Strom, Spannung, Frequenz, Messumformer ) oder zusätzliche Steuerkomponenten erforderlich. 5 Sammelschiene Vor-Ort-Fernsteuerung Befehle/Rückmeldungen 74TC Auslösekreisüberwachung 86 Lockout CFC-Logik & Betriebsmesswerte Grenzwerte Mittelwerte Min/Max-Speicher U/f 25 U/f Synchronkontrolle du/dt df/dt Bedienung Kommunikationsmodule Energiezählwerte: als Zählimpulse 24 f<, f> U> 81R U< Esc Fn Enter RS232/485/LWL/ Ethernet IEC IEC PROFIBUS-DP DNP 3.0 MODBUS RTU Störschreibung φ> Vektorsprung LZ Lastzuschaltung 81U/O 47 59N U E > 1) Drehfeldüberwachung SIP-0001a-de.ai 1) Nicht verfügbar, wenn Funktionspaket Q (Synchrocheck) ausgewählt wird. Bild 5/3 Funktionsumfang SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/5

96 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Funktionsübersicht 5 Schutzfunktionen Unterspannungsschutz (ANSI 27) Der 2-stufige Unterspannungsschutz schützt insbesondere elektrische Maschinen (Pumpspeichergeneratoren und Motoren) vor den Folgen gefährlicher Spannungsrückgänge. Er trennt die Maschinen vom Netz und vermeidet so unzulässige Betriebszustände und einen möglichen Stabilitätsverlust. Ein physikalisch richtiges Verhalten des Schutzes wird bei elektrischen Maschinen durch die Bewertung des Mitsystems erreicht. Die Schutzfunktion ist dabei in einem weiten Frequenzbereich (25 bis 70 Hz) spezifiziert, um im Fall von auslaufenden Motoren und der damit verbundenen Frequenzabsenkung weiterhin Schutzbetrieb zu ermöglichen. Die Funktion kann wahlweise auch mit den Leiter-Leiter- und den Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmitsystem arbeiten. Zudem steht eine anwenderdefinierbare Kennline mit bis zu 20 Wertepaaren zur Verfügung. Überspannungsschutz (ANSI 59) Der 2-stufige Überspannungsschutz erkennt unzulässige Überspannungen in Netzen und elektrischen Maschinen. Diese Funktion kann wahlweise mit den Leiter-Leiter- und Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmit- oder Spannungsgegensystem arbeiten. Zusätzlich steht eine anwenderdefinierbare Kennlinie mit bis zu 20 Wertepaaren zur Verfügung. Frequenzschutz (ANSI 81O/U) Der Frequenzschutz kann als Über- und Unterfrequenzschutz genutzt werden. Er schützt elektrische Maschinen und Anlagenteile vor den Folgen von Drehzahlabweichungen (Vibration, Erwärmung usw.). Frequenzänderungen im Netz werden erfasst und einstellwertabhängig ausgewählte Verbraucher abgeschaltet. Der Frequenzschutz ist über einen weiten Frequenzbereich einsetzbar (25 bis 70 Hz). Er ist vierstufig ausgeführt (wahlweise als Über- oder Unterfrequenz oder AUS). Jede Stufe ist einzeln verzögerbar. Neben der Blockierung der Frequenzstufen über einen Binäreingang wird diese zusätzlich durch eine Unterspannungsstufe vorgenommen. Lastzuschaltung Die Lastzuschaltung hat die Aufgabe, nach Wiederkehr der Netzfrequenz die Anlagenteile automatisch wieder zuzuschalten, die aufgrund einer aufgetretenen Überlast getrennt wurden. Vier Lastzuschaltstufen, die jeweils einzeln ein- oder ausgeschaltet werden können, stehen zur Verfügung. Sobald anhand der Frequenz auf ausreichende Einspeiseleistung geschlossen werden kann, schaltet die Lastzuschaltfunktion nacheinander Lasten zu definierten Zeitintervallen wieder zu. Übererregungsschutz (ANSI 24) Der Übererregungsschutz dient zur Erkennung einer unzulässig hohen Induktion (proportional zu U/f) in Generatoren bzw. Transformatoren, die zu einer thermischen Überbeanspruchung führt. Diese Gefahr ist bei Anfahrvorgängen, bei Volllastabschaltungen, bei schwachen Netzen und im Inselbetrieb möglich. Die abhängige Kennlinie wird mit den Herstellerdaten durch 8 Punkte eingestellt. Zusätzlich sind eine unabhängige Warnstufe und eine Schnellstufe nutzbar. Neben der Frequenz wird die maximale der drei verketteten Spannungen für die Berechnung des Quotienten U/f benutzt. Der überwachbare Frequenzbereich erstreckt sich von 25 bis 70 Hz. Vektorsprung Ein Kriterium zur Identifikation einer unterbrochenen Einspeisung ist die Überwachung des Phasenwinkels in der Spannung. Fällt die Einspeiseleitung aus, so führt die schlagartige Stromunterbrechung zu einem Phasenwinkelsprung in der Spannung. Dieser wird mittels Deltaverfahren erfasst, und bei Überschreiten des eingestellten Schwellenwertes erfolgt der Befehl zum Öffnen des Generator- bzw. Kuppelschalters. Flexible Schutzfunktionen Die 7RW80-Geräte bieten die Möglichkeit, bis zu 20 Schutzstufen bzw. Schutzfunktionen auf einfache Weise zu ergänzen. Hierzu wird über Parametrierung eine Standardschutzlogik mit einer beliebigen Kenngröße (Messgröße oder abgeleitete Größe) verbunden. Die Standardlogik besteht aus den schutzüblichen Elementen wie Anregemeldung, parametrierbare Verzögerungszeit, AUS-Kommando, Blockierungsmöglichkeit, usw. du/dt Bild 5/4 Prinzip der flexiblen Schutzfunktionen Die Spannung kann 3-phasig als auch phasenselektiv bewertet werden. Nahezu alle Größen lassen sich als Größer- oder Kleinerstufen betreiben. Alle Stufen arbeiten mit Schutzpriorität bzw. mit Schutzgeschwindigkeit. SIP-0002.de.ai 5/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

97 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Funktionsübersicht Im Folgenden sind die aus den zur Verfügung stehenden Kenngrößen realisierbaren Schutzstufen/-funktionen aufgelistet: Funktion ANSI U<, U>, U E > 27, 59, 59N 3U 0 >, U 1 > <, U 2 > < 59N, 47 f > < 81O, 81U df/dt > < 81R du/dt Tabelle 5/2 Realisierbare flexible Schutzfunktionen So lassen sich beispielsweise realisieren: Frequenzänderungsschutz (ANSI 81R) Spannungsänderungsschutz. Synchrocheck (ANSI 25) Die Geräte können beim Zuschalten des Leistungsschalters prüfen, ob die Synchronisierungsbedingungen der beiden Teilnetze erfüllt sind (klassischer Synchrocheck). Verriegeltes AUS/Lockout (ANSI 86) Alle Binärausgaben können wie LED gespeichert und mittels LED-Reset-Taste zurückgesetzt werden. Dieser Zustand wird auch bei Versorgungsspannungsausfall gespeichert. Eine Wiedereinschaltung ist erst nach Quittierung möglich. Auslösekreisüberwachung (ANSI 74TC) Ein oder zwei Binäreingänge können für die Überwachung der Leistungsschalterspule einschließlich ihrer Zuleitungen verwendet werden. Eine Alarmmeldung wird erzeugt, wenn eine Unterbrechung des Auslösekreises auftritt. Anwenderspezifische Funktionen Zusatzfunktionen können mit Hilfe von CFC oder flexiblen Schutzfunktionen realisiert werden. Weitere Funktionen Messwerte Aus den erfassten Größen der Spannungen werden Effektivwerte sowie die Frequenz errechnet. Für die Messwertverarbeitung stehen die folgenden Funktionen zur Verfügung: Spannungen U L1, U L2, U L3, U 12, U 23, U 31 Symmetrische Komponenten U 1, U 2, 3U 0 Frequenz Schleppzeiger für mittlere sowie minimale und maximale Spannungswerte Betriebsstundenzähler Grenzwertüberwachung Die Grenzwertverarbeitung erfolgt mit Hilfe der freiprogrammierbaren Logik im CFC. Von dieser Grenzwertmeldung können Befehle abgeleitet werden. Nullpunktunterdrückung In einem bestimmten Bereich sehr geringer Messwerte wird der Wert auf Null gesetzt, um Störungen zu unterdrücken. Inbetriebsetzung Die Inbetriebsetzung ist denkbar einfach und wird durch DIGSI 4 unterstützt. Der Status der binären Eingänge kann gezielt gelesen, der Zustand der binären Ausgänge gezielt gesetzt werden. Prüffunktionen für Schaltelemente (Leistungsschalter, Trenner) werden über Schaltfunktionen ausgeführt. Die analogen Messwerte sind als umfangreiche Betriebsmesswerte dargestellt. Die Übertragung von Informationen zur Zentrale während der Wartungsarbeiten kann durch eine Übertragungssperre verhindert werden. Zu Testzwecken während der Inbetriebnahme können alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung versehen werden. Testbetrieb Zu Testzwecken können während der Inbetriebsetzung alle Meldungen mit einer Testkennzeichnung an eine angeschlossene Leittechnik abgesetzt werden. 5 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/7

98 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anwendungsbeispiele Leitungsabzweig mit Lastabwurf In instabilen Netzen (z.b. Inselnetze, Notstromversorgung in Krankenhäusern) kann es erforderlich sein, ausgewählte Verbraucher zum Schutz des Gesamtnetzes vor Überlastung vom Netz zu trennen. Die Überstromzeitschutzfunktionen sind nur im Kurzschlussfall wirksam. Die Überlastung des Generators ist als Frequenz- bzw. Spannungsabfall messbar. Netzankopplung Übererregungsschutz U> U>> U/f=f(t) U< U> f<> U<< U>> RW80 7RW80 φ> f<> Vektorsprung 81 Netzentkopplung U< U<< U> U>> RW80 LZ Lastzuschaltung Lastabwurf U< U> f<> U<< U>> RW80 M SIP-0015a-de.ai Bild 5/5 Einsatzbeispiele 7RW80 5 Lastabwurf mit Frequenzänderungsschutz Aus der ermittelten Frequenz wird über ein Zeitintervall die Frequenzdifferenz bestimmt. Sie entspricht der momentanen Frequenzänderung. Dadurch ist es möglich, schnell größere Lasteinbrüche im Netz zu erkennen, bestimmte Verbraucher vom Netz zu trennen, um anschließend die Netzstabilität wieder herzustellen. Anders als der Frequenzschutz reagiert der Frequenzänderungsschutz bereits, bevor die Ansprechschwelle des Frequenzschutzes erreicht ist. Der Ansprechwert ist applikationsabhängig und richtet sich nach den Netzgegebenheiten. Der Frequenzänderungsschutz eignet sich auch zur Netzentkupplung. f 50 Hz 49 f a f b f c Bild 5/6 Lastabwurf f m t t 5 SIP-0016.de.ai 5/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

99 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anwendungsbeispiele Synchrocheck Der Synchrocheck prüft beim Zusammenschalten zweier Netzteile, ob die Einschaltung ohne Gefahr für die Stabilität des Netzes zulässig ist. Im Beispiel wird Last von einem Generator über einen Transformator auf die Sammelschiene gespeist. Die Schaltgruppe des Transformators kann in Form einer parametrierbaren Winkelanpassung berücksichtigt werden, sodass keine externen Anpassungsmittel erforderlich sind. Der Synchrocheck kann bei automatischen Wiedereinschaltungen als auch beim Steuern (Vor-Ort oder Fern) verwendet werden. Einspeisung Trafo G EIN Befehl U1 2 1) 25 SYN 1 U2 Vor-Ort-Fernsteuerung 2) 81 AWE 1) Synchronkontrolle 2) Automatische Wiedereinschaltung Sammelschiene SIP C-0022-de.ai Bild 5/7 Messung von Sammelschienen- und Abgangsspannung zur Synchronisierung 5 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/9

100 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Auswahl- und Bestelldaten Beschreibung Bestell-Nr. Kurzangabe 7RW Messeingänge, Binäreingaben und -ausgaben Gehäuse 1/6 19"; 3 x U, 3 BE, 5 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt Gehäuse 1/6 19"; 3 x U, 7 BE, 8 BA (2 Wechsler), 1 Livekontakt 1 2 Hilfsspannung (Stromversorgung) DC 24 V/48 V DC 60 V/110 V/125 V/220 V/250 V, AC 115 V, AC 230 V 1 5 siehe folgende Seite Konstruktiver Aufbau Aufbaugehäuse, Schraubklemmen Einbaugehäuse, Schraubklemmen B E Regionsspezifische Ausprägungen und Sprachvoreinstellungen Region DE, IEC, Sprache deutsch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache englisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region US, ANSI, Sprache US-englisch (Sprache änderbar), Frontfolie US Region FR, IEC/ANSI, Sprache französisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache spanisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region Welt, IEC/ANSI, Sprache italienisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region RUS, IEC/ANSI, Sprache russisch (Sprache änderbar), Frontfolie Standard Region CHN, IEC/ANSI, Sprache chinesisch (Sprache nicht änderbar), Frontfolie chinesisch A B C D E F G K 5 Port B (Geräteunterseite, hinten) keine Bestückung IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS232 IEC oder DIGSI 4/Modem, elektrisch RS485 IEC oder DIGSI 4/Modem, optisch 820 nm, ST-Stecker PROFIBUS DP Slave, elektrisch RS485 PROFIBUS DP Slave, optisch, Doppelring, ST-Stecker MODBUS, elektrisch RS485 MODBUS, optisch 820 nm, ST-Stecker DNP 3.0, elektrisch RS485 DNP 3.0, optisch 820 nm, ST-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, elektrisch, doppelt, RJ45-Stecker IEC 61850, 100 Mbit Ethernet, optisch, doppelt, LC-Stecker Port A (Geräteunterseite, vorne) keine Bestückung mit Ethernetschnittstelle (DIGSI-Schnittstelle, nicht IEC 61850), RJ45-Stecker Messung/Störschreibung mit Störschreibung und Min/Max-Werten der Spannungen L 0 A 9 L 0 B 9 L 0 D 9 L 0 E 9 L 0 G 9 L 0 H 9 L 0 R 9 L 0 S Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 5/10 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

101 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Auswahl- und Bestelldaten ANSI-Nr. Beschreibung Bestell-Nr. D 0 27/59 64/59N 81U/O 47 74TC 86 27/59 64/59N 81U/O 47 74TC 86 27/59 81U/O TC 86 27/59 64/59N 81U/O TC 86 27/59 81U/O TC 86 Spannungs- und Frequenzschutz Unter-/Überspannung Verlagerungsspannung Unter-/Überfrequenz Drehfeldrichtung Auslösekreisüberwachung Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Spannung): Frequenzänderungs-, Spannungsänderungsschutz Spannungs- und Frequenzschutz, Lastzuschaltung Unter-/Überspannung Verlagerungsspannung Unter-/Überfrequenz Lastzuschaltung Drehfeldrichtung Auslösekreisüberwachung Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Spannung): Frequenzänderungs-, Spannungsänderungsschutz Spannungs- und Frequenzschutz und Synchrocheck Unter-/Überspannung Unter-/Überfrequenz Synchrocheck Drehfeldrichtung Auslösekreisüberwachung Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Spannung): Frequenzänderungs-, Spannungsänderungsschutz Spannungs- und Frequenz-, Übererregungsschutz und Vektorsprung Unter-/Überspannung Verlagerungsspannung Unter-/Überfrequenz Übererregungsschutz Vektorsprung Drehfeldrichtung Auslösekreisüberwachung Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Spannung): Frequenzänderungs-, Spannungsänderungsschutz Spannungs- und Frequenz-, Übererregungsschutz, Vektorsprung, Lastzuschaltung + Synchrocheck Unter-/Überspannung Unter-/Überfrequenz Übererregungsschutz Vektorsprung Lastzuschaltung Synchrocheck Drehfeldrichtung Auslösekreisüberwachung Lockout Parametersatzumschaltung Überwachungsfunktionen Leistungsschaltersteuerung Flexible Schutzfunktionen (Kenngrößen aus Spannung): Frequenzänderungs-, Spannungsänderungsschutz A B C D E 5 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/11

102 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anschlussschaltpläne E9 E11 E12 E13 E14 U L1, U 12, U ph-e U L2, U 23 U L3, U E, U syn, U x BA1 BA2 C11 C9 C10 C14 C13 C12 C3 BE1 BA3 E1 C4 E2 C5 BE2 BA4 E3 C6 E4 C7 BE3 BA5 E5 C8 E6 Lifekontakt E10 E8 E7 Stromversorgung = = + (~) - C1 C2 Port B z.b. Systemschnittstelle B 5 Port A Ethernet-Schnittstelle A SIP-0011a-de.ai USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V Bild 5/8 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW801 5/12 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

103 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anschlussschaltpläne E9 E11 E12 E13 E14 U L1, U 12, U ph-e U L2, U 23 U L3, U E, U syn, U x BA1 BA2 C11 C9 C10 C14 C13 C12 C3 C4 C5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 Lifekontakt E1 E2 E3 E4 E5 E6 D9 D10 D11 D12 D13 D14 E10 E8 E7 Stromversorgung = = (~) + - C1 C2 SIP-0012a-de.ai Port B z.b. Systemschnittstelle Port A Ethernet-Schnittstelle USB-DIGSI-Schnittstelle Erdung am Gehäuse A B Störschutzkondensatoren an den Relaisausgängen, Keramik, 2,2 nf, 250 V 5 Bild 5/9 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW802 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/13

104 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anschlussbeispiele Standardanschluss L1 L2 L3 Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1 U V E11 U L2 E12 L1 L2 L3 u v E13 E14 U L3 SIPROTEC SIP-0006.de.ai Bild 5/10 A-3: Beispiel für Anschlussart U 1E, U 2E, U 3E Abgangsseitiger Spannungsanschluss U L1 L2 L3 V e n u v Aufbau-/Einbaugehäuse 5 E9 E11 U L1-L2 U L3-L2 E12 L1 L2 L3 E14 U E SIPROTEC E13 SIP-0007.de.ai Bild 5/11 Spannungswandleranschlüsse an zwei Spannungswandler (Leiter-Leiter-Spannungen) und offener Dreieckswicklung (e-n) Anschluss U x L1 L2 L3 Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-L2 U V E12 E11 U L3-L2 u v E13 E14 U x SIPROTEC SIP-0008.de.ai U V u v L1 L2 L3 Bild 5/12 Beispiel für Anschlussart U 12, U 23, U x 5/14 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

105 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 Anschlussbeispiele Anschluss für die Synchrocheckfunktion U V L1 L2 L3 u v Aufbau-/Einbaugehäuse E9 U L1-L2 U V E12 E11 U L3-L2 L1 L2 L3 u v E14 E13 U Syn SIPROTEC SIP-0010.de.ai Bild 5/13 Beispiel für Anschlussart U 12, U 23, U Syn L1 L2 L3 U V v Aufbau-/Einbaugehäuse L1 L2 L3 U V u v u E9 E12 E11 E13 E14 U ph-e U-Wandler 2 U Syn SIPROTEC SIP-0009.de.ai 5 Bild 5/14 Beispiel für Anschlussart U ph-e, U Syn Der Anschluss ist an einer beliebigen der drei Phasen möglich. Die Phase muss für U ph-e und U Syn identisch sein. SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 5/15

106 Spannungs- und Frequenzschutz 7RW80 5 5/16 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

107 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 SIPROTEC Compact Answers for energy.

108 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Seite Beschreibung 6/3 Funktionsübersicht 6/4 Anwendung 6 /5 Funktionen 6/ 6 Anwendungsbeispiele 6/ 9 Auswahl- und Bestelldaten 6 /12 Anschlussschaltpläne 6/14 Anschlussbeispiele 6/20 6 Eine detaillierte Übersicht über die technischen Daten (Auszug des Handbuches) finden Sie unter: 6/2 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

109 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Beschreibung Beschreibung Der Leitungsdifferentialschutz 7SD80 aus der SIPROTEC Compact-Gerätereihe ist für den selektiven Leitungsschutz in Netzen mit geerdeter (starr, nieder-, hochohmig), isolierter oder kompensierter Sternpunktausführung konzipiert. Die verwendeten Differentialschutzalgorithmen zeichnen sich durch hohe Stabilität bei externen Fehlern, geringen Wandleranforderungen und einfacher Parametrier- und Prüfbarkeit aus. In der Variante des 7SD80 mit Anschluss von Spannungswandlern kann der integrierte Überstromzeitschutz auch als gerichteter zweistufiger Überstromzeitschutz eingesetzt werden. Jede der drei Überstromzeitschutzstufen kann unabhängig voneinander als Not- oder Reservestufe eingestellt werden. Dies eröffnet erstens die Möglichkeit der Einbindung des 7SD80 mittels rückwärtiger Verriegelung in ein einfaches Sammelschienenschutzkonzept und bietet zusätzlich selbst bei Ausfall der Kommunikation zwischen den 7SD80 eine gerichtete Überstromzeitschutznotfunktion. Geringe Stromwandleranforderungen für den Differentialschutz Integrierte Schnittstellen zum Austausch der Differentialschutzdaten (LWL und/oder Zwei-Draht-Kupferleitungen) Integrierte Überwachungsfunktion der Wirkschnittstellenkommunikation sowohl in der Inbetriebsetzungsphase als auch im laufenden Betrieb Adressierbarkeit der Schutzgeräte für die Differentialschutzkommunikation zur Erkennung eines versehentlichen Vertausches der Kommunikationsleitungen bei Parallelleitungen Integrierter ungerichteter und gerichteter Überstromzeitschutz (3 Stufen) Übertragung eines Leistungsschaltermitnahmesignals und 16 weiteren binären Signalen zum Gegenende. Wirkschnittstellenkommunikation Der Datenaustausch der Differentialschutzfunktion erfolgt mittels digitaler Kommunikation per integrierter Zwei-Draht- Schnittstelle und/oder über eine integrierte LWL-Schnittstelle. Die Kommunikation über die Wirkschnittstelle kann weiterhin dazu genutzt werden, einen Mitnahmebefehl zum Leistungsschalter am Gegenende zu schicken und gleichzeitig bis zu 16 frei rangierbare Binärsignale zwischen den 7SD80 auszutauschen. Besondere Merkmale Steckbare Strom- und Spannungsklemmenblöcke Binäreingangsschwellen mit DIGSI einstellbar (3 Stufen) Sekundärer Stromwandlerwert (1 A/5 A) mit DIGSI einstellbar 9 parametrierbare Funktionstasten Sechszeiliges Display Pufferbatterie auf der Frontseite austauschbar USB-Port auf der Frontseite 2 weitere Kommunikationsschnittstellen IEC mit integrierter Redundanz (elektrisch oder optisch) Querkommunikation zwischen Geräten über Ethernet (IEC GOOSE) Millisekundengenaue Zeitsynchronisierung über Ethernet mit SNTP. Bild 6/1 7SD80 Frontansicht LSP eps 6 7SD80-spezifische Merkmale Zwei unterschiedliche und voneinander unabhängige Differentialschutzalgorithmen für Leiter-Leiter-Fehler und Leiter-Erde-Fehler Einfache Parametrierung und Prüfbarkeit des Differentialschutzes Die primären Wandlerströme können sich um den Faktor 4 voneinander unterscheiden Bild 6/2 7SD80 Rückansicht LSP eps SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 6/3

110 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Funktionsübersicht Schutzfunktionen IEC-Norm ANSI-Norm Kommentar Differentialschutz Phase ΔI 87L 3I 0 -Differentialschutz Δ3I 0 87N L Erdfehlerdifferentialschutz für gelöschte und isolierte Netze ΔI EE 87Ns L Option Unabhängiger Überstromzeitschutz mit Verzögerung für Phase I>, I>>, I>>> 50 TD (3 Stufen) Unabhängiger Überstromzeitschutz mit Verzögerung für Erde I E >, I E >>, I E >>> 50N TD (3 Stufen) Abhängiger Überstromzeitschutz für Phase I P 51 Abhängiger Überstromzeitschutz für Erde I EP 51N Einschaltstromerkennung (Inrush-Erkennung) Leistungsschalter-Versagerschutz LSVS 50BF Auslösekreisüberwachung AKU 74TC Einschaltsperre 86 Leistungsschaltermitnahme 85 DT Externe Einkopplung Unter-/Überspannungsschutz U<, U> 27/59 Option Unter-/Überfrequenzschutz f<, f> 81 U/O Option Gerichteter Überstromzeitschutz für Phase I>, I>>, I P 67 (3 Stufen) Option Gerichteter Überstromzeitschutz für Erde I E >, I E >>, I PE 67N (3 Stufen) Option Automatische Wiedereinschaltung (3-polig) AWE 79 Option Flexible Schutzfunktionen für Strom, Spannung, Leistungen, cosϕ, Frequenz Flex Funk teilweise Option Thermischer Überlastschutz I 2 t 49 Steuerfunktionen Tabelle 6/1 Funktionsübersicht 6 Steuerfunktionen/programmierbare Logik Steuerbefehle (z.b. für Leistungsschalter, Trenner, Erder etc.) über: Tastatur Binäreingänge DIGSI 4 Kommunikationsschnittstelle Benutzerdefinierte Logik mittels CFC (z.b. Verriegelung). Überwachungsfunktionen Betriebsmesswerte U, I, f Arbeitsmesswerte W p, W q Leistungsschalter-Monitoring Minimale und maximale Werte Auslösekreisüberwachung Schneller Messspannungsausfall Fuse-Failure-Monitor 8 Störschriebe. Kommunikationsschnittstellen Systemschnittstelle IEC IEC MODBUS RTU DNP 3.0 PROFIBUS-DP Serviceschnittstelle USB-Frontschnittstelle für DIGSI 4 RS232/RS485 (statt der Systemschnittstelle) Wirkschnittstelle LWL-Verbindung und/oder Zwei-Draht-Verbindung. Hardware 4 Stromwandler 0/3 Spannungswandler 3/5/7 Binäreingänge (Ansprechschwellen über Software konfigurierbar) 5/8 Binärausgänge (davon 2 Wechsler) Live-Kontakt Strom- und Spannungsklemmenblöcke (steckbar). 6/4 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

111 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Anwendung Das SIPROTEC Compact 7SD80 ist ein nummerisches Leitungsdifferentialschutzgerät, das zusätzlich zu seiner Hauptfunktion, dem selektiven Schutz von Freileitung und Kabeln, auch Steuerungs- und Überwachungsaufgaben abdeckt. Leitungsschutz Die 7SD80-Geräte sind als selektiver Leitungsschutz zum Einsatz in Hoch- und Mittelspannungsnetzen aller Sternpunktausführungen (starr, nieder- oder hochohmig geerdet, isoliert oder kompensiert) geeignet. Neben der Hauptschutzfunktion, dem Leitungsdifferentialschutz, bietet das 7SD80 eine Fülle zusätzlicher Schutzfunktionen. Diese können parallel, als Reserveschutzfunktion, oder auch beim Ausfall der Hauptschutzfunktion, als Notfunktion, eingesetzt werden und runden das Leistungsspektrum des 7SD80 für das Einsatzgebiet Übertragungsleitung ab. Steuerung Die integrierte Steuerfunktion ermöglicht die Steuerung von z.b. Trennern und Leistungsschaltern über das integrierte Bedienfeld, Binäreingänge, DIGSI 4 oder über Kommunikationsschnittstelle von einer Leittechnik (z.b. SICAM). Programmierbare Logik Die integrierte Logikfunktionalität ermöglicht es dem Anwender, über eine grafische Benutzerschnittstelle eigene Funktionen zur Automatisierung seiner Schaltzelle (z.b. für Verriegelung) oder Schaltanlage zu implementieren und benutzerdefinierte Meldungen zu erzeugen. Betriebsmesswerte Umfangreiche Betriebsmesswerte, Grenzwerte und Zählwerte ermöglichen eine optimierte Betriebsführung sowie eine Vereinfachung bei der Inbetriebsetzung. Bei den Betriebsmesswerten wurde besonderer Fokus auf die für den Differentialschutz kritischen Messgrößen gelegt. So werden zusätzlich zu der Messung der Güte des Telegrammaustauschs je Zeiteinheit auch z.b. die Dämpfungswerte und das Signal-Rauschverhältnis der Kommunikationsverbindung erfasst und angezeigt. Ein besonderes Augenmerk wurde darauf gelegt, die Inbetriebsetzung des Differentialschutzes leichter und sicherer zu gestalten. Hierzu werden zusätzlich Amplitude und Winkel der Ströme und gegebenenfalls der Spannungen in Bezug auf die lokale Messgröße angezeigt. Dadurch kann eine eventuelle falsche Verschaltung (Verpolung) der Stromwandler rechtzeitig erkannt und behoben werden. Betriebsmeldungen Die Überwachung des Betriebes wird durch die Speicherung von Störfallmeldungen, Fehlermeldungen, Fehlerdatensätzen und Statistiken sichergestellt und dokumentiert. Sammelschiene 6 Steuerung/ Fernsteuerung Befehle/ Rückmeldung 74TC 86 Mess- und Zählwerte Überwachungsfunktion Wirkschnittstelle WS-LWL (WS) Schwellwerte opt. Budget U-Wdl.-Überw. BERT Mittelwerte I, U, Watt empf. Leist. Lichtwellenleiterschnittstelle I/U-Symmetrie Rec.Power Energiewerte Vars, p, f WS-Cu (4 km MMF oder 20 km SMF) S/N-Ratio S/R-Verhält. schnelle Sum. I Min/Max-Werte empf. Leist. UND/ODER 2-Draht-Kupferschnittstelle (SH-DSL bis ca. 20 km) 87L 87NL 87NsL 67 67N DT DT bintrans Hauptschutzfunktionen gerichtete Not- und/oder Reserveschutzfunktionen Inrush 50TD 51 50NTD 51N 50BF Stromüberwachung ungerichtete Not- und/oder Reserveschutzfunktionen FlexFunk 49 81U/O 27/59 Zusätzliche Schutzfunktionen SIP C-0024.de.ai 1) Nicht verfügbar, wenn Funktionspaket Q (Synchrocheck) ausgewählt wird. Bild 6/3 Funktionsumfang SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 6/5

112 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Funktionen 6 Schutzfunktionen Differentialschutz (ANSI 87L, 87N L, 87Ns L) Der Differentialschutz 7SD80 besteht aus zwei getrennt voneinander arbeitenden Differentialschutzalgorithmen: Der Phasenvergleichsschutz (PVG) Der Erdfehlerdifferentialschutz (ESD). Der Phasenvergleichsschutz, PVG, bittet einen sicheren und robusten Kurzschlussschutz für alle Formen der Sternpunkbehandlung. Dies gilt natürlich ebenfalls für den Einsatz in Netzen mit isoliertem oder gelöschtem Sternpunkt. Die Adaptierung des Phasenvergleichschutzes je nach Sternpunktbehandlung erfolgt durch Einstellung von Parametern mittels DIGSI. Der Erdfehlerdifferentialschutz, ESD, arbeitet, abhängig von der Sternpunktbehandlung im zu schützenden Netz, mit zwei unterschiedlichen Algorithmen. Für den Einsatz im starr, nieder- oder hochohmig geerdeten Netz analysiert der ESD den gemessenen Nullstrom. Die Grundwelle des Nullstroms wird durch Filterung ermittelt. Die gefilterten Nullströme der lokalen Seite und des Gegenendes werden addiert und ergeben den Nulldifferentialstrom. Zusätzlich wird eine adaptive Stabilisierung berechnet. Übersteigt der Nulldifferentialstrom die Summe aus Ansprechwert und adaptiver Stabilisierung, erfolgt eine Auslösung. Für den Einsatz in Netzen mit isolierten oder gelöschten Sternpunkten ist der Anschluss von Spannungen mindestens der Nullspannung und die Verwendung eines empfindlichen Erdstromwandlers erforderlich. Aus Nullstrom und Spannung wird die Scheinleistung des Nullsystems errechnet und mit dem Gegenende verglichen. Je nach Leistungsflussrichtung wird ein interner oder externer Erdschluss erkannt. Dieser wird nur gemeldet und kann sofort oder mit eingestellter Verzögerung abgeschaltet werden. Leistungsschaltermitnahme (ANSI 85 DT) Die 7SD80-Geräte verfügen über eine integrierte Leistungsschaltermitnahme zur Auslösung des Leistungsschalters am Gegenende. Der Anstoß der Leistungsschaltermitnahme kann direkt von den Differentialschutzfunktionen, aber auch über binäre Signale jeder weiteren externen oder internen Schutzfunktion erfolgen. Die Leistungsschaltermitnahme kann mit einer integrierten Phasen- und/oder Nullstromschwelle kombiniert werden, die eine Auslösung des Leistungsschalters erlaubt, wenn ein entsprechend hoher Strom fließt. Überstromzeitschutz ungerichtet/gerichtet (ANSI 50, 50N, 51, 51N, 67, 67N) Diese Funktion beruht auf der phasenselektiven Messung der drei Leiterströme und des Erdstromes (4 Wandler). Im 7SD80 sind drei zeitunabhängige Überstromzeitschutzstufen (UMZ) zum Schutz gegen Phasen- als auch zum Schutz gegen Erd-Fehler integriert. Für jede Stufe sind Stromschwelle und Verzögerungszeit einstellbar. Außerdem können inverse Überstromzeitschutzkennlinien (AMZ) zugeschaltet werden. Jede der Überstromzeitschutzstufen kann unabhängig voneinander als Not- oder Reservestufe eingestellt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit der Einbindung des 7SD80 mittels rückwärtiger Verriegelung in ein einfaches Sammelschienenschutzkonzept. Bei Anschluss von Spannungswandlern kann bei Ausfall der Wirkschnittstellenkommunikation eine gerichtete Überstromzeitschutznotfunktion aktiviert werden. Verfügbare AMZ-Kennlinien Kennlinien nach IEC ANSI/IEEE Normal invers Kurzzeit invers Langzeit invers Mäßig invers Stark invers Extrem invers Tabelle 6/2 Verfügbare AMZ-Kennlinien Inrushblockierung Bei Erkennen der 2. Harmonischen beim Zuschalten eines Transformators innerhalb oder außerhalb des Schutzbereiches kann eine Anregung der Differentialschutzstufen oder der Überstromzeitschutzstufen unterdrückt werden. Schalterversagerschutz (ANSI 50BF) Wird nach einem Schutz-AUS-Kommando ein Fehler nicht abgeschaltet, so kann mithilfe des Schalterversagerschutzes ein weiteres Kommando ausgegeben werden, das z.b. auf einen übergeordneten Leistungsschalter oder per Mitnahme auf den Leistungsschalter am Gegenende der Leitung wirkt. Auf Schalterversagen wird erkannt, wenn nach erfolgtem AUS-Kommando weiterhin ein Strom im Abzweig fließt. Wahlweise können zusätzlich die Schalterstellungsrückmeldungen zu Hilfe genommen werden. Externe Einkopplung Über einen Binäreingang kann ein externes Schutzgerät oder eine Überwachungseinrichtung in die Signalverarbeitung des 7SD80 eingekoppelt werden und den lokalen Leistungsschalter auslösen. Auslösekreisüberwachung (ANSI 74TC) Ein oder zwei Binäreingänge können zur Überwachung der Leistungsschalterspule einschließlich ihrer Zuleitungen verwendet werden. Eine Alarmmeldung wird erzeugt, wenn eine Unterbrechung des Auslösekreises auftritt. 6/6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

113 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Funktionen Flexible Schutzfunktionen Die 7SD80-Geräte bieten die Möglichkeit, bis zu 20 Schutz - stufen bzw. Schutzfunktionen auf einfache Weise zu ergänzen. Hierzu wird über Parametrierung eine Standardschutzlogik mit einer beliebigen Kenngröße (Messgröße oder abgeleitete Größe) verbunden. Die Standardlogik besteht aus den schutzüblichen Elementen wie Anregemeldung, parametrierbare Verzögerungszeit, AUS-Kommando, Blockierungsmöglichkeit usw. Die Größen Strom, Spannung, Leistung und Leistungsfaktor können 3-phasig als auch phasenselektiv bewertet werden. Nahezu alle Größen lassen sich als Größer- oder Kleinerstufen betreiben. Alle Stufen arbeiten mit Schutzpriorität, d.h. mit Schutzgeschwindigkeit. Unterspannungsschutz (ANSI 27) Der 2-stufige Unterspannungsschutz schützt insbesondere elektrische Maschinen (Pumpspeichergeneratoren und Motoren) vor den Folgen von Spannungsrückgängen. Er trennt die Maschinen vom Netz und vermeidet so unzulässige Betriebszustände und einen möglichen Stabilitätsverlust. Ein physikalisch richtiges Verhalten des Schutzes wird bei elektrischen Maschinen durch die Bewertung des Mitsystems erreicht. Die Schutzfunktion ist dabei in einem weiten Frequenzbereich (± 10 % der Nennfrequenz) spezifiziert, um im Fall von auslaufenden Motoren und der damit verbundenen Frequenzabsenkung weiterhin Schutzbetrieb zu ermöglichen. Diese Funktion kann wahlweise mit den Leiter-Leiter- bzw. Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmit- oder Spannungsgegensystem arbeiten. Zudem kann sie mit einem Stromkriterium überwacht werden. du/dt Bild 6/4 Prinzip der flexiblen Schutzfunktionen Verriegeltes AUS/Lockout (ANSI 86) Alle Binärausgaben können wie LED gespeichert und mittels LED-Reset-Taste zurückgesetzt werden. Eine Absteuerung des AUS-Befehls und Wiedereinschaltung des Leistungsschalters ist erst nach Quittierung möglich. Thermischer Überlastschutz (ANSI 49) Für den Schutz von Kabeln ist ein Überlastschutz mit integrierter Vorwarnstufe für Temperatur und Strom realisiert. Die Temperatur wird anhand eines thermischen Einkörpermodells (nach IEC ) ermittelt, das eine Energiezufuhr in das Betriebsmittel sowie eine Energieabgabe an die Umgebung berücksichtigt und die Temperatur entsprechend ständig nachführt. Somit werden Vorlast und Lastschwankungen berücksichtigt. Überspannungsschutz (ANSI 59) Der 2-stufige Überspannungsschutz erkennt unzulässige Überspannungen in Netzen und elektrischen Maschinen. Diese Funktion kann wahlweise mit den Leiter-Leiter- bzw. Leiter-Erde-Spannungen sowie dem Spannungsmit- und/oder Spannungsgegensystem arbeiten. SIP-0002.de.ai Frequenzschutz (ANSI 81O/U) Der Frequenzschutz kann als Über- und Unterfrequenzschutz genutzt werden. Er schützt elektrische Maschinen und Anlagenteile vor den Folgen von Drehzahlabweichungen (Vibration, Erwärmung usw.). Frequenzänderungen im Netz werden erfasst und einstellwertabhängig ausgewählte Verbraucher abgeschaltet. Der Frequenzschutz ist über einen weiten Frequenzbereich einsetzbar (± 10 Hz der Nennfrequenz). Er ist vierstufig ausgeführt. Jede Stufe wahlweise als Über- oder Unterfrequenz oder AUS. Die Frequenzstufen können jeweils per Binäreingang oder zusätzlich durch ein Unterspannungskriterium blockiert werden. Anwenderspezifische Funktionen (ANSI 32, 51V, 55 usw.) Zusatzfunktionen können mithilfe von CFC oder flexiblen Schutzfunktionen realisiert werden. Typische Schutzfunktionen hierbei sind die Überwachung der Rückleistung sowie die Erfassung von spannungsabhängigem Überstromzeitschutz, Phasenwinkel und Nullspannung. Schnelle Stromüberwachung und weitere Überwachungsfunktionen Im 7SD80 sind umfangreiche Überwachungsfunktionen für Hard- und Software enthalten. Überwacht werden die Messkreise, die Analog-Digital-Umsetzung, die internen Versorgungsspannungen, die Speicher und der Software-Ablauf (Watchdog). 6 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 6/7

114 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Funktionen 6 Lokale Messwerte Aus den erfassten Größen Strom und Spannung werden Effektivwerte sowie cosϕ, Frequenz, Wirk- und Blindleistung errechnet. Für die Messwertverarbeitung stehen die folgenden gemessenen Werte zur Verfügung: Ströme I L1, I L2, I L3, I N, I EE Spannungen U L1, U L2, U L3, U 12, U 23, U 31 Symmetrische Komponenten I 1, I 2, 3I 0 ; U 1, U 2, 3U 0 Wirk- und Scheinleistungen P, Q, S (P, Q auch phasenselektiv) Leistungsfaktor cosϕ (auch phasenselektiv) Frequenz Energiefluss (positive und negative Wirk- und Scheinleistung) Betriebsstundenzähler Betriebsmitteltemperatur bei Überlast Grenzwertüberwachung. Die Grenzwertverarbeitung erfolgt mithilfe der frei programmierbaren Logik im CFC. Von jeder Grenzwertmeldung können Befehle abgeleitet werden. Eine Grenzwertverarbeitung ist mit jedem Messwert möglich. Nullpunktunterdrückung: In einem bestimmten Bereich sehr geringer Messwerte wird der Wert auf Null gesetzt, um Messfehler zu unterdrücken. Messwerte des Gegenendes Alle zwei Sekunden werden die Ströme und Spannungen des anderen Leitungsendes über die Kommunikationsverbindung übertragen und in Bezug zu den lokal gemessenen Strömen und Spannungen angezeigt. Es stehen folgende Messwerte zur Verfügung: Amplitude der Ströme I L1, I L2, I L3 Phasenlage der Ströme ϕi L1, ϕi L2, ϕi L3 Amplitude der Spannungen U L1, U L2, U L3 Phasenlage der Spannungen ϕu L1, ϕu L2, ϕu L3. Messwerte Kommunikation Für die LWL-Schnittstelle stehen folgenden Messwerte zur Verfügung: Sende- und Empfangsleistung des optischen Kommunikationsmoduls Optische Dämpfung der LWL-Leitung Gesendete Telegramme pro Sekunde, Minute und Stunde Summe der korrekten und fehlerhaften empfangenen Telegramme pro Sekunde, Minute und Stunde Verfügbarkeit der Wirkschnittstelle. Für die Zwei-Draht-Schnittstelle stehen folgenden Messwerte zur Verfügung: Dämpfung der Kupferleitung Signal-Rauschverhältnis des Signalempfangs Gesendete Telegramme pro Sekunde, Minute und Stunde Summe der korrekten und fehlerhaften empfangenen Telegramme pro Sekunde, Minute und Stunde Verfügbarkeit der Wirkschnittstelle. Zählwerte Für Betriebszählungen bildet das Gerät aus Strom- und Spannungsmesswerten einen Energiezählwert. Wenn ein externer Zähler mit Zählimpulsausgang verfügbar ist, kann das 7SD80 Zählimpulse über einen Meldeeingang erfassen und verarbeiten. Die Zählwerte werden auf dem Display angezeigt und als Zählervorschub an die Zentrale weitergeleitet. Es wird zwischen abgegebener und bezogener Energie sowie zwischen Wirk- und Blindarbeit unterschieden. 6/8 SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0

115 Leitungsdifferentialschutz 7SD80 Anwendungsbeispiele Stichleitung Der Schutz einer Stichleitung mit mehreren Unterstationen mittels Überstromzeitschutz führt aufgrund der notwendigen Zeitstaffelung zu vergleichsweise hohen Abschaltzeiten an der Einspeisestelle. Die vorgegebene Fehlerklärungszeit kann deshalb unter Umständen nicht eingehalten werden. Eine einfache Abhilfe ist hier der Einsatz des Leitungsdifferentialschutzes 7SD80. Dieser klärt Fehler auf Leitungen zwischen den Stationen selektiv in Schnellzeit und reduziert die maximale Fehlerklärungszeit der Stichleitung. Im gezeigten Beispiel ist dies exemplarisch für die Leitung zwischen Einspeisung und Station A dargestellt. Einspeisung I>1,2 I E ; T I> = 1,2 s 7SJ80 I> Station A Last I>1,2 I E ; T I> = 0,9 s 7SJ80 I> Einspeisung 7SD80 I Wirkschnittstelle Station A 7SD80 I Station A Last I>1,2 I E ; T I> = 0,9 s 7SJ80 I> Station B Last Station B Last I>1,2 I E ; T I> = 0,6 s I>1,2 I E ; T I> = 0,6 s I> 7SJ80 I> 7SJ80 Station C Last Station C Last I>1,2 I E ; T I> = 0,3 s I>1,2 I E ; T I> = 0,3 s I> 7SJ80 I> 7SJ80 6 Station D Last Station D Last I>1,2 I E ; T I> = 0 s I>1,2 I E ; T I> = 0 s Last I> 7SJ80 Last I> 7SJ80 SIP C-0010.de.ai max. Fehlerklärungszeit vom EVU Auslösezeit nur bei Überstromzeitschutz Auslösezeit bei Einsatz von Differentialschutz LSP eps Bild 6/5 Schutzkonzept zur Reduzierung der Abschaltzeiten an der Einspeisestelle einer Stichleitung SIPROTEC Compact SIEMENS SIP 3.01 V1.0 6/9