ABB AG - EPDS. I S -Begrenzer Schnellstes Schaltgerät der Welt

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1 ABB AG - EPDS I S -Begrenzer Schnellstes Schaltgerät der Welt

2 Agenda Schnellstes Schaltgerät der Welt Kunden Funktion: Einsatzhalter mit Einsatz Vergleich von I S -Begrenzer und Leistungsschalter Kurzschlussausschaltung mit I S -Begrenzer Erkennung des Kurzschlussstromes I S -Begrenzer als Schutzgerät für höchste Ansprüche Anwendungen Technische Daten Vorteile Zusammenfassung Slide 2

3 Schnellstes Schaltgerät der Welt Lösung für komplexe Anwendungen ausgelegt nach Kundenwunsch Lösung des Kurzschlussstrom-Problems in elektrischen Netzen durch Abschaltung vor Erreichen des ersten Scheitelwerts Zuverlässigkeit und Betriebsbewährtheit in einer Vielzahl von Installationen Erfahrungen seit 1958 mit mehr als installierten I S -Begrenzer-Lösungen in mehr als 80 Ländern Slide 3

4 Schnellstes Schaltgerät der Welt Slide 4

5 Schnellstes Schaltgerät der Welt Kunden Industrie Papierfabriken Raffinerien Chemische Industrie Automobilindustrie Kraftwerke Stahl- und Aluminiumwerke Ölplattformen Schiffe Datenzentrum Kraftwerksbetreiber Stadtwerke Prüffelder Slide 5

6 Funktion: Einsatzhalter mit Einsatz Slide 6

7 Vergleich von I S -Begrenzer und Leistungsschalter i T 0 : Reaktionszeit des Schutzrelais: ms T 1 : Eigenzeit des Schutzrelais: ms T 2 : Eigenzeit des Leistungsschalters: ms T 3 : Lichtbogenzeit: ms ms t T 0 T 1 T 2 T3 Slide 7

8 Vergleich von I S -Begrenzer und Leistungsschalter i T 0 : Reaktionszeit des Schutzrelais: ms T 1 : Eigenzeit des Schutzrelais: ms T 2 : Eigenzeit des Leistungsschalters: ms T 3 : Lichtbogenzeit: ms ms Ausschaltzeit des I s -Begrenzers: T = 5-10 ms t T T 0 T 1 T 2 T3 Slide 8

9 Kurzschlussausschaltung mit I S -Begrenzer 250 ka i I k " = 50 ka 125 ka 50 ka x χ x 2 u 6 kv / 5 ka i 1 " I k zul. = 50 ka Stromverlauf am Kurzschlussort t Slide 9

10 Kurzschlussausschaltung mit I S -Begrenzer I k " = 50 ka I k " = 50 ka 250 ka 125 ka 50 ka x χ x 2 i i = i 1 + i 2 ohne I S -Begrenzer u " I k zul. = 50 ka i 1 " I k zul. = 50 ka Stromverlauf am Kurzschlussort t Slide 10

11 Kurzschlussausschaltung mit I S -Begrenzer I k " = 50 ka I k " = 50 ka 250 ka 125 ka 50 ka x χ x 2 i i = i 1 + i 2 ohne I S -Begrenzer u " I k zul. = 50 ka i 1 " I k zul. = 50 ka Stromverlauf am Kurzschlussort t Slide 11

12 Kurzschlussausschaltung mit I S -Begrenzer 250 ka I k " = 50 ka I k " = 50 ka i i = i 1 + i 2 ohne I S -Begrenzer " I k zul. = 50 ka 125 ka 50 ka x χ x 2 i 1 u i = i 1 + i 2 mit I S -Begrenzer i 2 " I k zul. = 50 ka Stromverlauf am Kurzschlussort t Slide 12

13 Erkennung des Kurzschlussstromes i 1 1 Kurzschlussstrom ohne I S -Begrenzer t Slide 13

14 Erkennung des Kurzschlussstromes i 1 1 Kurzschlussstrom ohne I S -Begrenzer i limit t Slide 14

15 Erkennung des Kurzschlussstromes i limit ^ (di / dt ) i 1 ^ = logisches und 1 Kurzschlussstrom ohne I S -Begrenzer di ( ) 2 dt 2 2 Kurzschlussstrom - I S -Begrenzer ausgelöst - i limit t Slide 15

16 Erkennung des Kurzschlussstromes i limit ^ (di / dt ) i 1 ^ = logisches und 1 Kurzschlussstrom ohne I S -Begrenzer i limit ( ) 2 di dt 2 di ( ) 3 dt Kurzschlussstrom - I S -Begrenzer ausgelöst - 3 Überstrom - I S -Begrenzer nicht ausgelöst - t 4 Scheitelwert des Betriebsstroms Slide 16

17 Zuverlässigkeit I S -Begrenzer als Schutzgerät für höchste Ansprüche Selbstüberwachung Redundanz Phasen-unabhängige Systeme Schutz gegen elektromagnetische Beeinflussung EMV getestet gemäß IEC spezielle Stromwandler niederohmiger Schirm zwischen Primär- und Sekundärwicklung Filter in Ein- und Ausgangskreisen Spezielle Verlegung der Mess- und Auslöseleitungen - enge Verdrillung und geschützt durch Stahlpanzerrohr Prüfgerät Schnelle, einfache und vollständige Prüfung durch Kunden Slide 17

18 Anwendung: I S -Begrenzer in der Kupplung Vorteile Verbesserung der Spannungsqualität durch höhere Spannungsstabilität 10 kv Höhere Verfügbarkeit des Systems und der Prozesse Verbesserung der Systemzuverlässigkeit 25 MVA 8% 32 MVA 8% Optimaler Lastfluss Reduzierung der im Fehlerfall entstehenden Energie Kein Austausch der existierenden Betriebsmittel (z.b. Leistungsschalter, Sammelschienensysteme, Kabel, etc.) nötig 6 kv/ 31,5 ka 6 kv/40 ka Slide 18

19 Anwendung: I S -Begrenzer in der Generatoreinspeisung Vorteile Generator kann zusätzlich angeschlossen werden, unabhängig von der Kurzschlussstromauslastung der vorhandenen Schaltanlage 10 kv Höhere Verfügbarkeit des existierenden und neuen Systems Systemerweiterung ohne Austausch von bestehenden elektrischen Betriebsmitteln wie Leistungsschalter, Sammelschienen oder Kabelsystem 10 kv/40 ka 31,5 MVA 12% 40 MVA 8% Slide 19

20 Anwendung: I S -Begrenzer parallel zur Drosselspule Vorteile 10 kv Kostengünstig und ökologisch durch Reduzierung der ohmschen Verluste der Drossel Erhöhte Spannungsqualität durch Vermeiden von Spannungseinbruchen, die durch die Drosselspule verursacht werden können Sicherstellen der kontinuierlichen Energieversorgung durch die Drossel im Falle der I S -Begrenzer-Auslösung 3000 A 8% 50 MVA 10% 10 kv/25 ka Slide 20

21 Anwendung: Anschluss eines Generators an ein ausgelastetes Versorgungsnetz Vorteile Anschluss von zusätzlichen Generatoren an ein voll ausgelastetes Netz Kein Konflikt mit der Netzanschlussbedingung I k " = 15 ka Selektive Auslösung des I S -Begrenzers (I S -Begrenzer löst aus bei Kurzschlüssen im Bereich 1 ; löst nicht aus bei Fehlern im Bereich 2 10 kv 3 50 Hz I k " = 16 ka 1 2 I k " = 25 ka 1 Tripping I s -limiter 2 1 I k " = 3 ka 2 No Tripping I s -limiter G 2 1 Slide 21

22 Anwendung: Selektivität von I S -Begrenzern Vorteile Nur der dem Fehlerort am nächsten gelegene I S -Begrenzer löst aus Begrenzung des Kurzschlussstromes auf das fehlerbehaftete System durch Isolierung des Fehlers T 1 T 2 T 3 IT 1 IT 2 IT 3 Nahezu keine Spannungseinbrüche in ordnungsgemäß funktionierenden Bereich im Fehlerfall I A S -1 I B S -2 C Höhere Verfügbarkeit des Systems und Prozesses I 1 I 2 I Sum1 = I 1 + IT 1 I Sum2 = I 1 + IT 2 + I 2 I Sum3 = I 2 + IT 3 Slide 22

23 Technische Daten Für höhere Bemessungs-Ströme können I S -Begrenzer parallel geschaltet werden. Bemessungs-Spannung Bemessungs-Strom Ausschaltstrom 0,75 kv 5000 A 140 ka RMS 12,00 kv 4000 A 210 ka RMS 17,50 kv 4000 A 210 ka RMS 24,00 kv 3000 A 140 ka RMS 36,00 kv 2500 A 140 ka RMS 40,50 kv 2500 A 140 ka RMS Slide 23

24 Vorteile Individuelle Lösung Individuelle Lösung Von losen Komponenten über vollständig typgeprüfte Schaltfelder Individuelle Lösung Projektbezogenes Detail-Engineering basierend auf Kundenanforderungen Messung der Stromsteilheit di/dt Optimierter Auslösewert basierend auf der Messung des Momentanstroms und der Stromsteilheit Selektive Auslösung in vordefinierten Bereichen des Netzes zur Vermeidung von unnötigen Ausschaltzeiten und Reparaturkosten Slide 24

25 Vorteile Schutz der Betriebsmittel und Prozesse Sicherer Schutz der elektrischen Betriebsmittel von Prozessen und Systemen der Versorgung von Energieerzeugungsanlagen durch unmittelbares Trennen des fehlerbehafteten Netzbereiches Individuelle Lösung Schutz der Betriebsmittel und Prozesse Führt zur Verringerung der Beschädigungen von Betriebsmitteln bei Entstehung von Kurzschlussströmen Verbesserten Netzqualität durch Reduzierung von Spannungseinbrüchen Slide 25

26 Vorteile Kostengünstige und ökologische Lösung Schutz der Investition des Kunden Systemerweiterung ohne Ersatz von existierenden elektrischen Betriebsmittel wie Leistungsschalter, Sammelschiene oder Kabelsystem Individuelle Lösung Kostengüns -tige und ökologische Lösung Schutz der Betriebsmit tel und Prozesse Kostengünstig und ökologisch durch Minimierung von elektrischen Verlusten und Reparatur der ausgelösten Einsätze Einsparung durch minimierte Ausfallzeiten Cogeneration Integration von dezentralen Energieerzeugungsanlagen an ein vollbelastetes System Unterdimensionierung von Systemen durch die Verwendung von geringer ausgelegten Betriebsmitteln Slide 26

27 Zusammenfassung Lösung für komplexe Anwendungen ausgelegt nach Kundenwunsch Lösung des Kurzschlussstrom-Problems in elektrischen Netzen durch Abschaltung vor Erreichen des ersten Scheitelwerts Individuelle Lösung Kostengüns -tige und ökologische Lösung Schutz der Betriebsmit tel und Prozesse Schnellstes Schaltgerät der Welt Wie können wir Ihnen helfen? Slide 27

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