Seite 1 von 5 Datum: 08. Jan. 2014 rdschluss-schutz mit Kabelumbauwandlern Bei einigen rdschluss-schutz Anwendungen mit Kabelumbauwandlern (KUW) sind sehr kleine instellwerte erforderlich (z.b.: Gerichteter- oder auch ungerichteter Ständererdschluss-Schutz von Generatoren und Motoren). Siprotec 4 Geräte haben einen minimal möglichen instellwert von 2 ma oder sogar 1 ma. Problem: Selbst bei gebündelten, zentrisch durchgeführten drei Leitern tritt im Sekundärkreis des KUW ein strom auf. Dieser strom ist in der Regel proportional zum durchfließenden Laststrom. Bei ungebündelten Leitern oder nicht zentrierter Durchführung kann noch wesentlich größer werden. steht damit einer empfindliche instellung entgegen oder hat einen beachtlichen influss darauf. = L1 + L2 + L3 = 0 (theoretisch) Der strom wird in den derzeitigen Wandlernormen und Standards nicht berücksichtigt. s wird lediglich eine Wandlerklasse angegeben (z.b. 1FS10), welche die geforderte Fehlergenauigkeit für den tatsächlich zu übertragenden rdstrom vorgibt, jedoch nicht die festigkeit für ein Nullsignal, wenn kein rdstrom fließt. Die Wandlerklasse sagt also nichts über den strom aus! instellwert > Der instellwert wird im Allgemeinen durch die Anwendung/Applikation vorgegeben. st z.b. ein bestimmter Schutzbereich für die Ständerwicklung einer elektrischen Maschine gefordert, so wird an Hand des zur Verfügung stehenden (Anlagen-) rdstromes unmittelbar der instellwert > bestimmt. Folgerung: > ist mit gewünschter mpfindlichkeit (Schutzbereich) vorgegeben (= möglichst niedriger instellwert), muss aber genügend Abstand zum maximalen strom einhalten (= höherer instellwert mit abstand) eventuell Kompromiss notwendig
Seite 2 von 5 Datum: 08. Jan. 2014 Der Winkel () zwischen strom und tatsächlichem rdstrom kann alle möglichen Werte zwischen 0 und 360 Grad annehmen. r kann selbst für eine Applikation mit bestimmten geometrischen Daten nicht als konstant angenommen werden. Auswirkungen des stromes auf die instellung ( Beispiel mit > = 2 ) Maximaler Fehlwinkel bei = > (wichtig für Richtungsbestimmung) Maximaler Fehlbetrag mit ; sin 2 2 2arcsin 28.95Grad /2 /2 1 2arcsin 22 Der tatsächliche (Anrege-) rdstrom kann zwischen.min und.max liegen 50% > 150% >
Seite 3 von 5 Datum: 08. Jan. 2014 Auswirkungen des stromes auf die instellung ( Beispiel mit > = 5 ) Beträgt der strom nur 20% des instellwertes >, ergeben sich natürlich wesentlich geringere Fehlwinkel und Fehlbeträge! mit Maximaler Fehlwinkel bei = > (wichtig für Richtungsbestimmung) ; sin 5 2 2arcsin 11.47Grad /2 /2 1 2arcsin 52 Maximaler Fehlbetrag Der tatsächliche (Anrege-) rdstrom kann zwischen.min und.max liegen 80% > 120% > Aus den vorherigen rläuterungen ergibt sich unmittelbar die Anforderung an den Kabelumbauwandler: Bei ordnungsgemäßer Montage*) muss der lastabhängige strom unterhalb einer vorgegebenen Grenze stör-max bleiben (siehe Bild) entstörter KUW Beispiel aus Messungen 10 9 8 strom [ma] 7 6 5 4 3 2 1 konvent. entstört entstörtzentriert stör-max - 0 0 500 1000 1500 2000 2500 Symmetrischer Laststrom [A] rläuterungen: Konvent. entstört entstört-zentriert KUW ungeeignet (für diese Applikation) KUW geeignet aber schlecht montiert KUW geeignet und korrekt montiert Sind die igenschaften eines gegebenen KUW in Bezug auf entstört nicht klar, muss der Hersteller kontaktiert werden
*) Hinweise zur Montage: 1) Montageanleitung des Herstellers beachten 2) Allgemeine Hinweise - zentrierte und gebündelte Durchführung - Abstand zu anderen Kabeln und parallelen KUW - Rückführung der (isolierten) Kabelerdung durch den KUW - Bürde im zulässigen Bereich Seite 4 von 5 Datum: 08. Jan. 2014 Applikation: (Motor-) Ständererdschluss-Schutz mit 90% Schutzbereich Motordaten: N = 451,4 A Startstrom Start = 5 N = 2257 A Fall 1: Maximaler rdstrom = 10 A ohmsch (über Transformator-Sternpunktwiderstand) Bei rdschluss (100%-90%) entfernt vom Motorsternpunkt: = (1-0,9)10 A = 1 A Damit errechnet sich der instellwert > = 1A/60 = 16,6 ma 17 ma Fall 2: Maximaler rdstrom = 1,8 A kapazitiv*) (Transformator - Sternpunktwiderstand nicht vorhanden) Bei rdschluss (100%-90%) entfernt vom Motorsternpunkt: = (1-0,9)1,8 A = 0,18 A Damit errechnet sich der instellwert > = 0,18A/60 = 3 ma *) Die 1,8 A müssen bei vollem rdschluss immer erreicht werden. Bei der Bestimmung können deshalb nur die ständig/mindestens zugeschalteten Anlagenteile (Kabel/Leitungen) berücksichtigt werden.
Seite 5 von 5 Datum: 08. Jan. 2014 m Fall 2 kann es bei der instellung mit > = 3 ma während des Motorstarts zur Anregung kommen.