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Schutz- und Automatikfunktionen
6.2 Sammelschienen-Differentialschutz
Diese beiden Merkmale werden beim Sammelschienenschutz für die Unterscheidung zwischen äußeren und
inneren Kurzschlüssen verwendet.
Damit werden folgende Eigenschaften erreicht:
•
Hohe Stabilität bei Stromwandlersättigung
•
Kurze Auslösezeit beim inneren Kurzschluss
•
Richtiges Verhalten bei Fehlerwechsel
Algorithmen
6.2.6
6.2.6.1
Auswertung der Messgrößen bei Fehlereintritt
Bei Lastbetrieb ist der magnetische Fluss im Eisenkreis der Stromwandler verhältnismäßig klein. Er liegt in der
Größenordnung von höchstens einigen Prozent des Wertes, bei dem das Eisen zu sättigen beginnt. Die Strom-
wandler müssen in ihrem Überstromfaktor so ausgelegt sein, dass das ordnungsgemäße Verhalten der ange-
schlossenen Schutzeinrichtung bei großen Kurzschlussströmen gewährleistet ist.
Da der magnetische Fluss im Eisenkern der Stromwandler während des Lastbetriebs gering ist, vergeht ab
Beginn eines Kurzschlusses eine gewisse Zeit, ehe der magnetische Fluss die Sättigungsgrenze erreicht. Dies
gilt auch unter schweren Bedingungen. Zu schweren Bedingungen zählen etwa ein sehr großer Kurzschluss-
strom oder ein starkes Gleichstromglied mit langer Zeitkonstante.
Der Vorgang erstreckt sich im Allgemeinen über die Dauer von etwa einer Viertel- bis zu einer halben Periode.
Dies gilt sowohl für übliche Stromwandler mit einem geschlossenen Eisenkern als auch für linearisierte
Wandler mit Luftspaltkernen.
Die Stromwandler übersetzen vor Beginn der Sättigung noch richtig. Die abgegebenen Sekundärströme
können daher während der ersten Millisekunden unmittelbar nach Beginn eines Kurzschlusses verwendet
werden.
Aus diesem Grund enthält das Schutzgerät eine Logik, die aus den Strömen den Beginn eines Kurzschlusses
feststellt und ermittelt, ob es sich um einen inneren oder um einen äußeren Kurzschluss handelt.
Dabei wird der Differentialquotient dI
chen.
Wenn dieser Grenzwert überschritten wird, wird geprüft, ob der Wert oberhalb der Kennlinie liegt
Wenn die Auslösebedingung erfüllt ist, löst der Schutz mit 1-maliger Messung (1 von 1) nach 3 ms aus.
Ansonsten wird die 2-malige Messung (2 von 2) zur Auslösung bei einem inneren Fehler angewandt.
Weist das Messergebnis auf einen äußeren Fehler hin, so bleibt die 1-malige Messung (1 von 1) für 150 ms
blockiert.
6.2.6.2
Algorithmus mit gefilterten Messwerten
Durch die Berechnung der Grundschwingung werden die Gleichstromglieder im Differentialstrom eliminiert.
Bei relativ kleinen, verlagerten Differentialströmen verbessert diese Maßnahme die Genauigkeit und reduziert
die Auslösezeiten des Schutzes. Der Betrag der Grundschwingung des Differentialstroms wird mit Hilfe von
Sinus- und Cosinus-Filtern gebildet. Der Stabilisierungsstrom wird über die Summe der Gleichricht-Mittelwerte
der Abzweigströme berechnet.
Dieser Algorithmus arbeitet mit der Standard- oder der empfindlichen Kennlinie. Der Algorithmus mit gefil-
terten Größen arbeitet parallel zum Algorithmus mit Momentanwerten. Beide Algorithmen können unab-
hängig voneinander auf Auslösung entscheiden. Bei einem außenliegenden Fehler blockiert der Algorithmus
mit Momentanwerten den Algorithmus mit gefilterten Größen für 150 ms. Damit wird bei stark gesättigten
Strömen eine Überfunktion verhindert.
Auslösung
6.2.7
Auslöselogik Sammelschienen-Differentialschutz
6.2.7.1
Eine Auslösung erfolgt, wenn alle der nachfolgenden Kriterien erfüllt sind:
308
/d
der Stabilisierungsgröße gebildet und mit einem Grenzwert vergli-
stab
t
SIPROTEC 5, Sammelschienenschutz, Handbuch
C53000-G5000-C019-9, Ausgabe 01.2020
(Bild
6-7).
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