differentialschutz in elektroenergiesystemen elektroenergiesystemen
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Differentialschutz inDifferentialschutz in ElektroenergiesystemenElektroenergiesystemen
DifferentialschutzDifferentialschutz Schutzkriterium StromdifferenzSchutzkriterium Stromdifferenz
- - Grundgedanke: Jedes Betriebsmittel überträgt den Grundgedanke: Jedes Betriebsmittel überträgt den Strom vom Eingang nach definiert eigener Funktion Strom vom Eingang nach definiert eigener Funktion zum Ausgang --> Differenzbildung beider Ströme zum Ausgang --> Differenzbildung beider Ströme liefert Aussage, ob Übertragung funktionsgemäß er-liefert Aussage, ob Übertragung funktionsgemäß er- folgt oder das Stromgleichgewicht gestört istfolgt oder das Stromgleichgewicht gestört ist
II11 II22
II11‘‘ II22‘‘ΔΔII ‘‘I>I>
DifferentialschutzDifferentialschutz Schutzkriterium StromdifferenzSchutzkriterium Stromdifferenz
- Schutzbereich durch Einbauort der Wandler festge-- Schutzbereich durch Einbauort der Wandler festge- legt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichendlegt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichend große Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivitätgroße Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivität
- Wertebereich des Schutzes- Wertebereich des Schutzes
II11‘‘II22‘‘
ΔΔII ‘‘
IIanan
BetriebsbereichBetriebsbereich
FehlerbereichFehlerbereich - Stufenschalter und Leerlaufstrom - Stufenschalter und Leerlaufstrom bei Trafos, Lade- und Ableitströmebei Trafos, Lade- und Ableitströme von Leitungen, Übertragungsfehler von Leitungen, Übertragungsfehler der Wandler bewirken Diff.-stromder Wandler bewirken Diff.-strom auch im fehlerfreien Betriebauch im fehlerfreien Betrieb --> Stabilisierungsmaßnahmen--> Stabilisierungsmaßnahmen
DifferentialschutzDifferentialschutz Schutzkriterium StromdifferenzSchutzkriterium Stromdifferenz
- Kriterium wirksam, wenn der Falschstrom - Kriterium wirksam, wenn der Falschstrom ΔΔI`I`BmaxBmax kleiner kleiner MinimalfehlerstromMinimalfehlerstrom ΔΔI`I`Fmin Fmin im Differenzzweigim Differenzzweig --> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme,--> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme, keine Erfassung von Überlastzuständenkeine Erfassung von Überlastzuständen
- Schwierigkeiten: - Schwierigkeiten:
• räumlich ausgedehntes Schutzobjekt,räumlich ausgedehntes Schutzobjekt, z.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandlerz.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandler durch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lagedurch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lage der Schutzeinrichtungder Schutzeinrichtung
• schnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung derschnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung der Wandlerzeitkonstanten im SekundärkreisWandlerzeitkonstanten im Sekundärkreis
DifferentialschutzDifferentialschutz Meßgröße StromdifferenzMeßgröße Stromdifferenz
- Prinzip der - Prinzip der elektrischen Waage elektrischen Waage : zwei entgegengeschaltete: zwei entgegengeschaltete Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken-Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken- zweigzweig
IIAAIIHH
DDZZ
I'I*k2I*k1 HA
Ansprechbedingung:Ansprechbedingung:
k1I
I*k1k2
Ian
HA
DifferentialschutzDifferentialschutz Meßgröße StromdifferenzMeßgröße Stromdifferenz
- Ansprechkennlinie- Ansprechkennlinie
IIHH
IIAA
IIH1H1
IIanan
k1k1
Einfluß auf Verlauf:Einfluß auf Verlauf:
• ohm. Widerstand in Reiheohm. Widerstand in Reihe mit Erregerwicklung desmit Erregerwicklung des Relais hebt IRelais hebt IAanAan
• Änderung des Änderung des
AnstiegswinkelsAnstiegswinkels im stabilisierten Bereich im stabilisierten Bereich durchdurch Variation von k2Variation von k2
UBUBSBSB
ABAB
k1I
I*k1k2
Ian
HA
DifferentialschutzDifferentialschutz
VariantenVarianten
Transformatordifferentialschutz Transformatordifferentialschutz
LeitungsdifferentialschutzLeitungsdifferentialschutz
GeneratordifferentialschutzGeneratordifferentialschutz
Sammelschienendifferentialschutz Sammelschienendifferentialschutz
DifferentialschutzDifferentialschutz
TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz
Notwendige Anpassungen an:Notwendige Anpassungen an:
- verschieden große Ströme auf beiden Seiten des- verschieden große Ströme auf beiden Seiten des zu schützenden Objekteszu schützenden Objektes
- Phasendrehung durch Transformatorschaltgruppe- Phasendrehung durch Transformatorschaltgruppe - Schaltvorgänge im Netz- Schaltvorgänge im Netz - Einschaltstoßstrom bei Zuschalten des leerlaufenden- Einschaltstoßstrom bei Zuschalten des leerlaufenden Transformators bzw. beim ParallelschaltenTransformators bzw. beim Parallelschalten - innere Überspannungen- innere Überspannungen
DifferentialschutzDifferentialschutz
TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz
FalschstromkennlinieFalschstromkennlinie
IIHH
IIAA
StufenschaltwerkStufenschaltwerk
WandlerfehlerWandlerfehler
FalschstromFalschstrom
LeerlaufstromLeerlaufstrom
DifferentialschutzDifferentialschutz
TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz
HWHW HWHW
ZWZW
DifferentialschutzDifferentialschutz
TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz
PQ 721PQ 721
Standard-Schutzfunktionen Standard-Schutzfunktionen
• Amplituden- und SchaltgruppenanpassungAmplituden- und Schaltgruppenanpassung• Zweifach geknickte AuslösekennlinieZweifach geknickte Auslösekennlinie• Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen-wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbarder Wirkung sowie wahlweise abschaltbar• Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als DurchreichefunktionDurchreichefunktion• Verarbeitung von vier weiteren binären Verarbeitung von vier weiteren binären EingangssignalenEingangssignalen
Digitaler Differentialschutz für TransformatorenDigitaler Differentialschutz für Transformatoren
DifferentialschutzDifferentialschutz
TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz
PQ 731PQ 731
Standard-Schutzfunktionen Standard-Schutzfunktionen
• Amplituden- und SchaltgruppenanpassungAmplituden- und Schaltgruppenanpassung• Zweifach geknickte AuslösekennlinieZweifach geknickte Auslösekennlinie• Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen-wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbarder Wirkung sowie wahlweise abschaltbar• Thermischer ÜberlastschutzThermischer Überlastschutz• ÜberstrommeldungÜberstrommeldung• Verarbeitung von zwei Buchholz-SignalenVerarbeitung von zwei Buchholz-Signalen
Digitaler Differentialschutz für TransformatorenDigitaler Differentialschutz für Transformatoren
DifferentialschutzDifferentialschutz
LeitungsdifferentialschutzLeitungsdifferentialschutz
Dreiphasiger LeitungsdifferentialschutzDreiphasiger Leitungsdifferentialschutz
H1H1
H2H2
A1A1 A2A2
HW1HW1 HW2HW2LS1LS1 LS2LS2
DifferentialschutzDifferentialschutz
Leitungsdifferentialschutz, BeispieleLeitungsdifferentialschutz, Beispiele
SIEMENSSIEMENS 7SD5027SD502
• Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstationder Gegenstation• Überlastschutz mit thermischer KennlinieÜberlastschutz mit thermischer Kennlinie• Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mitZweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1Mischstrom IM1• Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglichan jedem Leitungsende möglich• etc.etc.
Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD502 erfolgt über ein symmetriertesReihe 7SD502 erfolgt über ein symmetriertesHilfsadernpaar, d. h. vorhandene Hilfsadernver-Hilfsadernpaar, d. h. vorhandene Hilfsadernver-bindungen können weiterhin genutzt werden.bindungen können weiterhin genutzt werden.
DifferentialschutzDifferentialschutz
Leitungsdifferentialschutz, BeispieleLeitungsdifferentialschutz, Beispiele
SIEMENSSIEMENS 7SD5037SD503
• Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstationder Gegenstation• Überlastschutz mit thermischer KennlinieÜberlastschutz mit thermischer Kennlinie• Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mitZweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1Mischstrom IM1• Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglichan jedem Leitungsende möglich• etc.etc.
Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD503 erfolgt über drei Hilfsadern, Reihe 7SD503 erfolgt über drei Hilfsadern, d. h. vorhandene Hilfsadernverbindungen d. h. vorhandene Hilfsadernverbindungen können weiterhin genutzt werden.können weiterhin genutzt werden.
DifferentialschutzDifferentialschutz
GeneratordifferentialschutzGeneratordifferentialschutz
ΔΔII
BTBT
GG3~3~
ΔΔII
BTBT
GG3~3~
ΔΔII
G: PG: Pnn<10 MW<10 MW G: 10 MW <= PG: 10 MW <= Pnn<200 MW<200 MW
DifferentialschutzDifferentialschutz
SammelschienendifferentialschutzSammelschienendifferentialschutz
für Einfachsammelschienenfür Einfachsammelschienen
ΔΔIIII11 II22 II33 IInn
II11++II22--II33+ ... ++ ... +IInn==ΔΔII
DifferentialschutzDifferentialschutz
Berechnung der Ausgleichswandler für denBerechnung der Ausgleichswandler für denTDS eines DreiwicklungstransformatorsTDS eines Dreiwicklungstransformators
Bsp.:Bsp.:
Dreiwicklungs-Dreiwicklungs-DreiphasentransformatorDreiphasentransformator
110kV/30kV/6kV in Yyy0110kV/30kV/6kV in Yyy040MVA/40MVA/40MVA40MVA/40MVA/40MVA
Geg.:Geg.:
ΔI
HW3
HW2HW1
DifferentialschutzDifferentialschutzPrimärströmePrimärströme der Hauptwandlerder Hauptwandler 1.1.
StromübersetzungsverhältnisseStromübersetzungsverhältnisse 2.2.
DifferentialschutzDifferentialschutzNennstromübersetzungsverhältnisseNennstromübersetzungsverhältnisse 3.3.
Auswahl der AusgleichswandlerAuswahl der Ausgleichswandler 4.4.
DifferentialschutzDifferentialschutz
Prinzipschaltung mit AWPrinzipschaltung mit AW 6.6.
ΔI
HW3
HW2HW1
AW13
AW12
Korrigierte StromübersetzungsverhältnisseKorrigierte Stromübersetzungsverhältnisse 5.5.