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Differentialschutz in Elektroenergiesystemen Elektroenergiesystemen.

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Präsentation zum Thema: "Differentialschutz in Elektroenergiesystemen Elektroenergiesystemen."—  Präsentation transkript:

1 Differentialschutz in Elektroenergiesystemen Elektroenergiesystemen

2 Differentialschutz n Schutzkriterium Stromdifferenz - 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 ist folgt oder das Stromgleichgewicht gestört ist I1I1I1I1 I2I2I2I2 I 1 I 1 I 2 I 2 Δ I Δ I I>

3 Differentialschutz n Schutzkriterium Stromdifferenz - Schutzbereich durch Einbauort der Wandler festge- legt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichend legt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichend große Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivität große Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivität - Wertebereich des Schutzes I 1 I 1 I 2 I 2 Δ I Δ I I an Betriebsbereich Fehlerbereich - Stufenschalter und Leerlaufstrom bei Trafos, Lade- und Ableitströme bei Trafos, Lade- und Ableitströme von Leitungen, Übertragungsfehler von Leitungen, Übertragungsfehler der Wandler bewirken Diff.-strom der Wandler bewirken Diff.-strom auch im fehlerfreien Betrieb auch im fehlerfreien Betrieb --> Stabilisierungsmaßnahmen --> Stabilisierungsmaßnahmen

4 Differentialschutz n Schutzkriterium Stromdifferenz - Kriterium wirksam, wenn der Falschstrom Δ I` Bmax kleiner Minimalfehlerstrom Δ I` Fmin im Differenzzweig Minimalfehlerstrom Δ I` Fmin im Differenzzweig --> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme, --> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme, keine Erfassung von Überlastzuständen keine Erfassung von Überlastzuständen - Schwierigkeiten: räumlich ausgedehntes Schutzobjekt, räumlich ausgedehntes Schutzobjekt, z.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandler z.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandler durch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lage durch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lage der Schutzeinrichtung der Schutzeinrichtung schnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung der schnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung der Wandlerzeitkonstanten im Sekundärkreis Wandlerzeitkonstanten im Sekundärkreis

5 Differentialschutz n Meßgröße Stromdifferenz - Prinzip der elektrischen Waage : zwei entgegengeschaltete Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken- Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken- zweig zweig IAIAIAIA IHIHIHIH DZDZDZDZ Ansprechbedingung:

6 Differentialschutz n Meßgröße Stromdifferenz - Ansprechkennlinie IHIHIHIH IAIAIAIA I H1 I an k1 Einfluß auf Verlauf: ohm. Widerstand in Reihe ohm. Widerstand in Reihe mit Erregerwicklung des mit Erregerwicklung des Relais hebt I Aan Relais hebt I Aan Änderung des Anstiegswinkels Änderung des Anstiegswinkels im stabilisierten Bereich durch im stabilisierten Bereich durch Variation von k2 Variation von k2 UB SB AB

7 Differentialschutz n Varianten l Transformatordifferentialschutz l Leitungsdifferentialschutz l Generatordifferentialschutz l Sammelschienendifferentialschutz

8 Differentialschutz n Transformatordifferentialschutz l Notwendige Anpassungen an: - verschieden große Ströme auf beiden Seiten des - verschieden große Ströme auf beiden Seiten des zu schützenden Objektes zu 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 Parallelschalten Transformators bzw. beim Parallelschalten - innere Überspannungen - innere Überspannungen

9 Differentialschutz n Transformatordifferentialschutz l Falschstromkennlinie IHIHIHIH IAIAIAIA Stufenschaltwerk Wandlerfehler Falschstrom Leerlaufstrom

10 Differentialschutz n Transformatordifferentialschutz HW HW ZW

11 Differentialschutz PQ 721 Standard-Schutzfunktionen Amplituden- und Schaltgruppenanpassung Amplituden- und Schaltgruppenanpassung Zweifach geknickte Auslösekennlinie Zweifach geknickte Auslösekennlinie Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbar der Wirkung sowie wahlweise abschaltbar Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als Durchreichefunktion Durchreichefunktion Verarbeitung von vier weiteren binären Verarbeitung von vier weiteren binären Eingangssignalen Eingangssignalen Digitaler Differentialschutz für Transformatoren

12 Differentialschutz n Transformatordifferentialschutz PQ 731 Standard-Schutzfunktionen Amplituden- und Schaltgruppenanpassung Amplituden- und Schaltgruppenanpassung Zweifach geknickte Auslösekennlinie Zweifach geknickte Auslösekennlinie Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbar der Wirkung sowie wahlweise abschaltbar Thermischer Überlastschutz Thermischer Überlastschutz Überstrommeldung Überstrommeldung Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen Digitaler Differentialschutz für Transformatoren

13 Differentialschutz n Leitungsdifferentialschutz l Dreiphasiger Leitungsdifferentialschutz H1 H2 A1 A2 HW1 HW2 LS1 LS2

14 Differentialschutz n Leitungsdifferentialschutz, Beispiele SIEMENS 7SD502 Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstation der Gegenstation Überlastschutz mit thermischer Kennlinie Überlastschutz mit thermischer Kennlinie Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1 Mischstrom IM1 Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglich an jedem Leitungsende möglich etc. etc. Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD502 erfolgt über ein symmetriertes Hilfsadernpaar, d. h. vorhandene Hilfsadernver- bindungen können weiterhin genutzt werden.

15 Differentialschutz n Leitungsdifferentialschutz, Beispiele SIEMENS 7SD503 Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstation der Gegenstation Überlastschutz mit thermischer Kennlinie Überlastschutz mit thermischer Kennlinie Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1 Mischstrom IM1 Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglich an jedem Leitungsende möglich etc. etc. Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD503 erfolgt über drei Hilfsadern, d. h. vorhandene Hilfsadernverbindungen können weiterhin genutzt werden.

16 Differentialschutz n Generatordifferentialschutz ΔIΔIΔIΔI BT G 3~ ΔIΔIΔIΔI BT G 3~ ΔIΔIΔIΔI G: P n <10 MW G: 10 MW <= P n <200 MW

17 Differentialschutz n Sammelschienendifferentialschutz l für Einfachsammelschienen ΔIΔIΔIΔI I1I1I1I1 I2I2I2I2 I3I3I3I3 InInInIn I 1 +I 2 -I I n = Δ I

18 Differentialschutz Berechnung der Ausgleichswandler für den TDS eines Dreiwicklungstransformators n Bsp.: Dreiwicklungs-Dreiphasentransformator 110kV/30kV/6kV in Yyy0 40MVA/40MVA/40MVA Geg.: Geg.: ΔIΔI HW3 HW2 HW1

19 Differentialschutz Primärströme der Hauptwandler Stromübersetzungsverhältnisse 2. 2.

20 Differentialschutz Nennstromübersetzungsverhältnisse Auswahl der Ausgleichswandler 4. 4.

21 Differentialschutz Prinzipschaltung mit AW ΔIΔI HW3 HW2 HW1 AW13 AW12 Korrigierte Stromübersetzungsverhältnisse 5. 5.


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