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Anwendungs-Handbuch
Dampfturbinen überhitzen sehr leicht, wenn der Dampfstrom zu niedrig wird oder der
Dampf gar nicht mehr durch die Turbine strömt. Daher sollten Turbogeneratoren mit
einem Rückleistungsschutz ausgestattet sein. Es gibt mehrere Ereignisse die
Rückleistung verursachen können: Bruch der Hauptdampfleitung, Beschädigung
einer oder mehrerer Schaufeln der Dampfturbine oder unbeabsichtigtes Schließen der
Hauptabsperrventile. Im letzten Fall ist es äußerst wünschenswert einen zuverlässigen
Rückleistungsschutz zu haben. Er kann Schäden an einem sonst unbeschädigten
Kraftwerk verhindern.
Während der Routineabschaltung vieler thermischer Kraftwerke, gibt der
Rückleistungsschutz den Auslöseimpuls für die Generatorschalter (die
Anlagenschalter). Dadurch wird verhindert, dass die Einheit vom Netz getrennt wird
bevor die mechanische Leistung auf Null ist. Ein frühzeitigeres Trennen würde bei
jeder Routineabschaltung eine Beschleunigung des Turbinengenerators verursachen.
Dies würde zu Überdrehzahl und hohen zentrifugalen Beanspruchungen führen.
Strömt kein Dampf mehr durch eine Turbine, werden auch die Turbinenschaufeln
nicht mehr gekühlt. Dann ist es nicht mehr möglich die durch die Lüftungsverluste
generierte Wärme abzuführen. Stattdessen steigt durch die Wärme die Temperatur in
der Turbine, und besonders in den Schaufeln, an. Dreht eine Dampfturbine ohne
Dampfzufuhr, verbraucht sie etwa 2 % der Bemessungsleistung an elektrischer
Energie. Selbst wenn die Turbine in einem Vakuum dreht, wird sie schnell überhitzt
und beschädigt. Die Turbine überhitzt in wenigen Minuten, wenn sie das Vakuum
verliert.
Die kritische Zeit bis zur Überhitzung einer Turbine variiert von etwa 0,5 bis 30
Minuten je nach Art der Turbine. Eine Hochdruckturbine mit kurzen, dünnen
Schaufeln überhitzt leichter als eine Niederdruckturbine mit langen, dicken
Schaufeln. Die Bedingungen variieren von Turbine zu Turbine. Es muss daher in
jedem Fall der Hersteller um Auskunft gebeten werden.
Die Energieversorgung für die Hilfsaggregate des Kraftwerks kann von einem
Eigenbedarfstransformator abgenommen werden, der mit der Primärseite des
Maschienentransformators verbunden ist. Die Energieversorgung kann aber auch von
einem Anfahrtransformator stammen, der mit dem externen Netz verbunden ist. Der
Rückleistungsschutz muss so angelegt sein, dass er Rückleistung unabhängig vom
Leistungsfluss zu den Hilfsaggregaten des Kraftwerks erkennt.
Wasserturbinen verkraften Rückleistung viel besser als Dampfturbinen. Lediglich bei
Kaplan- und Rohrturbinen kann sich Rückleistung negativ auswirken. Es besteht das
Risiko, dass sich das Turbinenlaufrad axial bewegt und mit stationären Teilen in
Berührung kommt. Sie sind nicht immer robust genug, um der damit verbundenen
Belastung standzuhalten.
Bei Außentemperaturen unter Null Grad kann die Zufuhr durch Eis und Schnee
blockiert werden. Durch Äste und Blätter können auch die Abscheidetore blockiert
werden. Eine vollständige Blockierung des Einlasses kann zu Kavitationen führen.
Die Gefahr von Schäden an Wasserturbinen kann den Einsatz eines
Rückleistungsschutzes in unbeaufsichtigten Kraftwerken rechtfertigen.
Abschnitt 7
Stromschutz
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