Ständererdschlussschutz (20 Hz); Funktionsbeschreibung - Siemens SIPROTEC 7UM62 Handbuch

2.31 100 % Ständererdschlussschutz (20 Hz)
Der 100 % Ständererdschlussschutz erfasst Erdschlüsse in der Ständerwicklung von Generatoren, die über
einen Blocktransformator mit dem Netz verbunden sind. Der mit einer 20 Hz-Verspannung arbeitende Schutz
ist unabhängig von der bei Erdschlüssen auftretenden netzfrequenten Verlagerungsspannung und erfasst Erd-
schlüsse im gesamten Wicklungsbereich einschließlich Maschinensternpunkt. Das angewandte Messprinzip
wird in keiner Weise von der Betriebsweise des Generators beeinflusst und ermöglicht auch eine Messung bei
Generatorstillstand. Mit den beiden Messprinzipien – Verlagerungsspannungsmessung und Auswertung der
Messgrößen bei 20 Hz-Verspannung – lassen sich zuverlässige und sich gegenseitig ergänzende redundante
Schutzkonzepte realisieren.
Erkennt man einen Erdschluss im Generatorsternpunkt bzw. Sternpunktnähe nicht, so wird der Generator „ge-
erdet" betrieben. Ein Folgefehler (z.B. ein zweiter Erdschluss) führt zu einem einpoligen Kurzschluss, dessen
Fehlerstrom infolge der sehr kleinen Generatornullimpedanz extrem groß werden kann.
Aus diesem Grunde ist der 100 % Ständererdschlussschutz eine Basisfunktion bei größeren Generatoren.
2.31.1

Funktionsbeschreibung

Grundprinzip
Das folgende Bild zeigt das Grundprinzip. Durch eine externe niederfrequente Wechselspannungsquelle (20
Hz) wird der Sternpunkt des Generators auf max. 1 % der Generatornennspannung verspannt. Tritt ein Erd-
schluss im Generatorsternpunkt auf, dann treibt die 20 Hz-Spannung einen Strom durch den Fehlerwiderstand.
Die Schutzeinrichtung ermittelt aus der treibenden Spannung und dem Fehlerstrom den Fehlerwiderstand. Das
beschriebene Schutzprinzip erfasst auch Erdschlüsse an den Generatorklemmen einschließlich angeschlos-
sener Teile, wie z.B. Spannungswandler.
Bild 2-97
Schaltungsausführung
Um obige Idee zu realisieren, ist zusätzliches Equipment erforderlich. Gemäß dem nachfolgenden Bild erzeugt
ein 20 Hz-Generator eine Rechteckspannung mit einer Amplitude von ca. 25 V. Diese Rechteckspannung wird
über einen Bandpass dem Belastungswiderstand des Erdungs- bzw. Nullpunkttransformators zugeführt. Der
Bandpass verschleift die Rechteckspannung und dient als Energiespeicher. Der 20 Hz-Widerstand des Band-
passes beträgt ca. 8 Ω. Weiterhin hat der Bandpass eine Schutzfunktion. Liegt am Belastungswiderstand im
Falle eines Klemmenerdschlusses die volle Verlagerungsspannung an, so schützt der Bandpass in Folge
seines größeren Serienwiderstandes bei Nennfrequenz den 20 Hz-Generator vor zu großen rückspeisenden
Strömen.
Die treibende 20 Hz-Spannung wird direkt am Belastungswiderstand über einen Spannungsteiler abgegriffen.
Zusätzlich erfasst man über einen Kleinstromwandler den fließenden 20 Hz-Strom. Beide Größen (U
) werden dem Schutzgerät zugeführt.
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SES
SIPROTEC, 7UM62, Handbuch
C53000-G1100-C149-8, Ausgabedatum 05.2010
Grundprinzip des Verspannung des Generatorsternpunktes
2.31 100 % Ständererdschlussschutz (20 Hz)
Funktionen
und
SES
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