ABB Relion 670 Serie Anwendungs-Handbuch Seite 106

Abschnitt 6
Differentialschutz
Somit ist das Sammelschienen-Differentialschutzgerät in der Hinsicht einzigartig, dass in der Regel
etliche Stromwandler - häufig mit extrem unterschiedlichen Verhältnissen und Klassen - mit der
gleichen Differentialschutzzone verbunden sind. Da der Magnetkernstromwandlern ein nicht-lineares
Messinstrument ist, kann bei hohen Strömen im Primärkreis des Stromwandlers der individuelle
Sekundärstrom des Stromwandlers erheblich vom ursprünglichen Primärstrom abweichen.
Schutzingenieure sind mit dem Phänomen der Stromwandlersättigung gut vertraut. Während der
Zeitphase, in der ein mit dem Differentialschutzgerät verbundener Stromwandler in die Sättigung
geht, ist die Summe aller Sekundärströme des Stromwandlers ungleich Null, und das Gerät misst
dann einen falschen Differentialstrom. Besagtes Phänomen ist besonders kritisch im
Sammelschienen-Differentialschutz, denn es kann zu ungewollten Auslösungen am
Differentialschutzgerät führen.
Die Remanenz im Magnetkern eines Stromwandlers ist ein zusätzlicher Faktor, der den
Sekundärstrom des Stromwandlers beeinflussen kann. Dadurch kann die Fähigkeit des
Stromwandlers, den Primärstrom ordnungsgemäß auf die Sekundärseite zu übertragen, verbessert
oder reduziert werden. Die Stromwandler-Remanenz ist jedoch ein zufälliger Parameter und es ist in
der Praxis nicht möglich, diese genau vorherzusagen.
Ein weiteres und möglicherweise weniger bekanntes transientes Phänomen tritt im Sekundärkreis
des Stromwandlers auf, wenn ein hoher Primärstrom unterbrochen wird. Es ist besonders dann
sinnvoll, wenn der HS-Leistungsschalter vor seinem natürlichen Nulldurchgang den Primärstrom
schneidet. Dieses Phänomen wird als exponentiell abklingende Gleichstromkomponente im
Sekundärkreis des Stromwandlers behandelt. Dieser sekundäre Gleichstrom hat im Netz keinen
entsprechenden Primärstrom. Das Phänomen lässt sich einfach als Entladung der im Magnetkern
des Stromwandlers gespeicherten magnetischen Energie bei hohen Primärströmen erklären.
Abhängig vom Typ und Aufbau des Stromwandlers kann dieser Entladestrom eine Zeitkonstante in
einer Größenordnung von hundert Millisekunden haben.
Folglich müssen all diese Phänomene in der Entwicklungsphase eines Sammelschienen-
Differentialschutzgerätes berücksichtigt werden, um bei externen Fehlerbedingungen ungewollte
Auslösungen am Differentialschutzgerät zu verhindern.
Die analoge Generierung der Sammelschienen-Differentialschutzgeräte (RADHA, RADSS, REB 103)
löst im Allgemeinen all die Probleme, die durch die nichtlinearen Eigenschaften des Stromwandlers
verursacht werden, indem zwischen den Sekundärströmen aller mit der Schutzzone verbundenen
Stromwandler die galvanische Verbindung verwendet wird. Diese Geräte sind so konzipiert, dass die
Stromverteilung über die Gerätedifferentialabzweigung bei sämtlichen transienten Bedingungen, die
durch die Nicht-Linearität der Stromwandler verursacht werden, nicht zu ungewollten Auslösungen
am Differentialschutzgerät führen. Um die erforderliche Stromverteilung des Sekundärstroms des
Stromwandlers zu erreichen, muss die Widerstandslast in den einzelnen Sekundärkreisen des
Stromwandlers unter dem vorberechneten Wert gehalten werden, damit so die Stabilität des Gerätes
gewährleistet werden kann.
In neuen numerischen Schutzgeräten sind alle Strom- und Spannungswandlereingänge galvanisch
voneinander getrennt. Alle analogen Eingangsgrößen werden mit einer konstanten Abtastfrequenz
gemessen und diese diskreten Werte werden dann in die entsprechenden numerischen Werte
umgewandelt (d. h. AD-Umwandlung). Nach diesen Umwandlungen werden in den
Schutzalgorithmen nur noch diese Zahlen verwendet. Daher könnte bei den modernen numerischen
Differentialgeräten der Widerstand des SW-Sekundärkreises nicht mehr so ausschlaggebende sein.
Der entscheidende Faktor bei den numerischen Differentialgeräten ist die Zeit, die dem Gerät für die
Messungen zur Verfügung steht, bevor der Stromwandler in die Sättigung geht, sodass das Gerät
noch erforderliche Korrekturmaßnahmen vornehmen kann. Dies bedeutet praktisch, dass das Gerät
in der Lage sein muss, die Messung und Entscheidung innerhalb des kurzen Zeitfensters des
Netzzyklus vorzunehmen, in dem die Stromwandler nicht gesättigt sind. Erfahrungswerte aus der
Praxis, die bei Starkstromtests ermittelt wurden, zeigen, dass dieses Zeitfenster - auch bei extrem
hoher Sättigung der Stromwandler - für Stromwandler bei etwa zwei Millisekunden liegt. Aus diesem
Grund wurde beschlossen, diese Zeit als Auslegungskriterium im REB 670 Gerät heranzuziehen, um
das minimal zulässige Zeitfenster vor der Sättigung eines Magnetkernstromwandlers zu bestimmen.
Daher sind die Stromwandler-Anforderungen für das REB 670 Gerät als absolutes Minimum
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Sammelschienenschutz REB670
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