ABB Relion 670 Serie Anwendungs-Handbuch Seite 211

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Häufig bedeutet diese Betriebsbedingung, dass die Turbine einem hohen Risiko ausgesetzt ist. Der
Rückleistungsschutz dient daher dem Schutz der Turbine und nicht dem Schutz des Generators.
Dampfturbinen neigen schnell zur Überhitzung, wenn der Dampfstrom zu niedrig ist oder wenn durch
die Turbine kein Dampf mehr fließt. Daher sollten Turbo-Generatoren mit einem Rückleistungsschutz
ausgestattet sein. Es gibt mehrere Ausnahmesituationen, die eine Rückleistung verursachen können:
Bruch eines Hauptdampfrohrs, Beschädigung einer oder mehrerer Schaufeln in der Dampfturbine
oder unbeabsichtigtes Schließen der Hauptabsperrventile. Bei Letzterem ist es sehr wünschenswert,
dass ein zuverlässiger Rückleistungsschutz zur Verfügung steht. Dieser könnte Schäden im
Kraftwerk verhindern.
Beim routinemäßigen Herunterfahren vieler Wärmekraftwerksblöcke sendet der Rückleistungsschutz
den Auslöseimpuls an den Generatorenschalter (Blockschalter). Hierdurch wird die Trennung des
Blocks verhindert, bevor die mechanische Leistung auf Null sinkt. Eine frühere Trennung würde bei
jedem routinemäßigen Herunterfahren zu einer Beschleunigung des Turbinengenerators führen.
Diese hätte eine Überdrehzahl und hohe Zentrifugalspannungen zur Folge.
Wenn durch die Turbine kein Dampf mehr fließt, werden die Turbinenschaufeln nicht mehr gekühlt.
Dann kann die entstehende Wärme nicht mehr abgeführt werden. Stattdessen erhöht sich die
Temperatur in der Dampfturbine und besonders auch die Temperatur der Schaufeln. Wenn sich eine
Dampfturbine ohne Dampfzufuhr dreht, liegt der Stromverbrauch bei ca. 2% der
Bemessungsleistung. Selbst wenn sich die Turbine in einem Vakuum dreht, führt dies schnell zu
einer Überhitzung und zu Schäden. Wenn die Turbine ihr Vakuum verliert, überhitzt sich diese binnen
Minuten.
Der kritische Zeitpunkt für eine Überhitzung einer Dampfturbine schwankt abhängig von der Art der
Turbine zwischen 0,5 und 30 Minuten. Eine Hochdruckturbine mit kleinen, dünnen Schaufeln
überhitzt viel schneller als eine Niederdruckturbine mit langen, schweren Schaufeln. Die
Bedingungen sind von Turbine zu Turbine unterschiedlich, und in jedem Fall muss Rücksprache mit
dem Hersteller der Turbine erfolgen.
Die Stromversorgung der Nebenaggregate des Kraftwerks kann über einen
Eigenbedarfstransformator erfolgen, der mit der Sekundärseite des Transformators zur
Spannungserhöhung verbunden ist. Die Stromversorgung kann auch über einen Anlauftransformator
erfolgen, der mit dem externen Netz verbunden ist. Der Rückleistungsschutz muss so konzipiert
werden, dass er eine Rückleistung unabhängig vom Stromfluss zu den Nebenaggregaten des
Kraftwerks erkennen kann.
Wasserturbinen tolerieren eine Rückleistung viel besser als Dampfturbinen. Nur bei Kaplan-Turbinen
und Rohrturbinen kann sich eine Rückleistung negativ auswirken. Es besteht die Gefahr, dass sich
das Turbinenlaufrad axial verschiebt und feststehende Teile berührt. Diese sind nicht immer stabil
genug, um der damit verbundenen Belastung standhalten zu können.
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.
Eine Wasserturbine, die im Wasser mit geschlossenen verstellbaren Leitschaufeln arbeitet, wird vom
restlichen Netz Strom ziehen. Diese Leistung liegt bei ca. 10% der Bemessungsleistung. Befindet
sich in der Wasserturbine nur Luft, fällt der Leistungsverbrauch auf ca. 3%.
Diesel-Motoren sollten mit einem Rückleistungsschutz ausgestattet sein. Der Generator zieht vom
System ca. 15% seiner Bemessungsleistung oder mehr. Ein starrer Motor benötigt für seinen Antrieb
vielleicht 25% der Bemessungsleistung. Ein Motor, der gut angelaufen ist, benötigt ggf. nicht mehr
als 5 %. Es müssen entsprechende Informationen vom Hersteller des Motors angefordert werden,
und die Rückleistung muss bei der Inbetriebnahme gemessen werden.
Für Gasturbinen wird normalerweise kein Rückleistungsschutz benötigt.
Sammelschienenschutz REB670
Anwendungs-Handbuch
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Abschnitt 7
Stromschutz
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