Post on 13-Apr-2018
ABB SACE Niederspannungsleistungsschalter
Überstromschutzauslöser
Erweiterte Schutzfunktionen Mehr als nur “ L – S - I “
Jens Kunkel
ABB Stotz-Kontakt GmbH
Heidelberg
Kompaktleistungsschalter Die Evolution
Isol Fusol Tmax Modul/Limitor Isomax Tmax XT
1950 1960 1970-80 1994 2001 2010
Iu = 160 - 1600A Icu = 36 kA - 150kA Ics = bis 100% Icu
Tmax T1-T7: Kompaktleistungsschalter bis 1600 A
Tmax XT: Kompaktleistungsschalter bis 250 A
4 verschieden Baugrößen XT1-XT2-XT3-XT4
Kompakte Abmessungen 76,2 x 130mm / 105 x 160mm
Hohes Ausschaltvermögen @415V AC, @690V AC
Gleiche Abmessungen (Tiefe) für Baugröße XT1-XT3 and XT2-XT4
Steckbare Version für alle Baugrößen
Ausfahrbare Version ab Baugröße XT2 160A
Austauschbarkeit der Trip Units für Baugröße XT2 und XT4
X1: kompakter offener Leistungsschalter bis 1600A
Bemessungsdauerströme: lu = 630 - 1600 A
Bemessungsbetriebsspannung: Ue = 690V~ / 250V-
Bemessungsgrenzkurzschluß- ausschaltvermögen: Icu = 42-150kA / 415 V
Emax: offene Leistungsschalter bis 6300 A
Bemessungsdauerströme: lu = 800 - 6300 A
Bemessungsbetriebsspannung: Ue = 690V~ / 250V-
Bemessungsgrenzkurzschluß- ausschaltvermögen: Icu = 42-150kA / 415 V
Drei Hauptbestandteile:
Grundprinzip: Elektronische Auslöser
1.) Stromwandler/Sensor
2.) Elektronik
3.) Auslösespule
PR331
PR332
PR333
Standardschutzfunktionen: LI, LSI, LSIG
Zusatzschutzfunktionen : Rc, D, U, OT, UV, OV, RV, RP, UF, OF
Modulare Messfunktionen : U, I, P,cos, Oberwellen,..
X1: Elektronische Auslöser
PR121
PR122
PR123
Standardschutzfunktionen: LI, LSI, LSIG
Zusatzschutzfunktionen : Rc, D, U, OT, UV, OV, RV, RP, UF, OF
Modulare Messfunktionen : U, I, P,cos, Oberwellen,..
Emax: Elektronische Auslöser
Tmax XT: Elektronische Auslöser
Energieverteilung
Ekip I
Ekip LS/I
Ekip LSI
Ekip LSIG
Elektronische Auslöser: Überlastschutz „L“
Anlagenstrom
Aus
löse
zeit
I
t L Überlastschutz
Elektronische Auslöser: Überlastschutz „I“ A
uslö
seze
it t
I Unverzög. Kurzschluß- schutz
L Überlastschutz
Anlagenstrom I
S Verzög. Kurzschluß- schutz
Stromunabhängig: I2t OFF, t=k Stromabhängig: I2t ON, I2t=k
Elektronische Auslöser: Überlastschutz „S“
t=k
t = k I2
t
I Unverzög. Kurzschluß- schutz
L Überlastschutz
Anlagenstrom I
Aus
löse
zeit
Elektronische Auslöser: Zusatzfunktionen
1. Thermischer Speicher
2. Doppelte selektive Schutzfunktion S
3. Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G
4. “ Duale settings “
5. Start-Up Funktion
6. Erweitere Funtionen
Thermischer Speicher ( Kabel-Schutz )
2 L
S
Funktion bei stromabhängiger Kennlinie (I2t=k)
„Memory-Effekt“ der letztmaligen Schutzauslösung
Die Auslösezeit des Relais ist 100%-identisch mit der gewählten Strom-Zeit-Kurve nachdem eine definierte Zeitspanne (bezogen auf die letzte Überlast / Abschaltung) verstrichen ist.
2 verschieden Erfassungsmethoden: 1) Mit Spg am Relais: Speicherung von Überlasten (auch ohne Trip) 2) Ohne Spg am Relais: verkürzte Auslösezeit bei sofortiger Wiedereinschaltung und aktiviert sich bei Ausschaltung des LS
Der PR122 /123 “entscheidet” nach den Betriebsbedingungen, welche Erfassungsmethode aktiviert wird.
PR123
PR122
2
Thermischer Speicher
θ [°C], I [A]
Bemessungsstrom
Überlast
Temperatur-Erhöhung im Leiter
Temperatur-Rückgang im Leiter
t [s] Auslösung Auslösung
Zeit zwischen Überlast
PR123
PR122
2
Thermischer Speicher
θ [°C]
I [A]
t [s]
Temperatur-Erhöhung im Leiter
Auslösung Mit therm. Speicher
Auslösung Ohne therm. Speicher
Thermischer Speicher kann angewendet werden, wenn es notwendig ist, die Erwärmung der relevanten Komponenten zu “speichern” und schneller abzuschalten als bei der vorhergehenden Auslösung.
Überlast
1.Auslösung
S2
Anzuwenden bei Selektivität “kritischen Bedingungen”
“Low” setting für Funktion S in Bezug auf die settings des MV-Schalters
“High” setting für die Funktion S in Bezug auf die settings des NV-Einspeiseschalters/ Transformatorschalters (inrush)
Doppelte selektive Schutzfunktion S
E1B 1250
PR123
Ohne doppelte S - Funktion
Doppelte selektive Schutzfunktion S
E1 1250
Mit doppelte S - Funktion
Doppelte selektive Schutzfunktion S
E1 1250
Doppelte selektive Schutzfunktion S
Vier potentialfreie Leistungsrelais zeigen an:
Ansprechen aller Schutzfunktionen L,S,I,G.. Auslösung aller Schutzfunktionen L,S,I,G..
Mit dem Programmiergerät (PR010/T, BT030, PR120/D-BT) können die Kontakte frei programmiert werden.
Lastkontrolle
Auf Basis eines digitalen Inputsignals kann:
ein zweiter Paramtersatz aktiviert werden (nur PR123/P)
der Schalter ausgelöst werden
ein Reset des Auslösers durchgeführt werden
ein Reset der Leistungsrelais im PR120/K durchgeführt werden
Aktivierung durch das Anzeigemodul PR120/K:
PR123 Zwei verschiedene Kurvenformen möglich :
Signal vom internen Stromsensor
Signal vom externen Stromsensor
Mit der Funktion “G” kann das Netz gegen Erdschlussfehler geschützt werden
Auf der Einspeise- und auf der Lastseite
If4 = 0,1xInw…1,0xInw (Inw=Nennstrom Wandler )
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G
Unbegrenzter Erdschlussfehler
MV LV
Begrenzter Erdschlussfehler
MV LV
Begrenzter Erdfehler-Schutz: Der Fehler ist auf der Einspeiseseite des LV-Schalters
Unbegrezter Erdfehler-Schutz: Der Fehler ist auf der Lastseite des LV - Schalters
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G
L1
L2
L3
N PE
Transformator sekundäre Wicklung
Externer Wandler
Summenstrom-Ringkernwandler
Interne Stromsensoren CS
Die Kombination von begrenztem und unbegrenzten Erdfehler-Schutz wird als “Source Ground Return” (Quelle-Erde-Rückleitung) bezeichnet.
Das PR123/P kann beide Fehlerarten erkennen und unterscheiden.
Ist der Fehler auf der Lastseite des LV-Schalters, veranlasst das PR123/P die Auslösung des Emax-Leistungsschalters.
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G
L1
L2
L3
N PE
Transformator sekundäre Wcklung
Externer Wandler
Summenstrom-Ringkernwandler
Interner Stromsensor CS
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G
Die Kombination von begrenztem und unbegrenzten Erdfehler-Schutz wird als “Source Ground Return” (Quelle-Erde-Rückleitung) bezeichnet.
Das PR123/P kann beide Fehlerarten erkennen und unterscheiden.
Ist der Fehler auf der Einspeise des LV-Schalters, veranlasst das PR123/P die Auslösung des MV-Schalters.
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G begrenzter Fehler
External G ist aktiviert (nur Rote Kurve). Nach der G-Zeitstaffelung: LV-CB öffnet.
External G Aktivierung kann ein´Alarm-Signal erzeugen (als Ausgangssignal des Anzeige-Modul PR120/K), welches daraufhin zur Auslösung des MV-Schalters auf der Einspeiseseite verwendet wird ( Fehlschaltungen vermeiden )
Um ein ungewolltes Auslösen des LV-Schalters zu vermeiden, besteht die Möglichkeit der Einstellung “trip enable” auf “OFF”
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G unbegrenzter Fehler
Beide G, externe und interne sind aktiviert und beginnen ihre “timing”-Phase.
Liegt die interne G-Kurve (Blau) unterhalb der externe G-Kurve (Rot), öffnet nur der LV-Schalter nach der Zeitstaffelung, und verhindert ein ungewolltes Ausschalten des MV-Schalters.
Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G Einstellungen / shopping-list
Um die Funktion “Double G” zu aktivieren muss vorhanden sein:
Emax mit PR123LSIG
Externer Summenstron-Ringkernwandler
PR120/K Anzeige-Modul, zur Alarm-Signalisierung und der Auslösung des MV-Schalters
PR123
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Zwei verschieden Parametersätze können für alle Schutzfunktionen
programmiert werden. ( Satz “A” und Satz “B” )
Es gestattet eine umfassenden Schutz der Anlagenkonfiguration
z.Bsp bei Netztbetrieb / Not-Notzbetrieb
Aktivierung mit:
PR120K Anzeigemodul mittels digit. Eingang über Hilfskontakt Kuppelschalter
PR120D-M Dialogmodul via ZLT / fernsteuerung
von Hand über die Benutzeroberfläche des Schutzauslösers
Zeitvorgabe über die Benutzeroberfläche des Schutzauslösers
“Dual setting”
Es stehen zwei unterschiedliche Schutzparameter-Einstellungen zur Verfügung
Häufigster Anwendungsfall ist die Netz- / Notnetz-Versorgung
Selektivität zwischen den verschiedenen Leistungsschalter ist in jedem Betriebszustand sichergestellt
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Netzversorgung
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
“ Dual setting “
“Normal”
CB “A” >>> geschlossen
CB “B” >>> Offen
Selektivität zwischen A and C ist garantiert
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Netzversorgung
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Notnetzversorgung
“ Dual setting “
“Notnetzversorgung”
CB “A” >>> Offen
CB “B” >>> geschlossen
Selektivität zwischen B und C kann nicht ohne weiters garantiert werden,aufgrund der “niedrigen” Einstellwerte des Schutze von B (Generator-Schutz)
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Notnetzversorgung
Notnetzversorgung Schalter C parametriert mit Zweitem
Parametersatz
Zweiter Parametersatz “ Dual setting “
Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle )
2
Funktion bei stromunabhängiger Kennlinie (t=k)
Typischer Anwendungsfall : Motoranlauf
Schutzfunktion Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle ) ändert die Ansprechschwelle der Schutzfunktionen S, I, G, D während eines definierbaren Zeitintervalles.
Die definierte Anlaufzeit ist für alle aktivierten Schutzfunktionen identisch.
PR123
PR122
Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle )
PR122
PR123
Anlaufphase beginnt bei Überschreitung von I2 + (0,1 x In ) des parametrierten Schutzwertes.
Neustart ist möglich, nachdem der Strom wieder unter die Schwelle von (0,1 x In) gesunken ist.
Anlaufzeiten ts: 0,1 … 1,5 Sekunden ( Schrittweite 0,01 s )
I2 + (0,1xIn)
Überstromauslöser PR 123: erweiterte Funktionen
Rc Fehlerstrom ( Residual current ) D Richtungsschutz ( Directional ) U Unsymmetrie ( Phase unbalance ) OT Übertemperatur ( Overtemperature ) UV Unterspannung ( Undervoltage ) OV Überspannung ( Overvoltage ) RV Fehlerspannung Sternpkt (Residual
voltage )
RP Rückleistungsschutz (Reverse power ) M Thermischer Speicher ( Thermal memory ) UF Unterfrequenz ( Underfrequency ) OF Überfrequenz ( Overfrequency )
RC PR122
PR123
Eigenschaften:
Sensitive Werte IΔn von 3 bis 30 [A]
Zeitverzögerung t von 0 bis 0,8 s
Typ A und Typ AC
Anwendungfälle / Applikationen:
TT – System Schutz bei indirektem Kontakt
TN-S System Schutz bei indirektem, langzeitigem Kontakt
Überall dort, wo die Gefahr besteht, dass Fehlerströme auftreten und Wärmeschäden und Fehler produzieren können.
Rc Fehlerstrom ( Residual current )
D PR123 Richtungsschutz arbeit in gleicher Weise wie die
Schutzfunktion S, jedoch erlaubt es die Definition der Fehlerstrom-Richtung
Drei Parameter sind erforderlich
Fehlerstrom- Ansprechschwelle I7
Rückschaltzeit t7BW
Vorlaufzeit t7FW
Die Referenzeinspeiserichtung von ABB SACE ist für den aktiven Stromfluss: Oben nach Unten; eine Richtungsumkehr ist möglich.
D Richtungsschutz ( Directional )
QF1
PR123
QF2
PR123
QF3
PR222
QF4
4 kA
8 kA 8 kA
D
t7BW t7FW
12 kA
4 kA
8 kA
D Richtungsschutz ( Directional )
D QF1 E1B1600 PR123 LSIG In 1600[A]:
L: I1=1xIn, t1=90s; S: I2=6xIn, t2= 0.6 s, t=const; I: I3=10xIn; G in OFF
Einspeiserichtung von Oben nach Unten
I7=3xIn=4800 [A], t7BW = 0.2 s, t7FW = 0.4 s
D Richtungsschutz ( Directional )
D QF2 E1B1600 PR123 LSIG In 1600[A]:
L: I1=1xIn, t1=90s; S: I2=6xIn, t2= 0.6 s, t=const; I: I3=10xIn; G in OFF
Einspeiserichtung von Oben nach Unten
I7=3xIn=4800 [A], t7BW = 0.2 s, t7FW = 0.4 s
D Richtungsschutz ( Directional )
U PR122
PR123
U Unsymmetrie ( Phase unbalance )
Unabhängige Zeitstaffelung der einzelnen Phasen
Zwei Parameter sind erforderlich
Fehlerstrom-Ansprechschwelle I6 (%-Werte pro Phase)
Auslösezeit t6
Anwendungfälle / Applikationen:
Exakte Überwachung der Lastverteilung ( Schieflastbetrieb );
Motorschutz: Phasenüberwachung bei Störungen der Anlaufphase ( Überhitzung )
OT PR122
PR123
Schutz des Microprozessors gegen Übertemperatur
Zwei Möglichkeiten der Auswertung:
Nur Alarm (Funktionsweise des Mikroprozessors nicht sichergestellt )
Alarm und Schutzauslösung des Leistungsschalters
OT Übertemperatur ( Overtemperature )
WARNUNG Temperatur
Display schaltet aus
Display schaltet aus
ALARM Temperatur
Blinken der LED “WARNUNG”
Blinken der LED “WARNUNG”
Schalter wird ausgelöst “CB TRIP”( wenn TRIP “ENABLED”)
UV PR123
PR222 PR120/V
UV Unterspannung ( Undervoltage ) OV Überspannung ( Overvoltage )
Unabhängige Zeitstaffelung der Unterspannung pro Phase
Zwei Parameter sind erforderlich
Spannungs-Ansprechschwelle U8
Auslösezeit t8
OV Unabhängige Zeitstaffelung der Überspannung
pro Phase
Zwei Parameter sind erforderlich
Spannungs-Ansprechschwelle U9
Auslösezeit t9
RV PR123
PR122 PR120/V
RV Fehlerspannung Sternpkt (Residual voltage )
Unabhängige Zeitstaffelung zum Schutz der Sternpukt-Erde-Spannung
Zwei Parameter sind erforderlich
Spannungs-Ansprechschwelle U10
Auslösezeit t10
Vektorsumme der Phasenspannungen
RP PR123
PR122 PR120/V
Unabhängige Zeitstaffelung zur Schutzeinstellung der Leistungsflussrichtung
Zwei Parameter sind erforderlich
Ansprechschwelle Leistungswert P11 als Pn %
Auslösezeit t11
Anwendungfälle / Applikationen:
Schutz von Großgeneratoren und Motoren
RP Rückleistungsschutz (Reverse power )
UF
OF
UF Unterfrequenz ( Underfrequency ) OF Überfrequenz ( Overfrequency )
Unabhängige Zeitstaffelung Unterfrequenz
Zwei Parameter sind erforderlich
Frequenz-Ansprechschwelle f12
Auslösezeit t12
Unabhängige Zeitstaffelung Überfrequenz
Zwei Parameter sind erforderlich
Frequenz-Ansprechschwelle f13
Auslösezeit t13
PR123
PR122 PR120/V
-500 -400 -300 -200 -100
0 100 200 300 400 500
time
Voltage L1-L2 Neutral Current phase 1 Current phase 2 Current phase 3
Standard im PR122 und PR123
Speicherung von 8 relevanten Größen (Ströme, Spannungen)
Konfigurierbare Triggerfunktion (max. 64 Ereignisse)
Max. Abtastrate: 4800 Hz
Max. Abtastzeit: 27 s
Ausgabe über SD-Pocket (PDA) oder SD-Testbus2 (PC)
Datenspeicher ( Datalogger )
Datenspeicher ( Datalogger )
Iu = 160 - 1600A Icu = 36 kA - 150kA Ics = bis 100% Icu
Tmax T1-T7: Kompaktleistungsschalter bis 1600 A
Tmax T4-T6: Early Fault Detection and Prevention
Neue EFDP Hardware mit extrem schnellem Algorithmus zur Fehlererkennung (<300s)
Gesamtabschaltzeit <10ms
Tmax T4-T6: PR223EF Early Fault Detection and Prevention
Einstell.: ELT Neutral OFF, 50-100% AUX-SA (250V, 5A) LEDs für Alarm, Voralarm und Anzeigen Integr. Dialogeinheit Modbus Messfunktionrn wie PR223DS EFDP (Early Fault Detection and
Prevention)
EF
Anwendungen: AC Energieverteilungen Schutz von Kompensationsanlagen Transformatorschutz Generatorschutz Schutz von großen Kabellängen
Tmax T4-T6: Early Fault Detection and Prevention
Beispiel: Zwei Schalter gleicher Baugrösse in Reihe
Elektronische Auslöser: SDTestBus / Ekip T&P
Leistungsschalter – Neue Produkte – Ausblick 2011
Neue Leistungsschalter Multi-Frequency range
MCCB und ACB für den Einsatz in Applikationen mit variabler Frequenz
Low frequency 1-50 Hz High frequency 20-200 Hz
Low frequency ACB: Einzigartig auf dem Markt Applikation mit hohen Betriebsanforderungen Spezielle Anwendungen für Wind und Bahnanlagen
Bezeichnung
Vorteile
Neue Leistungsschalter Multi-Frequency range
Neue Leistungsschalter Low-Temperature range
Betriebstemperatur: - 40°C < t < 70°C Größen: Tmax T4…T7, Emax X1, Emax E1…
E3; XT1..XT4 (2011) Trip Units: TM, PR221, PR231, PR331, PR121 Pole: 3 and 4 Versionen: F, P und WMP Zubehörteile
Elektrisch (nur 220-240V): SOR, SCR, UVR, M, AUX (Ein/Aus; Eingefahren/Test/Ausgefahren; Ausgelöstmeldung)
Mechanisch: FP, Key locks, padlocks Bestellmodus: Standard CB code + Extracode
@-40°C Verfügbarkeit: ~ December 2010
Low temperature family: Alleinstellungsmerkmal für die komplette Baureihe der MCCBs und ACBs
Spezielle Lösungen für extreme Umgebungsbedingungen, Windkraftanlagen
Bezeichnung