Differentialschutz in Elektroenergiesystemen Elektroenergiesystemen.

Differentialschutz inDifferentialschutz in ElektroenergiesystemenElektroenergiesystemen

DifferentialschutzDifferentialschutz Schutzkriterium StromdifferenzSchutzkriterium Stromdifferenz

- - Grundgedanke: Jedes Betriebsmittel überträgt den Grundgedanke: Jedes Betriebsmittel überträgt den Strom vom Eingang nach definiert eigener Funktion Strom vom Eingang nach definiert eigener Funktion zum Ausgang --> Differenzbildung beider Ströme zum Ausgang --> Differenzbildung beider Ströme liefert Aussage, ob Übertragung funktionsgemäß er-liefert Aussage, ob Übertragung funktionsgemäß erfolgt oder das Stromgleichgewicht gestört istfolgt oder das Stromgleichgewicht gestört ist

II11 II22

II11‘‘ II22‘‘ΔΔII ‘‘I>I>


- Schutzbereich durch Einbauort der Wandler festge-- Schutzbereich durch Einbauort der Wandler festge- legt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichendlegt, nur Fehler dazwischen bewirken hinreichend große Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivitätgroße Stromdifferenz --> strenge Fehlerortselektivität

- Wertebereich des Schutzes- Wertebereich des Schutzes

II11‘‘II22‘‘

ΔΔII ‘‘

IIanan

BetriebsbereichBetriebsbereich

FehlerbereichFehlerbereich - Stufenschalter und Leerlaufstrom - Stufenschalter und Leerlaufstrom bei Trafos, Lade- und Ableitströmebei Trafos, Lade- und Ableitströme von Leitungen, Übertragungsfehler von Leitungen, Übertragungsfehler der Wandler bewirken Diff.-stromder Wandler bewirken Diff.-strom auch im fehlerfreien Betriebauch im fehlerfreien Betrieb --> Stabilisierungsmaßnahmen--> Stabilisierungsmaßnahmen


- Kriterium wirksam, wenn der Falschstrom - Kriterium wirksam, wenn der Falschstrom ΔΔI`I`BmaxBmax kleiner kleiner MinimalfehlerstromMinimalfehlerstrom ΔΔI`I`Fmin Fmin im Differenzzweigim Differenzzweig --> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme,--> Anwendungsgrenze stromschwache Fehlerströme, keine Erfassung von Überlastzuständenkeine Erfassung von Überlastzuständen

- Schwierigkeiten: - Schwierigkeiten:

• räumlich ausgedehntes Schutzobjekt,räumlich ausgedehntes Schutzobjekt, z.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandlerz.B. im Leitungsschutz, hohe Bebürdung der Wandler durch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lagedurch lange Meßleitung und Unsymmetrie durch Lage der Schutzeinrichtungder Schutzeinrichtung

• schnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung derschnelle Schutzeinrichtung erfordert Anpassung der Wandlerzeitkonstanten im SekundärkreisWandlerzeitkonstanten im Sekundärkreis

DifferentialschutzDifferentialschutz Meßgröße StromdifferenzMeßgröße Stromdifferenz

- Prinzip der - Prinzip der elektrischen Waage elektrischen Waage : zwei entgegengeschaltete: zwei entgegengeschaltete Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken-Doppelgleichrichter mit polarisiertem Relais im Brücken- zweigzweig

IIAAIIHH

DDZZ

I'I*k2I*k1 HA

Ansprechbedingung:Ansprechbedingung:

k1I

I*k1k2

Ian

HA

DifferentialschutzDifferentialschutz Meßgröße StromdifferenzMeßgröße Stromdifferenz

- Ansprechkennlinie- Ansprechkennlinie

IIHH

IIAA

IIH1H1

IIanan

k1k1

Einfluß auf Verlauf:Einfluß auf Verlauf:

• ohm. Widerstand in Reiheohm. Widerstand in Reihe mit Erregerwicklung desmit Erregerwicklung des Relais hebt IRelais hebt IAanAan

• Änderung des Änderung des

AnstiegswinkelsAnstiegswinkels im stabilisierten Bereich im stabilisierten Bereich durchdurch Variation von k2Variation von k2

UBUBSBSB

ABAB

k1I

I*k1k2

Ian

HA

DifferentialschutzDifferentialschutz

VariantenVarianten

Transformatordifferentialschutz Transformatordifferentialschutz

LeitungsdifferentialschutzLeitungsdifferentialschutz

GeneratordifferentialschutzGeneratordifferentialschutz

Sammelschienendifferentialschutz Sammelschienendifferentialschutz


TransformatordifferentialschutzTransformatordifferentialschutz

Notwendige Anpassungen an:Notwendige Anpassungen an:

- verschieden große Ströme auf beiden Seiten des- verschieden große Ströme auf beiden Seiten des zu schützenden Objekteszu schützenden Objektes

- Phasendrehung durch Transformatorschaltgruppe- Phasendrehung durch Transformatorschaltgruppe - Schaltvorgänge im Netz- Schaltvorgänge im Netz - Einschaltstoßstrom bei Zuschalten des leerlaufenden- Einschaltstoßstrom bei Zuschalten des leerlaufenden Transformators bzw. beim ParallelschaltenTransformators bzw. beim Parallelschalten - innere Überspannungen- innere Überspannungen



FalschstromkennlinieFalschstromkennlinie

IIHH

IIAA

StufenschaltwerkStufenschaltwerk

WandlerfehlerWandlerfehler

FalschstromFalschstrom

LeerlaufstromLeerlaufstrom



HWHW HWHW

ZWZW



PQ 721PQ 721

Standard-Schutzfunktionen Standard-Schutzfunktionen

• Amplituden- und SchaltgruppenanpassungAmplituden- und Schaltgruppenanpassung• Zweifach geknickte AuslösekennlinieZweifach geknickte Auslösekennlinie• Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen-wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbarder Wirkung sowie wahlweise abschaltbar• Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als Verarbeitung von zwei Buchholz-Signalen als DurchreichefunktionDurchreichefunktion• Verarbeitung von vier weiteren binären Verarbeitung von vier weiteren binären EingangssignalenEingangssignalen

Digitaler Differentialschutz für TransformatorenDigitaler Differentialschutz für Transformatoren



PQ 731PQ 731

Standard-Schutzfunktionen Standard-Schutzfunktionen

• Amplituden- und SchaltgruppenanpassungAmplituden- und Schaltgruppenanpassung• Zweifach geknickte AuslösekennlinieZweifach geknickte Auslösekennlinie• Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, Einschaltstabilisierung mit zweiter Harmonischer, wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen-wahlweise mit oder ohne meßsystemübergreifen- der Wirkung sowie wahlweise abschaltbarder Wirkung sowie wahlweise abschaltbar• Thermischer ÜberlastschutzThermischer Überlastschutz• ÜberstrommeldungÜberstrommeldung• Verarbeitung von zwei Buchholz-SignalenVerarbeitung von zwei Buchholz-Signalen

Digitaler Differentialschutz für TransformatorenDigitaler Differentialschutz für Transformatoren


LeitungsdifferentialschutzLeitungsdifferentialschutz

Dreiphasiger LeitungsdifferentialschutzDreiphasiger Leitungsdifferentialschutz

H1H1

H2H2

A1A1 A2A2

HW1HW1 HW2HW2LS1LS1 LS2LS2


Leitungsdifferentialschutz, BeispieleLeitungsdifferentialschutz, Beispiele

SIEMENSSIEMENS 7SD5027SD502

• Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstationder Gegenstation• Überlastschutz mit thermischer KennlinieÜberlastschutz mit thermischer Kennlinie• Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mitZweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1Mischstrom IM1• Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglichan jedem Leitungsende möglich• etc.etc.

Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD502 erfolgt über ein symmetriertesReihe 7SD502 erfolgt über ein symmetriertesHilfsadernpaar, d. h. vorhandene Hilfsadernver-Hilfsadernpaar, d. h. vorhandene Hilfsadernver-bindungen können weiterhin genutzt werden.bindungen können weiterhin genutzt werden.


Leitungsdifferentialschutz, BeispieleLeitungsdifferentialschutz, Beispiele

SIEMENSSIEMENS 7SD5037SD503

• Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung Leistungsschaltermitnahme und Fernauslösung der Gegenstationder Gegenstation• Überlastschutz mit thermischer KennlinieÜberlastschutz mit thermischer Kennlinie• Zweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mitZweistufiger UMZ/AMZ-Reserveschutz mit Mischstrom IM1Mischstrom IM1• Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten Schutz von Dreibeinleitungen mit zwei Geräten an jedem Leitungsende möglichan jedem Leitungsende möglich• etc.etc.

Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Die Verbindung zwischen zwei Geräten der Reihe 7SD503 erfolgt über drei Hilfsadern, Reihe 7SD503 erfolgt über drei Hilfsadern, d. h. vorhandene Hilfsadernverbindungen d. h. vorhandene Hilfsadernverbindungen können weiterhin genutzt werden.können weiterhin genutzt werden.


GeneratordifferentialschutzGeneratordifferentialschutz

ΔΔII

BTBT

GG3~3~

ΔΔII

BTBT

GG3~3~

ΔΔII

G: PG: Pnn<10 MW<10 MW G: 10 MW <= PG: 10 MW <= Pnn<200 MW<200 MW


SammelschienendifferentialschutzSammelschienendifferentialschutz

für Einfachsammelschienenfür Einfachsammelschienen

ΔΔIIII11 II22 II33 IInn

II11++II22--II33+ ... ++ ... +IInn==ΔΔII


Berechnung der Ausgleichswandler für denBerechnung der Ausgleichswandler für denTDS eines DreiwicklungstransformatorsTDS eines Dreiwicklungstransformators

Bsp.:Bsp.:

Dreiwicklungs-Dreiwicklungs-DreiphasentransformatorDreiphasentransformator

110kV/30kV/6kV in Yyy0110kV/30kV/6kV in Yyy040MVA/40MVA/40MVA40MVA/40MVA/40MVA

Geg.:Geg.:

ΔI

HW3

HW2HW1

DifferentialschutzDifferentialschutzPrimärströmePrimärströme der Hauptwandlerder Hauptwandler 1.1.

StromübersetzungsverhältnisseStromübersetzungsverhältnisse 2.2.

DifferentialschutzDifferentialschutzNennstromübersetzungsverhältnisseNennstromübersetzungsverhältnisse 3.3.

Auswahl der AusgleichswandlerAuswahl der Ausgleichswandler 4.4.


Prinzipschaltung mit AWPrinzipschaltung mit AW 6.6.

ΔI

HW3

HW2HW1

AW13

AW12

Korrigierte StromübersetzungsverhältnisseKorrigierte Stromübersetzungsverhältnisse 5.5.

Differentialschutz in Elektroenergiesystemen Elektroenergiesystemen.

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