Grundlagen für die Einstellung der umfassenden Schutzfunktionen von Elektromotoren

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von jennifer12580 am 13.09.2016 um 09:19 bearbeitet.
**Grundsätze zur Einstellung der umfassenden Schutzmaßnahmen für Elektromotoren**

1. **Differenzstrom-Schutz**
Die Einstellung erfolgt so, dass die maximale vorübergehende Strömung beim Starten des Motors sowie die Ungleichströme bei Kurzschlüssen berücksichtigt werden. In der Regel gilt:
$Idz = K \cdot Ie / n$
Dabei ist:
$Idz$: Schwellenwert für den Auslösungsvorgang des Differenzstrom-Schutzes
$Ie$: Nennstrom des Motors
$K$: In der Regel 6–12

2. **Längsdifferenzschutz**
a) Einstellung des minimalen Auslösungswerts des Längsdifferenzschutzes
Der minimale Auslösungswert sollte größer sein als die Ungleichströme während des Startvorgangs des Motors:
$Idz.min = K \cdot K \cdot \Delta m \cdot Ie / n$
Dabei sind:
$Ie$: Nennstrom des Motors
$n$: Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers
$K$: Zuverlässigkeitsfaktor, in der Regel 3–4
$\Delta m$: Fehler, die durch das nicht perfekt abgestimmte Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers entstehen; in der Regel 0,1.
In der Praxis kann $Idz.min$ mit $(0{,}3–0{,}6) \cdot Ie / n$ berechnet werden. 2) Der Bremskoeffizient K wird unter Berücksichtigung der Bedingung berechnet, dass der Differenzschutz bei maximaler äußerer Kurzschlussströmung nicht auslöst. Die Formel lautet: Kmax = KKKfzq · Ktx · Kc. Dabei gilt:
Ktx: Typkoeffizient des Stromwandler – Ktx = 0,5
KK: Zuverlässigkeitskoeffizient – Wert zwischen 2 und 3
Kc: Relativer Fehler des Stromwandler – Wert 0,1
Kfzq: Koeffizient für die nicht-periodischen Komponenten – Wert zwischen 1,5 und 2,0

Der berechnete Wert Kmax beträgt 0,3. Aufgrund der Sättigungseffekte sowie der Verzerrungen durch transientelle Effekte kann in der praktischen Anwendung ein Wert von K zwischen 0,5 und 1,0 gewählt werden.

3) Schnellabschaltschutz für Phasenstrom
1) Hoher Wert der Abschaltstromstärke Isdg: Isdg = Kk / Ist. Dabei ist Ist die Startstromstärke des Motors in Ampere. Kk ist der Zuverlässigkeitskoeffizient – Wert 1,3.
2) Niedriger Wert der Abschaltstromstärke Isdd: Isdd kann zwischen 0,7 und 0,8·Isdg liegen; in der Praxis wird meist 0,7·Isdg verwendet.
3) Abschaltzeit tsd: Wenn im Motorkreis Vakuumschalter oder Ölsparschalter als Abschaltkomponenten verwendet werden, beträgt tsd 0,06 Sekunden. Wenn FC-Schalter verwendet werden, muss eine angemessene Verzögerung eingebaut werden, damit der Sicherungsschalter vor dem Schnellabschaltschutz auslöst. 4. Die Startzeit des Elektromotors tqd wird entsprechend der tatsächlichen Startzeit des Motors festgelegt, wobei ein gewisser Sicherheitsmarge berücksichtigt wird. Es kann gesetzt werden: tqd = 1,2-fache der tatsächlichen Startzeit. 5. Schutz vor negativer Stromstärke
1) Ablaufstrom für den negativen Betriebszustand: I2dz. Der Wert von I2dz wird so gewählt, dass er die zulässige negative Stromstärke im Normalbetrieb übersteigt. Im Allgemeinen kann man bei schweren Ungleichgewichten wie Phasenverlust oder umgekehrter Phasenfolge einen Wert von I2dz = (0,6–0,8)·Ie verwenden. Für einen empfindlichen Schutz gegen Ungleichgewichte kann man hingegen einen Wert von I2dz = (0,2–0,4)·Ie wählen.
2) Zeitkonstante für den Ablauf des Schutzes bei negativer Stromstärke: T2. Bei einem Kurzschluss zwischen zwei Phasen der Leitungen entsteht im Motorkreis eine große negative Stromstärke. Deshalb sollte T2 so gewählt werden, dass er länger ist als die maximale Abschaltzeit bei einem externen Zweiphasenkurzschluss. Im FC-Schaltkreis muss verhindert werden, dass der Sicherungsschalter bei einem asymmetrischen Kurzschluss auslöst – das heißt, der Schutz gegen negative Spannungsstufen darf nicht vor dem Auslösen des Sicherungsschalters wirken. 3) Es werden zwei Arten von Zeitbeschränkungen für den Schutz eingestellt: 6. Erdschutz sowie Schutz des Motors. Die Schaltstromwerte des Schutzsystems werden so festgelegt, dass sie ausreichen, um einen einphasigen Erdschluss außerhalb des geschützten Netzabschnitts zu überwinden. Dabei wird die Kapazitätsströmung berücksichtigt, die aus den geschützten Komponenten fließt. Zudem wird ein Mindestempfindlichkeitsfaktor von 1,25 verwendet. Die Formel lautet: Idz ≥ Kk · Icx und Idz ≤ (Ic∑ – Icx) / 1,25. Dabei gilt: Icx = Kapazitätsströmung, die aus den geschützten Komponenten fließt, wenn es zu einem einphasigen Erdschluss außerhalb der geschützten Leitung kommt; Ic∑ = Gesamtkapazitätsstrom beim einphasigen Erdschluss im Stromnetz; Kk = Zuverlässigkeitsfaktor, wobei ein Wert von 4–5 geeignet ist. 7. Überhitzungsschutz: Der Überhitzungsschutz beinhaltet zwei Parameter: die Wärmeentwicklungskonstante Tfr sowie die Abkühlzeit Tsr. 1) Die Erwärmungszeitkonstante Tfr muss vom Hersteller des Motors bereitgestellt werden. Falls der Hersteller diesen Wert nicht angeben kann, kann er auf eine der folgenden Methoden zurückgreifen, um ihn zu schätzen. A Die Überlastfähigkeit des Motors wird anhand der von dem Hersteller bereitgestellten Daten geschätzt. Wenn beispielsweise eine Betriebsdauer von t Sekunden bei einer Überlast von X-fach zulässig ist, dann gilt: Tfr = (X² – 1,052) · t. Falls es mehrere Gruppen von Überlastfähigkeitsdaten gibt, wird der kleinste aus den berechneten Tfr-Werten gewählt. B: Wenn der Temperaturanstieg des Motors sowie die Stromdichte bekannt sind, kann der Wert von Tfr mit folgender Formel geschätzt werden:
Tfr = (150×θe) × (θM/θe – 1) / (1,05×Je²)
Dabei gilt:
θe: Der zulässige Temperaturanstieg der Statorwicklungen des Motors
θM: Der maximale Temperaturanstieg des Isoliermaterials des Motors
Je: Die zulässige Stromdichte der Statorwicklungen

Beispiel: Wenn der Motor mit Isoliermaterial der Klasse B ausgestattet ist, beträgt der maximale Temperaturanstieg θM = 80 °C. Der zulässige Temperaturanstieg der Statorwicklungen beträgt θe = 45 °C. Die zulässige Stromdichte der Statorwicklungen beträgt Je = 3,5 A/mm². Dann gilt:
Tfr = {(150×45) / (1,05×3,5²)} × (80/45–1) = 408 Sekunden

C: Die Wärmeentwicklungskonstante Tfr wird durch den Temperaturanstieg der Statorwicklungen während des Startvorgangs bestimmt:
Tfr = (θ×Ist²×tst) / θ1st
Dabei gilt:
θ: Der zulässige Temperaturanstieg beim kontinuierlichen Betrieb des Motors
Ist: Das Verhältnis zwischen dem Startstrom und dem Nenndurchflussstrom des Motors
tst: Die Zeit, die der Motor zum Starten benötigt
θ1st: Der Temperaturanstieg der Statorwicklungen während der Startzeit

D: Der Wert von Tfr kann auch anhand der Betriebsvorschriften des Motors geschätzt werden.
Beispiel: Es ist vorgeschrieben, dass ein Motor maximal zweimal vom kalten Zustand aus auf volle Drehzahl gestartet werden darf. Wenn außerdem das Verhältnis zwischen dem Startstrom und dem Nenndurchflussstrom sowie die Startzeit bekannt sind, dann gilt:
Tfr ≤ 2 × (Ist²–1,05²) × tst

2) Die Abkühlzeit Tsr wird als die Zeit festgelegt, die der Motor benötigt, um nach einem Überhitzungszustand wieder in den Normalzustand zurückzukehren. 8. Schutz vor erneutem Start des Motors bei Überhitzung: Der Überhitzungsabschaltwert θb wird so festgelegt, dass ein erfolgreicher erneuter Start des Motors möglich ist. In der Regel kann man θb mit 0,5 ansetzen. 9. Schutz vor zu langen Startvorgängen: Der Schutz vor zu langen Startvorgängen bezieht sich auf zwei festgelegte Werte – den Nennstartstrom des Motors Iqde sowie die zulässige Zeit, in der der Motor im Blockierzustand bleiben darf, tyd. 1) Der Nenn-Anlaufstrom Iqde des Elektromotors ist der Anlaufstrom, der auftritt, wenn der Motor unter Nennbedingungen gestartet wird (in A). 2) Die zulässige Blockierzeit des Elektromotors tyd wird mit der längsten sicheren Blockierzeit des Elektromotors (S) festgelegt. 10. Schutz vor Überstrom im positiven Stromrichtung – Der Schutz vor Überstrom im positiven Stromrichtung beinhaltet zwei festgelegte Werte: den Schwellenwert für den Überstrom I1g1 sowie die Zeit, innerhalb derer ein Überstrom auftreten muss, t1g1. 1) Der Schutzstrom bei Überstrom im Normalbetrieb, I1gl, kann in der Regel mit I1gl = (1,5–2,0)·Ie angegeben werden.
2) Die Zeit bis zum Auslösen des Schutzes bei Überstrom im Normalbetrieb, t1gl, kann in der Regel mit t1gl = (1,5–2,0)·tyd angegeben werden.

**11. Niederspannungsschutz**
1) Die Einstellungen erfolgen unter Berücksichtigung der Bedingungen, unter denen unbedeutende Motoren abgeschaltet werden sollen.
– Für Kraftwerke mit mittlerer Temperatur und mittlem Druck gilt: Udz = 60–65 % von Ue.
– Für Kraftwerke mit hoher Temperatur und hohem Druck gilt: Udz = 65–70 % von Ue.
Um den Selbststart wichtiger Motoren zu gewährleisten, wird eine Mindestzeit von t = 0,5 Sekunden verwendet.
2) Die Einstellungen berücksichtigen außerdem die minimale zulässige Spannung an der Versorgungsleitung, damit der Motor weiterhin starten kann. Zudem werden der Zuverlässigkeitsfaktor sowie der Rückstellfaktor des Spannungsrelais berücksichtigt.
– Für Kraftwerke mit mittlerer Temperatur und mittlem Druck gilt: Udz = (60–65 %)·Ue / (KKKf). In der Regel wird 40 % von Ue verwendet.
– Für Kraftwerke mit hoher Temperatur und hohem Druck gilt: Udz = (65–70 %)·Ue / (KKKf). In der Regel wird 45 % von Ue verwendet.
Die Einstellungen erfolgen unter Berücksichtigung der technischen Sicherheitsanforderungen sowie der Eigenschaften des Prozesses. Die Zeit bis zum Ausschalten des Motors sollte ausreichend groß sein – der Motor wird nur dann abgeschaltet, wenn die Spannung über einen längeren Zeitraum sinkt oder ganz verschwindet. In der Regel wird t = 9 Sekunden verwendet.

**Prinzipien zur Einstellung des Transformatorschutzes**
1) **Differenzstromschutz**
Die Einstellungen erfolgen unter Berücksichtigung des Erregungsstroms beim Einschalten des Transformators ohne Last sowie des maximalen Ungleichstroms bei externen Kurzschlüssen. In der Regel gilt: Idz = K·Ie/n.
Dabei gilt:
– Idz: Schutzstrom beim Differenzstromschutz
– Ie: Nennstrom des Transformators
– K: Faktor, der je nach Größe des Transformators variiert.
Für Transformatoren mit einer Leistung von 6300 KVA und weniger gilt K = 7–12.
Für Transformatoren mit einer Leistung von 6300–31500 KVA gilt K = 4,5–7,0.
Für Transformatoren mit einer Leistung von 40000–120000 KVA gilt K = 3,0–6,0.
Für Transformatoren mit einer Leistung von 120000 KVA gilt K = 2,0–5,0.

2) **Längsdifferenzschutz**
1) Die Einstellung des minimalen Schutzstroms beim Längsdifferenzschutz erfolgt unter Berücksichtigung des Ungleichstroms, der bei der Nennlast des Transformators entsteht.
Idz.min = K·(Kc + ΔU + Δm)·Ie/n.
Dabei gilt:
– Ie: Nennstrom des Transformators
– n: Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers
– K: Zuverlässigkeitsfaktor, der in der Regel zwischen 1,3 und 1,5 liegt.
– Kc: Relativer Fehler des Stromwandlerers; für Typ 10P gilt dieser Wert als 0,03·2, für Typ 5P und TP als 0,01·2.
– ΔU: Fehler, der durch die Spannungsregelung entsteht; es wird der maximale Abweichungswert innerhalb des Regelbereichs verwendet.
– Δm: Fehler, der durch das nicht perfekt abgestimmte Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers entsteht; in der Regel wird 0,05 verwendet.
In der Praxis kann Idz.min mit (0,3–0,5)·Ie/n berechnet werden. 2) Einstellung des Verhältnisbremsefaktors K: Der Schaltstrom der Längenunterschiedsschutzvorrichtung muss größer sein als der Ungleichstrom, der bei einem externen Kurzschluss durch den Differenzkreis fließt. Ibph = (Kfzq · Ktx · Kc + ΔU + Δm) / IK.max
Dabei gilt:
Ktx: Homotyp-Koeffizient des Stromwandlerers; Ktx = 1,0
IK.max: Maximale periodische Komponente des Kurzschlussstroms bei einem externen Kurzschluss
Kfzq: Koeffizient für die nicht-periodischen Komponenten; er beträgt 1,0, wenn auf beiden Seiten Stromwandler der TP-Klasse verwendet werden, und 1,5–2,0, wenn auf beiden Seiten Stromwandler der P-Klasse verwendet werden. ΔU: Der Fehler, der durch die Regulierung der Spannung im Transformator entsteht. Es wird der maximale Abweichungswert innerhalb des Regelbereichs vom Nennwert herangezogen.
Δm: Der Fehler, der dadurch entsteht, dass das Übersetzungsverhältnis des Stromwandler nicht perfekt ist. In der Regel wird ein Wert von 0,05 verwendet.
KK: Der Zuverlässigkeitsfaktor. Er liegt in der Regel zwischen 1,3 und 1,5.
Die Betriebsstromstärke der Differenzschutzschaltung beträgt Idz.max = KK · Ibph.max.
Der maximale Bremseffekt liegt bei Kmax = Idz.max / Izd.max. Wenn Izd.max = IK.max ist, dann gilt Kmax = KK · Ibph.max / IK.max.
Dabei ist IK.max die maximale Kurzschlussstromstärke. Bei praktischen Berechnungen kann ein Wert von K = 0,3 bis 1,0 gewählt werden.
3) Einstellung des Quotienten für die Sekundärharmonischen: In der Regel wird ein Wert von 15 % bis 20 % verwendet.
4) Einstellung des Winkels der Unterbrechung des Durchflusses: Der Sperrwinkel kann zwischen 60° und 70° liegen.
3) Nullsequenz-Differenzschutz: Bei Verwendung eines proportionalen Differenzschutzes ist dies identisch mit dem Längsdifferenzschutz. ΔU=0. Wenn eine Einstellung ohne differenzielle Bremsschutzfunktion verwendet wird. 1) Die Werte für Idz.0 werden anhand des Ungleichstroms festgelegt, der bei einem externen Einphasen-Erdschluss entsteht. Die Formel lautet: Idz.0 = KK(Kfzq · Ktx · Kc + Δm) · 3I0.max/n. Dabei gilt: Idz.0: Schutzstromwert für den Nullstromschutz. Ktx: Koefizient für Transformatorarten; bei gleicher Art wird 0,5 verwendet, bei unterschiedlichen Arten 1,0. KK: Zuverlässigkeitskoeffizient; hier werden Werte zwischen 1,3 und 1,5 verwendet. Kc: Relativer Fehler des Stromwandlers; hier werden Werte von 0,1 verwendet. Kfzq: Koefizient für die nicht-periodischen Komponenten; bei Stromwandlern der Klasse TP auf beiden Seiten wird 1,0 verwendet, bei Stromwandlern der Klasse P auf beiden Seiten werden Werte zwischen 1,5 und 2,0 verwendet. Δm: Der Fehler, der entsteht, weil das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers nicht vollständig übereinstimmt; in der Regel wird ein Wert von 0,05 verwendet.
3I0.max: Dreifache Größe des maximalen Nullsystemstroms bei ein- oder zweiphasigen Kurzschlüssen außerhalb des Schutzbereichs.
2) Die Einstellung erfolgt so, dass der unausgeglichene Strom bei einem dreiphasigen Kurzschluss außerhalb des Schutzbereichs vermieden wird:
Idz.0 = KKKfzq · Ktx · Kc · IK.max/n
Dabei gilt:
Ktx: Koeffizient für gleichartige Transformatoren; bei gleicher Bauart beträgt dieser Wert 0,5, bei unterschiedlicher Bauart 1,0.
KK: Zuverlässigkeitskoeffizient; in der Regel liegt er zwischen 1,3 und 1,5.
Kc: Proportionalitätsfehler des Stromwandlers; in der Regel beträgt dieser Wert 0,1.
Kfzq: Koeffizient für nichtperiodische Komponenten; bei gleichartigen Transformatoren beträgt dieser Wert 1,0; bei beiden Seiten verwendeten P-Klasse-Transformatoren liegt er zwischen 1,5 und 2,0. IK.max: Maximale externe Drei-Phasen-Schaltstromstärke. 3) Einstellung entsprechend dem Nullstrom, der durch den Anlaufstrom entsteht – dabei wird in der Regel Idz.0 = (0,3–0,4)·Ie/n verwendet. Der Empfindlichkeitsfaktor wird anhand eines metallischen Kurzschlusses innerhalb des Bereichs der Nullstrom-Differenzialschutzanlage bestimmt. 4) Berechnung der Einstellungen für den schnellen Stromschutz: 1) Einstellung entsprechend der Drei-Phasen-Schaltstromstärke auf der Niederspannungsseite des Transformators: Idz.gl ≥ (KkKjx/Kf)·Kzq·(Ie/n). Kk: Zuverlässigkeitsfaktor, wertet man mit 1,2–1,3 ； Kf: Rückgabekoeffizient, Wert zwischen 0,8 und 0,95 ； Kzq: Laststartkoeffizient, Wert von 1,2 bis 1,5 ； Kjx: Anschlussfaktor
n: Änderung des Stromwandlerwertes
2) Basierend auf der Summe der maximalen Startströme der Motoren, die auf den Zweigleitungen selbstständig gestartet werden müssen: Idz.gl = (KkKjx/Kf)×Kzqd×(Ie/n)
Kk: Zuverlässigkeitsfaktor
Kzq: Faktor, der die Überschusströme angibt, die entstehen, wenn alle Motoren, die selbstständig gestartet werden müssen, erneut gestartet werden. Dieser Wert kann annähernd mit der obigen Formel berechnet werden. 3) Prüfung nach Empfindlichkeit: Klm = I(2)d.min / Idz.gl(n). I(2)d.min: minimaler zweiphasiger Kurzschlussstrom bei einem Fehler auf der Niederspannungsseite des Transformators ； Klm: Empfindlichkeit bei Fehlern auf der Niederspannungsseite des Transformators. In der Regel wird die Schaltzeit der zeitgebundenen Überschussstromschutzvorrichtung entsprechend eingestellt: tfz: Schaltzeit des Niederspannungs-Schalters ； tdz = tfz.max + △t Die Aktivierungszeit sollte um einen bestimmten Zeitunterschied kürzer sein als die Aktivierungszeit der Überstromschutzfunktion der übergeordneten Stufe (es wird △t = 0,5 S angenommen). In der Regel beträgt die Zeit, innerhalb derer ein Niederspannungs-Schalter bei einem Fehler anspringt, etwa 0,1 Sekunden. Daher sollte die Zeit, innerhalb derer der Schalter bei einem Überstromanschluss reagiert, größer als 0,5–0,8 Sekunden sein. △t: Zeitspanne; es wird △t = 0,5 S gewählt. 5. Berechnung der Einstellungen für den Schutz gegen Überschussströme im Nulldurchgang auf der Niederspannungsseite: 1) Es wird die maximale Ungleichstromstärke Idz berücksichtigt, die während des normalen Betriebs über den Neutralleiter der Niederspannungsseite fließt: Idz = Kk · (0,25 · Ie). Kk: Zuverlässigkeitsfaktor; dieser wird mit 1,2 angenommen ； Ie: Nennstrom des Transformators
2) In Abstimmung mit dem Schutzstrom der benachbarten Komponenten:
a) Wenn der Niedervolt-Transformator keine Leitungen hat, wird er in Abstimmung mit dem Schutz der Niedervolt-Motoren verwendet: Idz = Kk · Kph · Kqd · Ie. Dabei gilt: Kk = Zuverlässigkeitsfaktor, Wert 1,2; Kph = Abstimmungsfaktor, Wert 1,1; Kqd = Selbststartfaktor (Faktor für den Startstrom des Motors), Wert 5. Ie = Maximaler Nennstrom des Motors.
b) Wenn der Niedervolt-Transformator Leitungen hat, wird er in Abstimmung mit dem Nullstromschutz dieser Leitungen verwendet: Idz = Kph · Kqd · fz. Dabei gilt: Kph = Abstimmungsfaktor, Wert 1,1; Kqd · fz = Schutzstrom des Nullstromschutzes auf den Leitungen.
c) Prüfung der Empfindlichkeit: Klm = I(1)d.min / Idz. Dabei gilt: I(1)d.min = Stromwert, der durch den Neutralitätsstromwandler fließt, wenn es zu einem Einphasen-Shortschluss auf der Niederspannungsseite des Transformators kommt. Anforderung: Klm sollte zwischen 1,5 und 2 liegen.
d) Einstellung der Schaltzeit des Nullstromschutzes auf der Niederspannungsseite: In Abstimmung mit dem Schnellschutz auf der Niederspannungsseite: Tgldz = t0,4/sddz + △T.
6) Überschlagschutz auf der Hochspannungsseite: Der Schutzstrom für symmetrische Überlastungen wird so eingestellt, dass der Nennstrom umgangen wird: Idz = Kk/KF · (Ie/n). Dabei gilt: I2 = Negativstrom des Niedervolt-Transformators. Kk = Zuverlässigkeitsfaktor, Wert 1,05. KF = Rückführungsfaktor, Wert 0,85. Ie/n = Nennstrom auf der Seite, an der der Schutz installiert ist.
7) Schutz gegen Negativstromüberlastungen:
1) Schutzstrom für Negativströme I2dz: Dieser wird so eingestellt, dass der zulässige Negativstrom während des normalen Betriebs umgangen wird (bei asymmetrischer Spannung auf der Leitung kann ein Negativstrom entstehen). Im Allgemeinen kann bei schweren Ungleichgewichten wie Ausfall eines Phasenstroms oder umgekehrter Phasenverhältnisse der Wert I2dz = (0,8–1,0) Ie als Schwellenwert für den Schutz vor solchen Ungleichgewichten verwendet werden. Bei geringeren Ungleichgewichten kann hingegen I2dz = (0,2–0,4) Ie verwendet werden. 2) Die Zeitkonstante T2 für die Reaktion auf negative Phasenströme sollte so gewählt werden, dass sie länger ist als die längste Ausschaltzeit bei einem Doppelphasenkurzschluss. Denn bei einem Doppelphasenkurzschluss entstehen im Motorkreis große negative Phasenströme. Im FC-Schaltkreis muss verhindert werden, dass der Sicherungsschalter bei einem asymmetrischen Kurzschluss auslöst – das heißt, der Schutz gegen negative Spannungsstufen darf nicht vor dem Auslösen des Sicherungsschalters wirken. Prinzipien zur Einstellung der umfassenden Schutzvorrichtungen für Betriebsanlagen

1. Zeitbasierte Kurzschlussschutzvorrichtungen
1) Der Stromwert Idz wird so festgelegt, dass er ausreicht, um den maximalen dreiphasigen Kurzschlussstrom am Ende des angrenzenden Elements oder den Schutzstromwert der Kurzschlussschutzvorrichtung des angrenzenden Elements zu überwinden. Es wird der größere von zwei Werten verwendet: Idz = Kk · Kjx · Id.max(3) / n. Dabei ist:
- Kk: Zuverlässigkeitsfaktor, kann zwischen 1,2 und 1,5 liegen.
- Id.max(3): Der maximale Strom bei einem Dreiphasenschluss im Betriebszustand am Ende des angrenzenden Elements.
- Kjx: Anschlussfaktor, beträgt 1 bei Anschluss an die Phasenstromsensoren und √3 bei Anschluss an die Differenzstromsensoren.
- n: Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers.
2) Die Schaltzeit der Kurzschlussschutzvorrichtung tsd sollte um einen bestimmten Zeitraum länger sein als die Schaltzeit der Kurzschlussschutzvorrichtung des angrenzenden Elements. In der Regel liegt dieser Wert bei 0,5 bis 0,7 Sekunden.
3) Überprüfung des Empfindlichkeitsfaktors: Bei einem Kurzschluss am Ende der Leitung gilt Km = Id.min(2) / Idz.

2. Überschlagschutzvorrichtungen
1) Der Stromwert Idz wird so festgelegt, dass er ausreicht, um den maximalen Startstrom aller Motoren zu überwinden, die auf der Betriebsanlage oder an den Leitungen betrieben werden. Idz = KK · Kzq · Ie. Dabei ist:
- KK: Zuverlässigkeitsfaktor, kann 1,2 betragen.
- Ie: Nennstrom der Betriebsanlage oder der Leitungen.
- Kzq: Faktor, der den Überschlagsstrom angibt, der durch den Start der Motoren entsteht.
- Ud%: Prozentsatz der Impedanz des Transformators.
- Sd∑: Gesamtkapazität aller Motoren, die gestartet werden müssen (in KVA).
- Se: Nennkapazität des Transformators (in KVA).
- Kqd: Faktor, der den Stromangst beim Start der Motoren angibt, in der Regel 5.
2) Überprüfung des Empfindlichkeitsfaktors: Bei einem Kurzschluss am Ende der Leitung gilt Km = Id.min(2) / Idz.

3. Überlastschutzvorrichtungen
Der Stromwert Idz wird nach dem Nennlaststrom festgelegt: Idz = Kk · Ie / n · KF. Dabei ist:
- Kk: Zuverlässigkeitsfaktor, kann 1,1 bis 1,2 betragen.
- Ie: Nennstrom der Betriebsanlage oder der Leitungen.
- n: Übersetzungsverhältnis des Stromwandlerers.
- KF: Rückführungsfaktor, beträgt 0,85.

4. Erdschutzvorrichtungen
Der Schutzstromwert der Schutzvorrichtung wird so festgelegt, dass er ausreicht, um den Kapazitätsstrom zu überwinden, der bei einem einphasigen Erdschluss außerhalb der geschützten Leitung entsteht. Zudem wird ein Mindestempfindlichkeitsfaktor von 1,25 berücksichtigt: Idz ≥ Kk · Icx. Idz ≤ (Ic∑ – Icx) / 1,25. Dabei sind:
- Icx: Kapazitätsstrom, der bei einem einphasigen Erdschluss außerhalb der geschützten Leitung entsteht.
- Ic∑: Gesamtkapazitätsstrom des Stromnetzes bei einem einphasigen Erdschluss.
- Kk: Zuverlässigkeitsfaktor, kann 4 bis 5 betragen