Messende Relais als Alternative zu digitalen Schutzsystemen

Antriebs- & Schalttechnik
Messende Relais als Alternative
zu digitalen Schutzsystemen
Um die mitunter schweren Auswirkungen der elektrischen
Fehler an Schaltanlagen, Leitungen und Transformatoren
möglichst gering zu halten, die Gefährdung von Personen zu
verringern und das nicht gestörte Netz weiter betreiben zu
können, sorgen messende Relais für eine schnelle und
selektive Fehlererfassung und -abschaltung. In der Regel
wird dabei an digitale Schutzsysteme gedacht, die beispiels­
weise als Differenzial-, Distanz- oder Überstromzeitschutz
ausgeführt sind. Einige Anwendungen kommen jedoch mit
einem geringeren Umfang an Gerätetechnik aus und lassen
sich somit kostengünstiger realisieren.
Bild 1. Mit messenden Relais und Schaltrelais lässt sich kostengünstig eine selektive Fehlererfassung
und -abschaltung realisieren
Digitale Schutzsysteme decken
zwar eine breite Palette von Funk­
tionen ab, allerdings wünschen sich
Betreiber oft, dass neben dem Haupt­
schutz, weitere Schutzfunktionen
mit autarker Gerätetechnik realisiert
Rainer Wolf ist Geschäftsführer der
Ingenierugemeinschaft Energieversorgung
GbR in Meiningen.
E-Mail: [email protected]
2
werden sollen. Dafür bieten sich die
messenden Relais sowie die einpoli­
gen Messkreise für Strom- oder
Spannungsanregungen und dreipha­
sige Messkreise für Spannungsanre­
gungen an. Diesbezüglich kann EAW
Relaistechnik [1] eine breite Palette
anbieten (Bild 1). So gibt es Ausfüh­
rungen als Arbeitsstrom- oder als
Ruhestromrelais. Bei einigen mes­
senden Stromrelais lässt sich eine
Überstrom- und eine Hochstromstufe
einstellen, um einen einfachen
Transformatorschutz zu realisieren.
Die meisten Relais gewinnen ihre
notwendige Hilfsenergie aus den
Messgrößen.
Rainer Wolf
Nullstromzeitschutz in
Mittelspannungsnetzen
In Mittelspannungsnetzen mit nie­
derohmiger Sternpunkterdung lässt
sich mit den messenden Relais der
„IOw“-Reihe zum Beispiel ein Null­
stromzeitschutz realisieren und beste­
hende Schaltzellen damit nachrüsten.
Die zeitliche Verzögerung der Mel­
dung oder der Leistungsschalterauslö­
sung kann in dem messenden Relais
integriert sein. Für eine gefahrlose
Schutzrelaisprüfung sollte die An­
schaltung dieser Relais, wie bei den
komplexen Schutzsystemen, über
Prüfsteckleisten erfolgen. Die Geräte
erfüllen die Forderung der VDNRichtlinie für digitale Schutzsysteme
[2], dass an Stromwandler mit Schutz­
kern angeschlossene Verbraucher der
Belastung des 100-fachen Wandler­
nennstroms für 1 s genügen müssen.
Bei vielen Relais wird die Anregung
über eine mechanische, rot-weiße
Fallklappe auch im stromlosen Zu­
stand dauerhaft bis zur Rückstellung
per Hand angezeigt.
Netzbetreiber rüsten ihre Netze mit
isoliertem oder kompensiertem Stern­
punkt, entsprechend der DIN VDE
0101 (VDE 0101) [3], mit einer Erd­
schlussüberwachung aus. Damit muss
ein Erdschluss sicher erfasst, gemeldet
und gegebenenfalls abgeschaltet wer­
den können. Realisieren lässt sich die­
se Forderung, indem an der offenen
Dreieckswicklung eines einpoligen
Spannungswandlersatzes -T5, in der
Regel an der Netzeinspeisestelle, ein
Überspannungsrelais -K5 installiert
wird. Die bei einem Erdschluss auftre­
tende Verlagerungsspannung regt das
Relais an, welches das Signal unver­
zögert zur Betätigungssperre der
Sternpunkttrenner und verzögert als
Meldung in die Netzleitstelle nutzt.
Eine übliche Einstellung für die Anre­
gung ist bei U0 = 30 V [4].
Heft 7/2011 •
Antriebs- & Schalttechnik
L1
10 000
V
3
L2
L3
A
A
A
N
N
N
da
da
da
-T5
100 V
3
dn
dn
dn
1
-F5LE
-R5
100 V
3
-F5
n
n
n
a
a
a
2
4
6
1
3
5
2
-K5
A1
A2
zum Distanzschutz F301
Bild 2. Unselektive Erdschlusserfassung in einem 10-kV-Netz
Erdschlusserfassung
Als Anschaltung für eine 10-kVErdschlusserfassung (Bild 2) eignet
sich
das
Überspannungsrelais
„UEw01“, mit seinem nicht veränder­
baren Einstellwert von 28 V und einer
Arbeitsstromfallklappe. Seine Hilfs­
energie entnimmt es der Verlage­
rungsspannung. Mit der in Bild 1 ge­
zeigten Anschaltung lässt sich der
sogenannte unselektive Erdschluss,
also ohne Richtungsentscheid, erfas­
sen. Für eine Richtungserfassung
muss pro Mittelspannungsabgang
­zusätzlich noch die Nullstromkompo­
nente über Kabelumbauwandler einem
Erdschlussrichtungsrelais zugeführt
werden.
Da das Überspannungsrelais „UEw01“
ausschließlich für die Erdschlusser­
fassung eingesetzt wird, wäre bei ei­
ner Weiterentwicklung die Integration
einer zeitlichen Verzögerung wün­
schenswert. Um die Meldung von Erd­
schlusswischern zu verhindern, ist
dazu heute noch zusätzlich ein Zeit­
relais mit einer Verzögerung von 10 s
nachzuschalten.
Mit dem Einsatz von Unterspan­
nungsrelais kann der Unterspan­
nungsschutz bei Motorabgängen bzw.
die Abfrage der anstehenden Span­
nungen bei einer automatischen Um­
schaltung zwischen zwei Netzen rea­
lisiert werden. Hier genügt in der
­Regel die Erfassung der anstehenden
• Heft 7/2011
verketteten Spannung zwischen zwei
Außenleitern, zum Beispiel zwischen
Leiter L1 und L3. Da man im Mittel­
spannungsnetz von einer symmetri­
schen Belastung ausgehen kann, ge­
nügt für eine Überlastmeldung der
Einbau eines einzelnen, einpoligen
Überstromrelais, zum Beispiel im Lei­
ter L2.
Fazit
Auch im Zeitalter der Digitalisie­
rung gibt es noch eine Vielzahl von
Anwendungsgebieten für klassische
Hilfsrelais. Beispielsweise kommen die
elektromechanischen Steuerrelais der
Relog-Baureihe 2RH in der Sekundär­
technik der Energieversorgung zum
Einsatz. Diese Hilfsrelais haben vier
Wechslerkontakte und sind mit
Schauzeichen oder Fallklappe in Ar­
beits- oder Ruhestromausführung er­
hältlich.
Literatur
[1]EAW Relaistechnik GmbH, Berlin:
www.eaw-relaistechnik.de
[2]Richtlinie für digitale Schutzsyste­
me:2003-11 Verband der Netzbetreiber –
VDN – e.V. beim VDEW, (www.vde.de/de/
fnn/dokumente/documents/richtliniedigitale-schutzsysteme_vdn2003-11.pdf)
[3]DIN VDE 0101 (VDE 0101):2000-01 Stark­
stromanlagen mit Nennwechselspannungen
über 1 kV. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG
[4]Schossig, W.: Netzschutztechnik, Berlin:
VDE VERLAG, 2007 (ISBN 978-3-80073028-5)
n
3