Kondensator/FilterschutzRelais CPR 04 Kondensator/Filterschutz-Relais CPR 04 Einführung Das CPR 04 von Trench ist ein fortschrittliches, numerisches Schutzrelais mit den folgenden Hauptmerkmalen: • Kompaktes Design, herausziehbares Relaismodul • Für Schalttafel- bzw. 19” Schrankeinbau • Vier softwarekonfigurierbare Messelemente • Fünf konfigurierbare Ausgangsrelais • Ein Selbstüberwachungsrelais • Einstellbar in weiten Bereichen 2 Einsatzbereich • Betriebsmodus im Menü einstellbar (NORMAL MODE/ H-BRIDGE MODE) • RS232 Schnittstelle an der Vorderseite • Über Menü wählbare RS232 oder RS485 Schnittstelle an der Rückseite Das CPR 04 bietet einen mehrstufigen Schutz für die kapazitiven, induktiven und ohmschen Elemente von Kondensatorund Filterbänken. Die Kondensatorbänke können sowohl als Einzel-, Doppelstern, Dreieckoder H-Schaltung mit intern/ extern bzw. ungesicherten Kondensatoren aufgebaut sein. • Zeitstempelfunktion für Auslösungen und Änderungen an den Einstellwerten Ein leistungsfähiges Schutzrelais für Kondensatorbänke und komplette Filterkreise NORMAL MODE - Schutzfunktionen Überspannungsschutz Das CPR 04 errechnet unter Verwendung von modernster digitaler Signalprozessor Technologie (DSP) durch Integrieren der Phasenströme ein Signal, welches der gegenwärtigen Kondensatorspannung entspricht. Anschließend wird der Spitzenpegel dieses Signals ermittelt und mit einstellbaren Auslöseschwellen verglichen. Überschreitet die Kondensatorspannung den Schwellwert, so wird ein Startsignal generiert, und die Kondensatorüberspannungszeitkurve gemäß ANSI bzw. die einstellbaren Zeitglieder definieren die Zeit bis zur Auslösung. Thermischer Überstromschutz Das CPR 04 schützt jede einzelne Phase einer Kondensator-/Filterbank vor thermischer Überlast durch Nachbildung des thermischen Verhaltens bei Belastung mit dem thermischen Strom Irms. Ein thermisches Modell zweiter Ordnung mit einstellbarer Erwärmungs-/ Abkühlzeitkonstante wird dazu verwendet, um den thermischen Äquivalentstrom Ith zu errechnen. Ith wird mit den Auslöseschwellwerten, welche je ein einstellbares Zeitglied besitzen, verglichen. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn Ith den Schwell- wert für die eingestellte Zeit übersteigt. Sternpunktunsymmetrieschutz Das CPR 04 misst den Sternpunktunsymmetriestrom und ermittelt daraus den Grundwellenanteil (Iub). Die natürliche Unsymmetrie kann in Amplitude und Phasenlage kompensiert werden, um anschließende Änderungen sowohl in Amplitude wie auch in Phasenlage zu erkennen (∅lub). Die Amplitude ist ein Maß für die Veränderung der Kapazität, der Phasenwinkel ein Hinweis, in welchem Teil des Doppelsterns der Fehler aufgetreten ist. Die Amplitude des Unsymmetriestroms wird kontinuierlich mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten verglichen. Jedem Auslösegrenzwert ist ein einstellbares Zeitglied zugeordnet. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn (∅)lub für die vorgegebene Zeit über dem Schwellwert verbleibt. Fehler führen unweigerlich zu einer Unsymmetrie der Grundwellenkomponente. Das CPR 04 errechnet aus den Phasenströmen die Phasenunsymmetrie Ilub. Ilub wird kontinuierlich mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten verglichen. Jedem Auslösegrenzwert ist ein einstellbares Zeitglied zugeordnet. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn Ilub für die eingestellte Zeit über dem entsprechenden Schwellwert verbleibt. Die Empfindlichkeit dieses Schutzes wird jedoch durch eine eventuelle Unsymmetrie der Versorgungsspannung begrenzt. Der Phasenunsymmetrieschutz eignet sich jedoch auch hervorragend als redundanter Schutz bei Verwendung des Sternpunktunsymmetrieschutzes. Phasenunsymmetrieschutz Die Auswertung der Phasenstromunsymmetrie bietet die Möglichkeit, Impedanzänderungen festzustellen, welche durch Komponentenfehler in der Kondensator-/Filterbank verursacht werden. Derartige 3 NORMAL MODE - Schutzfunktionen Erdfehlerschutz Das CPR 04 berechnet den Erdfehlerstrom Io als Betrag der Vektorsumme der Phasenströme. Io wird kontinuierlich mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten verglichen. Jedem Auslösegrenzwert ist ein einstellbares Zeitglied zugeordnet. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn Io für die eingestellte Zeit über dem entsprechenden Schwellwert verbleibt. Grundwellenüberstromschutz Das CPR 04 ermittelt für jede Phase die Grundwellenkomponente I1 , welche ständig mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten verglichen wird. Jedem Auslösegrenzwert ist ein einstellbares Zeitglied zugeordnet. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn I1 für die eingestellte Zeit über dem entsprechenden Schwellwert verbleibt. RMS Überstromschutz Das CPR 04 ermittelt für jede Phase den RMS Strom (Grundwelle + Oberwellen bis zur 50. Harmonischen) Irms, welcher ständig mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten verglichen wird. Jedem Auslösegrenzwert 4 ist ein einstellbares Zeitglied zugeordnet. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn Irms für die eingestellte Zeit über dem entsprechenden Schwellwert verbleibt. Unterstromschutz Das CPR 04 berechnet für jede Phase die Grundwellenkomponente I1. I1 wird kontinuierlich mit dem einstellbaren Unterstromschwellwert I1< verglichen, welcher zusätzlich mit einem einstellbaren Zeitglied verknüpft ist. Sinkt bei eingeschaltetem Leistungsschalter I1 unter I1< , so bedeutet dies den Verlust der Versorgungsspannung, und nach Ablauf der eingestellten Zeit wird ein Auslösesignal abgegeben. Schutz bei Versagen des Leistungsschalters Das CPR 04 bietet auch einen Schutz bei Versagen des Abgangsleistungschalters. Falls I1 trotz einer Auslösung während einer einstellbaren Zeit über dem Unterstromschwellwert verbleibt, so bedeutet dies ein Versagen des Leistungsschalters, und es wird das entsprechende Auslösesignal ausgegeben, welches dazu verwendet werden kann einen vorgelagerten Leistungs- schalter zu betätigen. Entladelogik für Kondensatorbänke Das CPR 04 beinhaltet die notwendigen Logikverknüpfungen und ein Freigabesignal Bena, um das Wiedereinschalten einer Kondensator/Filterbank für eine einstellbare Zeit zu unterbinden. Ereignisauslösung Das CPR 04 beinhaltet die notwendige Logik um ein oder mehrere Auslöserelais über eine Statusänderung des Digitaleinganges auszulösen. H-BRIDGE MODE - Schutzfunktion Unsymmetrieschutz für H-Bänke In einer zweiten einstellbaren Betriebsart bietet das CPR 04 ausschließlich Unsymmetrieschutz für Kondensatorbänke in H-Schaltung. Dies bedeutet einen sehr empfindlichen und selektiven Schutz für jede einzelne Phase. Für jede Phase ermittelt das CPR 04 die Grundwellenkomponente des Unsymmetriestroms. Die natürliche Unsymmetrie jeder Phase kann in Amplitude und Phasenlage kompensiert werden, um anschließende Änderungen zu erkennen. Die Unsymmetriekomponente (∅)a/b/c lub wird anschließend mit den einstellbaren Auslösegrenzwerten der jeweiligen Phase verglichen. Jeder der Auslösegrenzwerte besitzt ein einstellbares Zeitglied. Die entsprechenden Auslösesignale werden ausgegeben, wenn der jeweilige Unsymmetriestrom für die vorgegebene Zeit über dem Schwellwert verbleibt. 5 Relaisausführung Messelemente Das CPR 04 enthält vier Stromwandlerelemente. Der Nennstrom (1A / 5A) kann im Menü gewählt werden. Ausgangsrelais Das CPR 04 verfügt über sechs Ausgangsrelais. Die Funktionalität der Relais 1 bis 5 ist vom Anwender frei konfigurierbar. Diese sind sowohl in ihrer Auslösecharakteristik (Schließer oder Öffner) wie auch in ihrem Rücksetzverhalten (selbsttätig oder von Hand) individuell einstellbar. Weiters kann anwendungsspezifisch jede beliebige Schutzfunktion auf eines bzw. mehrere der fünf Ausgangsrelais gelegt werden. Relais 6 dient als Selbstüberwachungsrelais und ist im ungestörten Bestriebszustand angeregt, während es bei Verlust der Versorgung bzw. bei Versagen der internen Stromversorgung sowie bei Mikroprozessor-, Speicher- oder Programmfehlern abfällt. Kontaktform Die Ausgangsrelais 1 bis 6 besitzen jeweils einen Wechselkontakt. Werkseitig sind alle sechs Relais als Schließkontakte konfiguriert. Die Kontaktform kann jedoch einfach für jedes 6 einzelne Relais geändert werden, um der Anwendung gerecht zu werden. Spannungsversorgung Das CPR 04 besitzt ein Universalnetzteil (AC/DC) mit einem weiten Nennspannungsbereich. Es wurde speziell darauf geachtet den Leistungsverbrauch so gering wie möglich zu halten, um die Belastung der Anlagenversorgung auf ein absolutes Minimum zu beschränken. Das CPR 04 verfügt über ein Netzteil mit einem Nennspannungsbereich von 30 - 250 V AC/DC. Die exakten Arbeitsbereiche entnehmen Sie bitte den technischen Daten auf Seite 10. Zeitstempelfunktion Das CPR 04 verfügt über eine eingebaute Echtzeituhr welche es erlaubt, Auslösungen sowie Änderungen an den Einstellungen mit einer Uhrzeit und einem Datum zu versehen. Die Pufferung der Echtzeituhr erfolgt durch einen wartungsfreien Supercap. Schnittstelle Das CPR 04 verfügt frontseitig über eine RS232 und auf der Rückseite über eine im Menü wählbare RS232 oder RS485 Schnittstelle. Über die frontseitige RS232 Schnittstelle sind auch künftige Softwareupdates möglich wenn zusätzliche Funktionen verfügbar werden. Die Schnittstellen können für folgende Aufgaben verwendet werden: • Transferieren eines Konfigurationsmenüs in das Relais • Auslesen des aktiven Konfigurationsmenüs aus dem Relais • Auslesen von Fehler-, Warnund Auslösemeldungen (Auslösewert und Zeit) • Auslesen der gemessenen bzw. errechneten Parameter im normalen Betriebszustand • Einbindung des Relais in eine Leittechnik mittels MODBUS RTU Protokoll Relaisausführung LED-Anzeige • Während des Einstellvorganges: Interaktive Konfiguration des Relais. Auf der Frontplatte des CPR 04 befinden sich drei Leuchtdioden. Diese signalisieren folgende Betriebszustände: • Überprüfung des Relais: Interaktive Selbsttests des Relais. • Grüne LED: bedeutet, daß die Relaisversorgung eingeschaltet ist, das Selbstüberwachungsrelais angezogen ist und das Relais ungestört arbeitet. • Gelbe LED: bedeutet, daß bei mindestens einer der Schutzfunktionen eine Auslöseschwelle überschritten wurde und das Relais bei Weiterbestehen des Zustandes eine Auslösung vornehmen wird. • Rote LED: bedeutet, daß das Relais ausgelöst hat und diese Auslösung noch nicht zurückgesetzt bzw. quittiert wurde. LCD-Anzeige Das CPR 04 verfügt über eine beleuchtete, alphanumerische LCD-Anzeige mit 2 Zeilen/16 Zeichen für die folgenden Zwecke: • Während des normalen Betriebes: Anzeige der verschiedenen gemessenen bzw. errechneten • Bei Versagen des CPR 04: Anzeige der entsprechenden Fehlermeldungen bei Auftreten von Hardware-, Software- bzw. bei Speicherfehlern, die von den Selbsttests erkannt wurden. Selbsttests Werte sowie der Schwellwerte und deren zugehörige Auslösezeiten. • Nach einer Auslösung: Anzeige aller Werte wie Ströme, Spannungen zum Zeitpunkt des Fehlereintritts, sowie die Zeit zwischen Auftreten des Fehlers und der Auslösung. • Während der Relaiskonfiguration und im normalen Betrieb: Anzeige der Auslöseschwellwerte für Ströme und Spannungen sowie die Einstellungen der Zeitglieder für jedes Element, ebenso wie die Ausgangsrelaisbelegung und einer Prüfsumme. Während des Betriebs führt das CPR 04 zyklisch verschiedene Funktionstests durch. Sollte bei einem dieser Tests ein Fehler auftreten, so wird die entsprechende Fehlermeldung auf die LCD-Anzeige gegeben, und das Selbstüberwachungsrelais fällt ab, um diese Fehlfunktion zu melden. Diese Tests umfassen den Prozessor sowie die Speicherbausteine RAM, ROM und EEPROM. Zusätzlich dazu ist es möglich, eine Reihe weiterer Tests durchzuführen, um die Funktion der Elemente 1 bis 4, des Digitaleingangs, der Ausgangsrelais, der Tastatur, der Anzeige sowie der LEDs zu überprüfen. 7 Relaisausführung Gehäuse und Anschlussklemmen Das Gehäuse des CPR 04 ist so konzipiert, daß beim Herausziehen des Relaismoduls die an der Rückseite befindlichen Stromwandlereingänge automatisch kurzgeschlossen werden. Der Gehäuseteil, der fix im Schrank verbleibt, ist sowohl für Schalttafel- als auch Schrankeinbau (19”) geeignet. Dieser Teil beherbergt weiters die Anschlussklemmenleiste mit den 28 Kontakten, die einen Anschluss mittels Schraub- oder Steckverbindern erlauben. Das Gehäuse wurde für die Verwendung im Innenraum bei tropischen Klimabedingungen konzipiert und erschwert das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit. Tastatur Auf der Frontplatte befinden sich fünf Tasten mit denen folgende Funktionen gesteuert werden: • Interaktive Konfiguration des Relais • Bestätigung der Auslösungen sowie Rücksetzen des Relais • Überprüfen der Hardware 8 PC-Softwarepaket Digitaleingang Ein auf Windows basierendes Softwarepaket, welches es ermöglicht eine beliebige Anzahl von CPR 04 Konfigurationsmenüs zu erstellen, ist ebenfalls erhältlich. Mit diesem Sofwarepaket ist es möglich, Konfigurationsmenüs entweder direkt oder über ein Modem aus dem Relais auszulesen, zu verändern, zu drucken und anschließend wieder im Relais zu speichern. Auch alle anderen Möglichkeiten der Schnittstelle werden von diesem Softwarepaket unterstützt. Das CPR 04 besitzt einen optisch isolierten Digitaleingang. Jede Spannung an diesem Eingang, zwischen 30 und 250 V AC/DC, signalisiert dem Relais, daß der Digitaleingang aktiv ist. Die Funktionalität dieses Einganges ist von der Einstellung im Menü abhängig. Allgemeine Daten Standard Betriebstemperatur Lagertemperatur Feuchtigkeit Schutzklasse des Gehäuses Schock und Dauerschock Vibrationen Prüfwechselspannung Stoßspannung Isolationswiderstand HF - Störprüfung Störfestigkeit - ESD Störfestigkeit – schnelle Transienten Störfestigkeit – elektromagnetisches HF-Feld Störfestigkeit gegen Stoßspannungen Verhalten bei Spannungsunterbrechung Harmonische und Flicker in der Versorgung Funkstörspannung Funkstörstrahlung Gewicht Abmessungen IEC 60255 und EN50263 -10 bis +55 °C gem. IEC 60068-2-2 -20 bis +70 °C gem. IEC 60068-2-2 4 Tage, 95 % RH, Temperatur zyklisch zwischen +25 °C und +45 °C gemäß IEC 60068-2-3 IP50 gem. IEC 60529 Schock: 15g, 3 Stöße je Richtung & Achse (gesamt 18 Stöße). Dauerschock: 10g, 1000 Stöße je Richtung und Achse (gesamt 6000 Stöße). Gem. IEC 60255-21-2 9,8 ms-2 (1g) bei konst. Frequenz von 10 bis 500 Hz, je Achse. Gem. IEC 255-21-1 2 kV eff 50 Hz / 1 min., zwischen Anschlüssen und Gehäuse (Erde), sowie zwischen den Anschlüssen unabhängiger Kreise. 1,5 kV eff über die offenen Kontakte der Auslöserelais. Gem. IEC 60255-5 5 kV, 1,2/50 µs Kurvenform, 0,5 J Energieinhalt, 10 Prüfungen jeder Polarität, zw. Anschlüssen und Gehäuse (Erde), sowie zwischen den Anschlüssen unabhängiger Kreise. Gem. IEC 60255-5 Min. 50 MΩ bei 500 V DC, gem. IEC 60255-5 2,5 kV zwischen den Anschlüssen unabhängiger Kreise, und gegen das Gehäuse. 1 kV über die Anschlüsse des gleichen Kreises. Gem. IEC 60255-22-1 8 kV bei Entladung über Luft. 6 kV bei Kontaktentladung. Gem. IEC 60255-22-2 und EN 50263 4 kV Versorgungsspannungsleitungen / 2 kV Stromwandler und Auslöserelaisleitungen / 1 kV Schnittstellenleitungen Gem. IEC 60255-22-4 und EN 50263 10 V / m, 100% PM, bei 900 MHz 10 V, 80% AM, von 150kHz bis 80MHz sowie 10 V / m, 80% AM, von 80 MHz bis 1000 MHz gem. EN 50263 2 kV Amplitude symmetrisch / 1kV Amplitude unsymmetrisch Gem. EN61000-4-5 und EN 50263 230 V AC - 100% Unterbrechung - 200 ms 110 V DC - 100% Unterbrechung - 50 ms Gem. EN 61000-4-11 Gem. EN 61000-3-2 Gem. EN 50263, von 150 kHz bis 30 MHz. Gem. EN 50263, von 30 MHz bis 1000 MHz. 3 kg 103 (B) x 177 (H) x 248 (T) mm 9 Technische Daten Versorgungsspannung Ausgangsrelais Anzahl Nennstrom, In Thermischer Dauerstrom Kurzschlussstrom Bürde Messgenauigkeit Nennspannung, Un Arbeitsbereich (AC / DC) Bürde mit DC - Versorgung Bürde mit AC - Versorgung Anzahl Kontaktform (pro Relais) Last K1 Nennlast K2, K3, K4, K5, K6 Max. Schaltspannung Nennlast Digitaler Eingang Tasten LCD - Anzeige LED - Anzeige Serielle Schnittstelle Echtzeituhr 10 Dauerstrom Max. Schaltspannung Min. zulässige Last Anzahl Funktion Isolation Type Funktion Art Art Zeichenhöhe Art Funktion Anzahl Isolation Frontseitige Schnittstelle Rückseitige Schnittstelle Baudrate (kBd) Funktion Abweichung Pufferung 4 1 A / 5 A über Menü wählbar 15 A 300 A für 1 s <40 mΩ +/- 2% des Nennstromes 30 – 250 V AC / DC 40 – 250 V AC / 30 – 300 V DC <14 W (Alle Relais & Displaybeleuchtung EIN) <24 VA (Alle Relais & Displaybeleuchtung EIN) 5+1 1 – Wechselkontakt, jeder vom Benutzer frei konfigurierbar als Öffner oder Schließer Ohmsche Last: Induktive Last: (cos = 0,4 L/R = 7 ms) (cos = 1) 5A bei 250 V AC 3,5A bei 250 V AC 1A bei 220 V DC 0,8A bei 220 V DC 3A bei 110 V DC 2A bei 110 V DC 5A bei 48 V DC 4A bei 48 V DC 380V AC, 250 V DC 5 A bei 250 V AC 3,5 A bei 250 V AC 5 A bei 30 V DC 2,5 A bei 30 V DC 5A 380 V AC, 125 V DC 100mA bei 5 V DC 1 Breaker On (Leistungsschaltermeldung) Remote Reset (Rücksetzen) Event trip (Externe Auslösung) Optisch isoliert 30 – 250 V AC / DC Spannungseingang >, <, ^, , und BESTÄTIGUNG (rot) Miniaturtaster Flüssigkristallanzeige (LCD) mit Beleuchtung, kompletter alphanumerischer Zeichensatz 16 Zeichen x 2 Zeilen 4 mm Leuchtdioden (LEDs) Grün : EIN / NORMALER BETRIEB Gelb : START (ALARM) Rot : AUSLÖSUNG 2 Optisch isoliert RS232 über DB9 Stecker RS232 oder RS485 - wählbar über Menü 2,4 bis 115,2 für jede Schnittstelle separat wählbar Datum; Wochentag; HH:MM:SS +/- 30 s pro Monat Supercap (>14 Tage ohne Stromversorgung) ^ Messelemente / Stromwandler Schaltbild 11 Trench Austria GmbH Paschinger Straße 49 AT-4060 Linz-Leonding/Austria Phone +43.732.6793-0 Fax +43.732.6713 41 email [email protected] Trench Brasil LTDA Via Expressa de Contagem, 2685 CEP 32370-485 Contagem, Minas Gerais/Brasil Phone +55.31.391-5959 Fax +55.31.391-1828 email [email protected] Trench China Limited 3658 Jiang Cheng Road Minhang, Shanghai 200245 P.R. China Phone +86.21.64630088 Fax +86.21.64637828 email [email protected] Trench France S.A. 16, rue du Général Cassagnou B.P. 70 FR-68302 St-Louis/France Phone +33.3.89 70 23 23 Fax +33.3.89 67 26 63 email [email protected] Trench Germany GmbH Nürnberger Straße 199 DE-96050 Bamberg/Germany Phone +49.951.1803-0 Fax +49.951.1803-224 email [email protected] Trench Italia S.r.l. Strada Curagnata 37 IT-17014 Cairo-Montenotte/Italy Phone +39.019.5161.111 Fax +39.019.5161.401 email [email protected] www.trenchgroup.com Trench Limited Coil Product Division 71 Maybrook Drive, Scarborough Ontario, Canada M1V 4B6 Phone +1.416.298-8108 Fax +1.416.298-2209 email [email protected] Trench Limited Instrument Transformer Division 390 Midwest Road, Scarborough Ontario, Canada M1P 3B5 Phone +1.416.751-8570 Fax +1.416.751-6952 email [email protected] Trench Switzerland AG Lehenmattstraße 353 CH-4052 Basel/Switzerland Phone +41.61.315 51 11 Fax +41.61.315 59 00 email [email protected] Änderungen vorbehalten 04.09 D 647 Trench (UK) Limited South Drive Hebburn Tyne & Wear NE31 1UW, Great Britain Phone +44.191.483.4711 Fax +44.191.430.0633 email [email protected]