Applikations-Beispiele für SIPROTEC-Schutzgeräte

Maschinenschutz4.8 ÜberspannungsschutzDer Überspannungsschutz hat die Aufgabe, dieelektrische Maschine und die damit verbundenenAnlagenteile vor unzulässigen Spannungserhöhungenund damit deren Isolierung vor Schädenzu schützen.Spannungserhöhungen entstehen z.B. durch Fehlbedienungbei manueller Steuerung des Erregersystems,durch fehlerhaftes Arbeiten des automatischenSpannungsreglers, nach (Voll-) Lastabschaltungeines Generators, bei vom Netz getrenntemGenerator oder im Inselbetrieb.Die Einstellung der Grenzwerte und Verzögerungszeitendes Überspannungsschutzes richtetsich nach der Schnelligkeit, mit der der SpannungsreglerSpannungsänderungen ausregelnkann. Der Schutz darf nicht in den Regelvorgangdes fehlerfrei arbeitenden Spannungsreglers eingreifen.Die zweistufige Kennlinie muss daherstets über der Spannungszeitkennlinie des Regelvorgangsliegen. Die Langzeitstufe soll bei stationärenÜberspannungen eingreifen. Sie wird aufetwa 110 % bis 115 % U N und je nach Reglergeschwindigkeitauf 1,5 s bis 5 s eingestellt.4.9 UntererregungsschutzDer Untererregungsschutz schützt eine Synchronmaschinebei fehlerhafter Erregung bzw. fehlerhafterRegelung vor Asynchronlauf und lokalenÜbererwärmungen im Läufer.Zur Erfassung der Untererregung verarbeitet dasGerät alle drei Strangströme und alle drei Spannungenals Ständerkreiskriterium sowie das Signaleiner externen Erregerspannungsüberwachung alsLäuferkreiskriterium.Bild 6 Admittanzdiagramm eines TurbogeneratorsU N Nennspannung I W WirkstromI N Nennstrom I b BlindstromI EN Nennerregerstrom G Wirkleitwert (Konduktanz)ϑ N Nennpolradwinkel B Blindleitwert (Subzeptanz)ϕ N Nennlastwinkel P Wirkleistungx d synchrone Längsreaktanz Q BlindleistungU KlemmenspannungDie Auslösekennlinien des Untererregungsschutzessetzen sich im Leitwertdiagramm aus Geradenzusammen, die jeweils durch ihren Konduktanzabschnitt1/xd (= Koordinatenabstand) und ihrenNeigungswinkel α definiert sind.Die Geraden (1/xd KL1)/α 1 (Kennlinie 1) und(1/xd KL2)/α 2 (Kennlinie 2) bilden die statischeUntererregungsgrenze. (1/xd KL1) entspricht demKehrwert der bezogenen synchronen Längsreaktanz1 1= ⋅X XddUN3 ⋅ INBild 7 Kennlinien des Untererregungsschutzes in derAdmittanzebeneBesitzt der Spannungsregler der Synchronmaschineeine Untererregungsbegrenzung, so werden diestatischen Kennlinien so eingestellt, dass ein Eingreifendurch die Untererregungsbegrenzung ermöglichtwird, bevor die Kennlinie 1 erreicht ist.Bei der Einstellung kann man unmittelbar vomLeistungsdiagramm des Generators ausgehen.Dividiert man die Achsengrößen durch die Nennscheinleistung,so erhält man das Generatordiagrammin per unit (entspricht einer per unit–Darstellung des Admittanzdiagramms). Durchmultiplizieren von 1/xd mit einem Sicherheitsfaktorvon ca. 1,05 ergibt sich der Einstellwert.Für α 1 wird der Winkel der Untererregungsbegrenzungdes Spannungsreglers gewählt oder derNeigungswinkel aus der Stabilitätskennlinie derMaschine abgelesen. α 1 liegt normalerweise bei60 ° bis 80 °. Für kleine Wirkleistungen wird vomMaschinenhersteller meist eine Mindesterregunggefordert. Hierzu wird die Kennlinie 1 bei kleinerWirklast von Kennlinie 2 abgeschnitten.α 2 wird auf 90 ° eingestellt. Mit der Kennlinie 3lässt sich der Schutz an die dynamischen Stabilitätsgrenzender Maschine anpassen. Liegen keinegenaueren Angaben vor, wählt man einen Wert,der etwa zwischen der synchronen Längsreaktanzxd und der transienten Reaktanz xd' liegt; er solljedoch größer als 1 sein.Siemens PTD EA · Applikationen für SIPROTEC-Schutzgeräte · 2005 185