abb sace - quizknacker.dequizknacker.de/pdf/fachtagungen/2011/ateam-schutzausloeser... · abb sace...

ABB SACE Niederspannungsleistungsschalter

Überstromschutzauslöser

Erweiterte Schutzfunktionen Mehr als nur “ L – S - I “

Jens Kunkel

ABB Stotz-Kontakt GmbH

Heidelberg

Kompaktleistungsschalter Die Evolution

Isol Fusol Tmax Modul/Limitor Isomax Tmax XT

1950 1960 1970-80 1994 2001 2010

Iu = 160 - 1600A Icu = 36 kA - 150kA Ics = bis 100% Icu

Tmax T1-T7: Kompaktleistungsschalter bis 1600 A

Tmax XT: Kompaktleistungsschalter bis 250 A

4 verschieden Baugrößen XT1-XT2-XT3-XT4

Kompakte Abmessungen 76,2 x 130mm / 105 x 160mm

Hohes Ausschaltvermögen @415V AC, @690V AC

Gleiche Abmessungen (Tiefe) für Baugröße XT1-XT3 and XT2-XT4

Steckbare Version für alle Baugrößen

Ausfahrbare Version ab Baugröße XT2 160A

Austauschbarkeit der Trip Units für Baugröße XT2 und XT4

X1: kompakter offener Leistungsschalter bis 1600A

  Bemessungsdauerströme: lu = 630 - 1600 A

  Bemessungsbetriebsspannung: Ue = 690V~ / 250V-

  Bemessungsgrenzkurzschluß- ausschaltvermögen: Icu = 42-150kA / 415 V

Emax: offene Leistungsschalter bis 6300 A

  Bemessungsdauerströme: lu = 800 - 6300 A

  Bemessungsbetriebsspannung: Ue = 690V~ / 250V-

  Bemessungsgrenzkurzschluß- ausschaltvermögen: Icu = 42-150kA / 415 V

Drei Hauptbestandteile:

Grundprinzip: Elektronische Auslöser

1.) Stromwandler/Sensor

2.) Elektronik

3.) Auslösespule

PR331

PR332

PR333

  Standardschutzfunktionen: LI, LSI, LSIG

  Zusatzschutzfunktionen : Rc, D, U, OT, UV, OV, RV, RP, UF, OF

  Modulare Messfunktionen : U, I, P,cos, Oberwellen,..

X1: Elektronische Auslöser

PR121

PR122

PR123

  Standardschutzfunktionen: LI, LSI, LSIG

  Zusatzschutzfunktionen : Rc, D, U, OT, UV, OV, RV, RP, UF, OF

  Modulare Messfunktionen : U, I, P,cos, Oberwellen,..

Emax: Elektronische Auslöser

Tmax XT: Elektronische Auslöser

Energieverteilung

  Ekip I

  Ekip LS/I

  Ekip LSI

  Ekip LSIG

Elektronische Auslöser: Überlastschutz „L“

Anlagenstrom

Aus

löse

zeit

I

t L Überlastschutz

Elektronische Auslöser: Überlastschutz „I“ A

uslö

seze

it t

I Unverzög. Kurzschluß- schutz

L Überlastschutz

Anlagenstrom I

S Verzög. Kurzschluß- schutz

Stromunabhängig: I2t OFF, t=k Stromabhängig: I2t ON, I2t=k

Elektronische Auslöser: Überlastschutz „S“

t=k

t = k I2

t

I Unverzög. Kurzschluß- schutz

L Überlastschutz

Anlagenstrom I

Aus

löse

zeit

Elektronische Auslöser: Zusatzfunktionen

1.  Thermischer Speicher

2.  Doppelte selektive Schutzfunktion S

3.  Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G

4.  “ Duale settings “

5.  Start-Up Funktion

6.  Erweitere Funtionen

Thermischer Speicher ( Kabel-Schutz )

2 L

S

  Funktion bei stromabhängiger Kennlinie (I2t=k)

  „Memory-Effekt“ der letztmaligen Schutzauslösung

  Die Auslösezeit des Relais ist 100%-identisch mit der gewählten Strom-Zeit-Kurve nachdem eine definierte Zeitspanne (bezogen auf die letzte Überlast / Abschaltung) verstrichen ist.

  2 verschieden Erfassungsmethoden: 1) Mit Spg am Relais: Speicherung von Überlasten (auch ohne Trip) 2) Ohne Spg am Relais: verkürzte Auslösezeit bei sofortiger Wiedereinschaltung und aktiviert sich bei Ausschaltung des LS

  Der PR122 /123 “entscheidet” nach den Betriebsbedingungen, welche Erfassungsmethode aktiviert wird.

PR123

PR122

2

Thermischer Speicher

θ [°C], I [A]

Bemessungsstrom

Überlast

Temperatur-Erhöhung im Leiter

Temperatur-Rückgang im Leiter

t [s] Auslösung Auslösung

Zeit zwischen Überlast

PR123

PR122

2

Thermischer Speicher

θ [°C]

I [A]

t [s]

Temperatur-Erhöhung im Leiter

Auslösung Mit therm. Speicher

Auslösung Ohne therm. Speicher

Thermischer Speicher kann angewendet werden, wenn es notwendig ist, die Erwärmung der relevanten Komponenten zu “speichern” und schneller abzuschalten als bei der vorhergehenden Auslösung.

Überlast

1.Auslösung

S2

  Anzuwenden bei Selektivität “kritischen Bedingungen”

  “Low” setting für Funktion S in Bezug auf die settings des MV-Schalters

  “High” setting für die Funktion S in Bezug auf die settings des NV-Einspeiseschalters/ Transformatorschalters (inrush)

Doppelte selektive Schutzfunktion S

E1B 1250

PR123

Ohne doppelte S - Funktion


E1 1250

Mit doppelte S - Funktion


E1 1250


  Vier potentialfreie Leistungsrelais zeigen an:

  Ansprechen aller Schutzfunktionen L,S,I,G.. Auslösung aller Schutzfunktionen L,S,I,G..

  Mit dem Programmiergerät (PR010/T, BT030, PR120/D-BT) können die Kontakte frei programmiert werden.

  Lastkontrolle

Auf Basis eines digitalen Inputsignals kann:

  ein zweiter Paramtersatz aktiviert werden (nur PR123/P)

  der Schalter ausgelöst werden

  ein Reset des Auslösers durchgeführt werden

  ein Reset der Leistungsrelais im PR120/K durchgeführt werden

Aktivierung durch das Anzeigemodul PR120/K:

PR123 Zwei verschiedene Kurvenformen möglich :

 Signal vom internen Stromsensor

 Signal vom externen Stromsensor

  Mit der Funktion “G” kann das Netz gegen Erdschlussfehler geschützt werden

  Auf der Einspeise- und auf der Lastseite

  If4 = 0,1xInw…1,0xInw (Inw=Nennstrom Wandler )

Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G

Unbegrenzter Erdschlussfehler

MV LV

Begrenzter Erdschlussfehler

MV LV

  Begrenzter Erdfehler-Schutz: Der Fehler ist auf der Einspeiseseite des LV-Schalters

  Unbegrezter Erdfehler-Schutz: Der Fehler ist auf der Lastseite des LV - Schalters


L1

L2

L3

N PE

Transformator sekundäre Wicklung

Externer Wandler

Summenstrom-Ringkernwandler

Interne Stromsensoren CS

  Die Kombination von begrenztem und unbegrenzten Erdfehler-Schutz wird als “Source Ground Return” (Quelle-Erde-Rückleitung) bezeichnet.

  Das PR123/P kann beide Fehlerarten erkennen und unterscheiden.

  Ist der Fehler auf der Lastseite des LV-Schalters, veranlasst das PR123/P die Auslösung des Emax-Leistungsschalters.


L1

L2

L3

N PE

Transformator sekundäre Wcklung

Externer Wandler

Summenstrom-Ringkernwandler

Interner Stromsensor CS


  Die Kombination von begrenztem und unbegrenzten Erdfehler-Schutz wird als “Source Ground Return” (Quelle-Erde-Rückleitung) bezeichnet.

  Das PR123/P kann beide Fehlerarten erkennen und unterscheiden.

  Ist der Fehler auf der Einspeise des LV-Schalters, veranlasst das PR123/P die Auslösung des MV-Schalters.

Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G begrenzter Fehler

  External G ist aktiviert (nur Rote Kurve). Nach der G-Zeitstaffelung: LV-CB öffnet.

  External G Aktivierung kann ein´Alarm-Signal erzeugen (als Ausgangssignal des Anzeige-Modul PR120/K), welches daraufhin zur Auslösung des MV-Schalters auf der Einspeiseseite verwendet wird ( Fehlschaltungen vermeiden )

Um ein ungewolltes Auslösen des LV-Schalters zu vermeiden, besteht die Möglichkeit der Einstellung “trip enable” auf “OFF”

Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G unbegrenzter Fehler

  Beide G, externe und interne sind aktiviert und beginnen ihre “timing”-Phase.

  Liegt die interne G-Kurve (Blau) unterhalb der externe G-Kurve (Rot), öffnet nur der LV-Schalter nach der Zeitstaffelung, und verhindert ein ungewolltes Ausschalten des MV-Schalters.

Doppelte Schutzfunktion Erdfehler G Einstellungen / shopping-list

Um die Funktion “Double G” zu aktivieren muss vorhanden sein:

  Emax mit PR123LSIG

  Externer Summenstron-Ringkernwandler

  PR120/K Anzeige-Modul, zur Alarm-Signalisierung und der Auslösung des MV-Schalters

PR123

Zweiter Parametersatz “ Dual setting “

  Zwei verschieden Parametersätze können für alle Schutzfunktionen

programmiert werden. ( Satz “A” und Satz “B” )

  Es gestattet eine umfassenden Schutz der Anlagenkonfiguration

z.Bsp bei Netztbetrieb / Not-Notzbetrieb

  Aktivierung mit:

PR120K Anzeigemodul mittels digit. Eingang über Hilfskontakt Kuppelschalter

PR120D-M Dialogmodul via ZLT / fernsteuerung

von Hand über die Benutzeroberfläche des Schutzauslösers

Zeitvorgabe über die Benutzeroberfläche des Schutzauslösers

  “Dual setting”

  Es stehen zwei unterschiedliche Schutzparameter-Einstellungen zur Verfügung

  Häufigster Anwendungsfall ist die Netz- / Notnetz-Versorgung

  Selektivität zwischen den verschiedenen Leistungsschalter ist in jedem Betriebszustand sichergestellt


Netzversorgung


  “ Dual setting “

  “Normal”

  CB “A” >>> geschlossen

  CB “B” >>> Offen

  Selektivität zwischen A and C ist garantiert


Netzversorgung


Notnetzversorgung

  “ Dual setting “

  “Notnetzversorgung”

  CB “A” >>> Offen

  CB “B” >>> geschlossen

  Selektivität zwischen B und C kann nicht ohne weiters garantiert werden,aufgrund der “niedrigen” Einstellwerte des Schutze von B (Generator-Schutz)


Notnetzversorgung

Notnetzversorgung Schalter C parametriert mit Zweitem

Parametersatz


Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle )

2

  Funktion bei stromunabhängiger Kennlinie (t=k)

  Typischer Anwendungsfall : Motoranlauf

  Schutzfunktion Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle ) ändert die Ansprechschwelle der Schutzfunktionen S, I, G, D während eines definierbaren Zeitintervalles.

  Die definierte Anlaufzeit ist für alle aktivierten Schutzfunktionen identisch.

PR123

PR122

Start-Up Funktion ( Anlaufschwelle )

PR122

PR123

  Anlaufphase beginnt bei Überschreitung von I2 + (0,1 x In ) des parametrierten Schutzwertes.

  Neustart ist möglich, nachdem der Strom wieder unter die Schwelle von (0,1 x In) gesunken ist.

  Anlaufzeiten ts: 0,1 … 1,5 Sekunden ( Schrittweite 0,01 s )

I2 + (0,1xIn)

Überstromauslöser PR 123: erweiterte Funktionen

Rc Fehlerstrom ( Residual current ) D Richtungsschutz ( Directional ) U Unsymmetrie ( Phase unbalance ) OT Übertemperatur ( Overtemperature ) UV Unterspannung ( Undervoltage ) OV Überspannung ( Overvoltage ) RV Fehlerspannung Sternpkt (Residual

voltage )

RP Rückleistungsschutz (Reverse power ) M Thermischer Speicher ( Thermal memory ) UF Unterfrequenz ( Underfrequency ) OF Überfrequenz ( Overfrequency )

RC PR122

PR123

  Eigenschaften:

  Sensitive Werte IΔn von 3 bis 30 [A]

  Zeitverzögerung t von 0 bis 0,8 s

  Typ A und Typ AC

  Anwendungfälle / Applikationen:

  TT – System Schutz bei indirektem Kontakt

  TN-S System Schutz bei indirektem, langzeitigem Kontakt

  Überall dort, wo die Gefahr besteht, dass Fehlerströme auftreten und Wärmeschäden und Fehler produzieren können.

Rc Fehlerstrom ( Residual current )

D PR123   Richtungsschutz arbeit in gleicher Weise wie die

Schutzfunktion S, jedoch erlaubt es die Definition der Fehlerstrom-Richtung

  Drei Parameter sind erforderlich

  Fehlerstrom- Ansprechschwelle I7

  Rückschaltzeit t7BW

  Vorlaufzeit t7FW

  Die Referenzeinspeiserichtung von ABB SACE ist für den aktiven Stromfluss: Oben nach Unten; eine Richtungsumkehr ist möglich.

D Richtungsschutz ( Directional )

QF1

PR123

QF2

PR123

QF3

PR222

QF4

4 kA

8 kA 8 kA

D

t7BW t7FW

12 kA

4 kA

8 kA


D   QF1 E1B1600 PR123 LSIG In 1600[A]:

  L: I1=1xIn, t1=90s; S: I2=6xIn, t2= 0.6 s, t=const; I: I3=10xIn; G in OFF

  Einspeiserichtung von Oben nach Unten

  I7=3xIn=4800 [A], t7BW = 0.2 s, t7FW = 0.4 s


D   QF2 E1B1600 PR123 LSIG In 1600[A]:

  L: I1=1xIn, t1=90s; S: I2=6xIn, t2= 0.6 s, t=const; I: I3=10xIn; G in OFF

  Einspeiserichtung von Oben nach Unten

  I7=3xIn=4800 [A], t7BW = 0.2 s, t7FW = 0.4 s


U PR122

PR123

U Unsymmetrie ( Phase unbalance )

  Unabhängige Zeitstaffelung der einzelnen Phasen

  Zwei Parameter sind erforderlich

  Fehlerstrom-Ansprechschwelle I6 (%-Werte pro Phase)

  Auslösezeit t6


  Exakte Überwachung der Lastverteilung ( Schieflastbetrieb );

  Motorschutz: Phasenüberwachung bei Störungen der Anlaufphase ( Überhitzung )

OT PR122

PR123

  Schutz des Microprozessors gegen Übertemperatur

  Zwei Möglichkeiten der Auswertung:

  Nur Alarm (Funktionsweise des Mikroprozessors nicht sichergestellt )

  Alarm und Schutzauslösung des Leistungsschalters

OT Übertemperatur ( Overtemperature )

WARNUNG Temperatur

Display schaltet aus

Display schaltet aus

ALARM Temperatur

Blinken der LED “WARNUNG”

Blinken der LED “WARNUNG”

Schalter wird ausgelöst “CB TRIP”( wenn TRIP “ENABLED”)

UV PR123

PR222 PR120/V

UV Unterspannung ( Undervoltage ) OV Überspannung ( Overvoltage )

  Unabhängige Zeitstaffelung der Unterspannung pro Phase


  Spannungs-Ansprechschwelle U8

  Auslösezeit t8

OV   Unabhängige Zeitstaffelung der Überspannung

pro Phase



  Auslösezeit t9

RV PR123

PR122 PR120/V

RV Fehlerspannung Sternpkt (Residual voltage )

  Unabhängige Zeitstaffelung zum Schutz der Sternpukt-Erde-Spannung



  Auslösezeit t10

Vektorsumme der Phasenspannungen

RP PR123

PR122 PR120/V

  Unabhängige Zeitstaffelung zur Schutzeinstellung der Leistungsflussrichtung


  Ansprechschwelle Leistungswert P11 als Pn %



  Schutz von Großgeneratoren und Motoren

RP Rückleistungsschutz (Reverse power )

UF

OF

UF Unterfrequenz ( Underfrequency ) OF Überfrequenz ( Overfrequency )

  Unabhängige Zeitstaffelung Unterfrequenz


  Frequenz-Ansprechschwelle f12


  Unabhängige Zeitstaffelung Überfrequenz


  Frequenz-Ansprechschwelle f13


PR123

PR122 PR120/V

-500 -400 -300 -200 -100

0 100 200 300 400 500

time

Voltage L1-L2 Neutral Current phase 1 Current phase 2 Current phase 3

  Standard im PR122 und PR123

  Speicherung von 8 relevanten Größen (Ströme, Spannungen)

  Konfigurierbare Triggerfunktion (max. 64 Ereignisse)

  Max. Abtastrate: 4800 Hz

  Max. Abtastzeit: 27 s

  Ausgabe über SD-Pocket (PDA) oder SD-Testbus2 (PC)

Datenspeicher ( Datalogger )

Datenspeicher ( Datalogger )

Iu = 160 - 1600A Icu = 36 kA - 150kA Ics = bis 100% Icu

Tmax T1-T7: Kompaktleistungsschalter bis 1600 A

Tmax T4-T6: Early Fault Detection and Prevention

  Neue EFDP Hardware mit extrem schnellem Algorithmus zur Fehlererkennung (<300s)

Gesamtabschaltzeit <10ms

Tmax T4-T6: PR223EF Early Fault Detection and Prevention

  Einstell.: ELT   Neutral OFF, 50-100%   AUX-SA (250V, 5A)   LEDs für Alarm, Voralarm und Anzeigen   Integr. Dialogeinheit Modbus   Messfunktionrn wie PR223DS   EFDP (Early Fault Detection and

Prevention)

EF

Anwendungen:   AC Energieverteilungen   Schutz von Kompensationsanlagen   Transformatorschutz   Generatorschutz   Schutz von großen Kabellängen

Tmax T4-T6: Early Fault Detection and Prevention

  Beispiel: Zwei Schalter gleicher Baugrösse in Reihe

Elektronische Auslöser: SDTestBus / Ekip T&P

Leistungsschalter – Neue Produkte – Ausblick 2011

Neue Leistungsschalter Multi-Frequency range

  MCCB und ACB für den Einsatz in Applikationen mit variabler Frequenz

  Low frequency 1-50 Hz   High frequency 20-200 Hz

  Low frequency ACB: Einzigartig auf dem Markt   Applikation mit hohen Betriebsanforderungen   Spezielle Anwendungen für Wind und Bahnanlagen

Bezeichnung

Vorteile

Neue Leistungsschalter Multi-Frequency range

Neue Leistungsschalter Low-Temperature range

  Betriebstemperatur: - 40°C < t < 70°C   Größen: Tmax T4…T7, Emax X1, Emax E1…

E3; XT1..XT4 (2011)   Trip Units: TM, PR221, PR231, PR331, PR121   Pole: 3 and 4   Versionen: F, P und WMP   Zubehörteile

  Elektrisch (nur 220-240V): SOR, SCR, UVR, M, AUX (Ein/Aus; Eingefahren/Test/Ausgefahren; Ausgelöstmeldung)

  Mechanisch: FP, Key locks, padlocks   Bestellmodus: Standard CB code + Extracode

@-40°C   Verfügbarkeit: ~ December 2010

  Low temperature family: Alleinstellungsmerkmal für die komplette Baureihe der MCCBs und ACBs

  Spezielle Lösungen für extreme Umgebungsbedingungen, Windkraftanlagen

Bezeichnung

abb sace - quizknacker.dequizknacker.de/pdf/fachtagungen/2011/ateam-schutzausloeser... · abb sace...

Documents