Applikations-Beispiele für SIPROTEC-Schutzgeräte

MaschinenschutzElektomechanischer SchutzSicherheit, VerfügbarkeitFehlerursache Geräteausfall Transiente EinflüsseAuswirkung Unterfunktion ÜberfunktionAbhilfemaßnahme Redundanz keineAnalogelektronischer SchutzBild 2 Sicherheitskonzept bei elektromechanischemSchutzBeim Einsatz von analog-elektronischen Schutzgerätenrückt ein weiterer Aspekt ins Bild. EineGerätestörung eines elektromechanischen Schutzgerätesbewirkt fast immer einen Geräteausfall,also Unterfunktion. Eine Gerätestörung in einemanalog-statischen Schutzgerät kann mit annäherndgleicher Wahrscheinlichkeit eine Unterfunktionoder Überfunktion zur Folge haben. Einemögliche Unterfunktion ist wie bei elektromechanischenSchutzsystemen durch redundante Auslegungbeherrschbar. Die Gefahr einer Überfunktionkann in begrenztem Masse durch zweikanaligenAufbau der Messkreise vermieden werden(siehe Bild 3).Sicherheit, VerfügbarkeitFehlerursache Geräteausfall Transiente EinflüsseAuswirkung Unterfunktion Überfunktion ÜberfunktionAbhilfemaßnahme Redundanz elektronischeMesskreisezweikanalig2-aus-3Messwiederholung(vereinzelt)Bild 3 Sicherheitskonzept bei analogelektronischemSchutzWill man mit der Analogtechnik einen sehr hohenGrad an Sicherheit und Verfügbarkeit erreichen,bietet sich die Auslegung nach dem 2-aus-3-Prinzipan. Drei identische oder gleichwertige Schutzsystemesind extern so miteinander verknüpft,dass immer zwei Auslösesignale unterschiedlicherSysteme in Reihe geschaltet sind. Hierdurch gewinntman einen sehr hohen Grad an Zuverlässigkeitgegen Überfunktion und Unterfunktion.In einer Studie aus den 70er Jahren wurden Sicherheitund Zuverlässigkeit verschiedener Konfigurationenanaloger Schutzsysteme statistischuntersucht (siehe Tabelle 1).Systemkonzept Unterfunktion Überfunktion1-aus-1 5 Jahre 5 Jahre1-aus-2 600 Jahre 2,5 Jahre2-aus-2 2,5 Jahre 21 750 Jahre2-aus-3 200 Jahre 7 250 JahreTabelle 1 Übersicht SystemkonzepteFür verschiedene Systemkonfigurationen wurdedie sogenannte MTBF, die mittlere statistischeZeitdauer zwischen zwei Fehlfunktionen des jeweiligenSchutzsystems ermittelt. Die höchste Zuverlässigkeitgegen Überfunktion und Unterfunktionzugleich bietet in der Analogtechnik das2-aus-3-System. Andererseits ist ein 2-aus-3-Systemtechnisch sehr komplex und kostenintensivund ist aus diesem Grund nur bei wenigen Kernkraftanlageneingesetzt.Digitale Schutzgeräte zeichnen sich durch kontinuierlicheSelbstüberwachung von Hardware undSoftware aus. Somit ist die Zuverlässigkeit gegenÜberfunktion und Unterfunktion im Schutzgerätselbst realisiert (siehe Bild 4). Eine eventuelle Gerätestörungbewirkt die Blockierung einzelnerSchutzfunktionen oder des gesamten Gerätes.Dadurch ist eine wirksame Maßnahme gegenÜberfunktion der Schutzgeräte und somit desSchutzsystems gegeben. Gleichzeitig wird der Geräteausfallgemeldet. Dank dieser Eigenschaftkann ein ausgefallenes Schutzgerät umgehend ersetztwerden, wodurch sich die statistische Verfügbarkeitdes Schutzsystems erhöht.Für Kraftwerksanlagen kleinerer Leistung oder geringerBedeutung für eine gesicherte Energieversorgungkann somit die Erfordernis eines redundantenSchutzsystems neu bewertet werden. Istein kurzzeitiges Abschalten der Anlage vertretbar,können die Investitionskosten durch den Verzichtauf Redundanz gesenkt werden. Kurzzeitig bedeutethierbei ein Zeitraum von ca. ein bis drei Tagen,bis das Ersatzgerät eingebaut und in Betrieb genommenist.Bei den meisten Kraftwerksanlagen ist jedoch eineAbschaltung auf Grund eines defekten Schutzgerätesnicht akzeptabel, ebenso wenig wie ein fortgesetzterBetrieb ohne vollständigen Schutz.Deswegen ist für mittlere und große Kraftwerksblöckegrundsätzlich ein redundantes Schutzsystemin Betracht zu ziehen. Eine vollständigeRedundanz der Schutzfunktionen erlaubt austechnischer Sicht den kurzzeitigen Weiterbetriebdes Blockes, bis ein defektes Schutzgerät ersetzt ist.188Siemens PTD EA · Applikationen für SIPROTEC-Schutzgeräte · 2005