Applikations-Beispiele für SIPROTEC-Schutzgeräte

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MaschinenschutzVergleicht man die Schutzanforderungen einesPumpspeicherkraftwerkes mit denen eines Kraftwerksblockeszur reinen Energieerzeugung, erkenntman neben vielen Parallelen auch einigeBesonderheiten. Die Auslegung eines Schutzsystemsfür mittlere und große Kraftwerke wird ineiner anderen Publikation vorgestellt. Dieser Leitfadenerklärt ergänzend die besonderen Schutzfunktionenund Funktionsweisen eines Pumpspeichersatzes.Nachfolgende Tabelle 1 beschreibt ein typischesGrundkonzept für einen Pumpspeicherblock. DasSchutzfunktionen ANSI-Code Schutzgruppe A Schutzgruppe BStändererdschlussschutz 90 % 64Ständererdschlussschutz 100 % 64 (100 %) n nDifferentialschutz 87 nWindungsschlussnÜberstromzeitschutz 51 nImpedanzschutz 21 nLäufererdschlussschutz 64R n nSchieflastschutz 46 n nUntererregungsschutz 40 nAußertrittfallschutz 78 nStänderüberlastschutz 49 n nLäuferüberlastschutz 49E nÜberspannungsschutz 59 n nFrequenzschutz f > 81 (f >) n nFrequenzschutz f < 81 (f
MaschinenschutzDie elegantere und kostengünstigere Lösung isteine Umschaltung der Parametersätze im Schutzgerätbei Wechsel zwischen den zwei Betriebsarten.Das numerische Maschinenschutzgerät 7UM6bietet die Möglichkeit, zwei voneinander unabhängigeParametersätze einzulesen. Bei Wechselzwischen den zwei Betriebsarten der Maschinewird mittels eines Steuersignals auf einen Binäreingangdes Schutzgerätes der jeweils andere Parametersatzfür die Schutzbearbeitung aktiviert. Dasbedeutet für den Schieflastschutz, dass aus den errechnetensymmetrischen Komponenten des gemessenenStromes das Mitsystem und dasGegensystem für die weitere Schutzbearbeitunggetauscht werden.2.3 UntererregungsschutzHäufig werden große Pumpspeichersätze nebendem Ausgleich von Spitzenlasten im Netz gleichzeitigauch zur Blindleistungskompensation eingesetzt.Dadurch kann der Generator je nach Blindleistungsbedarfüber einen längeren Zeitraumnahe an seiner Stabilitätsgrenze gefahren werden.Geringfügige Erhöhungen des Blindleistungsbedarfeskönnen den Generator außer Tritt fallenlassen. Deshalb wird dem Untererregungsschutzbei großen Pumpspeicherkraftwerken eine besondereBedeutung beigemessen.Vorrangig wird ein Überschreiten der Stabilitätskennliniedes Generators von der Erregereinrichtungselbst erkannt und durch Nachregeln derErregerspannung wieder ausgeglichen. Der elektrischeUntererregungsschutz wird aktiv, wenndiese automatische Nachregelung erfolglos ist. DerGenerator fährt weiter in den kapazitiven Arbeitsbereichhinein und fällt schließlich außer Tritt.Dieser unerlaubte Betriebszustand kann den Generatorschädigen und das mit dem Kraftwerkverbundene Netz instabil werden lassen. Der asynchronlaufende Generator erfährt sehr starke mechanischeBelastungen an Welle und Lagern, diekostspielige Reparaturen zur Folge haben können.Außerdem erzeugt er elektrische Pendelungen imNetz, was zum Außertrittfall weiterer Generatorenführen kann. Die Ursache für den Asynchronlaufkann in einer fehlerhaften Funktion der Erregereinrichtungliegen oder in einem zu hohen Blindleistungsbedarfdes angeschlossenen Übertragungsnetzes.In Anbetracht des weiten Arbeitsbereiches fürWirkleistung und Blindleistung eines solchenPumpspeichersatzes ist der Auslegung der Schutzkennliniendes Untererregungsschutzes besondereAufmerksamkeit zu widmen. Die einfache Erfassungder Blindleistung mittels einer kreisförmigenSchutzkennlinie wird diesen Betriebsanforderungensicher nicht ausreichend Genüge leisten. Fürdie hier beschriebenen Anforderungen ist eineBild 3 Ständererdschlussschutz mit 20-Hz-GeneratorankopplungBild 4 Kennlinien eines UntererregungsschutzesKombination von Ansprechkennlinien gemäßBild 4 ideal geeignet. Diese Schutzkennlinien bildendie Stabilitätskennlinien der Maschine nachund verbinden eine hohe Verfügbarkeit desPumpspeichersatzes mit optimalem Schutz derMaschine und des angeschlossenen Netzes.Die Ansprechkennlinie des Untererregungsschutzessetzt sich zusammen aus der stationären undder dynamischen Stabilitätskennlinie der Maschine.Ein Überschreiten der stationären Kennlinieist ein erstes Indiz dafür, dass die Stabilität gefährdetist.Siemens PTD EA · Applikationen für SIPROTEC-Schutzgeräte · 2005 209
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