Leitungsschutz im Verteilungsnetz3.1 Überprüfung der WandlerZunächst muss überprüft werden, ob die Wandleranforderungenerfüllt sind. Offensichtlich ergibtder Quotient der primärseitigen Wandlernennströme400 : 300 einen Wert kleiner 8 und istsomit erfüllt.Die Berechnung des Betriebsüberstromfaktors erfolgtnach der FormelP + Pn'= n⋅N iP'+ PiGleichung 1n’ = Betriebsüberstromfaktorn = NennüberstromfaktorP N = Nennbürde der Stromwandler [VA]P i = Eigen- o. Innenbürde der Stromwandler [VA]P’ = tatsächlich angeschlossene Bürde [VA]Die Eigenbürde des Stromwandlers errechnet sichgemäß2P i = R i · I N,WandlerGleichung 2Sollte R i, der Innenwiderstand der Sekundärwicklungdes Wandlers, nicht bekannt sein, ist die Abschätzungvon P i =20%·P N eine gute Näherung.Bei der tatsächlich angeschlossenen Bürde sindalle an den Wandlerkern angeschlossenen Bürdenzu addieren. Im vorliegenden Beispiel gehen wirdavon aus, dass dies lediglich die Bürde des<strong>Schutzgeräte</strong>s (0,05 VA <strong>für</strong> Gerätenennstrom von1 A, 0,3 VA <strong>für</strong> Gerätenennstrom von 5 A) sowiedie Zuleitungsbürde sind.Letztere errechnet sich nach der FormelCulLtg.PLtg.= 2 ⋅ρ⋅aLtg.Gleichung 3P Ltg. = Zuleitungsbürde [VA]ρCu = spezifischer Widerstand von Cu [ Ω mm²/m]l Ltg. = sekundärseitige, einfache Leitungslänge [m]a Ltg. = Leitungsquerschnitt [mm²]Aus Gleichung 2 ist einfach zu ersehen, dass beieinem sekundärseitigen Wandlernennstrom von5 A eine 25-fach höhere Zuleitungsbürde auftrittals bei 1 A!Für unser Beispiel wurde eine Zuleitung von 5 m(einfache Entfernung, daher Faktor 2) mit einemQuerschnitt von 4 mm² angenommen. Daraus errechnensich <strong>für</strong> die beiden Wandler Zuleitungsbürdenvon 0,045 VA (Wandler 1) und 1,116 VA(Wandler 2).Mit diesen Werten werden nun <strong>für</strong> beide Wandlerdie Überstromfaktoren berechnet. Es ergibt sichgemäß Gleichung 1 <strong>für</strong> Wandler 1LSP2697.tifn’ = 44,6und <strong>für</strong> Wandler 2n’ = 97,1.Diese Werte müssen nun größer oder gleich denerforderlichen Überstromfaktoren sein, um denmaximalen, durchfließenden Kurzschlussstrom inHöhe von 12,7 kA sättigungsfrei übertragen zukönnen.Erforderlich sindn’ > 12700 A / 400 A = 31,75und <strong>für</strong> Wandler 2n’ > 12700 A / 300 A = 42,33.In beiden Fällen ist dies deutlich erfüllt, ebensowie die dritte Bedingung n’ > 30. Somit sind dievorhandenen Wandler <strong>für</strong> den Einsatz in diesemDifferentialschutzsystem geeignet.3.2 Einstellungen des lokalen GerätesDie Parametereinstellungen der beiden <strong>Schutzgeräte</strong>unterscheiden sich zumeist nur in wenigenPunkten, daher werden zunächst nur die Einstellungendes 7SD610 von Seite 1 erläutert. Die Einstellungendes zweiten Gerätes, die abgeändertwerden müssen, werden gegen Ende dieses Kapitelsexplizit aufgelistet.Zunächst wird mittels der Parametrier-SoftwareDIGSI 4 im aktuellen Projekt das ausgewählteGerät 7SD6101-4BA39-0BA0+M2C angelegt undgeöffnet.3.2.1 FunktionsumfangIm nächsten Schritt werden die Parametereinstellungenvorgenommen, beginnend mit dem„Funktionsumfang“. An dieser Stelle wird festgelegt,welche der im Schutzgerät verfügbaren Funktionengenutzt werden sollen. Die anderen Funktionenwerden auf „nicht vorhanden“ gestellt unddamit <strong>für</strong> den weiteren Verlauf der Geräteparametrierungausgeblendet. Für unser Beispiel wählenwir neben dem Differentialschutz als Hauptschutzfunktionden Überstromzeitschutz, die Hochstrom-Schnellabschaltungsowie den Überlastschutzaus.Bild 4 Einstellungen im Menüpunkt „Funktionsumfang“40Siemens PTD EA · Applikationen <strong>für</strong> <strong>SIPROTEC</strong>-<strong>Schutzgeräte</strong> · 2005
Leitungsschutz im Verteilungsnetz3.2.2 AnlagendatenIn der „Anlagendaten 1“ genannten Rubrikwerden die durch die Primärtechnik definiertenParameter eingestellt. Dies sind insbesondere dasÜbersetzungsverhältnis des Stromwandlers(400 A / 1 A), die Lage seines Sternpunkts (angenommen„leitungsseitig“) sowie die Nennfrequenzdes Stromnetzes (50 Hz).Bild 5 Einstellungen im Menüpunkt„Anlagedaten – Wandlerdaten"Auf der nächsten Karte werden die minimalenund maximalen Ansteuerzeiten des Leistungsschalterseingegeben, um die sichere Ausführungvon Schaltbefehlen zu garantieren.LSP2698.tifAls nächstes sind drei Parameter einzustellen, dieden Stromwandler in Anlehnung an seinen Kennlinienverlaufcharakterisieren und letztlich dieEmpfindlichkeit des Differentialschutzes definieren.Im Groben lässt sich der Einfluss stromproportionalerMessungenauigkeiten aufgrund von Wandlerfehlernin zwei Bereiche aufteilen, die auf derStromskala durch den Quotienten n’/n getrenntwerden. Diese prozentualen Fehlerwerte sind vonder Wandlerklasse abhängig und können ausnachfolgender Tabelle entnommen werden. Ausder Fußnote ist zu ersehen, dass der Quotientn’/n maximal auf 1,50 eingestellt werden sollte,was einer „defensiven“ Einstellung entspricht, dievorzeitig auf den höheren Fehlereinfluss übergehtund damit die Selbststabilisierung erhöht.Unter dem gleichen Aspekt wurden die voreingestelltenWerte definiert. Sie beziehen sich aufeinen Wandler der Klasse „10P“ und liegen auch<strong>für</strong> den Quotienten auf der „sicheren Seite“. Diesevoreingestellten Werte können <strong>für</strong> alle Stromwandlertypenbelassen werden, unter Umständenwird dabei etwas von der potentiell sehr hohenEmpfindlichkeit des Differentialschutzes verschenkt.Für unser Beispiel bedeutet dies, dass die Voreinstellungender beiden Fehlerwerte passen, derQuotient kann auf den Einstellwert von 1,50 erhöhtwerden, da hier n’/n = 4,46 deutlich überdem empfohlenen Maximalwert von 1,50 liegt.Bild 6 Näherung der StromwandlerfehlerWandlerklasseNorm Fehler bei Nennstrom Fehler bei EinstellempfehlungenNennüberstromfaktorÜbersetzung Winkel Adresse 251 Adresse 253 Adresse 2545P IEC 60044-1 1,0 % ± 60 min ≤ 5 % ≤ 1,50 1) 3,0 % 10,0 %10P 3,0 % – ≤ 10 % ≤ 1,50 1) 5,0 % 15,0 %TPX IEC 60044-1 0,5 % ± 30 min ε ≤ 10 % ≤ 1,50 1) 1,0 % 15,0 %TPY 1,0 % ± 30 min ε ≤ 10 % ≤ 1,50 1) 3,0 % 15,0 %TPZ 1,0 % ± 180 min± 18 minTPS IEC 60044-1BS: Class XC100 bisC800ε ≤ 10 %(nur I ∼)≤ 1,50 1) 6,0 % 20,0 %≤ 1,50 1) 3,0 % 10,0 %ANSI ≤ 1,50 1) 5,0 % 15,0 %Tabelle 1 Einstellempfehlungen <strong>für</strong> Stromwandlerdaten1) Wenn n'/n ≤ 1,50, dann Einstellung = rechnerischer Wert;wenn n'/n > 1,50, dann Einstellung = 1,50.Siemens PTD EA · Applikationen <strong>für</strong> <strong>SIPROTEC</strong>-<strong>Schutzgeräte</strong> · 2005 41