Applikations-Beispiele für SIPROTEC-Schutzgeräte

Leitungsschutz im VerteilungsnetzIm Bild 2 ist die Betriebstemperatur des Kabels alseine Funktion der Zeit und der Überlast zu sehen.Ohne Last ist die Temperatur des Leiters gleichder Umgebungstemperatur. Kommt zu irgendeinemZeitpunkt ein Überlastäquivalent zum maximalenNennstrom hinzu, erreicht die Temperaturdes Kabels Θ max gemäß der Exponentialfunktion1 − e− tτ .Die Leitertemperatur weist aufgrund einer Stromüberlast,beginnend bei einem Leerlastzustand,dieselben Charakteristika auf, wie im Bild 2 zu sehenist, wobei Θ max zu Θ op und I MAX zu I Load wird.Ist jedoch bereits eine bestimmte Vorlast am Leitervorhanden, ändert sich das Merkmal der Betriebstemperatur.Der Leiterstrom erwärmt dasKabel auf eine gewisse Betriebstemperatur.Kommt eine Überlast hinzu, wird die Endtemperaturdes Kabels so berechnet, als ob das Kabel dienormale Betriebstemperatur aufweisen würde.Der Startpunkt des zweiten (Überlast) MerkmalsBild 2 Temperatur gegenüber der Zeit für eine Überlast von I maxfällt jedoch mit der Dauertemperatur der normalenLast zusammen. Dies ist im Bild 3 dargestellt. 3. Berechnung der EinstellungenFür den thermischen Überlastschutz sind zweiEinstellungen erforderlich, der k-Faktor und dieZeitkonstante τ. τ ist für die Eigenschaften des Kabelsspezifisch. Mit dem k-Faktor wird der maximaleNenndauerstrom des Kabels zum Relais inBeziehung gesetzt.3.1 Maximaler Dauerstrom des KabelsDer maximale Nenndauerstrom des Kabels wirddazu verwendet, die Einstellung für den k-Faktorzu bestimmen. Er kann außerdem dazu benutztwerden, die Einstellung für τ zu bestimmen. DieserStrom hängt vom Querschnitt, dem Isoliermaterial,dem Kabelaufbau sowie der Leiterkonfigurationab. Kabelhersteller können den maximalenNenndauerstrom ihrer Kabel spezifizieren.Sind keine Bemessungsdaten verfügbar, ist esmöglich, einen Schätzwert des maximalen Dauerstromsauf der Grundlage der Informationen überdie Stromtragfähigkeit des Leiters zu berechnen.Die Stromtragfähigkeit von Leitern wird auf derGrundlage von Stromkreiskonfigurationen, Leitertemperatursowie Umgebungstemperatur spezifiziert.Auch werden die maximale Betriebstemperaturdes Leiters sowie Korrekturfaktorenfür verschiedene Leiter-Betriebstemperaturen sowieUmgebungserdtemperaturen spezifiziert.Verwenden Sie die Stromtragfähigkeit bei derGrenz-Überlastbetriebstemperatur und nicht dieder maximalen Leiter-Betriebstemperatur, umden maximalen Nenndauerstrom eines Kabels zubestimmen. Gemäß den ICEA-Spezifikationensind [1] Notfall-Überlastungen nur für insgesamt100 Stunden während eines Zeitraums von12 Monaten sowie für nicht mehr als 5 solcherZeiträume während der Lebensdauer des Kabelszulässig. Daher ist es wünschenswert, immer dannauszulösen oder einer Alarm auszugeben, wenndie thermische Überlastung diesen Wert erreicht.Bei der Bestimmung des maximalen Dauerstromsmüssen Sie daran denken, dass sowohl die Leiterkonfigurationals auch die Umgebungstemperaturden Nennstrom beeinflussen.Beispiel:Netzspannung 12,47 kVKabeldaten 500 MCM geschirmtes KabelLeitertemperatur 90 °CUmgebungstemperatur20 °CVerlegungsart 3 Stromkreise in derKabelkanalgruppeLaut den Leiter-Tabellen beträgt die Stromtragfähigkeitfür Kupferleiter mit einer Temperatur von90 °C bei einer Umgebungstemperatur von 20 °Cund mit 3 Stromkreisen in der Kabelkanalgruppe360 A. Die Grenz-Überlastbetriebstemperatur fürein Kabel mit einer Temperatur von 90 °C beträgt130 °C. Laut Tabelle1 beträgt der Bemessungsfaktorfür die Stromtragfähigkeit bei einer Umgebungstemperaturvon 20 °C 1,18.Daher gilt:360 A x 1,18 = 424,8 A maximal zulässiger Dauerstrom48Siemens PTD EA · Applikationen für SIPROTEC-Schutzgeräte · 2005