Schutz von Umrichtereinheiten

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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Kostenlose Bibliothek / Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Elektriker

Abschnitt 4. Schaltanlagen und Umspannwerke

Stromrichterstationen und Anlagen. Schutz von Umrichtereinheiten

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regeln für die Installation elektrischer Anlagen (PUE)

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4.3.13. Abhängig von der typischen Leistung und Primärspannung muss der Transformator der Umwandlungseinheit mit folgenden Schutzeinrichtungen ausgestattet sein:

1. Unverzögerter Maximalstromschutz gegen mehrphasige Kurzschlüsse in den Wicklungen und an den Klemmen des Transformators und, wenn möglich, gegen Kurzschlüsse im Umrichter, die auf die Abschaltung wirken.

Der Schutz muss entsprechend dem Betriebsstrom gegen magnetisierende Stromimpulse beim Einschalten eines unbelasteten Transformators und gegen mögliche Laststromimpulse angepasst werden; Der Schutz sollte in der Regel selektiv gegenüber Leistungsschaltern auf der Seite der gleichgerichteten Spannung und gegenüber Halbleiter-Wandlersicherungen sein.

Es muss sichergestellt sein, dass der Schutz bei allen vorgegebenen Werten der Sekundärspannung des Transformators für mögliche Werte des Übersetzungsverhältnisses funktioniert.

Bei Anlagen mit einer Primärspannung über 1 kV sollte der Maximalstromschutz in der Regel zweiphasig in Drei-Relais-Ausführung erfolgen.

In Anlagen mit einer Primärspannung bis 1 kV sollte der Transformator durch einen automatischen Leistungsschalter geschützt werden, der über Überstromauslöser in zwei Phasen mit isoliertem Neutralleiter und in drei Phasen mit fest geerdetem Neutralleiter des Primärspannungsnetzes verfügt.

2. Gasschutz vor inneren Schäden und niedrigem Ölstand im Transformator.

Gasschutz sollte an Transformatoren mit einer Kapazität von 1 MB·A oder mehr und für Umspannwerke und Installationen in Werkstätten installiert werden – an Transformatoren mit einer Kapazität von 0,4 MB·A oder mehr. Der Gasschutz soll bei schwacher Gasbildung und sinkendem Ölspiegel auf ein Signal reagieren und bei starker Gasbildung abschalten.

Abhängig von der Verfügbarkeit des Personals bzw. dem Zeitpunkt seines Eintreffens nach Erscheinen des Signals sowie von der Ausführung des Gasrelais kann eine Abschaltsicherung bei weiterem Absinken des Ölstands vorgesehen sein. Zum Schutz vor niedrigem Ölstand kann im Transformator-Expander ein separates Niveaurelais eingesetzt werden.

3. Schutz gegen erhöhten Druck (Druckschalter) von versiegelten Transformatoren mit seiner Auswirkung auf das Signal für Transformatoren mit einer Leistung von bis zu 0,63 MB·A und mit seiner Auswirkung auf die Abschaltung für Transformatoren mit einer Leistung von mehr als 0,63 MB·A

4. Überspannungsschutz auf der Sekundärspannungsseite des Transformators ab einer gleichgerichteten Spannung von 600 V.

5. Eine im Neutralleiter oder in der Phase auf der Niederspannungsseite des Transformators installierte Durchschlagsicherung mit einer Sekundärspannung von bis zu 1 kV.

Schutzeinrichtungen mit Auslösewirkung müssen auf den auf der Primärspannungsseite des Transformators installierten Leistungsschalter und ggf. auf den Leistungsschalter auf der Gleichstromseite der Umrichtereinheit wirken.

4.3.14. Je nach Leistung, gleichgerichtetem Spannungswert, Typ, Verwendungszweck und Betriebsart muss der Halbleiterwandler zusätzlich zum Schutz nach 4.3.13 ausgestattet sein mit:

1. Flinke Sicherungen in jedem Parallelzweig zum Schutz einzelner oder mehrerer in Reihe geschalteter Ventile. Wenn zwei oder mehr Sicherungen durchbrennen, muss die Konvertereinheit automatisch abgeschaltet werden. Als Reaktion auf durchgebrannte Sicherungen sollte ein Alarm vorhanden sein.

2. Ein nichtpolarisierter Hochgeschwindigkeits-Leistungsschalter in einem Pol auf der Seite der gleichgerichteten Spannung zum Schutz vor interpolaren Kurzschlüssen hinter dem Umrichter und zum Schutz vor Umkippen des Wechselrichters in reversiblen Umrichtereinheiten beim Betrieb nach dem Block-Umrichter-Verbraucher-Prinzip Schaltkreis.

Die Anzahl der zum Schutz des Umrichters erforderlichen Leistungsschalter wird außerdem durch den Schaltplan der Stromkreise des Umrichters und des Verbrauchers bestimmt.

3. Schutz zum Entfernen von Steuerimpulsen oder zum Verschieben von Steuerimpulsen in Richtung einer Vergrößerung des Steuerwinkels von Thyristorstromrichtern, um Überströme zu verhindern.

4. Ein einpoliger ungepolter Hochgeschwindigkeits-Leistungsschalter beim Betrieb eines oder des Parallelbetriebs mehrerer Halbleiterwandler an gemeinsamen Sammelschienen.

5. Schutz vor internen und externen Überspannungen.

4.3.15. Die Konvertereinheit muss mit Schutz-, Kontroll- und Alarmgeräten ausgestattet sein, die unter den folgenden anormalen Betriebsbedingungen funktionieren:

1. Überschreitung der zulässigen Temperatur des Öls oder der nicht brennbaren Flüssigkeit des Transformators.

2. Überschreitung der zulässigen Temperatur des Wassers, das den Halbleiterwandler kühlt.

3. Sicherung im Stromkreis des Halbleiterventils durchgebrannt.

4. Beendigung der Luft- oder Wasserkühlung.

5. Langfristige Überlastung der Umrichtereinheit.

6. Mangel an Steuerimpulsen.

7. Beschädigung (Absenkung des Niveaus) der Installationsisolierung.

8. Betriebsstörung anderer Hilfsgeräte der Umrichtereinheit, die den normalen Betrieb beeinträchtigt.

4.3.16. In Umspannwerken (Anlagen) mit diensthabendem Personal oder bei der Überwachung ihres Betriebs durch einen Dispatcher müssen die in 4.3.15, Absätze 1-5, 7 und 8 genannten Schutz-, Steuer- und Alarmeinrichtungen auf das Signal einwirken und die in 4.3.15, Punkt 6, - zum Ausschalten der Konvertereinheit.

Bei Umspannwerken (Anlagen) ohne Personaldienst und ohne Übermittlung von Signalen an die Leitstelle müssen die in 4.3.15 aufgeführten Schutz-, Steuer- und Alarmeinrichtungen zur Abschaltung der Umrichtereinheit wirken.

In einigen Fällen ist es aufgrund der örtlichen Gegebenheiten zulässig, dass die in Abschnitt 4.3.15 Absatz 1 genannten Geräte auf das Signal einwirken.

Siehe andere Artikel Abschnitt Regeln für die Installation elektrischer Anlagen (PUE).

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