Schaltet netzparallele Stromerzeuger schnell ab

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Relais für Blockheizkraftwerke

Auch bei Blockheizkraftwerken mit Synchrongeneratoren muss die Anlage im Fehlerfall schnell vom Netz getrennt werden, damit keine ungewollte Inselnetzbildung stattfindet und das Energieversorgungsunternehmen das Netz abschalten kann. Bei dieser Anwendung hat das Netzentkupplungsrelais zusätzlich die Aufgabe, den Generator zu schützen. Dazu wird der Vektorsprung (Verschiebung der Nulldurchgänge der Spannung) überwacht.

Vektorsprünge treten auf bei Schalthandlungen im Netz, z.B. beim Zu- und Abschalten von Kraftwerken oder beim Schalten großer Verbraucher wie Aufzugsmotoren. Diese liegen in der Regel unter 5° und sind für den einspeisenden Generator kein Problem.

Wenn das Netz wegen einer Störung abgeschaltet wird, z.B. weil ein Baum auf eine Leitung gefallen ist oder ein großer Vogel einen Kurzschluss verursacht hat, treten große Vektorsprünge auf, die in der Regel über 8 bis 10° liegen. Diese können Schäden am Generator oder am Antriebsaggregat/Kupplung verursachen, weil die Trägheit der Schwungmassen den dabei auftretenden hohen Beschleunigungskräften entgegen wirkt.

Außerdem versuchen Kurzunterbrechungseinrichtungen bei kurzzeitigen Störungen das Netz innerhalb von 150 bis 500 ms wieder einzuschalten. Der Synchrongenerator läuft während dieser Zeit frei und bei Netzwiederkehr stimmen die Phasenlagen des Netzes und des Generators nicht mehr überein. Das Netzentkupplungsrelais nimmt den Generator schnell vom Netz, sodass er bei Netzwiederkehr getrennt ist und mögliche Schäden durch Zuschalten bei falscher Phasenlage verhindert werden.

Dreiphasige Überwachung

Ein großer Vektorsprung dauert so lange, dass er in allen drei Phasen feststellbar ist. Deshalb würde es im Prinzip ausreichen, nur eine Phase zu überwachen. Die beim Relais wahlweise vorgesehene dreiphasige Überwachung bietet einen besseren Schutz vor Fehlauslösungen bei ganz kurzen Vektorsprüngen, die nur in einer Phase auftreten (Bild 2).

Der einzustellende Grenzwert oder ein zulässiger Bereich wird in der Regel durch den Netzbetreiber vorgegeben. In der Praxis kann es vorkommen, dass das Gerät so eingestellt werden muss, dass durch Verbraucher in der Nähe verursachte Vektorsprünge nicht zu Fehlauslösungen führen. Auch eine empfindlichere Einstellung am unteren Ende des vom Netzbetreiber vorgegebenen Bereichs kann sinnvoll sein, um den Generator optimal zu schützen. Dazu kann am Gerät der Wert des höchsten Vektorsprungs abgelesen und so die optimale Einstellung besser ermittelt werden.

Plug-and-Play-Inbetriebnahme

Das Netzentkupplungsrelais wurde seit der Markteinführung Ende 2008 mehrfach weiterentwickelt. So werden u.a. die Rückschaltverzögerungszeit nullspannungssicher ausgeführt, der Ablauf der Zeit angezeigt und die Werkseinstellungen angepasst. Außerdem wurde die Überwachung des 10-Minuten-Mittelwerts auf Überspannung eingeführt, sodass bei Bedarf auch ein Spannungstrend überwacht werden kann.

Die Betriebsanleitung wurde um eine zwei Seiten umfassende Schnellinstallationsanleitung ergänzt. Dadurch wurde das Gerät optimal an die Kundenwünsche angepasst und kann beim Einsatz an Photovoltaikanlagen praktisch Plug-and-Play in Betrieb genommen werden. Der Betreiber braucht lediglich die Rückschaltverzögerungszeit (die ab Werk eingestellten 20 s sind relativ kurz) auf die Vorgaben des Netzbetreibers einstellen und bei Messung ohne N ein anderes Programm auswählen.

Das Netzentkupplungsrelais UFR 1000 kann an einer Steuerspannung von AC/DC 24 bis 240 V betrieben werden. Das 4 TE (70 mm) breite Gehäuse ist für den Einbau in Stromverteiler und Schaltschränke geeignet.

Eine Testfunktion ermöglicht die geräteinterne Simulation von Messwerten und damit eine einfache Demonstration der Funktion am eingebauten Gerät sowie die Überprüfung der Einstellungen und der Anschlüsse.

Die schnelle Ansprechzeit (ab 50 ms) und umfangreiche Einstellmöglichkeiten ermöglichen den Einsatz auch in vielen anderen Anwendungen in Industrie und Gebäudetechnik.

Herbert Wahl ist Verkaufsleiter bei Ziehl in Schwäbisch Hall.

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