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Die Reihenfolge der Schalterauslösungen wird normalerweise in einer Selektivitätsberechnung festgelegt . Je näher an der Quelle (in diesem Fall Generator), desto später löst der Leistungsschalter normalerweise aus. Die Reihenfolge der Auslösung wird nicht durch die Kapazität des Leistungsschalters bestimmt, sondern durch seine Zeitstromkurve . Dies ist grob gesagt eine logarithmische Multiplikation des Überlaststroms und der Dauer.

In einem Ringnetzsystem, wie es in der Frage erwähnt wird, ist es jedoch fast unmöglich, mit "Zeitstrom" selektiv genug zu sein , um alle Konfigurationen und möglichen Fehler abzudecken. In solchen Fällen gibt es Systeme, die den "Ort" ( Zonenselektivität ) des Kurzschlusses bestimmen, indem sie die Richtung des Stroms messen, wie in der Antwort von Transistor erwähnt , oder in modernen Leistungsschaltern digitaler. Es gibt Systeme, bei denen Leistungsschalter diese Daten übermitteln, um endgültig zu bestimmen, welche geöffnet werden sollen. Oder andere Methoden. Diese Seite von ABB enthält einige schöne grafische Beispiele für fortgeschrittene Selektivitätstechniken.

Ordnung des Schutzes

Weitere Erläuterungen unten, aber mit Blick auf das Diagramm sollte die folgende Reihenfolge der Schutzmaßnahmen eintreten, abhängig von der Schwere des Fehlers:

1. Erdschlussüberwachung Warnung / Alarm
2. Auslösen der Erdschlussüberwachung (optional)
3. Differenzstromschutzauslösung
4. Überlastschutz nach Zeit-Strom-Kennlinie und ggf. Zonenselektivität
5. Kurzschlussschutz gemäß Zonenselektivität

Mehr zu Zeitstromkurven

Aus dieser Quelle , mit genauerer Erklärung.

Zeit-Strom-Kurven werden verwendet, um zu zeigen, wie schnell ein Leistungsschalter bei einer beliebigen Stromstärke auslöst. Die folgende Abbildung zeigt, wie eine Zeit-Strom-Kurve funktioniert. Die Zahlen entlang der Unterseite (horizontale Achse) stellen den Strom in Ampere dar. Die Zahlen auf der linken Seite (vertikale Achse) stellen die Zeit in Sekunden dar.

Um zu bestimmen, wie lange es dauert, bis ein Leistungsschalter bei einem bestimmten Strom auslöst, finden Sie die Stromstärke am unteren Rand des Diagramms. Zeichnen Sie eine vertikale Linie bis zu dem Punkt, an dem sie die Kurve schneidet. Zeichnen Sie dann eine horizontale Linie zur linken Seite des Diagramms und finden Sie die Auslösezeit. In dieser Abbildung wird beispielsweise ein Leistungsschalter ausgelöst, wenn der Strom 0,6 Sekunden lang bei 6 Ampere bleibt.

Es ist ersichtlich, dass je höher der Strom, desto kürzer die Zeit, in der der Leistungsschalter geschlossen bleibt. Aus der Zeit-Strom-Kurve auf der folgenden Seite ist ersichtlich, dass die tatsächlichen Zeit-Strom-Kurven auf Log-Log-Papier gezeichnet sind und die horizontale Linie ein Vielfaches des Dauernennstroms des Leistungsschalters ist. Beachten Sie im Informationsfeld in der oberen rechten Ecke, dass die auf der folgenden Seite dargestellte Zeit-Strom-Kurve den Betrieb eines CFD6-Leistungsschalters definiert.

Für dieses Beispiel wird eine Auslöseeinheit mit 200 Ampere ausgewählt.

Überlast gegen Kurzschluss

Eine Überlastung stellt einen Wechselstromüberschuss während einer Zeitspanne dar. Diese sind gemäß den oben angegebenen Zeitstromkurven thermisch geschützt . Kurzschlüsse sind jedoch heftiger und sind magnetisch geschützt. Die oben genannten Quellen (und Google ) geben Ihnen auch mehr Informationen zu diesem Thema, was ein wichtiger Hintergrund ist.

Diagramm in Frage

Der obige Teil beantwortet hoffentlich den Textteil der Frage, in dem speziell Überstromauslösungen erwähnt werden. Das der Frage beigefügte Diagramm weist jedoch tatsächlich einen Erdschluss auf. Dies bedeutet, dass eine oder mehrere Phasen mit Erde verbunden sind und nicht unbedingt einen Überlast- oder Kurzschlussstrom erzeugen.

Messung von Erdschlüssen

Der Isolationswert des Isolationspegels der Installation wird normalerweise durch ein Erdschlussschutzsystem überwacht und alarmiert . Je nach Installationsanforderungen kann ein Erdschluss zu einer Auslösung führen oder nicht. Ich habe ein Datenblatt für ein solches Gerät auf dem Markt gefunden, das etwas mehr Hintergrund zu diesem Thema gibt.

Einphasiger Erdschluss

Dies sollte keine Überlast- oder Kurzschlussströme ergeben. Es kann jedoch die Isolierung der Installationskabel beeinträchtigen. Wenn 1 Phase mit Erde verbunden ist, wird ihr Phase-Erde-Potential 0 V. Die anderen 2 Phasen haben eine potenzielle Spannung gegen Erde multipliziert mit √3. Wenn die Installation diesen Spannungsanstieg nicht bewältigen kann, sollte der Fehler durch Öffnen des Leistungsschalters beendet werden.

Aus diesem Artikel:

Diese Isolationsstufen werden wie folgt diskutiert:

100%-Niveau:

Kabel dieser Kategorie können verwendet werden, wenn das System mit einem Relaisschutz ausgestattet ist, der Erdschlüsse normalerweise innerhalb von 1 Minute löscht. Diese Kategorie wird normalerweise als geerdete Systeme bezeichnet.

133%-Niveau:

Kabel dieser Kategorie können verwendet werden, wenn das System mit einem Relaisschutz ausgestattet ist, der Erdschlüsse normalerweise innerhalb von 1 Stunde löscht. Diese Kategorie wird normalerweise als niederohmige geerdete oder ungeerdete Systeme bezeichnet.

173%-Niveau:

Kabel dieser Kategorie können dort eingesetzt werden, wo die zum Abschalten des Erdschlusses benötigte Zeit unbestimmt ist. Dieser Wert wird für ungeerdete und resonant geerdete Systeme empfohlen.

Wenn die Installation Kabel der ersten, 100 %-Kategorie verwendet, sollte die Erdschlussmessung eine Auslösung des Leistungsschalters verursachen. In den anderen 2 Fällen wird lediglich ein Alarm an die Betreiber der Anlage ausgelöst, und sie sollten innerhalb der oben genannten Fristen eingreifen. Üblicherweise werden Erdschlüsse protokolliert, um die Lebensdauer des Kabels nicht zu überschreiten.

Differentialschutz

Wenn Erdströme oder Phasenströme nicht übereinstimmen, was nicht unbedingt zu einer Überlastung oder einem Kurzschluss führt, gibt es einen Differentialschutz, der die Leistungsschalter auslösen sollte. Die Frage beinhaltet bereits eine Differenzmessung um den Fehler herum, was bedeutet, dass dieses und nicht irgendein Überstromrelais nur dann wirken sollte, wenn tatsächlich ein Strom zur Erde vorhanden ist. Eine schöne Lektüre zu diesem Thema finden Sie hier .

Mehr lesen

Es kann ein guter Anfang sein, sich in diesem Wikipedia-Artikel über die verschiedenen Schutzniveaus zu informieren und Google nach den verwendeten Begriffen zu verwenden.

Warum nur die Leistungsschalter eines bestimmten Abschnitts eines Stromkreises auslösen.

Es ist einfache Logik. Nach den Vorschriften der meisten Personen sollte der am weitesten nachgeschaltete Leistungsschalter derjenige sein, der abschaltet, wenn die Überlastung Teil seiner Last(en) ist.

Es gibt eine absichtlich kaskadierende Topologie, bei der die Hauptschalter die höchste Bewertung haben und am unwahrscheinlichsten auslösen. Eine 1200-A-Haupteingangstafel könnte voll von hauptsächlich zwei-/dreipoligen Leistungsschaltern im Bereich von 50 bis 250 A sein. Der Hauptschalter hätte 1200 Ampere und ist groß und schwer manuell ein- und auszuschalten.

Ein 250-Ampere-Unterbrecher zu einem Sub-Feed-Panel (in einer Produktionsanlage können viele Sub-Feed-Panels vorhanden sein) schützt im Wesentlichen das Sub-Feed-Panel, das Reihen von 15- bis 30-A-Unterbrechern zum Schutz von Lichtern und Wandsteckdosen aufweist erkennen, dass ein Kurzschluss oder Lichtbogenfehler aufgetreten ist und der Leistungsschalter auslöst, um zu verhindern, dass aus einem kleinen Problem ein großes wird.

Dieser Kaskadeneffekt stellt sicher, dass nur der Unterbrecher mit der niedrigsten Nennleistung, der dem kurzgeschlossenen Gerät am nächsten liegt, auslöst.

Letztendlich gibt es meist Unterbrecher und Sicherungen, um zu verhindern, dass Kabel durchbrennen und einen Brand verursachen . Sie können Halbleiter selten schützen. Es gibt teure Platinstreifensicherungen zum Schutz großer SCRs und MOSFET-Module.

Ich kann darüber nicht mit großer Autorität sprechen, aber die folgenden Gedanken kommen mir in den Sinn.

Abbildung 1. Nummeriertes Diagramm.

• Das Layout Ihres Diagramms hat zwei Pfade zwischen den 220-kV- und 38-kV-Sammelschienen. Idealerweise sollte ein einzelner Leitungsfehler nur den fehlerhaften Abschnitt auslösen.
• In Ihrem Fall liegt der Fehler zwischen dem Transformator XFMR2 und dem Leistungsschalter X4.
• Durch Überwachung des Stromflusses an X4 können wir feststellen, ob der Fehler links oder rechts liegt. Im Normalbetrieb sollte der Strom von links nach rechts fließen. Nur im Fehlerfall fließt Strom von rechts nach links.

Dies stellt eine kleine Design-Herausforderung dar. Wie können wir die Leistungsflussrichtung eines Wechselstroms bestimmen, wenn er von Natur aus alternierend ist? Die Antwort ist die Verwendung eines Richtungsrelais.

Abbildung 2. Induktionsscheiben-Überstromrelais. Quelle: Open Electrical .

Ich kann kein gutes Bild eines gerichteten Fehlerstromrelais finden, aber die Abbildung in Abbildung 2 kann ausreichen, um das Funktionsprinzip zu erklären. (Die Abbildung gilt für ein Überstromrelais, und das Drehmoment wirkt gegen eine Feder. Für ein Richtungsrelais ist die Feder nicht erforderlich, da das Relais je nach Stromflussrichtung einfach vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen werden sollte.)

Eine rotierende Scheibe wird durch Wirbelströme angetrieben, die von zwei Spulen induziert werden – eine wird von der Netzspannung und die andere von einem CT aus dem Netzstrom gespeist. Das Drehmoment auf der Scheibe ist proportional zum Vektorprodukt von Spannung und Strom, und die Drehrichtung wird durch die relativen Phasen bestimmt. In der Abbildung schließen die Kontakte, wenn sich die Scheibe im Uhrzeigersinn bewegt, so dass es lediglich erforderlich ist, die Spannungs- und Stromphasen so einzustellen, dass die Kontakte bei normalem Stromfluss geöffnet werden.

Der Kontakt des Richtungsrelais kann dann verwendet werden, um Funktionen wie die Erdschlussauslösung eines Leistungsschalters zu unterdrücken oder freizugeben. In Ihrem Beispiel wäre der Kontakt an X3 geöffnet, aber an X4 geschlossen, um sicherzustellen, dass der richtige Leistungsschalter auslöst.