Inhalt
1 Einleitung _______________________________ 19
2 Aufgaben der Schutztechnik__________________ 23
3 Fehlerarten ______________________________ 24
4 Begriffe, Relaistypenschlüssel, Formelzeichen,
Indizes und Abkürzungen ____________________ 26
4.1 Begriffe _________________________________ 26
4.2 Relaistypenschlüssel _______________________ 30
4.3 Formelzeichen ____________________________ 30
4.4 Indizes und Abkürzungen ____________________ 31
5 Wirkungsweise von Schutzsystemen ___________ 33
5.1 Schutzkriterien ___________________________ 33
5.2 Arbeitsweise von Schutzsystemen _____________ 33
5.3 Anforderungen an Schutzsysteme _____________ 36
5.4 Schutzgenerationen ________________________ 41
6 Messwandler _____________________________ 42
6.1 Spannungswandler ________________________ 42
6.1.1 Arbeitsweise und Auswahl ___________________ 42
6.1.2 Einbauhinweise ___________________________ 44
6.2 Stromwandler ____________________________ 45
6.2.1 Arbeitsweise und Auswahl ___________________ 45
6.2.2 Einbauhinweise ___________________________ 51
6.3 Kombi-Wandler ___________________________ 51
12
7 Leitungsschutz ___________________________ 52
7.1 Überstromzeitschutz _______________________ 56
7.1.1 Arbeitsweise _____________________________ 56
7.1.2 Staffelplan_______________________________ 57
7.1.3 Einstellregeln _____________________________ 59
7.1.4 Relaissortiment ___________________________ 59
7.1.5 Vor- und Nachteile _________________________ 61
7.2 Überstromrichtungszeitschutz ________________ 61
7.2.1 Arbeitsweise _____________________________ 61
7.2.2 Staffelplan_______________________________ 63
7.2.3 Einstellregeln _____________________________ 64
7.2.4 Relaissortiment ___________________________ 64
7.2.5 Vor- und Nachteile _________________________ 65
7.3 Distanzschutz ____________________________ 65
7.3.1 Arbeitsweise _____________________________ 66
7.3.2 Staffelplan_______________________________ 71
7.3.3 Einstellregeln _____________________________ 74
7.3.4 Relaissortiment ___________________________ 84
7.3.5 Vor- und Nachteile _________________________ 86
7.4 Leitungsdifferenzialschutz ___________________ 86
7.4.1 Arbeitsweise _____________________________ 86
7.4.2 Einstellregeln _____________________________ 88
7.4.3 Relaissortiment ___________________________ 88
7.5 Automatische Wiedereinschaltung (AWE) ________ 89
7.5.1 Arbeitsweise _____________________________ 89
7.5.2 Einstellregeln _____________________________ 93
7.5.3 Abzweiggebundene Prüfung (AGP) _____________ 94
7.6 Signalvergleichsverfahren ___________________ 95
7.7 Integrierte Schutz- und Steuereinheit ___________ 96
7.7.1 Arbeitsweise _____________________________ 96
7.7.2 Relaissortiment ___________________________ 96
7.7.3 Vor- und Nachteile _________________________ 97
7.8 Verifizierung der Schutzeinstellung _____________ 99
13
8 Transformatorenschutz ____________________ 101
8.1 Buchholz- und Hermetik-Schutz ______________ 101
8.2 Differenzialschutz ________________________ 102
8.2.1 Arbeitsweise ____________________________ 102
8.2.2 Einstellregeln ____________________________ 111
8.2.3 Relaissortiment __________________________ 112
8.3 Überstromzeitschutz ______________________ 113
8.3.1 Arbeitsweise ____________________________ 113
8.3.2 Einstellregeln ____________________________ 114
8.4 Distanzschutz ___________________________ 117
8.5 Thermoschutz ___________________________ 118
8.6 Sicherungen ____________________________ 118
8.7 ÜberspannungsschutzÜberspannungsschutzDefinition: Überspannungsschutz schützt elektrische Geräte und Anlagen vor Spannungsspitzen, etwa durch Blitze oder Schalthandlungen.Erläuterung: Er ist in vielen Installationen mittlerweile vorgeschrieben (z. B. nach DIN VDE 0100-443/534). Typische Komponenten: SPD (Surge Protective Device) Typ 1, 2 oder 3 – je nach…mehr (Sekundärschutz)________ 121
8.8 Schutzkonzept __________________________ 122
8.9 Gestellschlussschutz ______________________ 124
9 Erdschlussspulenschutz ____________________ 125
10 Kupplungsschutz _________________________ 127
10.1 Mittelspannung __________________________ 127
10.2 Hochspannung __________________________ 127
10.2.1 Sammelschienenauftrennung ________________ 127
10.2.2 Leitungsschutz __________________________ 128
10.2.3 Einstellregeln ____________________________ 129
11 Sammelschienen- und Anlagenschutz _________ 130
11.1 Mittelspannungsanlagen ___________________ 130
11.1.1 Stationen ______________________________ 130
11.1.2 Umspannwerke __________________________ 130
11.2 Hochspannungsanlagen ____________________ 134
11.3 Relaissortiment __________________________ 135
14
12 Kondensatorenschutz _____________________ 136
12.1 Überstrom- und Kurzschlussschutz ___________ 136
12.2 ÜberspannungsschutzÜberspannungsschutzDefinition: Überspannungsschutz schützt elektrische Geräte und Anlagen vor Spannungsspitzen, etwa durch Blitze oder Schalthandlungen.Erläuterung: Er ist in vielen Installationen mittlerweile vorgeschrieben (z. B. nach DIN VDE 0100-443/534). Typische Komponenten: SPD (Surge Protective Device) Typ 1, 2 oder 3 – je nach…mehr und Nullspannungs-
auslösung ______________________________ 136
12.3 Schutz gegen innere Fehler _________________ 137
13 Erdschlussschutz_________________________ 138
13.1 Grundsätzliche Funktionsweise und Auswahl ____ 138
13.2 Erdschlussortungsmethoden in verschiedenen
Netzen ________________________________ 140
13.3 Erdschlusserfassungsverfahren und
Schutzeinrichtungen ______________________ 144
13.3.1 Erdschlussmelderelais _____________________ 144
13.3.2 Erdschluss-Wischerrelais
(Standard Auswerte-Algorithmus)_____________ 145
13.3.3 Erdschluss-Wischerrelais
(qu- und qu2-Algorithmus) __________________ 147
13.3.4 Oberschwingungsrelais ____________________ 151
13.3.5 Oberschwingungs-Relativmessung ____________ 153
13.3.6 Wattmetrische RelaisRelaisDefinition: Elektrisch betätigter Schalter zum automatischen Schalten von Stromkreisen.
Erläuterung: Relais trennen Steuer- und Lastkreis, was sie universell einsetzbar macht – etwa für Zeitverzögerungen, Strombegrenzung oder Schutzfunktionen.mehr (Cos-j-Schaltung) –
gelöschte Netze __________________________ 154
13.3.7 Wattmetrische RelaisRelaisDefinition: Elektrisch betätigter Schalter zum automatischen Schalten von Stromkreisen.
Erläuterung: Relais trennen Steuer- und Lastkreis, was sie universell einsetzbar macht – etwa für Zeitverzögerungen, Strombegrenzung oder Schutzfunktionen.mehr (Sin-j-Schaltung) –
isolierte Netze ___________________________ 156
13.3.8 Pulsortungsmethode ______________________ 157
13.3.9 Admittanz-Verfahren ______________________ 159
13.3.10 Ortung mit Kurzschlussschutzrelais ___________ 161
13.3.11 Ortung durch Erhöhung des Nullstroms
(„KNOSPE“) _____________________________ 161
14 Einsatz digitaler Schutzrelais ________________ 164
14.1 Vor- und Nachteile ________________________ 164
14.2 Schutzkonzept ___________________________ 165
14.3 Einbauhinweise __________________________ 172
15
14.4 Verwaltung und Dokumentation ______________ 173
14.5 Kommunikation in Schaltanlagen _____________ 174
14.5.1 Einleitung ______________________________ 174
14.5.2 IEC 60870-5-103
(auch VDEW-Protokoll bzw. VDEW6) ___________ 174
14.5.3 IEC 61850 ______________________________ 180
15 Automatisierungseinrichtungen ______________ 187
15.1 Automatischer unterfrequenzabhängiger Lastabwurf
(UFLA) ________________________________ 187
15.2 Automatische Spannungsregelung ____________ 191
15.2.1 Arbeitsweise ____________________________ 191
15.2.2 Einstellregeln ____________________________ 192
15.3 Umschaltautomatik _______________________ 193
15.4 Verstimmungsgradregelung _________________ 194
16 Schutz in Kleinkraftwerken und
dezentralen Einspeisungen __________________ 198
17 Schaltfehlerschutz und Synchrocheck _________ 205
17.1 Schaltfehlerschutz ________________________ 205
17.2 Synchrocheck ___________________________ 208
18 Nebenanlagen ___________________________ 209
18.1 Gleichstromversorgung (DC-Anlagen) __________ 209
18.2 Drehstrom-Eigenbedarf (AC-Anlagen) __________ 214
19 Prüfungen ______________________________ 215
19.1 Inbetriebsetzungsprüfungen _________________ 215
19.1.1 Allgemeine Prüfungen _____________________ 216
19.1.2 Inbetriebsetzungsprüfungen bei digitalen
Distanzschutzeinrichtungen _________________ 219
16
19.1.3 Inbetriebsetzungsprüfungen bei digitalen
Differenzialschutzeinrichtungen ______________ 222
19.2 Turnusprüfungen _________________________ 225
19.2.1 Allgemeines_____________________________ 225
19.2.2 Turnusprüfungen bei digitalen
Distanzschutzeinrichtungen _________________ 226
19.2.3 Turnusprüfungen bei digitalen
Differenzialschutzeinrichtungen ______________ 229
19.3 Prüfeinrichtungen ________________________ 230
19.4 Protokollarische Nachweisführung ____________ 236
20 Schaltpläne und Kennzeichnungen in Schalt-
anlagen ________________________________ 240
20.1 Schaltzeichen ___________________________ 240
20.2 Schaltungsunterlagen _____________________ 244
20.3 Empfehlungen für Betriebsmittelkennzeichnungen 257
20.4 Kennzeichnung der Schutzsysteme mit ANSI-Code 264
21 Störwerterfassung und FehlerortungFehlerortungDefinition: Fehlerortung bezeichnet die Suche nach der genauen Stelle eines elektrischen Fehlers im Stromkreis oder Kabel, auch bei Kabel, die im Erdreich unsichtbar gelegt sind.
Erläuterung: Sie erfolgt mit Messgeräten, Prüfverfahren oder speziellen Ortungsgeräten. Besonders bei langen Leitungen und…mehr __________ 273
21.1 Schutzdaten ____________________________ 273
21.2 Kurzschlussstrom- und Erdschlussrichtungsanzeiger _______________________________ 274
21.3 Störschreiber und Schutzdaten-Zentralgeräte ____ 276
22 Normen und Vorschriften ___________________ 278
Literatur _____________________________________ 286
Ausgewählte Links _____________________________ 314
Stichwortverzeichnis ____________________________ 319
Vorwort des Herausgebers der Fachbuchreihe
Sehr geehrter Leser, lieber Fachkollege, Ihnen liegt die Fach-
buchreihe „Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze“
vor. Sie haben sich für den Ihnen vorliegenden Band oder gar für
die gesamte Fachbuchreihe entschieden und nutzen diese Bücher zur
Unterstützung Ihrer praktischen Arbeit. Dafür gilt Ihnen
von mir als Herausgeber dieser Fachbuchreihe mein herzlichster Dank,
beweist Ihr Interesse doch, dass das Vorhaben, ein
solches Werk für diesen Fachbereich schaffen zu wollen, richtig
war.
Die Anforderungen an elektrische AnlagenElektrische AnlagenDefinition: Gesamtheit aller fest installierten elektrischen Betriebsmittel in einem System.
Erläuterung: Sie umfassen Energieverteilung, Schutzmaßnahmen, Steuerungen und Verbraucheranschlüsse. Planung, Errichtung und Prüfung erfolgen nach DIN VDE 0100.mehr und Betriebsmit-
tel für Verteilungsnetze nehmen ständig aus verschiedenen
Bereichen zu, wie der Gesetzgebung, der Sicherheitstechnik,
der Ökonomie, der Zuverlässigkeit des Umweltschutzes, der
Raumplanung und der Kundenanforderungen. Die Technik der
Verteilungsnetze und damit die Anlagentechnik in öffentlichen
Netzen und in Industrienetzen ist schon längst nicht mehr eine
statische Angelegenheit, sondern die Fachleute dieser Technik
sind gefordert, ständig sich verändernden Gegebenheiten an-
passen zu müssen.
Selbstverständlich stehen bereits andere Fachbücher für
elektrische AnlagenElektrische AnlagenDefinition: Gesamtheit aller fest installierten elektrischen Betriebsmittel in einem System.
Erläuterung: Sie umfassen Energieverteilung, Schutzmaßnahmen, Steuerungen und Verbraucheranschlüsse. Planung, Errichtung und Prüfung erfolgen nach DIN VDE 0100.mehr oder einzelne Betriebsmittel zur Verfügung.
Mit dieser Fachbuchreihe möchten die Autoren, die Verlage und
ich als Herausgeber Ihnen als Leser jedoch etwas Neues bieten:
• Die Thematik wird zusammenfassend als eine Fachbuchreihe angeboten,
in der zum einen die wesentlichen Bestandteile der Anlagentechnik und
zum anderen wichtige Tätigkeits- und Funktionalbereiche behandelt werden.
• Jeder Band ist für sich abgeschlossen und somit auch für
den Leser einzeln anwendbar.
• Die Autoren sind jeweils Spezialisten der einzelnen
Themenbereiche und stellen somit kompetent dem Leser ihr
Wissen zur Verfügung.
• Die Fachbuchreihe kann dem Leser als Weiterbildungs- bzw.
in ihrer Gesamtheit als Nachschlagewerk dienen.
10
• Auf theoretische Abhandlungen ist möglichst zugunsten von
Darlegungen aus bzw. für die Praxis verzichtet worden.
• Es ist jeweils der neueste Stand der Technik berücksichtigt;
alte Techniken werden nur erwähnt, wenn es zum Verständnis erforderlich
erscheint.
• Zur Unterstützung der verbalen Aussagen ist der Anteil an
Fotos, Checklisten, Tabellen, Bildern und Textzusammenfassungen
gegenüber anderen Fachbüchern erhöht worden.
• Die äußere Gestaltung als Taschenbuch ist bewusst so gewählt,
damit dem Praktiker die Anwendung erleichtert wird.
(Benutzen nicht nur am Schreibtisch, sondern unter Umständen
auch in der Werkstatt, an der Baustelle oder im Gespräch mit anderen Fachkollegen.)
Ich darf den Autoren für ihre intensive Arbeit und ihr Bemühen, aus der Praxis für
die Praxis zu schreiben, recht herzlich
danken. Mein Dank gilt an erster Stelle der Verlagsleitung Buch
des VDE VERLAGs, Frau Uta-Dorothé Hart, die über die Fortführung der gesamten
Buchreihe Anlagentechnik durch den
VDE VERLAG entschieden hat. Danke auch an Herrn Dipl.-Ing.
Michael Kreienberg, Lektor des VDE VERLAGs.
Holzwickede im November 2020 Rolf Rüdiger Cichowski
