Verbesserung des Schaltverhaltens elektromechanischer Schutzgeräte durch Verfahren zur schnellen Kurzschlusserkennung

Abstract:
Zur Verbesserung des strombegrenzenden Verhaltens von elektromechanischen Schutzgeräten, insbesondere Niederspannungsleistungsschaltern, wurden verschiedene Verfahren zur schnellen elektronischen Erfassung von Kurzschlüssen näher untersucht. Zunächst soll über den aktuellen Stand der Technik ein Einblick in die Möglichkeiten schneller Kurzschlusserkennungsalgorithmen gegeben werden. Weiterhin wird ein neues dreidimensionales Ortskurvenkriterium zur schnellen und sicheren Erfassung von Kurzschlüssen in elektrischen Netzen präsentiert. Dieses basiert auf einer gleichzeitigen Bewertung von Strom, Stromsteilheit und der zweiten Ableitung des Stromes nach der Zeit und zeichnet sich durch besonders kurze Kurzschlusserkennungszeiten aus. Von besonderer Bedeutung im Zusammenhang mit Kurzschlusserkennungsalgorithmen ist die Problematik der Energiequalität in Niederspannungsnetzen und damit die Vermeidung von Fehlauslösungen. Daher wurden Messungen in industriellen Niederspannungsnetzen mit einer anschließenden Analyse bzw. Klassifizierung der gemessenen Zeitverläufe durchgeführt. Weiterhin erfolgte eine Anpassung des entwickelten Ortskurvenkriteriums an diese besonderen Anforderungen im praktischen Einsatz. Der Nachweis der Leistungsfähigkeit des präsentierten Algorithmus erfolgt durch eine kombinierte Simulation von Schutzgerät, Netz und verschiedener Abnehmer unter Anwendung des Programmsystems Simulink.