Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 2: Ungerechtfertigtes Auslösen des Überstromschutzes

Der Betrieb von Energieverteilungssystemen, die sowohl im Normalzustand als auch im Notfall sowohl Zuverlässigkeit als auch Langlebigkeit gewährleisten, erfordert den Einsatz von Schutzelementen. Die richtige Auswahl von Parametern und Einstellungen erfordert jedoch detaillierte Kenntnisse über Verlauf und Schwankungsbreite einzelner Parameter. Es kann jedoch vorkommen, dass sich die falsche Auswahl durch ungerechtfertigtes Auslösen des Schutzes bemerkbar macht.

Beschreibung des erkannten Problems

In einer Industrieanlage verhält sich eine der Maschinen recht ungewöhnlich. Während ihrer zufälligen Aktivierungen wird sein Überstromschutz C16A ausgelöst. Ein erneutes Einschalten hat keinen ähnlichen Effekt und die Maschine startet ohne Probleme. Das Gerät enthält viele Aktuatoren in Form von Servomechanismen, die die technisch erforderliche Funktionalität gewährleisten. Die Aufzeichnung, die es ermöglichte, ein zufälliges Phänomen zu erfassen, hatte eine Mittelungszeit (Intervall) von 10 s.

Eingesetzte Messmittel

• Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
• Zangensatz C-5A
• Software Sonel Analysis 4

 

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Abb. 1. Spannungs- und Stromaufzeichnung beim Anfahren der Maschine

Der Marker Nr. 1 (Abb. 1.) zeigt eine charakteristische und von den anderen abweichende Stromspitze bis zu einem MAX20ms-Wert von ca. 87,68 A, die eine ungerechtfertigte Auslösung der Absicherung verursachte. Das anschließende Einschalten und Anlaufen des Markers 2. zeigt einen Stromwert von 37 A. In den übrigen Momenten des Betriebs wird der Wert von 5 A nicht überschritten.

Um den für uns bedeutenden Moment genauer verfolgen zu können, wird der ausgewählte Ausschnitt vergrößert. In dem vergrößerten Ausschnitt der Aufzeichnung (Abb. 2) sind einige sehr wichtige Informationen zu erkennen. Die Auslösung der Absicherung erfolgte nach einem kurzen Stillstand der Maschine (siehe 1.), der durch einen vorübergehenden Mangel an Versorgungsspannung verursacht wurde. Die Phänomene eines signifikanten Anstiegs des Momentanstroms treten in der Phase L3 auf.  Der Strom MAX20ms erreichte einen Wert von 87,68 A, während die Ströme in den anderen Phasen der Reihe bei 20 A lagen. Als eine der Lasten entpuppte sich ein von der Phase L3 gespeister Hochleistungstrenntransformator. Eine weitere Spannungseinschaltung (siehe 2.), bei der die Absicherung nicht ausgelöst wurde. Das Auftreten eines Einschaltstromanstiegs in L3 ist mit dem Auftreten der Spannung der Phase L2 verbunden. Außerdem wurde festgestellt, dass zwischen dem Einschalten der einzelnen Phasen eine lange Verzögerung bestand.

 

Abb. 2. Spannungs- und Stromaufzeichnung während des Betriebs und der Schutzauslösung

Vorläufige Schlussfolgerungen

1. Eine der Lasten des getesteten Empfängers ist ein einphasiger 700-kV-Trenntransformator, der mit einem gemeinsamen Leistungsschalter eingeschaltet wird.

2. Die Startzustände des Transformators in der L3-Phase sind zufälliger Natur und können die beobachteten Phänomene verursachen, abhängig von:

• Zustand der Kernmagnetisierung zum Zeitpunkt des Einschaltens,
• momentane Spannung im Moment des Einschaltens.

3. Große symmetrische Komponenten (Abb. 3 und 4) weisen auf nichtlineare Phasenlasten hin (Abb. 2), die zusätzlich zu hohen Einschaltströmen beitragen können.

4. Eine verdächtige Phasenverzögerung kann auf eine mechanische Beschädigung des Schalters hinweisen.

 

Abb. 3. Aktuelles Bild während des normalen Betriebs des Geräts

 

Abb. 4. Die symmetrischen Komponenten der Ströme im Betrieb stimmen nahezu überein

Schlussfolgerungen:

1. Beim Einschalten des Gerätes treten die Trafo-Einschaltströme auf, denen der C16A-Schutz nicht standhält, sofern die anderen Bedingungen erfüllt sind.

Empfehlungen:

1. Überprüfen Sie den Leistungsschalter auf mechanische Beschädigungen.
2. Es ist notwendig, nach der Inspektion die Einschaltvorgänge der Maschine im Detail zu diagnostizieren (schnelle Registrierungen mit Oszillogrammen), wobei der Schwerpunkt auf dem gleichzeitigen Einschalten oder Defekten von Elementen liegt, aus denen die Last besteht.
3. Die Auswahl des Schutzes sollte im Hinblick auf das Zusammenwirken mit induktiven Lasten in Richtung DxxA statt C16A überprüft werden.

 

Autor:
Krzysztof Lorek