Schutzrelais

Die Netzschutztechnik spielt eine entscheidende Rolle für den zuverlässigen und sicheren Betrieb elektrischer Energieversorgungssysteme. Sie ist eine unverzichtbare Komponente, um Störungen und Ausfälle im Stromnetz zu verhindern oder zumindest zu minimieren.

Das Auftreten von Fehlern und Betriebsstörungen in elektrischen Energieübertragungs- und -verteilungssystemen ist unvermeidbar. Diese Fehler können verschiedene Ursachen haben, wie z. B. Überspannungen durch Blitzschlag, Kurzschlüsse durch mechanische Beschädigungen bei Bauarbeiten oder Überbrücken der Isolierung durch Tiere oder Äste. Darüber hinaus können Fehler durch die Alterung der Isolierung oder durch Bedienungsfehler wie das Schalten von Erdschluss- und Kurzschlusseinrichtungen oder das Öffnen von Trennschaltern unter Last auftreten.

In Energieversorgungssystemen sind die häufigsten Störungen Kurzschluss- und Überlastfehler. Niederspannungsanlagen werden heutzutage aufgrund ihrer niedrigen Preise in der Regel durch Leitungsschutzschalter, umgangssprachlich auch Sicherungsautomaten genannt, gesichert. Diese sind in der Lage, Überlastungen zu erkennen und selbsttätig abzuschalten. In höheren Spannungsebenen ist dies nicht mehr so einfach möglich, weshalb dort komplexere Netzschutzgeräte eingesetzt werden. Diese erkennen einen Fehler und können einen entsprechenden Leistungsschalter öffnen, um den Fehlerfall abzuschalten.

Die in den Anlagen eingebauten Netzschutzgeräte und -einrichtungen, können das Auftreten von Fehlern nicht verhindern, sondern greifen in der Regel erst nach deren Auftreten ein. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Störungen schnell und zuverlässig zu erkennen und einen Steuerbefehl zu geben, um das betroffene Netzelement, z. B. ein Kabel oder einen Transformator, abzuschalten. Dadurch werden größere Schäden vermieden, Gefahren minimiert und der Weiterbetrieb der nicht betroffenen Netzelemente sichergestellt. Letzteres ist im Hinblick auf die Versorgungssicherheit von besonderer Bedeutung. Beispielsweise können starke Kurzschlüsse Spannungseinbrüche im gesamten Netz verursachen.

In den Versuchen werden verschiedene Netzschutzgeräte vorgestellt, parametriert und untersucht.

• Leistungsrichtungsrelais
• Über-/Unterspannungszeitrelais
• Überstromzeitrelais UMZ/AMZ

Lernziele

• Funktionsweise von Schutzrelais
• Parametrierung der Schutzgeräte und praktische Übungen
• Aufbau der Schutzschaltung; Zusammenwirken mit Leistungsschaltern
• Auslösen im Fehlerfall
• Erprobung weiterer Funktionen
• Anforderungen an Schutzeinrichtungen

Zielgruppen

Die Versuche dienen auch der Vermittlung von praktischen Erfahrungen an realen Industriegeräten. Sie sind daher sowohl für Auszubildende als auch für Studierende geeignet.