Relais Zonenselektivität im Kompaktschalterbereich

Die Komplexität von Niederspannungsanlagen nimmt ständig zu. Eine hohe Anlagenverfügbarkeit und ein sicheres Abschaltverhalten verlangen nach neuen Schutzkonzepten. Strom- und Zeitselektivität gelangen hierbei an ihre Grenzen und werden durch das Schutzkonzept der Zonenselektivität ersetzt.

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Das gebräuchlichste Schutzkonzept in Niederspannungsanlagen ist heute die selektive Staffelung von Schutzeinrichtungen. Die Norm DIN EN 60947-1 der Überstromselektivität beschreibt die selektive Staffelung von Schutzeinrichtungen als Koordination zwischen den Ansprechkennlinien von zwei oder mehreren Überstromschutzeinrichtungen in der Weise, dass beim Auftreten von Überströmen zwischen bestimmten Grenzwerten die zum Ausschalten dieses Bereiches vorgesehene Einrichtung ausschaltet, während die anderen nicht ansprechen. Demnach besteht die zentrale Idee darin, die Ansprechkennlinien von Schutzeinrichtungen so zu koordinieren, dass entweder ihre Ansprechschwellen (Stromselektivität) oder ihre Auslösezeiten (Zeitselektivität) differieren. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die dem Fehlerort nächstgelegene Schutzeinrichtung auslöst. Diese Art von Selektivität darf laut DIN EN 60947-2, Anhang A.5 nur rein graphisch nachgewiesen werden. In bestimmten Fällen sind allerdings Prüfungen der Schutzeinrichtungskombinationen beim Grenzstrom der Selektivität notwendig. Dafür stellen viele Hersteller von Schaltgeräten Koordinationstabellen zur Verfügung.

Prüfung des Grenzstroms ergibt volle Selektivität oder Teilselektivität

Je nach Ergebnis dieser Betrachtungen erhält man dann für die Anlage entweder eine Volle Selektivität nach DIN EN 60947-2 (§2.17.2). Dabei ist die Überstromselektivität von zwei Überstromschutzeinrichtungen in Reihe, wobei die Schutzeinrichtung auf der Lastseite den Schutz durchführt, ohne dass die andere Schutzeinrichtung wirksam ist. Oder man erhält eine Teilselektivität nach DIN EN 60947-2 (§2.17.3). Hierbei ist die Überstromselektivität von zwei Überstromschutzeinrichtungen in Reihe, wobei bis zu einem gegebenen Überstromwert die Schutzeinrichtung auf der Lastseite den Schutz übernimmt, ohne dass die andere Schutzeinrichtung wirksam wird.

Schwierig allen Randbedingungen gerecht zu werden

Für den Anwender treten dabei jedoch in der Praxis meist gleich mehrere Probleme auf. Zum einen variieren die Angaben der Hersteller von Leistungsschaltern über den für garantierte Selektivität notwendigen Mindestabstand zwischen den Ansprechkennlinien zum Teil beträchtlich (70-200ms). Zum anderen kommt es bei der Staffelung von Leistungsschaltern und Sicherungen häufig zu Überschneidungen, die einen vollselektiven Aufbau verhindern. Zudem ist es bei den vielfältigsten Einstellmöglichkeiten in vielen Fällen unmöglich, allen Randbedingungen wie Kabel- und / oder Trafoschutz bei gleichzeitiger selektiver Staffelung gerecht zu werden. Auch zwischen Kompaktleistungsschaltern gleicher Baugröße kann keine Vollselektivität erreicht werden.

Eine weitere systemimmanente Problematik der zeitselektiven Staffelung ist, dass Fehler in der Anlage um so später abgeschaltet werden je näher diese an der Einspeisung liegen. Diese Problematik ist bedingt durch die notwendigen Staffelzeiten zwischen den Leistungsschaltern. Dies führt zu dem unerwünschten Effekt, dass Fehlersituationen im Bereich der Niederspannungshauptverteilung relativ spät abgeschaltet werden, das kann je nach Staffeltiefe der Anlage erst nach bis zu 750ms erfolgen.

Eine Lösung für diese Problematik ist die Zonenselektivität. Sie wird dann zweckmäßig angewendet, wenn keine Selektivität mehr erreicht werden kann. Das passiert entweder durch die hohe Anzahl der Staffelstufen oder wenn bei den Schaltgeräten die gleiche Baugröße verwendet wird.

Teil 2: Sperrsignale werden auf verdrillten Zweidrahtleitungen übertragen

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