Was ist das Problem mit Kaskadenausfällen in elektrischen Verteilerkästen?

Sehr oft schaltet der niedrigste Schaltkreis nicht aus, aber der stromaufwärts (höherstufige) tut es! Dies führt zu einer großflächigen Stromausfall! Warum passiert das? Heute werden wir dieses Problem besprechen.

Hauptursachen für Kaskaden- (unbeabsichtigte stromaufwärts-) Auslösung

• Die Belastungsfähigkeit des Hauptsicherungsautomaten ist geringer als die Gesamtblastungsfähigkeit aller nachgeschalteten Leitungssicherungen.

• Der Hauptschutzschalter ist mit einem Reststromschutzgerät (RCD) ausgestattet, während die Leitungssicherungen dies nicht sind. Wenn der Leckstrom eines Geräts 30 mA erreicht oder überschreitet, schaltet der Hauptschutzschalter aus.

• Ungeregeltes Schutzkoordinierung zwischen zwei Stufen von Sicherungen—verwenden Sie wenn möglich Sicherungen vom gleichen Hersteller.

• Frequentes Betreiben des Hauptschutzschalters unter Last führt zur Verkohlung der Kontakte, was zu schlechterem Kontakt, erhöhtem Widerstand, höherem Strom, Überhitzung und letztendlich zum Auslösen führt.

• Der nachgeschaltete Schutzschalter verfügt über keine geeigneten Schutzeinstellungen, um Fehler korrekt zu identifizieren (z.B. Einphasen-Erdschluss ohne Nullfolgen-Schutz).

• Alternde Schutzschalter führen zu verlängerten Nebenschluss-Auslösezeiten; ersetzen Sie sie durch Schutzschalter, deren tatsächliche Auslösezeit kürzer ist als die des stromaufwärts gelegenen Schutzschalters.

Lösungen für Kaskaden-Auslösung

Wenn ein stromaufwärts gelegener Schutzschalter aufgrund von Kaskaden-Auslösung ausfällt:

• Wenn ein Leitungsschutzrelais aktiviert wurde, aber sein Schutzschalter nicht ausgeschaltet hat, öffnen Sie zunächst manuell den Leitungsschutzschalter, dann stellen Sie den stromaufwärts gelegenen Schutzschalter wieder her.

• Wenn keines der Leitungsschutzrelais aktiviert wurde, untersuchen Sie alle Geräte im betroffenen Bereich auf Fehler. Falls kein Fehler festgestellt wird, schließen Sie den stromaufwärts gelegenen Schutzschalter und reaktivieren Sie jede Leitungsschiene einzeln. Wenn die Energieversorgung einer bestimmten Leitungsschiene den stromaufwärts gelegenen Schutzschalter erneut auslösen lässt, ist dieser Leitungsschutzschalter defekt und muss für Wartung oder Ersetzung isoliert werden.

Damit ein Schutzschalter ausfällt, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

• Der Fehlerstrom muss den eingestellten Schwellwert erreichen.

• Der Fehlerstrom muss für die eingestellte Zeitdauer bestehen bleiben.

Daher müssen sowohl die Stromeinstellungen als auch die Zeiteinstellungen zwischen den Schutzschaltstufen sorgfältig koordiniert werden, um Kaskaden-Auslösungen zu vermeiden.

Zum Beispiel:

• Der erste (stromaufwärts gelegene) Schutzschalter hat eine Überspannungsschutzeinstellung von 700 A mit einer Zeitverzögerung von 0,6 Sekunden.

• Der zweite (stromabwärts gelegene) Schutzschalter sollte eine niedrigere Stromeinstellung (z.B. 630 A) und eine kürzere Zeitverzögerung (z.B. 0,3 Sekunden) haben.

In diesem Fall, wenn ein Fehler innerhalb des Schutzbereichs des zweiten Schutzschalters auftritt, wird der stromabwärts gelegene Schutzschalter den Fehler in 0,3 Sekunden beseitigen—bevor der Timer des stromaufwärts gelegenen Schutzschalters 0,6 Sekunden erreicht—und so dessen Auslösung verhindern und Kaskaden vermeiden.

Dies führt zu mehreren wichtigen Punkten:

• Dieses Prinzip gilt für alle Fehlerarten—ob Kurzschluss oder Erdfehler—die Koordination basiert sowohl auf der Stromstärke als auch auf der Zeitdauer.

• Zeitliche Koordination ist oft entscheidender, da Fehlerströme gleichzeitig die Anschlagwerte mehrerer Schutzschalter überschreiten können.

• Selbst wenn die Einstellungen auf dem Papier korrekt koordiniert erscheinen, kann die tatsächliche Leistung immer noch zu Kaskaden-Auslösungen führen. Warum? Weil die gesamte Fehlerschaltzeit nicht nur die Reaktionszeit des Schutzrelais, sondern auch die mechanische Öffnungszeit des Schutzschalters selbst einschließt. Diese mechanische Zeit variiert je nach Hersteller und Modell. Da Schutzzeiten in Millisekunden gemessen werden, können selbst kleine Unterschiede die Koordination stören.

Beispielsweise sollte in dem oben genannten Beispiel der stromabwärts gelegene Schutzschalter den Fehler in 0,3 Sekunden beseitigen. Wenn jedoch seine mechanische Mechanik langsam ist und 0,4 Sekunden benötigt, um den Strom vollständig zu unterbrechen, kann der stromaufwärts gelegene Schutzschalter bereits feststellen, dass der Fehler 0,6 Sekunden angedauert hat und ebenfalls auslösen—was zu einer Kaskade führt.

Daher muss, um eine korrekte Koordination und das Vermeiden von Kaskaden-Auslösungen sicherzustellen, die tatsächliche Schaltzeit der Schutzschalter mit Relaisschutzausrüstung überprüft werden. Die Koordination sollte auf real gemessenen Gesamtschaltzeiten basieren, nicht nur auf theoretischen Einstellungen.