Automatische Wiederzuschaltungsmodi: Einfachphasig, Dreiphasig & Komposit

Allgemeine Übersicht über automatische Wiederzuschaltungsmodi

Typischerweise werden automatische Wiederzuschalteinrichtungen in vier Modi kategorisiert: Einphasenwiederzuschaltung, Dreiphasenwiederzuschaltung, kombinierte Wiederzuschaltung und deaktivierte Wiederzuschaltung. Der geeignete Modus kann basierend auf den Lastanforderungen und Systembedingungen ausgewählt werden.

1. Einphasenwiederzuschaltung

Die meisten 110kV- und höherwertigen Übertragungsleitungen verwenden dreiphasige Einmalwiederzuschaltung. Laut Betriebserfahrung sind mehr als 70% der Kurzschlussstörungen in Hochspannungs-Freileitungen in fest erdten Systemen (110kV und darüber) Einphasen-Erdschlüsse. Bei 220kV- und höherwertigen Leitungen können aufgrund des größeren Phasenabstands Einphasen-Erdschlüsse bis zu 90% aller Störungen ausmachen. In solchen Fällen führt die Trennung nur der defekten Phase und die Durchführung einer Einphasenwiederzuschaltung – während die beiden gesunden Phasen während des Wiederzuschaltungszyklus unter Spannung bleiben – zu einer signifikanten Verbesserung der Versorgungsverlässlichkeit und zur Stabilisierung des parallelen Systembetriebs. Daher wird die Einphasenwiederzuschaltung in fest erdten Systemen von 220kV und darüber weit verbreitet eingesetzt.

Sie wird im Allgemeinen angewendet für:

• 220kV und darunter liegende Einleitungsschaltungen;

• Leitungen mit schwacher Verbindung zwischen zwei Energiequellen (einschließlich elektromagnetischer Ringnetze, die über Niederspannungsleitungen schwach verbunden sind);

• Hochspannungs-Ausgangsleitungen von großen Dampfturbinen-Generatoren.

2. Kombinierte Wiederzuschaltung

Bei der kombinierten Wiederzuschaltung wird bei Einphasen-Erdschlüssen eine Einphasenwiederzuschaltung und bei Phasen-zu-Phasen-Störungen eine Dreiphasenwiederzuschaltung durchgeführt.

Sie wird typischerweise auf Leitungen eingesetzt, auf denen Dreiphasenwiederzuschaltung erlaubt ist, aber Einphasenwiederzuschaltung bessere Leistungen hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Systemstabilität oder der Wiederherstellung der Stromversorgung bietet.

3. Dreiphasenwiederzuschaltung

Dreiphasenwiederzuschaltung bezieht sich auf eine Methode, bei der unabhängig davon, ob ein Einphasen- oder Phasen-zu-Phasen-Schluss auf Übertragungs- oder Verteilungsleitungen auftritt, das Schutzgerät alle drei Phasen des Schalters gleichzeitig abschaltet, gefolgt von der automatischen Wiederzuschaltung, die alle drei Phasen auf einmal wieder schließt.

Dieser Modus wird im Allgemeinen auf Leitungen mit starker Verbindung zwischen einer Energiequelle und einer Last oder zwischen zwei robusten Energiesystemen verwendet.

Es gibt zwei Hauptmethoden, um die automatische Wiederzuschaltung zu initiieren:

I. Initiation ohne Übereinstimmung (Positionsmismatch-Start)

Initiation ohne Übereinstimmung tritt auf, wenn der Kontrollstatus des Schalters nicht mit seiner tatsächlichen Position übereinstimmt.

Das Schutzgerät verwendet eine Eingabe der Schalterposition (normalerweise der "Ausschaltkontakt") zum Bestimmen des Status des Schalters. Wenn diese Eingabe geschlossen ist, bedeutet dies, dass der Schalter offen ist. Wenn der Steuerschalter in der Position "geschlossen" steht, impliziert dies, dass der Schalter zuvor geschlossen war. Dieser Mismatch zwischen Kontrolle und tatsächlicher Position löst die Wiederzuschaltfunktion aus – bekannt als "Positionsmismatch-Initiation."

Diese Methode kann sowohl für Schutzgeräteauslöser als auch für unbeabsichtigtes Schalterausschalten ("heimliches Ausschalten") die Wiederzuschaltung initiieren.

Vorteile: Einfach und zuverlässig.
Nachteile: Kann versagen, wenn die Kontakte des Positionsrelais fehlerhaft sind oder die Hilfskontakte des Schalters defekt sind.

II. Schutzbasierende Initiation

Schutzbasierende Initiation bezieht sich darauf, den Wiederzuschaltvorgang nach dem Auslösen eines Abschaltbefehls durch das Schutzgerät zu starten.

Nach einem Schutzauslösen erkennt das Gerät den Verlust der Leitungsspannung und initiiert die Wiederzuschaltung. Normalerweise enthält das Schutzgerät auch eine digitale Eingabe, die als "externes Ausschalten zur Initiierung der Wiederzuschaltung" gekennzeichnet ist, was es ermöglicht, dass der zweite Satz in einer dual-redundanten Konfiguration die Wiederzuschaltung im ersten Satz auslöst.

Diese Methode vereinfacht die Wiederzuschaltkonfiguration, da die Schutzsoftware einen festgelegten Wiederzuschaltmodus bestimmt, was einfach und zuverlässig ist.

Sie kann effektiv falsche Auslösungen durch Fehlfunktionen des Schutzes korrigieren, kann jedoch nicht unbeabsichtigtes "heimliches Ausschalten" durch den Schalter selbst korrigieren.

III. Zusammenfassung

Schutzbasierende Initiation und Initiation ohne Übereinstimmung dienen als ergänzende Methoden. Moderne mikroprozessorbasierte Schutzgeräte beinhalten in der Regel beide Methoden. Einige fortschrittliche Designs verzichten auf externe Mismatch-Kontakte und initiieren die Wiederzuschaltung direkt, wenn, in Abwesenheit eines externen Abschaltbefehls (z.B. manuell oder ferngesteuert), das Gerät einen Wechsel von "geschlossen" zu "offen" erkennt.