UnterYo-Yo-ShiDie Anpassung des Transformators anhand der CL-Sicherungsnennleistung bedeutet, dass Volllaststrom, Impedanz (%Z) und Einschaltstromprofil – und nicht nur kVA und Spannung – kombiniert werden, um das Ergebnis anschließend anhand der Zeit-Strom-Kurve der Sicherung und der vorgelagerten Koordination zu überprüfen. Wird auch nur eine dieser Eingangsgrößen außer Acht gelassen, führt dies in der Regel zu Fehlauslösungen oder einer verzögerten Fehlerbeseitigung.
In einem zweistufigen Schutzkonzept für Verteilungstransformatoren fungiert die CL-Sicherung als Reservevorrichtung, die dazu dient, interne Fehler mit hoher Stromstärke zu unterbrechen, die den Wert überschreiten, den eine Bay-O-Net-Sicherung vom Auswurftyp sicher beseitigen kann. Sie löst bei Fehlern im Bereich von 4.000 A bis 50.000 A typischerweise innerhalb einer Halbwelle aus und unterbricht den Strom, bevor die maximale Durchlassenergie die Wicklung erreicht.
Auf dem Typenschild sind kVA, die Hoch- und Niederspannung sowie die Vektorgruppe angegeben – das reicht zwar aus, um die Stromstärke bei Volllast zu berechnen, reicht aber nicht aus, um eine Sicherung richtig zu dimensionieren. Zwei weitere Datenkategorien sind von Bedeutung: die Stärke und Dauer des Einschaltstroms beim Einschalten sowie der Impedanzprozentsatz (%Z), der sowohl den Einschalt- als auch den Fehlerstrom beeinflusst. Ein Transformator mit %Z im Bereich von 4% bis 6% erzeugt einen deutlich anderen Fehlerstrom als einer nahe 8%, wodurch sich der erforderliche Mindestschmelzpunkt der Sicherung verschiebt. Die Dimensionierung allein anhand von kVA und Spannung ist eine häufige Ursache für spätere Koordinationsprobleme.
Die Auswahl der Sicherung muss innerhalb des Transformators erfolgen. Transformatorenzubehör Schutzkonzept insgesamt, da vor- und nachgeschaltete Geräte dasselbe Fehlerstromspektrum aufweisen.
Beginnen Sie mit der Nennleistung in kVA, der Hochspannungsseite und der Anschlussgruppe. Ein 1.000-kVA-Transformator bei 34,5 kV Hochspannung liegt in einem ganz anderen Strombereich als ein Transformator mit derselben Nennleistung bei 12,47 kV – die Ampereklasse der Sicherung verschiebt sich entsprechend, obwohl sich die Nennleistung nicht geändert hat.
Bei einem Dreiphasentransformator: IFLA = (kVA × 1000) / (√3 × VHV)
Beispiel: Ein 1.000-kVA-Transformator bei 12,47 kV Hochspannung liefert IFLA ≈ 46,3 A.
Die Dauerbelastbarkeit der Sicherung wird dann als Vielfaches dieses Wertes gewählt, worauf im Folgenden eingegangen wird.
Entnehmen Sie die Größe und Dauer des Einschaltstroms (als Vielfaches von I_FLA über eine angegebene Anzahl von Zyklen) sowie den Wert %Z dem Werksprüfbericht des Transformators. Ein %Z-Wert von 5,75% mit einem Einschaltstrom von etwa 8–12× I_FLA in den ersten Zyklen stellt ein realistisches Profil für mittelgroße Verteilungsanlagen dar, wobei die Werte je nach Auslegung variieren können.
Mit den Werten für kVA, Hochspannung, %Z und dem Einschaltstromprofil lässt sich die Dimensionierung ohne Spekulationen vornehmen. Dieselben Daten fließen in die Zubehör für Transformatoren RFQ-Checkliste wenn die Sicherung zusammen mit anderen Zubehörserien bestellt wird.
Die Dauerbelastbarkeit einer CL-Sicherung wird typischerweise auf 200%–300% von I_FLA festgelegt – dies bietet eine ausreichende Sicherheitsmarge gegenüber Einschaltströmen und kurzzeitigen Überlastungen, ohne die Schmelzkurve so weit nach rechts zu verschieben, dass sich die Auslösezeit verlängert. Geräte mit hoher Motorstartbelastung liegen eher am oberen Ende; stabile, leicht belastete Geräte liegen näher bei 200%.
Größenbereich: ISicherung ≈ 2,0–3,0 × IFLA
Beispiel: 46,3 A × 2,2 ≈ 102 A → nächster Standard-Katalogwert ausgewählt, anschließend anhand der oben genannten TCC-Sicherheitsmarge gegenüber dem Einschaltstrom überprüft.
Die Nennleistung der Sicherung wird bei einer Standard-Umgebungstemperatur von üblicherweise 40 °C angegeben und nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. An einem Standort mit einer Umgebungstemperatur von 50 °C kann eine Aufwärtskorrektur von 10%–15% erforderlich sein, und in Höhenlagen über 1.000 m ist in der Regel ein zusätzlicher Korrekturfaktor erforderlich, da die verringerte Luftdichte die Kühlung und die dielektrische Festigkeit beeinträchtigt. [STANDARD ÜBERPRÜFEN: Verweis auf die Derating-Tabelle] anhand des spezifischen Sicherungsdatenblatts anstelle eines festen Prozentsatzes.
Der reduzierte Wert sollte mit den entsprechenden Angaben abgeglichen werden Kabelzubehör Angaben zur Angebotsanfrage, falls kabelseitiges Zubehör im selben Auftrag spezifiziert wird, wobei die Spannungsklasse und die Nennstromstärke im gesamten Lieferumfang einheitlich bleiben müssen.
Die Mindestschmelzkurve der Sicherung stellt Strom-Zeit-Kombinationen dar, bei denen das Element zu schmelzen beginnt. Der Einschaltstrom des Transformators – typischerweise das 8- bis 12-fache von I_FLA für einen Bruchteil einer Sekunde bis zu einigen Zyklen – muss deutlich unterhalb und links von dieser Kurve liegen. In der Praxis wird eine Schmelzzeit bei der Einschaltstromstärke angestrebt, die um ein Vielfaches länger ist als die Einschaltdauer selbst, wobei der genaue Sicherheitsfaktor je nach Hersteller variiert.
Ein Benchmarkwert von 8–12× I_FLA für 0,1 Sekunden ist ein gängiger Ausgangswert, auf den in der Dokumentation des Sicherungsherstellers TCC Bezug genommen wird; die genaue Kombination aus Multiplikator und Dauer variiert jedoch je nach Produktreihe, sodass sie vor der endgültigen Festlegung anhand der veröffentlichten Kurve der jeweiligen Sicherung überprüft werden sollte.
Die Unterbrechungsleistung und die TCC-Anforderungen für Sicherungen der Verteilungsklasse CL richten sich nach den IEEE C37.41-Norm für Sicherungen; der Abgleich dieses Standards mit der vom Hersteller veröffentlichten Kurve ist gängige Praxis bei Projekten, die ebenfalls auf die Auswahlhilfe für Transformatorenzubehör.
Bei einem 750-kVA-Bodentransformator wurde eine CL-Sicherung vorgeschrieben, deren Nennwert korrekt auf I_FLA und die Einschaltstromdaten abgestimmt war, ohne die Schnellauslösekurve des vorgeschalteten Wiedereinschalters erneut zu überprüfen. Bei einem Fehler im nachgeschalteten Netz löste der Wiedereinschalter vor der Sicherung aus und schaltete einen größeren Abschnitt der Zuleitung ab, bevor der Fehler isoliert werden konnte. Die Nennleistung der Sicherung war für den Transformator zwar nicht falsch – sie war jedoch für ihre Position in der Koordinationssequenz falsch, was erst deutlich wurde, als die Kurven übereinandergelegt wurden.
Selektivität bedeutet, dass die CL-Sicherung den Fehler über ihren gesamten Unterbrechungsbereich hinweg – üblicherweise bis zu 40.000 A–50.000 A symmetrisch – beseitigt, bevor das vorgeschaltete Gerät auslöst. Dies erfordert die Darstellung beider Kurven über das gesamte Fehlerstromsspektrum, da eine bei 10.000 A funktionierende Koordinierung bei 30.000 A versagen kann, wenn sich die Kurven überschneiden. Hier zeigt sich auch der Zusammenhang zwischen der Sicherung und dem Transformator selbst Bay-O-Net-Sicherungsbaugruppe bestätigt sich – die beiden Geräte decken das Fehlerspektrum ab, anstatt sich zu überschneiden.
Drei Muster sind für die meisten Fälle von falsch dimensionierten Sicherungen verantwortlich, die bei Untersuchungen von Ausfällen im Feld festgestellt wurden, und alle lassen sich auf ausgelassene Daten zurückführen und nicht auf eine fehlerhafte Methode.
Eine Dimensionierung allein anhand von kVA und Spannung, ohne %Z- oder Einschaltstromdaten, führt häufig zu einer Nennleistung, die bei der normalen Einschaltung zu unerwünschten Auslösungen führt – dies ist der häufigste Fehler, da der Prüfbericht unter Termindruck oft separat angefordert werden muss.
Transformatoren mit %Z, die Werte von 7% bis 8% erreichen, können Einschaltstromprofile erzeugen, die erheblich vom Referenzwert von 8–12× I_FLA abweichen. Die Anwendung eines Standard-Multiplikators ohne Überprüfung der tatsächlichen Daten birgt das Risiko einer Nennleistung, die zu nahe an der Einschaltstromkurve liegt, was unter Umständen zu Fehlauslösungen unter Bedingungen wie dem Anlaufen einer kalten Last führen kann.
Eine Nennleistung, die für eine Umgebungstemperatur von 40 °C ausgelegt ist, kann an Standorten mit Temperaturen über 45 °C oder in Höhenlagen über 1.000 m unter den Erwartungen bleiben. Dieser Schritt wird zwischen der Berechnung und der Bestellung am häufigsten übersehen, meist weil die Daten zu Umgebungstemperatur und Höhe nicht in den Spezifikationen enthalten sind, die der für die Dimensionierung der Sicherung zuständigen Person ausgehändigt werden.
Um bereits in der Angebotsanfragephase die richtige Abstimmung zwischen CL-Sicherungswert und Transformator zu gewährleisten, müssen diese Daten vor der Einreichung der Anfrage erfasst werden, damit die Angebote genau auf den tatsächlichen Transformator abgestimmt sind:
Wenn diese Informationen im Vorfeld bereitgestellt werden, lässt sich der Klärungsprozess vermeiden, der andernfalls zu einer Verzögerung von 1–2 Wochen führt, bevor die Fertigung geplant werden kann.
Die derzeit verfügbaren Spezifikationen und Ausschaltleistungen für CL-Sicherungen finden Sie bei ZeeyiElec unter strombegrenzende Sicherungen Produktseite. Technische Teams können den oben genannten Parametersatz zudem vor Abschluss einer Bestellung zur Abstimmung einreichen.
Die Dimensionierung hängt von der Stromstärke bei Volllast und dem für den Transformatortyp geltenden Multiplikator ab. So fällt ein 500-kVA-Gerät bei typischen Verteilerspannungen in der Regel in eine mittlere Stromstärke-Klasse, doch der genaue Wert muss anhand der TCC-Kurve des Sicherungsherstellers und der vor Ort geltenden Derating-Bedingungen überprüft werden.
Auf dem Typenschild sind die kVA-Leistung und das Spannungsverhältnis zur Berechnung des Volllaststroms angegeben, jedoch werden die Höhe des Einschaltstroms, die Umgebungsbedingungen oder die vorgeschaltete Koordination nicht berücksichtigt, sodass die Angaben auf dem Typenschild eher als Ausgangspunkt denn als vollständige Grundlage für die Dimensionierung dienen.
Eine zu schwach dimensionierte Sicherung neigt dazu, bereits bei normalen Einschaltströmen oder mäßigen Überlastungen auszulösen, was eher zu unerwünschten Ausfällen führt, anstatt vor tatsächlichen Fehlern zu schützen; wiederholtes Auslösen kann das Sicherungselement im Laufe der Zeit beschädigen.
Eine überdimensionierte Sicherung kann einen Fehler möglicherweise nicht schnell genug beseitigen, sodass thermische und mechanische Belastungen die Wicklung erreichen, bevor der Stromfluss unterbrochen wird, was das Risiko innerer Schäden während eines Fehlerereignisses erhöht.
Ja, beides verringert die effektive Strombelastbarkeit einer Sicherung, weshalb bei Installationen in großer Höhe oder bei erhöhten Umgebungstemperaturen in der Regel ein Korrekturfaktor angewendet werden muss, bevor die endgültige Auswahl getroffen wird.
Beim Einschalten entsteht ein kurzer Einschaltstrom mit hoher Stromstärke. Die Mindestschmelzkurve der Sicherung muss mit ausreichendem Spielraum über diesem Einschaltpunkt liegen, da die Sicherung sonst bei jedem Einschalten fälschalts auslöst.
Ja, in einem zweistufigen System übernimmt die CL-Sicherung Fehler, die außerhalb des Auslösebereichs des Bay-O-Net liegen; daher müssen ihre TCC-Kurven gemeinsam auf eine reibungslose Übergabe überprüft werden, anstatt sie isoliert zu dimensionieren.
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