Schutzrelais: Absicherung industrieller Energiesysteme

In der Energieindustrie überwacht ein Schutzrelais elektrische Parameter – Strom, Spannung, Frequenz oder andere Leistungsmesswerte – entweder von einem Generator oder zu einer Last. Bei Erkennung eines anomalen Zustands signalisiert es automatisch einen Leistungsschalter zum Öffnen.

Elektromechanische Relais als Leistungsschalter

Industrielle Leistungsschalter für hohe Leistung sind事实上 elektromechanische Relais. Im Gegensatz zu Haushalts-Schutzschaltern, die einen Bimetallstreifen nutzen, der durch Überstromerwärmung auslöst, benötigen diese großen Einheiten ein externes Signal zum Öffnen.

Jeder Schalter enthält zwei Elektromagneten-Spulen: eine, die die Kontakte schließt, und eine, die sie öffnet. Die Öffnungs- oder Auslösespule (Trip-Coil) wird von Schutzrelais, Handschaltern oder anderen Geräten energetisiert, die 125 V DC liefern. Die Nutzung von DC ermöglicht Batterie-Backup, um den Steuerkreis des Schalters bei einem AC-Stromausfall zu betreiben.

Schutzrelais zur Überwachung großer AC-Ströme

Großstrom-Schutz wird durch Stromwandler (Current Transformers, CTs) erreicht, die die Leiter umschließen, die einen Schalter, Transformator oder Generator speisen.

CTs reduzieren den Primärstrom auf einen 0–5 A Sekundärstrom, der die interne Schaltung des Relais versorgt. Übersteigt der überwachte Strom Grenzwerte, schließt der Relais seinen Kontakt und energetisiert die Auslösespule des Schalters mit 125 V DC.

Schutzrelais zur Überwachung hoher AC-Spannungen

Spannungsrelais schützen vor Überspannung, indem sie die hohe AC-Spannung mit Spannungswandlern (Potential Transformers, PTs) auf einen 0–120 V Sekundärbereich heruntertransformieren.

Das Spannungssignal versorgt den internen Mechanismus des Relais; bei Erkennung übermäßiger Spannung schließt der Relais seinen Kontakt, um die Auslösespule des Schalters mit 125 V DC zu energetisieren.

Gemeinsame Merkmale von Schutzrelais

Schutzrelais gibt es in vielen Varianten, einige für spezifische Funktionen zugeschnitten, und nicht alle überwachen Spannung oder Strom. Was sie vereint, ist ein Kontakt-Schluss-Ausgang, der die Auslösespule eines Schalters, eine Spule oder ein Bediener-Alarm-Panel versorgen kann.

Die meisten Schutzrelais-Funktionen wurden in einen ANSI-Standard-Nummernkode kategorisiert. Hier sind einige Beispiele aus dieser Codeliste:

ANSI-Schutzrelais-Bezeichnungsnummern

12 = Überdrehzahl (Overspeed)
24 = Übererregung (Overexcitation)
25 = Synchronisationskontrolle (Syncrocheck)
27 = Sammelschiene/Leitung Unterspannung (Bus/Line undervoltage)
32 = Rückwärtsleistung (Anti-Motoring) (Reverse power)
38 = Stator-Übertemperatur (RTD)
39 = Lagervibration
40 = Erregungsverlust (Loss of excitation)
46 = Negative Folge Unterstrom (Phasenstrom-Ungleichgewicht)
47 = Negative Folge Unterspannung (Phasenspannungs-Ungleichgewicht)
49 = Lager-Übertemperatur (RTD)
50 = Momentaner Überstrom (Instantaneous overcurrent)
51 = Zeit-Überstrom (Time overcurrent)
51V = Zeit-Überstrom – spannungsbegrenzt (Voltage restrained)
55 = Leistungsfaktor (Power factor)
59 = Sammelschiene Überspannung (Bus overvoltage)
60FL = Spannungswandler-Sicherungsausfall (VT fuse failure)
67 = Phasen/Erdung gerichteter Strom (Phase/Ground directional current)
79 = Auto-Wiedereinschaltung (Autoreclose)
81 = Sammelschiene Über-/Unterfrequenz (Bus over/underfrequency)

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