Begrenzung der Kurzschlussströme
Bild 3: Übersichtsplan (Quelle: ABB)
Überschreiten die Kurzschlussströme die zulässigen Werte, so ist deren Begrenzung erforderlich. Das macht ein IS-Begrenzer im ersten Anstieg, in weniger als 1 ms. Der größte auftretende Stromaugenblickswert bleibt so weit unter dem Wert des Stoßkurzschlussstroms.
Spezielle Stromwandler messen den Strom, der über den IS-Begrenzer fließt. Sobald dieser Strom die Sollwerte für den Augenblickswert und für die Steilheit erreicht, wird der Hauptstrompfad des IS-Begrenzer Einsatzes mittels einer Sprengkapsel geöffnet. Die Zündung dieser Sprengkapsel, das heißt das kontrollierte Öffnen des Hauptstrompfads, erfolgt durch die Mess- und Auslöseeinrichtung – spezielle Schutzrelais. Der Strom kommutiert zu einer parallelen Sicherung, die den Kurzschlussstrom im ersten Stromanstieg begrenzt (Bild 2).
An Bild 3 lässt sich die grundlegende Wirkungsweise eines IS-Begrenzer demonstrieren: Über jeden Transformator kann ein Kurzschlussstrom von 31,5 kA zum Kurzschlussort hinter dem Abgangsschalter fließen, also insgesamt 63 kA. Die Sammelschienenanlage ist jedoch nur für 31,5 kA Anfangs-Kurzschlussstrom ausgelegt. Im ersten Stromanstieg des Kurzschlussstromes öffnet der IS-Begrenzer in der Längstrennung. Er begrenzt den Strom i2 so schnell, dass er keinen Beitrag mehr zum Scheitelwert des Kurzschlussstroms i1 + i2 am Kurzschlussort liefert. Damit wird die Schaltanlage an keiner Stelle mit einem höheren als dem zulässigen Strom beansprucht.
Ein IS-Begrenzer besteht aus einem schnell öffnenden Hauptstrompfad (für Bemessungsströme bis 5 000 A), der jedoch ein niedriges Schaltvermögen hat. Parallel ist eine Sicherung mit hohem Ausschaltvermögen geschaltet. Eine kleine Sprengkapsel dient als Energiespeicher zum Öffnen des Hauptstrompfads (Bild 2). Damit wird die kurze Reaktionszeit erreicht, um die Stoßkurzschlussströme zu begrenzen und die weiteren Anlagenkomponenten vor zerstörerischen dynamischen und thermischen Kräften zu bewahren. Sobald der Hauptstrompfad im Ansprechfall geöffnet hat, fließt der Strom über die Sicherung, die ihn in 0,5 ms begrenzt und im nächsten Spannungsnulldurchgang endgültig unterbricht (Bild 4).