Detektion von stromschwachen Störlichtbögen in Niederspannungsschaltanlagen:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Inst.
2014
|
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe des Instituts für Energieübertragung und Hochspannungstechnik, IEH
10 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 139 S. Ill., graph. Darst. |
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| adam_text | DETEKTION VON STROMSCHWACHEN
STÖRLICHTBÖGEN IN
NIEDERSPANNUNGSSCHALTANLAGEN
Von der Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik der
Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktor-Ingenieurs
(Dr -Ing ) genehmigte Abhandlung
vorgelegt von
Peter Müller
aus Schwäbisch Gmünd
Hauptberichter: Prof Dr -Ing Stefan Tenbohlen
Mitberichter: Prof Dr -Ing Steffen Großmann
Tag der mündlichen Prüfung: 25 02 2014
Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik der
Universität Stuttgart
2014
ULB Darmstadt
19036120
3
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Inhaltsverzeichnis 5
Abkürzungen und Formelzeichen 7
Kurzfassung 8
Abstract 10
1 Einleitung und Ziel der Arbeit 13
1 1 Schaltanlagen im Niederspannungsnetz 13
1 2 Fehlerarten in Schaltanlagen 16
1 3 Stand der Technik 20
131 Sicherungen und Leistungsschalter 20
132 Are Fault Circuit Interrupter (AFCI) 23
133 Optische Lichtbogendetektion 25
1 4 Ziel der Arbeit 27
2 Grundlagen zu Störlichtbögen in Schaltanlagen 31
2 1 Grundlagen der Gasentladung 31
211 Elektronenaustritt aus Metallen 32
212 Gasentladungsarten 32
213 Aufbau der Lichtbogensäule 33
214 Die Lichtbogenkennlinien 34
2 2 Eigenschaften des Wechselstromlichtbogens 36
221 Das Zünden des Lichtbogens 36
222 Erlöschen des Lichtbogens 38
2 3 Lichtbogenfehler in Niederspannungsschaltanlagen 38
3 Versuchsaufbau zur Erzeugung von Lichtbögen 43
3 1 Messaufbau zur Nachbildung einer Schaltanlage 45
3 2 Parallele Lichtbogenfehler 48
321 Lichtbogenzündung 49
322 Zündung mit Metallfilm- und Kohleschichtwiderständen 53
323 Reproduzierbarkeit der Lichtbogenzündung 56
3 3 Serieller Lichtbogenfehler 57
331 Besonderheiten des seriellen Lichtbogens 57
332 Nachbildung einer seriellen Fehlerstelle 58
5
Inhaltsverzeichnis
333 Feuchtigkeit in Sammelschienenkontakten 63
334 Auswirkungen des Lichtbogens auf die Sammelschiene 64
4 Merkmale von stromschwachen Lichtbögen im Zeit- und
Frequenzbereich 65
4 1 Charakteristische Lichtbogenmerkmale im Zeitbereich 65
411 Steiler Stromanstieg durch den Zündvorgang 65
412V ariierender Zündzeitpunkt 66
413 Löschflanke 69
4 2 Lichtbogenmerkmale im Frequenzspektrum 70
421 Frequenzspektren von seriellen und parallelen Lichtbögen 70
422 Einfluss des Lichtbogen auf das Stromspektrum 72
4 3 Verbraucher im Netz und ihr Einfluss auf den Lichtbogen 73
431 Einfluss von induktiven Lasten auf das Frequenzspektrum 74
432 Kapazitive Lasten und ihr Einfluss auf das Frequenzspektrum 79
433 Netzrückwirkungen durch Lasten mit Pulsweitenmodulation 82
5 Auswertealgorithmen zur Fehlerdetektion 85
5 1 Lichtbogenerkennung im Zeitbereich 85
511 Detektion über steile Stromflanken 85
512 Vergleich von Integralen über eine Halbwelle 93
513 Vergleich von normierten Halbwellenintegralen 99
5 2 Auswertung im Frequenzbereich 106
521 Integral über das Frequenzspektrum 106
522 Spektralanalyse ohne ungeradzahlige Harmonische 108
5 3 Grenzen der Lichtbogendetektion in Schaltanlagen 116
531 Verhältnis von Lichtbogenstrom zu Gesamtstrom 116
532 Selektivität 117
5 4 Zusammenfassung der Auswerteverfahren 119
6 Zusammenfassung und Ausblick 123
6 1 Zusammenfassung der Ergebnisse 123
6 2 Ausblick auf weitere Arbeiten 126
Anhang A 128
Anhang B 129
Literaturverzeichnis 133
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