Leitfaden zur Koordination von ATS & Schutzschaltern: Icw & Selektivität erläutert

Warum die meisten ATS-Spezifikationen den kritischen Koordinationsfaktor übersehen

Bei der Spezifizierung eines automatischen Transferschalters konzentrieren sich die meisten Elektroingenieure auf die offensichtlichen Parameter: Dauerstrombelastbarkeit, Umschaltzeit und Spannungsverträglichkeit. Doch in Tausenden von Installationen weltweit lauert eine kritische Nachlässigkeit – der Koordinationsalbtraum zwischen vorgelagerten Leistungsschaltern und der Kurzschlussfestigkeit der ATS. Diese Lücke wird bei Fehlerbedingungen katastrophal, wenn ein nicht abgestimmtes Schutzschema entweder zu unerwünschten Auslösungen führt, die ganze Anlagen verdunkeln, oder die Geräte überhaupt nicht schützt.

Das grundlegende Problem liegt im komplexen Zusammenspiel zwischen Selektivitätskategorien von Leistungsschaltern, Kurzzeitstromfestigkeit (Icw)und Fehlerstromtoleranz der ATS. Wenn Ingenieure Leistungsschalter der Kategorie B mit absichtlichen Zeitverzögerungen spezifizieren, um eine selektive Koordination zu erreichen, schaffen sie ein Szenario, in dem die ATS den vollen Fehlerstrom während dieses Verzögerungsfensters überstehen muss – oft 100 Millisekunden bis 1 Sekunde. Standardmäßige ATS-Einheiten mit einer Nennleistung von 3 Zyklen können diesen verlängerten Fehlerdauern einfach nicht standhalten, was zu Kontaktschweißungen, Lichtbogenschäden oder einem vollständigen Ausfall des Transferschalters führt.

Dieser umfassende Leitfaden bietet Ihnen die technischen Einblicke, die Sie benötigen, um die ATS-Leistungsschalter-Koordination zu beherrschen, den Unterschied zwischen Schutzgeräten der Kategorien A und B zu verstehen, die Prinzipien der zeitbasierten Selektivität korrekt anzuwenden und Transferschalter zu spezifizieren, die mit Ihrer Überstromschutzstrategie übereinstimmen – egal, ob Sie Notstromsysteme für Krankenhäuser, Rechenzentren oder kritische Industrieanlagen entwerfen.

Teil 1: Verständnis der Leistungsschalterkategorien und Icw-Werte

1.1 Leistungsschalter der Kategorie A vs. Kategorie B: Die Grundlage der Koordinationsstrategie

Die Norm IEC 60947-2 unterteilt Niederspannungsleistungsschalter in zwei grundlegende Schutzkategorien, die ihr Koordinationsverhalten bestimmen. Leistungsschalter der Kategorie A arbeiten mit unverzögerten magnetischen Auslösefunktionen und bieten keine absichtliche Kurzzeitverzögerung. Diese Geräte – typischerweise Kompaktleistungsschalter (MCCBs) und Leitungsschutzschalter (MCBs) – sind so konstruiert, dass sie so schnell wie möglich auslösen, wenn ein Fehlerstrom erkannt wird, normalerweise innerhalb von 10-20 Millisekunden. Leistungsschalter der Kategorie A haben keine Icw-Nennleistung, da sie zum Unterbrechen und nicht zum Aushalten von Kurzschlussströmen ausgelegt sind.

Sie setzen Leistungsschalter der Kategorie A in Motorabzweigkreisen, Endverteilungen und Stromkreisabsicherungen ein, wo das Ziel eine sofortige Fehlerbeseitigung ist. Die schnell wirkende Charakteristik schützt Kabel und nachgeschaltete Geräte vor thermischer und mechanischer Beanspruchung, bietet aber keine Koordinationsflexibilität. Wenn irgendwo in der Schutzzone ein Fehler auftritt, löst der Leistungsschalter der Kategorie A aus – Punkt.

Leistungsschalter der Kategorie B, hingegen verfügen über einstellbare Kurzzeitverzögerungsfunktionen, die ausgefeilte zeitbasierte Koordinationsstrategien ermöglichen. Diese Geräte – vorwiegend offene Leistungsschalter (ACBs) und bestimmte Hochleistungs- MCCBs– können so programmiert werden, dass sie ihre Auslösung bei Erkennung eines Fehlerstroms absichtlich zwischen 0,05 und 1,0 Sekunden verzögern. Dieses Verzögerungsfenster ermöglicht es nachgeschalteten Schutzgeräten, Fehler zuerst zu beseitigen, wodurch eine echte selektive Koordination erreicht wird. Leistungsschalter der Kategorie B müssen eine Icw-Nennleistung aufweisen, die ihre Fähigkeit bescheinigt, den Fehlerstrom während der Verzögerungszeit ohne Beschädigung auszuhalten.

Feature	Leistungsschalter der Kategorie A	Leistungsschalter der Kategorie B
Auslösecharakteristik	Unverzögert (10-20ms)	Einstellbare Verzögerung (0,05-1,0s)
Icw-Nennstromstärke	Nicht angegeben	Obligatorische Nennleistung
Typische Typen	MCB, Standard-MCCB	ACB, erweiterter MCCB
Primäre Verwendung	Abzweig-/Stromkreisleitungen	Haupteinspeisungen, Kuppelschalter
Koordinationsmethode	Nur Stromstärke	Zeitverzögerte Selektivität
Relative Kosten	Unter	Höher
Anwendungskomplexität	Einfach	Erfordert eine Koordinationsstudie

Das Verständnis dieser grundlegenden Unterscheidung ist unerlässlich, wenn die Auswahl des Schutzes für ATS-Installationen erfolgt, da die Leistungsschalterkategorie die Anforderungen an die ATS-Nennleistung und die Komplexität der Koordination direkt bestimmt.

1.2 Was ist Icw (Kurzzeitstromfestigkeit)?

Bemessungs-Kurzzeitstromfestigkeit (Icw) stellt den maximalen Effektivwert des symmetrischen Kurzschlussstroms dar, den ein Leistungsschalter der Kategorie B für eine bestimmte Dauer führen kann, ohne auszulösen oder thermische oder elektrodynamische Schäden zu erleiden. Die IEC 60947-2 definiert Standardprüfdauern von 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 und 1,0 Sekunden, wobei der Leistungsschalter während des gesamten Fehlers geschlossen bleibt, während er auf Kontaktverschlechterung, Isolationsfehler oder mechanische Verformung überwacht wird.

Warum Icw für die ATS-Koordination von entscheidender Bedeutung ist²: Wenn Sie einen vorgelagerten Leistungsschalter der Kategorie B mit einer Kurzzeitverzögerung von 0,2 Sekunden konfigurieren, um eine Selektivität mit nachgeschalteten Abzweigen zu erreichen, muss jedes Gerät in Reihe – einschließlich der ATS – den Fehlerstrom für diese gesamte Verzögerung aushalten. Ein Leistungsschalter mit einer Nennleistung von Icw = 42 kA für 0,5 s kann 42.000 Ampere für eine halbe Sekunde aushalten, aber wenn Ihrer ATS die entsprechende Kurzzeitstromfestigkeit fehlt, wird sie zum schwachen Glied, das unter Koordinationsschemata ausfällt, die die Systemzuverlässigkeit verbessern sollen.

Typischer Icw-BereichÜbliche Zeitwerte.

Leistungsschaltertyp	Hochleistungs-MCCB	12-50 kA	Anwendung Beispiel
0,05s, 0,1s, 0,25s	Hauptverteilungsschalttafel	0,1s, 0,25s, 0,5s, 1,0s	Serviceeingang, Buskupplung
Air Circuit Breaker (ACB)	30-100 kA	Kompakter ACB	50-85 kA
0,25s, 0,5s, 1,0s	Generatorhauptleitung, USV-Eingang	: Der Icw-Wert auf dem Datenblatt eines Leistungsschalters geht typischerweise von der maximalen Verzögerungszeit (oft 1,0 s) aus. Wenn Ihre Koordinationsstudie kürzere Verzögerungen erfordert (z. B. 0,1 s), können Sie möglicherweise einen Leistungsschalter mit einer niedrigeren Icw-Nennleistung verwenden, da die thermische Belastung I²t bei 0,1 s deutlich geringer ist als bei 1,0 s. Stellen Sie immer sicher, dass I²t(Fehler) < Icw × t(Verzögerung).	Generator main, UPS input

Profi-Tipp: The Icw value on a breaker’s datasheet typically assumes the maximum delay time (often 1.0s). If your coordination study requires shorter delays (e.g., 0.1s), you may be able to use a breaker with lower Icw rating, since the thermal stress I²t at 0.1s is significantly less than at 1.0s. Always verify that I²t(fault) < I²cw × t(delay).

1.3 Zugehörige Nennwerte: Icu, Ics und Icm

Das Kurzschlussverhalten von Leistungsschaltern umfasst vier zusammenhängende Nennwerte, die als koordiniertes System und nicht als isolierte Spezifikationen verstanden werden müssen.

Icu (Ultimatives Kurzschlussausschaltvermögen) definiert den maximalen Effektivwert des symmetrischen Fehlerstroms, den der Schalter unter den in IEC 60947-2 festgelegten Testbedingungen sicher unterbrechen kann. Nach dem Ausschalten bei Icu kann der Schalter beschädigt und für den weiteren Betrieb ungeeignet sein, darf aber keine Sicherheitsgefahr darstellen. Stellen Sie sich Icu als die Überlebensschwelle vor – der Schalter hat es überstanden, aber nur knapp. Für kritische Installationen sollte der verfügbare Fehlerstrom unter allen Betriebsszenarien deutlich unter Icu bleiben.

Ics (Gebrauchs-Kurzschlussausschaltvermögen) stellt den Fehlerstrompegel dar, bei dem der Schalter unterbrechen und dann den normalen Betrieb mit voller Leistungsfähigkeit fortsetzen kann. Die IEC-Norm definiert Ics als Prozentsatz von Icu – typischerweise 25 %, 50 %, 75 % oder 100 %, abhängig von der Schalterausführung und dem vorgesehenen Anwendungsbereich. Für unternehmenskritische Transferschaltersysteme in Krankenhäusern, Rechenzentren oder Notstromanlagen stellt die Spezifizierung von Schaltern mit Ics = 100 % von Icu sicher, dass selbst maximal bewertete Fehlerereignisse die Integrität des Schutzsystems nicht beeinträchtigen.

Icm (Bemessungseinschaltstrom) gibt den maximalen Spitzenwert des Momentanstroms an, den der Schalter bei Nennspannung sicher einschalten kann. Dieser Nennwert wird bei ATS-Umschaltvorgängen und Generatorsynchronisationssequenzen kritisch, wenn Sie in einen bestehenden Fehlerzustand schalten. Die Beziehung zwischen Icm und Icu hängt vom Leistungsfaktor der Fehlerschleife ab: Icm = k × Icu, wobei k von 1,5 (hochohmige, ohmsche Fehler) bis 2,2 (niederohmige, induktive Fehler, typisch in Stromversorgungssystemen) reicht. Für einen Schalter mit Icu = 50 kA bei cos φ = 0,3 ist Icm ≈ 110 kA Spitze zu erwarten.

Häufiger Fehler: Ingenieure überprüfen oft, ob der Icu des vorgeschalteten Schalters den verfügbaren Fehlerstrom überschreitet, versäumen es aber, die Icw-Eignung zu überprüfen, wenn Zeitverzögerungen eingesetzt werden. Für Generator-ATS-Netz-Koordinationsschemata, kann diese Nachlässigkeit katastrophal sein – der Schalter übersteht den Fehler (erfüllt Icu), aber die ATS-Schweißkontakte während des 0,3-Sekunden-Verzögerungsfensters, weil niemand die Kurzzeitfestigkeit überprüft hat.

Teil 2: Selektivitätsprinzipien und Koordinationsstrategien

2.1 Was ist Selektivität (Diskriminierung)?

Selektivität, auch Diskriminierung oder Koordination genannt, beschreibt die strategische Anordnung von Überstromschutzeinrichtungen in einem Verteilungssystem, so dass nur die Schutzeinrichtung unmittelbar vor einem Fehler auslöst, während alle anderen vorgeschalteten Einrichtungen geschlossen bleiben. Das technische Ziel ist es, den Umfang der Stromunterbrechung zu minimieren – den kleinstmöglichen Abschnitt der Anlage, der von dem Fehler betroffen ist, zu isolieren und gleichzeitig die Betriebskontinuität für alle anderen Lasten aufrechtzuerhalten.

Betrachten Sie ein Verteilungssystem, das zwanzig Fertigungszellen über einzelne Abgangsleistungsschalter versorgt, die alle von einem gemeinsamen Hauptleistungsschalter versorgt werden. Ohne Selektivität könnte ein Erdschluss in Zelle 1 den Hauptleistungsschalter auslösen, alle zwanzig Zellen verdunkeln und die Produktion in der gesamten Anlage zum Stillstand bringen. Mit der richtigen Selektivität öffnet nur der Abgangsleistungsschalter von Zelle 1 und begrenzt den Ausfall auf eine Zelle, während die anderen neunzehn weiterarbeiten.

Zwei grundlegende Mechanismen ermöglichen die Selektivität: Stromselektivität (auch Ampere-Selektivität oder Diskriminierung nach Größe genannt) und Zeitselektivität (Diskriminierung durch absichtliche Verzögerung). Die meisten koordinierten Schutzschemata verwenden beide Mechanismen über verschiedene Fehlerstrombereiche hinweg und erreichen eine partielle Selektivität bei hohen Fehlerstrompegeln und eine totale Selektivität bei niedrigeren Strömen, wo die Systemimpedanz naturgemäß Fehlergrößen an verschiedenen Stellen unterscheidet.

2.2 Stromselektivität: Natürliche Koordination nach Größe

Die Stromselektivität nutzt die natürliche Impedanz von Kabeln und Transformatoren, um Fehlerstromgrößenunterschiede zwischen den Verteilungsebenen zu erzeugen. Ein Fehler am Lastende eines 50 Meter langen Abgangskabels zieht aufgrund der Kabelimpedanz deutlich weniger Strom als ein Fehler am Ursprung des Abgangs. Indem Sie die momentane Auslöseschwelle des vorgeschalteten Schalters über den maximalen Fehlerstrom einstellen, den der nachgeschaltete Schalter sieht, erreichen Sie automatisch Selektivität – die nachgeschaltete Einrichtung löst bei niedrigeren Strömen aus, die vorgeschaltete Einrichtung reagiert nur auf Fehler in ihrer Schutzzone.

Beispiel: Ein 400A-Hauptleistungsschalter speist einen 100A-Abgangsleistungsschalter über 75 Meter 50mm²-Kupferkabel. Der Kurzschlussstrom am Standort des Hauptleistungsschalters kann 35 kA erreichen, aber die Kabelimpedanz begrenzt den maximalen Fehlerstrom an den Lastklemmen des Abgangsleistungsschalters auf etwa 12 kA. Das Einstellen der momentanen Auslösung des Hauptleistungsschalters auf 25 kA und der magnetischen Auslösung des Abgangs auf 15 kA schafft ein Selektivitätsfenster – jeder Fehler, der weniger als 25 kA zieht, wird nur durch den Abgangsleistungsschalter beseitigt.

Die Einschränkung der Stromselektivität ist die Selektivitätsgrenze– der Fehlerstrompegel, bei dem sich die Zeit-Strom-Kennlinien von vorgeschalteten und nachgeschalteten Einrichtungen schneiden. Unterhalb dieses Stroms arbeitet nur die nachgeschaltete Einrichtung. Darüber können beide Einrichtungen gleichzeitig auslösen (Verlust der Selektivität). Für ein typisches MCCB-Koordinationspaar liegen die Selektivitätsgrenzen je nach Schalternennwerten und herstellerseitigen Selektivitätstabellen zwischen 3 und 15 kA.

Partielle Selektivität liegt vor, wenn die Koordination bis zur Selektivitätsgrenze aufrechterhalten wird, aber bei höheren Fehlerströmen verloren geht. Totale Selektivität bedeutet, dass sich die Koordination auf das volle Ausschaltvermögen der nachgeschalteten Einrichtung erstreckt. Für Installationen, bei denen automatischer Transferschalter-Fehlerschutz muss die Stabilität des vorgeschalteten Schalters bei nachgeschalteten Fehlern gewährleisten, ist die totale Selektivität oft durch Spezifikationen oder Code-Anforderungen vorgeschrieben.

2.3 Zeitselektivität mit Icw: Engineering absichtlicher Verzögerungen

Die Zeitselektivität führt absichtliche Verzögerungen in vorgeschalteten Schutzeinrichtungen ein, um ein Koordinationsfenster zu schaffen, in dem nachgeschaltete Einrichtungen zuerst Fehler beseitigen können. Dieser Ansatz ist unerlässlich, wenn die Stromselektivität allein keine totale Koordination erreichen kann, insbesondere bei hohen Fehlerstrompegeln in der Nähe der Stromquelle, wo die Impedanzunterscheidung zwischen den Ebenen minimal ist.

Das Prinzip ist einfach: Konfigurieren Sie den vorgeschalteten Schalter der Kategorie B mit einer Kurzzeitverzögerung (typischerweise 0,1 s, 0,2 s oder 0,4 s) und stellen Sie dann nachgeschaltete Schalter mit progressiv kürzeren Verzögerungen oder momentaner Auslösung ein. Wenn ein Fehler auftritt, arbeitet der nachgeschaltete Schalter, der dem Fehler am nächsten ist, innerhalb von 10-30 ms, während der vorgeschaltete Schalter absichtlich für seine voreingestellte Verzögerung geschlossen bleibt. Wenn der nachgeschaltete Schalter den Fehler erfolgreich beseitigt, löst die vorgeschaltete Einrichtung nie aus. Wenn die nachgeschaltete Einrichtung ausfällt oder der Fehler ihre Schaltleistung überschreitet, arbeitet der vorgeschaltete Schalter nach seiner Verzögerung und bietet einen Backup-Schutz.

Kritische Anforderung: Der vorgeschaltete Schalter der Kategorie B muss über einen ausreichenden Icw-Nennwert verfügen, um den Fehlerstrom während der gesamten Verzögerungszeit zu überstehen. Die maßgebliche Gleichung lautet:

Ich²t(fault) < I²cw × t(Verzögerung)

Wobei I²t(Fehler) die thermische Energie des Fehlers darstellt (Strom im Quadrat × Zeit) und I²cw × t(Verzögerung) die Widerstandsfähigkeit des Schalters darstellt.

Koordinationsstufe	Gerätetyp	Auslöseverzögerungseinstellung	Erforderliche Icw bei 30 kA Fehler
Stufe 3 – Haupteinspeisung	ACB 1600A	0,4 s Verzögerung	42 kA für 0,5 s
Stufe 2 – Unterverteilung	MCCB 400A	0,2 s Verzögerung	35 kA für 0,25 s
Stufe 1 – Abgang	MCCB 100A	Unmittelbar	Nicht zutreffend (Kategorie A)

In dieser Kaskade wird ein 30 kA Fehler auf Stufe 1 vom 100A-Abgangsleistungsschalter in 20 ms beseitigt. Der 400A-Schalter wartet 0,2 s (muss 30 kA für mindestens 0,25 s gemäß seinem Icw-Nennwert standhalten), sieht den Fehler beseitigt und bleibt geschlossen. Der 1600A-Hauptleistungsschalter wartet 0,4 s (muss 30 kA für mindestens 0,5 s standhalten) und bleibt ebenfalls geschlossen. Ergebnis: Nur der fehlerhafte Abgang verliert Strom.

Häufiger Fehler: Ingenieure deaktivieren manchmal die momentane Auslösung am Hauptleistungsschalter, um die “Koordination zu verbessern”, ohne zu überprüfen, ob alle in Reihe geschalteten Geräte – einschließlich des ATS – der verlängerten Fehlerdauer standhalten können. Dies erzeugt eine Schutzlücke, in der Geräteschäden auftreten, bevor die verzögerte Auslösung aktiviert wird.

2.4 Selektivität in kritischen Systemen: NEC- und Lebenssicherheitsanforderungen

Der National Electrical Code (NEC) Artikel 700.28 schreibt die selektive Koordination für Überstromschutzeinrichtungen von Notstromsystemen vor und fordert “Koordination durch die Auswahl und Installation von Überstromschutzeinrichtungen und deren Nennwerten oder Einstellungen für den vollen Bereich der verfügbaren Überströme von Überlast bis zum maximal verfügbaren Fehlerstrom”. Ähnliche Anforderungen finden sich in NEC Artikel 517 für Gesundheitseinrichtungen und Artikel 708 für kritische Betriebsstromversorgungssysteme.

Diese Code-Anforderungen wirken sich grundlegend auf die ATS-Spezifikationsstrategien aus. Um eine Code-konforme selektive Koordination in der Notstromverteilung zu erreichen, müssen Ingenieure oft die momentane Auslösefunktion an vorgeschalteten Schaltern, die den ATS versorgen, deaktivieren oder erheblich verzögern. Ein Hauptleistungsschalter, der normalerweise in 1-2 Zyklen (16-32 ms) während eines 40 kA Fehlers auslösen würde, könnte auf eine Verzögerung von 0,3 Sekunden eingestellt werden, um mit nachgeschalteten Notstromabgängen zu koordinieren.

Dies erzeugt das Koordinationsparadoxon: Gerade die Verzögerungen, die für eine Code-konforme Selektivität erforderlich sind, setzen den ATS einer längeren Fehlerexposition aus, die Standard-3-Zyklen-Widerstandsfähigkeitswerte nicht überstehen können. Verständnis der Kurzschlussfestigkeit von Transferschaltern wird bei der Auslegung von Notstromsystemen zur Pflicht und ist nicht optional. Sie müssen entweder kurzzeitbelastbare ATS-Einheiten spezifizieren, die die Koordinationsverzögerung überstehen können, oder das Schutzschema mit strombegrenzenden Geräten (Sicherungen) neu auslegen, die eine inhärente Selektivität ohne Zeitverzögerungen bieten.

Profi-Tipp: Bevor Sie die Leistungsschaltereinstellungen für Notstromsysteme festlegen, führen Sie eine vollständige Koordinationsstudie durch, die die Kurzschlussfestigkeit des ATS als Randbedingung berücksichtigt. Viele Ingenieure stellen zu spät fest, dass die Einhaltung von NEC 700.28 mit den von ihnen gewählten Leistungsschaltereinstellungen ein Upgrade auf einen teureren, kurzzeitbelastbaren Transferschalter erfordert – eine Änderungsanforderung, die durch eine ordnungsgemäße Koordinationsanalyse in der frühen Phase hätte vermieden werden können.

Teil 3: Kurzschlussfestigkeit und Koordinationsanforderungen von ATS

3.1 ATS-Bemessungskurzschlussstrom (WCR): Grundlagen verstehen

Jeder automatische Transferschalter hat einen Bemessungskurzschlussstrom (WCR) der den maximalen prospektiven Kurzschlussstrom definiert, dem der Transferschalter bei Schutz durch eine bestimmte Überstromschutzeinrichtung (OCPD) sicher standhalten kann. Diese Bewertung ist keine eigenständige Gerätefähigkeit – sie stellt eine getestete und zertifizierte Kombination des ATS mit bestimmten Typen und Einstellungen des vorgeschalteten Schutzes dar.

Standard-ATS-Bewertungen basieren typischerweise auf 3-Zyklen-Festigkeitsprüfung (ca. 50 Millisekunden bei 60 Hz), während der der Transferschalter dem Fehlerstrom standhalten muss, während die vorgeschaltete OCPD öffnet, ohne dass es zu Kontaktschweißungen, Isolationsfehlern oder mechanischen Beschädigungen kommt. Die Prüfung erfolgt gemäß den UL 1008-Protokollen (Standard für Transferschaltergeräte), die das Gerät Worst-Case-Fehlerszenarien unterwerfen, einschließlich des Aufschaltens auf bestehende Fehler und Fehler, die auftreten, während die Kontakte geschlossen sind.

Die technischen Daten des ATS-Herstellers stellen den WCR typischerweise in zwei Formaten dar:

“Spezifische Leistungsschalter”-Bewertungen zertifizieren den ATS für die Verwendung mit explizit identifizierten Leistungsschaltermodellen, -nennwerten und -auslöseeinstellungen. Zum Beispiel: “100kA SCCR bei Schutz durch Square D Modell HDA36100, 100A Rahmen, magnetische Auslösung eingestellt auf 10×In, mit aktivierter unverzögerter Auslösung.” Dies bietet eine maximale Bewertung, schränkt aber die Designflexibilität ein.

“Beliebige Leistungsschalter”-Bewertungen zertifizieren den ATS für die Verwendung mit jedem Leistungsschalter, der bestimmte Eigenschaften erfüllt – typischerweise eine unverzögerte Auslösefähigkeit und eine Abschaltzeit von maximal 3 Zyklen erfordert. Zum Beispiel: “42kA SCCR bei Schutz durch jeden Leistungsschalter mit Nennstrom ≥100A mit unverzögerter Auslösung und maximaler Abschaltzeit von 3 Zyklen.” Dies bietet Designflexibilität, aber oft bei reduzierten Fehlerstromwerten.

Übliche WCR-Werte für kommerzielle und leichtindustrielle ATS-Einheiten reichen von 10kA bis 100kA, mit typischen Werten von 22kA, 42kA, 65kA und 85kA, abhängig von Rahmengröße und Konstruktion:

ATS-Rahmengröße	Typischer 3-Zyklen-WCR-Bereich	Übliche OCPD-Anforderung
30-100A	10-35 kA	Beliebiger Leistungsschalter, unverzögerte Auslösung
150-400A	22-65 kA	Spezifischer Leistungsschalter oder strombegrenzende Sicherung
600-1200A	42-100 kA	Spezifischer Leistungsschalter mit dokumentierten Einstellungen
1600-3000A	65-200 kA	Engineered Coordination, oft abgesichert

Profi-Tipp: Der Begriff “beliebiger Leistungsschalter” ist etwas irreführend – er bedeutet eigentlich “jeder Leistungsschalter mit unverzögerter Auslösung, der in 3 Zyklen oder weniger abschaltet”. Dies schließt Leistungsschalter der Kategorie B aus, die mit kurzzeitigen Verzögerungen konfiguriert sind, eine Einschränkung, die viele Ingenieure überrascht, wenn sie versuchen, eine selektive Koordination zu erreichen.

3.2 Kurzzeitbelastbare ATS: Engineering-Lösungen für zeitverzögerte Koordination

Um die Koordination mit Leistungsschaltern der Kategorie B zu ermöglichen, die absichtliche Zeitverzögerungen verwenden, bieten ATS-Hersteller kurzzeitbelastbare Transferschalter die so geprüft wurden, dass sie bestimmten Fehlerströmen für längere Zeiträume von bis zu 30 Zyklen (0,5 Sekunden) standhalten. Diese speziellen Einheiten werden strengen Tests gemäß den UL 1008-Bestimmungen unterzogen, die die Kontaktintegrität, die Lichtbogenunterbrechungsfähigkeit und die strukturelle Stabilität unter anhaltenden Fehlerbedingungen überprüfen, die Standard-Transferschalter zerstören würden.

Typische Kurzzeitwerte folgen einer Zeit-Strom-Beziehung, bei der höhere Ströme für kürzere Dauern toleriert werden:

• 30kA für 0,3 Sekunden (18 Zyklen)
• 42kA für 0,2 Sekunden (12 Zyklen)
• 50kA für 0,1 Sekunden (6 Zyklen)

Die technischen Kompromisse für kurzzeitbelastbare ATS-Einheiten sind erheblich. Die Konstruktion erfordert schwerere Kontaktbaugruppen mit verbesserten Kontaktmaterialien (oft Silber-Wolfram-Legierungen), erhöhte Kontaktanpresskräfte, um der elektromagnetischen Abstoßung zu widerstehen, robuste Lichtbogenlöschkammern mit fortschrittlicher Löschung und verstärkte Rahmenstrukturen, um elektrodynamischen Kräften standzuhalten. Diese Verbesserungen erhöhen die ATS-Kosten typischerweise um 30-60% im Vergleich zu Standard-Äquivalenten mit 3-Zyklen-Nennwert und können die physischen Abmessungen um 20-40% erhöhen.

Die Verfügbarkeit ist eine weitere Einschränkung. Die meisten Hersteller beschränken die Kurzzeitwerte auf größere Rahmen (≥400A), bei denen die physische Größe eine verstärkte Konstruktion ermöglicht. Einige Werte sind aufgrund der Komplexität, eine gleichmäßige Kurzzeitfestigkeit über Vierpol-Designs zu erreichen, bei denen der Neutralleiter unterschiedlichen thermischen Belastungsmustern ausgesetzt ist, nur in dreipoligen Konfigurationen für einphasige Anwendungen verfügbar.

Wann kurzzeitbelastbare ATS spezifizieren: Kritische Anwendungen, die eine selektive Koordination gemäß NEC Artikel 700.28 (Notstromsysteme), Gesundheitseinrichtungen gemäß NEC Artikel 517, Rechenzentren mit Tier III/IV-Zuverlässigkeitsanforderungen oder jede Installation erfordern, bei der automatische Transferschalterkoordination mit zeitverzögerten Leistungsschaltern erforderlich ist, um die Betriebskontinuität kritischer Lasten aufrechtzuerhalten.

3.3 ATS-Koordination mit Leistungsschaltern: Entscheidungsrahmen

Die Koordinationsbeziehung zwischen einem ATS und seiner vorgeschalteten OCPD bestimmt nicht nur die Angemessenheit des Fehlerschutzes, sondern auch die Systemzuverlässigkeit während des normalen und Notbetriebs. Das Verständnis des Entscheidungsrahmens verhindert kostspielige Spezifikationsfehler.

Szenario 1: Leistungsschalter der Kategorie A vorgeschaltet (unverzögerte Auslösung)

Dies stellt den einfachsten und häufigsten Koordinationsfall dar. Der vorgeschaltete Leistungsschalter der Kategorie A arbeitet mit unverzögerter magnetischer Auslösung und schaltet Fehler in 1-3 Zyklen (16-50ms) ab. Die ATS-Spezifikationsanforderung ist unkompliziert:

ATS WCR ≥ Verfügbarer Fehlerstrom am ATS-Standort

Wenn Kurzschlussberechnungen 35kA am ATS ergeben, spezifizieren Sie einen ATS mit mindestens 35kA WCR für den gewählten Leistungsschaltertyp (spezifisch oder “beliebiger Leistungsschalter”). Der ATS muss keine Kurzzeitfestigkeit aufweisen, da der Fehler innerhalb des Standard-3-Zyklen-Testfensters behoben wird.

Szenario 2: Leistungsschalter der Kategorie B mit Zeitverzögerung (selektive Koordination)

Dieses Szenario führt zu erheblicher Komplexität. Der vorgeschaltete Leistungsschalter der Kategorie B ist mit einer kurzzeitigen Verzögerung (typischerweise 0,1s bis 0,5s) konfiguriert, um mit nachgeschalteten Abgängen zu koordinieren. Während dieser Verzögerung muss der ATS dem vollen Fehlerstrom standhalten, ohne dass der Leistungsschalter eine Unterbrechung bewirkt.

Die Spezifikationsanforderungen werden:

1. ATS muss kurzzeitfest sein passend zur oder größer als die Leistungsschalterverzögerungseinstellung
2. ATS-Kurzzeitstromfestigkeit ≥ Verfügbarer Fehlerstrom
3. Leistungsschalter Icw-Wert ≥ Verfügbarer Fehlerstrom für die Verzögerungsdauer
4. I2t-Energie verifizieren²: I2cw(Leistungsschalter) × t(Verzögerung) UND I2²t(fault) < I²cw(ATS) × t(Nennwert)²t(fault) < I²: Ein Ingenieur spezifiziert einen 600A ATS, der durch einen 800A ACB geschützt ist, der mit einer kurzzeitigen Verzögerung von 0,3s für die nachgeschaltete Koordination konfiguriert ist. Der verfügbare Fehlerstrom am ATS-Standort beträgt 42kA aus der Versorgungsquelle. Erforderliche Spezifikationen:

Beispiel: An engineer specifies a 600A ATS protected by an 800A ACB configured with 0.3s short-time delay for downstream coordination. Available fault current at the ATS location is 42kA from the utility source. Required specifications:

• ATS: Mindestens 42 kA Kurzzeitstromfestigkeit für 0,3 s (oder höhere Nennwerte mit kürzerer Zeit, falls die I²t-Analyse dies bestätigt)²ACB: Icw ≥ 42 kA für mindestens 0,3 s (Icw = 50 kA für 0,5 s wäre ausreichend)
• Verifizieren: (42 kA)² × 0,3 s = 529 MJ/s < Schaltvermögen von Leistungsschalter und ATS (I²t-Fähigkeiten)
• Entscheidungsfaktor² Schutz der Kategorie A²Zeitverzögerter Schutz der Kategorie B

ATS-Nennleistungstyp	Standardmäßiges 3-Zyklus-WCR	Kurzzeitstromfestes WCR erforderlich
Komplexität der Koordination	Komplex – erfordert I²t-Analyse	30–60 % höher für kurzzeitstromfeste ATS
Konstruktionsrisiko	Einfach	Gering – Standardanwendung2Höher – erfordert detaillierte Untersuchung
Relative Kosten	Unter	Kleine Gewerbebetriebe, Wohngebäude
Krankenhäuser, Rechenzentren, Notstromsysteme	3.4 Häufige Koordinationsfehler: Was in der Praxis schief geht	Abbildung 5: Nebeneinander gestellte Analyse, die die Folgen einer Koordinationsfehlanpassung zeigt. Links: Ein kurzzeitstromfester ATS übersteht die verzögerte Fehlerbeseitigung unbeschadet. Rechts: Ein Standard-ATS mit 3 Zyklen fällt katastrophal aus, wenn er Fehlerströmen ausgesetzt ist, die über sein 50-ms-Nennwertfenster hinausgehen.
Anwendung Beispiel	Nach der Überprüfung von Hunderten von ATS-Installationen und Koordinationsstudien treten mehrere wiederkehrende Fehler auf, die die Sicherheit und Zuverlässigkeit beeinträchtigen:	Fehler 1: Verwendung von Standard-ATS mit 3 Zyklen mit zeitverzögertem vorgeschaltetem Leistungsschalter

. Dies ist der häufigste Fehler. Ein Ingenieur spezifiziert eine selektive Koordination, die eine Verzögerung des Leistungsschalters von 0,2 s erfordert, versäumt es jedoch, die ATS-Spezifikation von Standard auf kurzzeitstromfest aufzurüsten. Während des ersten signifikanten Fehlers verschweißen die ATS-Kontakte oder erleiden Lichtbogenschäden, da sie 200 ms lang einem Fehlerstrom ausgesetzt waren – das Vierfache ihrer Nennstromfestigkeitsdauer. Das System hat jetzt einen ausgefallenen Transferschalter und möglicherweise keine Notstromversorgung mehr.

. NEC 110.24 erfordert die Feldmarkierung des verfügbaren Fehlerstroms an der Serviceausrüstung. Bei ATS-Installationen muss die Feldmarkierung die Abhängigkeit des ATS von den Eigenschaften des vorgeschalteten OCPD berücksichtigen. Viele Installationen markieren fälschlicherweise nur den berechneten Fehlerstrom, ohne zu dokumentieren, dass die ATS-Nennleistung nur bei bestimmten Leistungsschaltereinstellungen gültig ist. Wenn Wartungspersonal später Leistungsschaltereinstellungen ändert (vielleicht die Aktivierung der momentanen Auslösung, die zuvor deaktiviert war), machen sie die ATS-Nennleistung ungültig, ohne es zu merken.

Fehler 3: Ignorieren der NEC 700.28-Anforderungen an die selektive Koordination für Notstromsysteme. Ingenieure wenden manchmal Standardpraktiken für den Verteilungsschutz auf Notstromsysteme an, ohne zu erkennen, dass NEC 700.28 eine selektive Koordination vorschreibt. Die resultierende Konstruktion verwendet eine momentane Auslösung an allen Leistungsschaltern (keine Selektivität) oder erreicht eine Selektivität nur im Überlastbereich, nicht aber unter Kurzschlussbedingungen (teilweise Selektivität). Code-Compliance-Fehler während der Inspektion erfordern eine kostspielige Neugestaltung.

Fehler 4: Nichtberücksichtigung von Impedanzunterschieden zwischen Generator und Versorgungsnetz. Der verfügbare Fehlerstrom von einem Standby-Generator ist aufgrund der subtransienten Reaktanz des Generators typischerweise 4-10 Mal niedriger als vom Versorgungsnetz. Ein ATS, der durch einen 65-kA-Leistungsschalter geschützt ist, sieht möglicherweise 52 kA vom Versorgungsnetz, aber nur 15 kA vom Generator. Ingenieure spezifizieren manchmal ATS-Nennleistungen ausschließlich auf der Grundlage von Versorgungsnetz-Fehlerpegeln und stellen dann während der Generatorlastprüfung fest, dass.

die Generatorquellenkoordination. unterschiedliche Zeit-Strom-Koordinationsherausforderungen schafft, die eine separate Analyse erfordern.

: Führen Sie vor der endgültigen Festlegung einer ATS-Spezifikation für eine kritische Anwendung eine vollständige Koordinationsstudie durch, die sowohl Versorgungsnetz- als auch Generatorfehlerquellen umfasst, alle Zeit-Strom-Kurven von Schutzgeräten einschließlich Leistungsschalter-Verzögerungseinstellungen modelliert, die ATS-Festigkeitsfähigkeiten für Worst-Case-Szenarien verifiziert und OCPD-Einstellungen dokumentiert, die die validierte Koordination aufrechterhalten. Diese Studie sollte von einem zugelassenen PE abgestempelt und in die Projektabschlussdokumente aufgenommen werden.. Teil 4: Praktische Spezifikations- und Designstrategien 4.1 Schrittweiser Koordinationsprozess: Engineering-Methodik Eine erfolgreiche ATS-Leistungsschalter-Koordination erfordert eine systematische Analyse nach einer bewährten Methodik. Hier ist der Engineering-Prozess, der zuverlässige Ergebnisse gewährleistet:.

Profi-TippSchritt 1: Berechnen Sie den verfügbaren Fehlerstrom am ATS-Standort.

Führen Sie eine Kurzschlussanalyse unter Verwendung des verfügbaren Fehlerstroms am Serviceeingang, an der Transformatorsekundärseite oder an den Generatoranschlüssen durch und berechnen Sie dann den Fehlerstrom am vorgeschlagenen ATS-Standort unter Berücksichtigung der Kabelimpedanz, der Transformatorimpedanz und der Quellenimpedanz. Analysieren Sie sowohl Versorgungsnetz- als auch Generatorquellen separat, da sie dramatisch unterschiedliche Fehlerstrompegel aufweisen. Verwenden Sie branchenübliche Software (SKM PowerTools, ETAP, EASYPOWER) oder manuelle Berechnungsmethoden gemäß IEEE 141 (Red Book).

Schritt 2: Bestimmen Sie die Anforderungen an die selektive Koordination

Überprüfen Sie die geltenden Codes (NEC Artikel 700, 517, 708), die Anforderungsspezifikationen des Eigentümers und die Analyse der betrieblichen Kritikalität. Bestimmen Sie, ob eine selektive Koordination obligatorisch (Notstromsysteme, Gesundheitswesen), empfohlen (kritische Prozesse) oder optional (allgemeine Verteilung) ist. Dokumentieren Sie den erforderlichen Koordinationsgrad: vollständige Selektivität (alle Fehlerströme) oder teilweise Selektivität (bis zur Selektivitätsgrenze).

Schritt 3: Wählen Sie den vorgeschalteten OCPD-Typ und die Einstellungen aus

Wählen Sie basierend auf den Koordinationsanforderungen die geeignete Schutzstrategie aus:.

Wenn momentane Auslösung akzeptabel

: Ein Leistungsschalter der Kategorie A ist geeignet – einfacher und kostengünstiger. Fahren Sie mit Schritt 4 mit der Standard-ATS-Nennleistungsprüfung fort.

Wenn Zeitverzögerung für Selektivität erforderlich

: Leistungsschalter der Kategorie B erforderlich. Bestimmen Sie die erforderlichen Verzögerungseinstellungen (0,1 s, 0,2 s, 0,4 s) basierend auf der Koordinationsstudie mit nachgeschalteten Geräten. Stellen Sie sicher, dass der Leistungsschalter eine ausreichende Icw-Nennleistung für die ausgewählte Verzögerung bei verfügbarem Fehlerstrom aufweist. Beachten Sie, dass ein kurzzeitstromfester ATS erforderlich ist.

• Schritt 4: Passen Sie die ATS-Nennleistung an die OCPD-Eigenschaften anKreuzreferenzieren Sie die OCPD-Auswahl mit den ATS-Nennleistungen:.
• Zeitverzögerter OCPD → Kurzzeitstromfester ATS erforderlich: Wählen Sie einen ATS mit einer Kurzzeitstromfestigkeit ≥ verfügbarem Fehlerstrom und einer Zeitnennleistung ≥ Leistungsschalter-Verzögerungseinstellung. Beispiel: Eine Leistungsschalter-Verzögerung von 0,2 s erfordert einen ATS mit einer minimalen Kurzzeitstromfestigkeit von 0,2 s (oder einer höheren Stromnennleistung mit kürzerer Zeit, falls die I²t-Analyse dies validiert).

Momentaner OCPD → Standard-ATS mit 3 Zyklen akzeptabel

: Überprüfen Sie, ob das ATS-WCR ≥ dem verfügbaren Fehlerstrom für die spezifische oder „beliebige Leistungsschalter“-Nennleistungskategorie entspricht, die Ihrer OCPD-Auswahl entspricht.

• Schritt 5: Überprüfen Sie die nachgeschaltete KoordinationsketteStellen Sie sicher, dass das gesamte Verteilungssystem vom Versorgungsnetz über den ATS bis zu den Lastabgängen die Koordination auf allen Ebenen aufrechterhält. Zeichnen Sie Zeit-Strom-Kurven für alle Geräte in Reihe auf. Überprüfen Sie eine ausreichende Zeitseparation (mindestens 0,1 s zwischen benachbarten Ebenen) und eine Stromgrößenseparation (Verhältnis ≥ 1,6:1 für Stromselektivität). Stellen Sie sicher, dass keine Kurvenschnittpunkte innerhalb des Betriebsbereichs des Fehlerstroms auftreten.²4.2 Engineering Best Practices: Professionelle Standards.
• Die Umsetzung dieser Praktiken unterscheidet professionelles Engineering von Spezifikationsroulette:Führen Sie immer eine umfassende Kurzschlussstudie durch, bevor Sie ATS und OCPDs spezifizieren.

. Verlassen Sie sich niemals auf Faustformel-Schätzungen oder „typische“ Werte. Der verfügbare Fehlerstrom variiert dramatisch je nach Versorgungsnetzkapazität, Transformatorgröße, Kabellänge und Quellenimpedanz. Ein 20-prozentiger Fehler bei der Impedanzberechnung kann einen 30-prozentigen Fehler beim Fehlerstrom verursachen und möglicherweise alle Schutzgeräte-Nennleistungen ungültig machen.

Dokumentieren Sie den OCPD-Typ, die Einstellungen und die Beziehung der ATS-Nennleistung in den Konstruktionsdokumenten.

. Erstellen Sie einen Schutzkoordinationsbericht, der Folgendes explizit angibt: „ATS-Modell XYZ mit einer SCCR-Nennleistung von 65 kA ist NUR gültig, wenn es durch den Leistungsschalter Modell ABC, 800A-Rahmen, mit den Einstellungen: Ir=0,9×In, Isd=8×Ir, tsd=0,2s, Ii=AUS (momentan deaktiviert) geschützt ist.“ Fügen Sie diese Informationen in einpolige Diagramme und Schalttafelpläne ein. Feldmarkieren Sie die Ausrüstung gemäß NEC 110.24 mit Angabe der Abhängigkeit.

Berücksichtigen Sie zukünftiges Lastwachstum und Änderungen des Fehlerstrompegels

Always conduct comprehensive short-circuit study before specifying ATS and OCPDs. Never rely on rule-of-thumb estimates or “typical” values. Available fault current varies dramatically based on utility capacity, transformer size, cable length, and source impedance. A 2% error in impedance calculation can produce a 30% error in fault current, potentially invalidating all protective device ratings.

Document OCPD type, settings, and ATS rating relationship in construction documents. Create a protection coordination report that explicitly states: “ATS Model XYZ rated 65kA SCCR is valid ONLY when protected by Breaker Model ABC, 800A frame, with settings: Ir=0.9×In, Isd=8×Ir, tsd=0.2s, Ii=OFF (instantaneous disabled).” Include this information on one-line diagrams and panel schedules. Field-mark equipment per NEC 110.24 with dependency noted.

Consider future load growth and fault level changes. Der Kurzschlussstrom des Versorgungsnetzes kann steigen, wenn Umspannwerke aufgerüstet oder zusätzliche Erzeugung in der Nähe angeschlossen wird. Geben Sie die Nennwerte der Schutzeinrichtungen mit einer Marge von 20-30 % über den berechneten Werten an, um ein angemessenes zukünftiges Wachstum zu berücksichtigen, ohne dass ein Austausch der Geräte erforderlich ist.

Verwenden Sie die Koordinationstabellen und Testdaten des Herstellers.. Gehen Sie nicht davon aus, dass eine Koordination allein auf der Grundlage von Kurvendarstellungen besteht – Energieselektivität und Strombegrenzungseigenschaften beeinflussen die Koordination in einer Weise, die Zeit-Strom-Kurven nicht erkennen lassen. Beachten Sie die vom Hersteller bereitgestellten Selektivitätstabellen, die getestete Kombinationen dokumentieren, oder fordern Sie Werksprüfdaten für kundenspezifische Anwendungen an.

Überprüfen Sie vor Ort, ob die installierten OCPD-Einstellungen mit der Designabsicht übereinstimmen.. Die Qualitätskontrolle der Konstruktion muss die Überprüfung beinhalten, dass elektronische Auslöseeinheiten gemäß der Koordinationsstudie programmiert und nicht auf Werkseinstellungen belassen werden. Eine einzige falsche Verzögerungseinstellung macht monatelange technische Koordinationsanalysen ungültig.

4.3 Kosten-Nutzen-Analyse: Intelligente Kompromisse eingehen

ATS-Einheiten mit Kurzzeitbemessung haben einen höheren Preis – typischerweise 30-60 % über den Preisen vergleichbarer Standardmodelle. Wann ist diese Investition technisch und wirtschaftlich sinnvoll?

Obligatorische Investitionsszenarien in denen ein kurzschlussfestes ATS nicht verhandelbar ist:

• Notstromsysteme, die die selektive Koordinationskonformität gemäß NEC 700.28 erfordern
• Gesundheitseinrichtungen gemäß NEC Artikel 517 (Patientenversorgungsbereiche)
• Kritische Betriebsstromversorgungssysteme (COPS) gemäß NEC Artikel 708
• Unternehmenskritische Rechenzentren mit Tier-III/IV-Zuverlässigkeitsspezifikationen
• Jede Anwendung, bei der geltende Vorschriften oder Vertragsspezifikationen explizit eine selektive Koordination erfordern

Hochwertige Investitionsszenarien in denen ein kurzschlussfestes ATS einen betrieblichen Vorteil bietet:

• Produktionsstätten, in denen Produktionsausfallzeiten 10.000 $/Stunde übersteigen
• Gewerbebauten mit verschiedenen Mietern, bei denen die Fehlerisolierung Ausfälle für mehrere Mieter verhindert
• Campusverteilungssysteme, bei denen die Aufrechterhaltung des Teilbetriebs während Fehlern einen hohen Wert hat
• Einrichtungen mit mehreren Generatorsätzen, bei denen Strategien zur Parallelschaltung von Generatoren von einem koordinierten Schutz profitieren

Alternative Strategien die möglicherweise einen angemessenen Schutz zu geringeren Kosten bieten:

Strombegrenzende Sicherungen vorgeschaltet: Sicherungen der Klasse J, L oder RK1 bieten durch ihre strombegrenzende Eigenschaft ohne Zeitverzögerung eine inhärente Selektivität. Ein vorgeschalteter Sicherungstrenner des ATS kann die Verwendung eines Standard-ATS ermöglichen und gleichzeitig eine ausgezeichnete Koordination erreichen. Kompromiss: Sicherungen sind Einweggeräte, die nach dem Auslösen ausgetauscht werden müssen, während Schutzschalter zurückgesetzt werden.

Quellen mit höherer Impedanz: Die Spezifizierung von Generatoren oder Transformatoren mit absichtlich höherer Impedanz reduziert den verfügbaren Kurzschlussstrom am ATS, wodurch möglicherweise eine Standardbemessung ausreichend ist, selbst bei geringen Schutzschalterverzögerungen. Kompromiss: Eine höhere Impedanz erhöht den Spannungsabfall und kann die Motoranlaufleistung beeinträchtigen.

Zonen-selektive Verriegelung (ZSI): Die erweiterte Kommunikation zwischen den Auslöseeinheiten der Schutzschalter ermöglicht eine intelligente Selektivität, bei der nachgeschaltete Schutzschalter während Fehlern “Rückhalte”-Signale an vorgeschaltete Geräte senden. Dies kann die erforderlichen Verzögerungszeiten reduzieren, wodurch möglicherweise Standard-ATS-Nennwerte möglich sind. Kompromiss: Erhöhte Systemkomplexität und höhere Schutzschalterkosten.

4.4 VIOX Engineering Support: Technische Ressourcen und Koordinationsdienste

VIOX Electric ist sich bewusst, dass die ATS-Schutzschalter-Koordination einen der technisch anspruchsvollsten Aspekte der Notstromsystemplanung darstellt. Unser Engineering-Team bietet umfassende Supportleistungen, um sicherzustellen, dass Ihre Spezifikationen sowohl die Sicherheitsanforderungen als auch die Betriebssicherheit erfüllen.

Unsere technische Ressourcenbibliothek enthält detaillierte Anwendungsleitfäden, die Folgendes abdecken: Grundlagen der Schutzschalterbemessung, Auswahlkriterien für Transferschalterund Integrationsstrategien für Generator-ATS. Diese Ressourcen bieten die technische Tiefe, die für eine fundierte Geräteauswahl und Systemplanung erforderlich ist.

Für komplexe Koordinationsherausforderungen bietet VIOX Engineering-Beratungsdienste an, die Kurzschlussanalyse-Verifizierung, Zeit-Strom-Koordinationsstudien, SCCR-Validierung und NEC-Konformitätsprüfung der selektiven Koordination umfassen. Unsere Anwendungsingenieure arbeiten direkt mit Ihrem Designteam zusammen, um Schutzschemata zu entwickeln, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz für Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen in Einklang bringen.

Wenden Sie sich an den technischen Support von VIOX, um Ihre Herausforderungen bei der Transferschalterkoordination zu besprechen und auf unsere technischen Ressourcen zuzugreifen. Wir setzen uns dafür ein, dass Ihre Notstromsysteme eine zuverlässige Leistung erbringen, wenn kritische Lasten einen unterbrechungsfreien Betrieb erfordern.

---

FAQ

F1: Was ist der Unterschied zwischen Schutzschaltern der Kategorie A und der Kategorie B?

Schutzschalter der Kategorie A arbeiten mit unverzögerter Auslösung und ohne absichtliche Kurzzeitverzögerung – sie sind so konzipiert, dass sie Fehler so schnell wie möglich beseitigen (typischerweise 10-20 ms). Schutzschalter der Kategorie B können mit einstellbaren Kurzzeitverzögerungen (0,05-1,0 s) konfiguriert werden, um eine zeitbasierte selektive Koordination zu ermöglichen, und sie tragen Icw-Nennwerte, die ihre Fähigkeit bescheinigen, Kurzschlussströmen während der Verzögerungszeit standzuhalten. Schutzschalter der Kategorie A werden für Zuleitungen und Abzweigstromkreise verwendet; Schutzschalter der Kategorie B werden an Haupteingängen und Bus-Tie-Positionen eingesetzt, wo eine Koordination erforderlich ist.

F2: Haben alle automatischen Transferschalter Icw-Werte?

Nein. Nur kurzschlussfeste ATS-Einheiten tragen Icw-Spezifikationen. Standard-ATS-Einheiten sind für eine Standfestigkeit von 3 Zyklen (50 ms) ausgelegt und haben keine Icw-Nennwerte, da sie für die Verwendung mit unverzögertem Auslöseschutz ausgelegt sind, der Fehler innerhalb des 3-Zyklen-Fensters beseitigt. Wenn Ihre Anwendung eine Koordination mit zeitverzögerten Schutzschaltern erfordert, müssen Sie ein kurzschlussfestes ATS mit einem Icw-Nennwert angeben, der Ihren Koordinationsverzögerungsanforderungen entspricht.

F3: Kann ich eine Standard-3-Zyklus-ATS mit einem zeitverzögerten Leistungsschalter verwenden?

Nein – dies ist eine gefährliche Fehlanpassung, die zu einem Ausfall des ATS führt. Ein standardmäßiger 3-Zyklen-ATS ist darauf ausgelegt, dem Fehlerstrom für etwa 50 Millisekunden standzuhalten, während der vorgeschaltete Schutzschalter auslöst. Wenn Sie den vorgeschalteten Schutzschalter mit einer Verzögerung von 0,2 Sekunden (200 Millisekunden) für die selektive Koordination konfigurieren, ist der ATS dem Fehlerstrom für die vierfache Dauer seiner Nennfestigkeit ausgesetzt, was zu Kontaktschweißungen, Lichtbogenschäden oder katastrophalen Ausfällen führen kann. Zeitverzögerte Schutzschalter erfordern kurzzeitstromfeste ATS-Einheiten.

F4: Wie berechne ich, ob meine ATS dem Kurzschlussstrom während der Leistungsschalter-Koordination standhalten kann?

Stellen Sie sicher, dass die thermische Energie (I²t) des Fehlers geringer ist als die Standfestigkeit des Schutzschalters und des ATS: Icw(ATS) × t(Nennwert). Beispiel: Ein 40-kA-Fehler mit einer Schutzschalterverzögerung von 0,3 s erzeugt I²t = (40 kA)² × 0,3 s = 480 MJ/s. Ihr ATS muss eine Kurzschlussfestigkeit von ≥ 40 kA für ≥ 0,3 s haben, und Ihr Schutzschalter muss einen Icw ≥ 40 kA für mindestens 0,3 s haben. Beziehen Sie immer eine Sicherheitsmarge von 10-20 % in diese Berechnungen ein.²F5: Was bedeutet "selektive Koordination" für ATS-Installationen?²t(fault) < I²cw(ATS) × t(Nennwert)²t(fault) < I²Ein kurzschlussfestes ATS ist obligatorisch, wenn: (1) Der vorgeschaltete Schutzschalter absichtliche Zeitverzögerungen (Schutzschalter der Kategorie B) für die selektive Koordination verwendet oder (2) NEC- oder Vertragsspezifikationen explizit eine selektive Koordination für Notstrom-, Gesundheits- oder kritische Betriebsstromversorgungssysteme erfordern. Es wird auch für jede unternehmenskritische Anwendung empfohlen, bei der die Aufrechterhaltung einer maximalen Betriebskontinuität während Fehlern einen betrieblichen Wert bietet, der den Kostenzuschlag von 30-60 % rechtfertigt.²Industrielle 600-A-ATS-Installation mit sichtbaren Kontakten und vorgeschalteten Schutzschaltern in einem elektrischen Verteilungsraum² Technischer Vergleich von Schutzschaltern der Kategorie A und der Kategorie B mit Darstellung interner Komponenten, Auslösecharakteristiken und Icw-Nennwerten.

Nahaufnahme der Schutzschalterkontaktanordnung mit Darstellung der Lichtbogenlöschung und Wärmeverteilung

Selektive Koordination bedeutet, dass bei einem Fehler irgendwo im Verteilungssystem nachgeschaltet des ATS nur die Schutzeinrichtung unmittelbar vor dem Fehler auslöst – der dem ATS vorgeschaltete Leistungsschalter bleibt geschlossen und versorgt alle Lasten außer dem fehlerhaften Zweig weiterhin mit Strom. Dies erfordert die richtige Auswahl von Leistungsschaltertypen, Nennwerten und Einstellungen, abgestimmt auf die Kurzschlussfestigkeit des ATS. NEC Artikel 700.28 schreibt selektive Koordination für Notstromsysteme vor, was oft die Anforderung an kurzzeitstromfeste ATS-Einheiten begründet.

F6: Wann ist ein kurzzeitbemesster ATS erforderlich?

Technisches Diagramm, das die selektive Koordination von ATS-Schutzschaltern mit Zeitverzögerungen und Icw-Nennwerten zeigt.

F7: Wie beeinflusst die Quellimpedanz des Generators die ATS-Koordination?

Generatorquellen weisen aufgrund der Subtransientenreaktanz typischerweise einen 4- bis 10-fach niedrigeren Fehlerstrom als Netzquellen auf. Dies führt zu zwei unterschiedlichen Koordinationsszenarien, die separat analysiert werden müssen – eines für Fehler durch Netzquellen (höherer Strom, potenziell schwerwiegender) und eines für Fehler durch Generatorquellen (niedrigerer Strom, andere Koordinationsanforderungen). Ihre ATS muss für den maximalen Fehlerstrom aus beiden Quellen ausgelegt sein, und Ihre Selektivitätsstudie muss die Selektivität in beiden Szenarien überprüfen. Einige Installationen erfordern unterschiedliche Leistungsschaltereinstellungen oder Geräte mit doppelter Nennleistung, um diesem Unterschied Rechnung zu tragen.