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Anordnung zum Abschalten von Leitungsstrecken bei Doppelerdschluss.
Ein Doppelerdschluss liegt vor, wenn zwei verschiedene Phasenleiter einer Leitungsanlage in leitende Verbindung mit der Erde kommen. Die beiden Erdschlussstellen können dabei sehr weit auseinanderliegen. Der Doppelerdschluss stellt eine besondere Art des Kurzschlusses dar.
Sein Fehlerstrom ist durch Erdschlusslöscher nicht löschbar. Es ist deshalb erforderlich, wenigstens einen der beiden Erdschlüsse abzuschalten. Die andere Erdschlussstelle kann danach unter Umständen für eine grössere oder kleinere Zeit bestehen bleiben, weil der durch diese allein noch bestehende Erdschlussstelle hervorgerufene Strom durch eine Erdschlusslöscheinrichtung innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden kann. Man gewinnt dadurch unter Umständen so viel Zeit, als notwendig ist, um durch Umschaltungen den gefährdeten Versorgungsbereich von anderer Seite her mit Energie zu speisen.
Da immerhin durch die Abschaltung der einen mit Erdschluss behafteten Erdschlussstelle ein gewisses Versorgungsgebiet spannungslos wird, ist es wünschenswert, in jedem Falle nur einen möglichst kleinen Teil des versorgten Gebietes abzuschalten, und dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass im Doppelerdschlussfalle die Abschaltung eines der beiden Erdschlüsse durch einen Erdschlusszeitstaffelschutz bewirkt wird, der nur die vom Kraftwerk am weitesten entfernt liegende Erdschlussstelle abschaltet. Um das einwandfreie Arbeiten dieses Erdschlusszeitstaffelschutzes zu gewährleisten, wird der Kurzschlussschutz der Leitungsanlage bei Auftreten von Doppelerdschlüssen unwirksam gemacht.
Bei Anwendung der Erfindung erreicht man den Vorteil, dass nur derjenige Teil der Leitungsanlage durch die Abschaltung stromlos wird, der jenseits der am weitesten vom Kraftwerk entfernt liegenden Erdschlussstelle liegt. Dieser Leitungsteil ist zweifellos kleiner als wenn die Abschaltung bei der dem Kraftwerk am nächsten liegenden Station vorgenommen wird.
Man kann das Abschalten der von der Zentrale am weitesten entfernt liegenden Teilstrecke dadurch sicherstellen, dass man die Auslösung der Schalter durch Überstromrelais u. dgl. mehr mit unabhängig verzögerter Staffelung der Auslösezeiten bewirkt. Es würden dann von-der Zentrale aus gezählt die Auslöser beispielsweise die Zeiten 3 Sekunden, 2 Sekunden, 1 Sekunde haben. In Ringleitungen oder bei Energielieferungen von beiden Seiten oder wechselnder Richtung der Energielieferung kann man dann zweckmässig die gegenläufige Staffelung verwenden.
In neuerer Zeit wendet man zum Abschalten von Kurzschlüssen erfolgreich sogenannte Impedanz-oder Distanzrelais an. Diese haben eine Grundzeit, d. h. eine Zeit, die stets als minimale Ablaufzeit auftritt, wenn der Kurzschluss dicht am Relaisort auftritt. Hiezu kommt diejenige Zeit, die der Impedanz oder dem Abstand zwischen Fehlerort und Relaisort entspricht. Ist nun die Grundzeit aller Impedanzrelais gleich gross und der eine Erdschluss in der dritten Teilstrecke vom Kraftwerk aus gerechnet am Ende derselben, der andere Erdschluss aber am Anfang der ersten Teilstrecke entstanden, dann hat das erstere die kürzere Ablaufzeit und letzteres die längere. Es fällt also die dem Kraftwerk am nächsten liegende Teilstrecke zuerst heraus, was erfindungsgemäss vermieden werden soll.
Man kann diesen Übelstand dadurch beseitigen, dass man die Grundzeiten der verschiedenen Impedanzrelais staffelt, wie
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vorhin für die unabhängige Verzögerung geschildert. Dadurch verliert man aber einen sehr grossen Vorteil des Impedanzschutzes, nämlich die kurze Abschaltzeit, weil zu der nur für reine Kurzschlüsse notwendigen Einstellung noch derjenige Zusatz an Grundzeit unter Umständen hinzukommt, der für diese Staffelung erforderlich ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist nun eine Anordnung, die den Vorteil kurzer Auslösezeiten bei reinem Kurzschluss hat mit der Forderung, dass die vom Kraftwerk am weitesten entfernte Station bei Doppelerdschluss zuerst abgeschaltet wird.
Danach werden die Auslöser der Teilstreckenscbalter von zwei verschiedenen Zeiten gesteuert, von denen die eine für einfachen Kurzschluss, die andere für Doppelerdschluss in Frage kommt. Als Charakteristikum des Doppelerdschlusses, durch das er sich sowohl vom einfachen Erdschluss als auch vom Kurzschluss unterscheidet, kann man die Spannung je eines Poles gegen Erde oder die Sternpunktsverlagerung ansehen. Erstere bricht beim Erdschluss an dem defekten Pol auf nahezu Null zusammen, beim Kurzschluss aber bricht sie nur auf ihren halben Wert zusammen. Dabei erhält bei Erdschluss der Sternpunkt die Phasenspannung, während die Spannung des Sternpunktes gegen Erde beim Kurzschluss unverändert bleibt. Beim Doppelerdschluss tritt dagegen im Gegensatz zum Kurzschluss annähernd die halbe Sternspannung zwischen dem Sternpunkt des Systems. und Erde auf.
Ein Relais, das beispielsweise in den Grenzen ein Drittel bis ein Halb der Sternpunktsspannung anspricht, ist demnach in der Lage, sowohl zwischen reinem Kurzschluss oder Erdschluss einerseits und Doppelerdschluss anderseits eindeutig zu unterscheiden. Die Mittel, durch die man diese Sternpunktsspannung erhalten kann, sind bekannt ; es können Wandler zwischen dem Sternpunkt und Erde, entsprechend geschaltete Wandler zwischen den Leitungspolen und Erde, Kondensatorklemmen usw. hiefür benutzt werden.
Lässt man dieses von der Sternpunktspannung beeinflusste Relais nun ein unabhängig verzögertes Zeitrelais steuern und staffelt man diese unabhängigen Zeitrelais derart, dass die von der Station weiter entfernten Relais kürzere Verzögerungszeiten erhalten als die näher bei der Station liegenden Relais, dann werden die von der Zentrale am weitesten entfernten Schalter zuerst auslösen. In dieser Weise würden aber sämtliche Relais im ganzen Netz arbeiten, also nicht nur diejenigen, die zu den beiden defekten Leitungen gehören. Diese beiden Leitungen unterscheiden sich aber von den anderen dadurch, dass sie den Fehlerstrom, bzw. dass zwischen zweien ihrer Pole die Impedanz stark zusammengebrochen ist.
Lässt man also das Zeitrelais nicht nur von dem Spannungsrelais, sondern auch noch von einem Überstromrelais oder von einem Relais, das auf den Zusammenbruch der Impedanz anspricht, steuern, dann hat man das, was man erstrebt. Zum letzteren Zweck kann man den sogenannten Anregungskontakt verwenden, den die meisten Impedanzrelais haben und die bei Kurzschluss sofort, also ohne Zeitverzögerung, geschlossen werden. Nun ist es aber sehr leicht möglich, dass das Impedanzrelais der ersten Teilstrecke schneller abläuft als die unabhängige Ablaufzeit des Relais in der anderen den Doppelerdschluss führenden Leitung beträgt. Beispielsweise sei der Fehler in der ersten Teilstrecke dicht am Relaisort, während er in einer anderen Leitung auf der zweiten Teilstrecke entfernter vom Relaisort liegt.
Dann ist bei drei hintereinanderliegenden Teilstrecken die unabhängige Verzögerung der letzteren beispielsweise zwei Sekunden, während das Impedanzrelais der ersten Teilstrecke der anderen Leitung eine Anlaufzeit von weniger als eine Sekunde haben möge. Die Vorrichtung würde also ebenfalls zu einer Fehlschaltung führen. Es wird deshalb gleichzeitig mit der Ingangsetzung des unabhängig verzögerten Relais diejenige Leitung unterbrochen, die vom Impedanzrelais zum Auslöser des Schalters führt.
Das Anregungsglied der Distanzrelais und ein unverzögert ansprechendes Spannungrelais, das zwischen dem Sternpunkt und Erde liegt und nur bei Spannungen zwischen Null und der halben Stemspannung Kontakt geben kann, steuern je ein unabhängig verzögertes Zeitrelais und verriegeln die Verbindung zwischen den Steuerkontakten des Distanzrelais und dem Auslöser des Teilstreckenschalters. Infolgedessen ist dann nur das unabhängige Zeitrelais imstande, den Schalter zu steuern.
Bei wechselnder Energierichtung in der Leitung sind die üblichen Richtungsglieder notwendig. Die im vorigen Absatz erwähnte Verriegelung darf natürlich nicht auch den Einfluss der Richtungsglieder unwirksam machen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schalter 1 der Teilstrecke 2 einer Netzanlage wird durch die Impedanzrelais 3, 4 und 5, die unverzögert ansprechenden Doppelerdschlussspannungsrelais 6,7 und das unabhängig verzögerte Relais 8 gesteuert. Die Stromspulen der Impedanzrelais 3,4 und 5 sind in an sich bekannter Weise in Stern geschaltet und an die dreieckverketteten Stromwandler 9, 10 und 11 angeschlossen. Ihre Spannungsspulen werden durch die in Stern geschalteten Spannungswandler 12, 13 und 14 gespeist. Die Spannungswandler 12, 13 und 14 besitzen noch eine zweite Unterspannungswicklung, die in offenem Dreieck geschaltet, die Sternpunktspannung für die Doppel- erdsc. hlussspannungsrplais ss und 7 liefert.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende :
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Bei Doppelerdschluss, der sich z. B. zwischen der Phase f der Teilstrecke und Erde und einer anderen Phase M'einer anderen Teilstrecke und Erde befinden soll, sprechen die Anregungsglieder a der Impedanzrelais 3 und 4 sofort an. Ausserdem spricht, infolge der auftretenden halben Sternpunktspannung das Doppelerdschlussspannungsrelais 6 sofort an, während das Doppelerdschlussspannungsrelais 7 seine Steuerkontakte geschlossen hält, da es so gebaut ist, dass es erst beim Auftreten einer höheren Spannung als der halben Phasenspannung anspricht.
Infolgedessen wird von der Spannungsquelle 15 ein Strom über die geschlossenen Anregungsglieder a der Impedanzrelais 3 und 4 und die Steuerkontakte des Doppelerdschlussspannungsrelais 6 und 7 über die Auslösespule des unabhängig verzögerten Zeitrelais 8 fliessen, das infolgedessen seinen Momentkontakt M öffnet und nach einer bestimmten Zeit seinen Zeitkontakt 82 schliesst, wodurch dann die Abschaltung der Teilstrecke 2 über den Schalter 1 erfolgt. Durch die Öffnung des Momentkontaktes 81 werden die Impedanzrelais 3 und 4 unwirksam gemacht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Beseitigung eines Doppelerdschlusses einer Leitungsanlage, die mit einer Selektivschutzschaltung für den Kurzschlussfall ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten eines Doppelerdschlusses der Kurzschlussschutz verriegelt und die von dem Kraftwerk am weitesten entfernt liegende Erdschlussstelle durch einen Erdschlusszeitstaffelschutz abgeschaltet wird.