AT138236B - Differentialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile. - Google Patents

Description

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    Differentialschutzeinrichtung   für elektrische Anlageteile. 
 EMI1.1 
 

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 lastungsströmen entspricht. Diese Belastungsströme sind selbstverständlich kleiner als die normalen   Belastungsströme,   da bei einem Kurzschluss ein Sinken der Spannung eintritt. 



   Bei Vorhandensein nur einer Gruppe (A) kann analog das Auslösen gesperrt werden, wenn der betreffende sekundäre Teilsummenstrom (A) gegenüber dem   sekundären   Teilsummenstrom (B) eine annähernd entgegengesetzte Phasenlage besitzt und zugleich der   sekundäre   Teilsummenstrom (B) einen Wert übersteigt, welcher den im Falle eines Kurzschlusses im zu schützenden Anlageteil möglichen Belastungsströmen entspricht. Es ist notwendig, dass die Sperrung der Auslösung nur dann eintritt, wenn der Teilsummenstrom (B) diesen gewissen Wert überschreitet, damit nicht trotz eines Fehlers im   geschützten   Anlageteil durch die bei nicht vollkommen zusammengebrochener Spannung weiterhin in das Netz fliessenden Belastungsströme ein Fehler im Netz vorgetäuscht würde.

   Da die praktisch möglichen Werte dieser   Belastungsströme   beträchtlich kleiner sind als die Werte der   Kurzschlussstrome,   ist eine entsprechende Einstellung der Schutzeinrichtung ohne weiteres möglich. 



   Zweckmässig erfolgt die Anordnung der Schutzeinrichtung so, dass der für das Unterbleiben des Auslösens massgebende Wert der sekundären Teilsumme (B) abhängig ist von der Summe der sekundären Teilsummen (A) oder der Gesamtsumme aller Gruppen. 



   Die Wirkungsweise einer derartigen Schutzeinrichtung bei Verwendung von beispielsweise nur einer Gruppe (A) und einer Gruppe (B) sei an Hand der Fig. 1 näher erläutert ; die Darstellung ist einpolig gewählt, u. zw. bezeichnet 1 das zu schützende Sammelsehienensystem ; 2 die Stromwandler, welche in den Verbindungsleitungen der Sammelschienen mit den speisenden Generatoren oder Transformatoren angeordnet sind ; 3 die Stromwandler der abgehenden Leitungen ; 4 ein Stromrelais, welches bei einem bestimmten einstellbaren Stromwert einen Schliesskontakt betätigt ; 5 ein Relais, welches seinen Öffnungskontakt betätigt, sobald die sekundäre Teilsumme (B) einen gewissen vorgesehenen Bruchteil der Gesamtsumme überschreitet ;

   das Relais 6 ist ein sogenanntes Richtungsrelais und betätigt den Öffnungskontakt, wenn die   sekundäre   Teilsumme (B) gegenüber der sekundären Teilsumme (A) eine annähernd entgegengesetzt gerichtete Phasenlage besitzt ; 7 stellt ein Hilfsrelais dar, welches mittels nicht gezeichneter Auslöseeinrichtungen die Abschaltung, eventuell nach einer bestimmten einstellbaren Zeit sämtlicher an die Sammelschienen 1 angeschlossenen Leitungen bewirkt. 



   Unter der selbstverständlichen Voraussetzung, dass die Stromwandler sämtlicher Abzweige aller
Gruppen trotz verschiedener Primärnennstromstärken durchwegs das gleiche   Nennübersetzungs-   verhältnis, was eventuell durch Hilfswandler herbeizuführen ist, aufweisen, ist die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung, angewendet als Sammelschienenschutz, die folgende :
Im Falle eines Sammelschienenkurzschlusses ist die Summe der zu den Sammelschienen fliessenden primären Ströme selbstverständlich gleich dem durch die Fehlerstelle fliessenden Strom ; der entsprechend   Sekundärstrom   nimmt seinen Weg durch das Relais 4 und bewirkt das   Schliessen   dessen
Kontaktes.

   Je nachdem, ob in den Leitungen der Gruppe (B) eine Rückspeisung, also Stromlieferung zu den Sammelschienen, eintreten kann oder nicht, ist der primäre Teilsummenstrom (B) (genau genommen die betreffende Leistung) entweder zur Sammelschiene oder von der Sammelschiene weg gerichtet. Im letzteren Falle kann dieser Strom nur einen geringen Wert erreichen, da infolge des Spannungszusammenbruches die Stromabgaben an das Netz verhältnismässig gering sind. Es bleibt somit im ersteren Falle der Kontakt des Relais 6, im letzteren Falle derjenige des Relais 5 geschlossen, und es erfolgt daher in beiden Fällen die Betätigung des Relais 7, wodurch, wie erwünscht, die Abschaltung sämtlicher an das Sammelschienensystem angeschlossener Leitungen bewirkt wird. 



   Tritt dagegen ein Kurzschluss nicht an der Sammelschiene, sondern in einer der angeschlossenen Leitungen ein, so müsste, wenn die Übersetzungsverhältnisse der von den Kurzschlussströmen durchflossenen Stromwandler genau gleich wären, der Strom im Relais 4 Null betragen. Dies trifft jedoch näherungsweise nur dann zu, wenn der Kurzschluss in einer Leitung der Gruppe (A) vorliegt, deren Strom- wandler verhältnismässig hohe Nennstromstärken besitzen und deshalb durch die   Kurzschlussströme   nicht allzu hoch belastet werden. Das Relais erhält in diesem Falle keinen für das Ansprechen genügenden Strom, und es unterbleibt, wie gefordert werden muss, überhaupt das Ansprechen des Sammelschienenschutzes.

   Liegt aber die Kurzschlussstelle in einer der abgehenden Leitungen der Gruppe (B), so sind die Stromwandler der betreffenden Leitung wegen ihrer vergleichsweise geringen Nennstromstärke sehr bedeutend überlastet. Die Übersetzung des Stromes auf die   Sekundärseite   erfolgt nicht in vollem Masse, und das Relais   4   wird durch den Fehlerstrom erregt.

   Ausserdem sprechen auch die Relais 5 und 6 an, da die sekundäre Teilsumme (B) einen im Verhältnis zur sekundären Teilsumme (A) genügenden Wert erreicht und annähernd entgegengesetzte Phasenlage besitzt ; die Teilsummen (A) und (B) der Primärströme sind selbstverständlich, da sie zusammen Null sind, einander entgegengesetzt, so dass auch bei fehlerhafter Übersetzung der Teilsumme (B) durch die zugehörigen Stromwandler doch auch der betreffende Sekundärstrom (B) eine dem Sekundärstrom (A) entgegengesetzt gerichtete Komponente aufweist. Es ergibt sieh somit trotz der bedeutenden Fehler der Übersetzungsverhältnisse eine richtige Wirkungsweise des Schutzes, im betrachteten Falle also ein Unterbleiben des Auslösens. 



    In dem zuletzt betrachteten Fall eines Fehlers auf einer zur Gruppe (B) gehörigen Leitung ist selbstverständlich, wie schon erwähnt, die Phasenlage der sekundären Teilströme (A) und (B) nicht genau   

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 entgegengerichtet, da die Übersetzung der Ströme im Stromwandler auch mit einem beträchtlichen Winkelfehler behaftet ist. Es ist deshalb zweckmässig, das Relais 6 derart auszuführen, dass sein maximales Drehmoment bei einer Phasendifferenz von etwa (je nach den Eigenschaften der Wandler) 145 elektrischen Graden auftritt. 



   Um den Nachteil zu vermeiden, dass bei Unterbrechung irgendeiner für die Schutzeinrichtung dienenden Sekundärleitung auch eine Unterbrechung der Stromwandlersekundärkreise erfolgt, kann die Anordnung so getroffen werden, dass die Relais der Schutzeinrichtung entweder unmittelbar oder transformatorisch mittels Hilfswandler im Nebenschluss zu in den   Stromwandlersekundärkreisen   liegenden Impedanzen geschaltet sind, wobei die   Grössen   dieser Impedanzen bzw. die   Übersetzungsverhält-   nisse der Hilfswandler derart gewählt sind, dass bei ein und derselben Phase des Mehrphasensystems die Verhältniswerte der Primärströme zu den Spannungsabfällen in den Impedanzen der Grösse und Vektorrichtung nach bei allen Abzweigen annähernd einander gleich sind.

   Es sind dann selbstverständlich durch entsprechende Serienschaltungen die in den einzelnen Impedanzen auftretenden Spannungsabfälle zu Teilsummen und Gesamtsummen, wie oben beschrieben, zu summieren. Bei Mehrphasenanlagen ist es dadurch, dass die Verhältniswerte der Primärströme zu den Spannungsabfällen in den Impedanzen bei den einzelnen Phasen der Grösse oder der Vektorrichtung nach voneinander verschieden gewählt werden, möglich, eine Serienschaltung auch der zu den verschiedenen Phasen des Mehrphasensystems gehörenden Spannungsabfälle vorzunehmen und dadurch mit einer einzigen Relaisanordnung und den zugehörigen Leitungen das Auslangen zu finden.

   Um bei den verschiedenen Fällen des zweiphasigen und des dreiphasigen Fehlers eine   möglichst   gleiche Empfindlichkeit der Schutzeinrichtung zu erhalten, wird   erfindungsgemäss   die vektorielle Differenz zwischen je zwei der bei den einzelnen Phasen ungleichen   Verhältniswerte   einander gleich bzw. gleich der Summe dieser beiden Differenzen gewählt. 



   Besonders einfach lässt sich dies bei einer sogenannten zweipoligen Schutzanordnung verwirklichen, auf welche die Ströme von nur zwei Phasen einwirken, indem die Vektoren der ungleichen Verhältniswerte bei den beiden geschützten Phasen mit entgegengesetzter Richtung und annähernd gleichem Absolutwerte vorgesehen werden. Liegen die Impedanzen transformatorisch, d. h. über Hilfswandler, in den Stromwandlersekundärkreisen, so können die Stromwandlersekundärströme der verschiedenen Phasen ein und desselben Abzweiges gemeinsam die   Sekundärwicklung   des Hilfswandlers induzieren und mittels dieser auf eine gemeinsame Impedanz wirken. 



   Bei dreipoligem Schutz ist selbstverständlich die Differenz der Verhältniswerte bei der ersten Phase und der zweiten Phase gleich derjenigen der Verhältniswerte bei der zweiten und bei der dritten Phase und die Differenz der Verhältniswerte bei der ersten und der dritten Phase gleich dem Doppelten der ersteren Differenzen. 



   Eine Anordnung, bei welcher die beiden Primärwicklungen des Hilfswandlers gleiche Windungzahl und entgegengesetzten Windungssinn besitzen, wodurch die entgegengesetzt gleichen Verhältniswerte erzielt werden, zeigt Fig. 2. Die Darstellung ist dreipolig, und es werden mit den Ziffern 1-7 wie in Fig. 1 die Sammelschienen, die Stromwandler der energiezuEührenden Leitungen, die Stromwandler der abgehenden Leitungen, das Überstromrelais, das Quotientenrelais, das Richtungsrelais und das Hilfsrelais bezeichnet. Mit 8 werden die Hilfsstromwandler, deren jeder durch die Ströme zweier Phasen erregt wird, und mit 9 die gemeinsamen Impedanzen dargestellt. Die Schutzeinrichtung ist zweipolig ausgeführt und entspricht in ihrer Wirkungsweise vollkommen dem bei der Fig. 1 Gesagten.

   Der Einfachheit halber ist auch in diesem Beispiel eine Anordnung mit einfacher Sammelschiene gezeigt ; bei Doppelsammelschienen ist selbstverständlich jede Schiene für sich zu schützen, wobei ein eventuell vorhandener Kuppelschalter in beide Schutzbereich einzubeziehen wäre. Zweckmässig wird bei einem Schutz für Doppelsammelschienen die Schaltung der Sekundärleitungen für je eine Schutzeinrichtung so vorgenommen, dass bei Umschaltungen der Hochspannungsabzweige von einer Sammelschiene auf die andere die entsprechenden erforderlichen Umschaltungen in den Sekundärleitungen der Schutzeinrichtung selbsttätig mittels Hilfskontakten, welche durch die Trennschalter betätigt sind, vor sieh gehen. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Schutzeinrichtung nach dem Differentialprinzip für elektrische Anlageteile mit mehr als zwei stromzuführenden oder-abführenden Abzweigen, insbesondere für Sammelschienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Einrichtung unter dem Einflusse von mindestens zwei miteinander verglichenen sekundären Teilsummen (A) und (B) der Ströme einer oder mehrerer Phasen aller an den Anlageteil angeschlossenen Abzweige oder von diesen Teilsummen abhängigen Grössen zustande kommt und dass einerseits die Teilsummen (A) aus den Strömen derjenigen Abzweige gebildet werden, welche zusammen für jede der Teilsummen (A)

   bei möglichst allen Betriebszuständen im Falle eines Kurzschlusses innerhalb des zu schützenden Anlageteiles einen für die Empfindlichkeit der Schutzeinrichtung genügenden Strom der Kurzschlussstelle zuführen und deren Stromwandler in bezug auf Übersetzungfehler bei gleichen Primärströmen innerhalb jeder der Teilsummen annähernd gleichartig sind und möglichst hohe Nennstromstärken aufweisen, und dass anderseits die Teilsummen (B) aus den Strömen der restlichen Abzweige gebildet werden. <Desc/Clms Page number 4>

   2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der sekundären Stromteilsummen auf die Funktion der Einrichtung in Abhängigkeit von den gegenseitigen Grössenverhältnissen der einzelnen sekundären Teilsummen oder der Gesamtsumme erfolgt.

   3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der sekundären Stromteilsummen auf die Funktion der Einrichtung in Abhängigkeit vom elektrischen Phasenverschie- bungswinkel zwischen den einzelnen sekundären Teilsummen oder der Gesamtsumme erfolgt.

   4. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, bei welcher die Funktion der Einrichtung unter dem Einfluss zweier Teilsummen (A) und einer Teilsumme (B) zustande kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösen unterbleibt, wenn der eine sekundäre Teilsummenstrom (A) gegenüber dem zweiten sekundären Teilsummenstrom (A) oder dem sekundären Teilsummenstrom (B) eine annähernd entgegengesetzte Phasenlage besitzt und zugleich der sekundäre Teilsummenstrom (B) einen Wert übersteigt, welcher den im Falle eines Kurzschlusses im zu schützenden Anlageteil möglichen Belastungströmen entspricht.

   5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, bei welcher die Funktion der Einrichtung unter dem Einfluss einer sekundären Teilsumme (A) und einer sekundären Teilsumme (B) zustande kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösen unterbleibt, wenn der sekundäre Teilsummenstrom (A) gegenüber dem sekundären Teilsummenstrom (B) eine annähernd entgegengesetzte Phasenlage besitzt und zugleich der sekundäre Teilsummenstrom (B) einen Wert übersteigt, welcher den im Falle eines Kurzschlusses im zu schützenden Anlageteil möglichen Belastungsströmen entspricht.

   6. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der für das Unterbleiben des Auslösens massgebende Wert der sekundären Teilsumme (B) abhängig ist vom Verhältnis zum Wert der Summe der sekundären Teilsummen (A) oder der Gesamtsumme.

   7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Sperrung in Abhängigkeit von der Phasenlage der sekundären Teilsummenströme bewirkende Relais sein maximales Drehmoment bei einer Phasendifferenz von etwa 145 elektrischen Graden aufweist.

   8. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Relais der Schutzeinrichtung im Nebenschluss zu unmittelbar oder transformatorisch mittels Hilfswandler in den Stromwandlersekundärkreisen liegenden Impedanzen geschaltet sind, wobei die Grössen dieser Impedanzen bzw. die Übersetzungsverhältnisse der Hilfswandler derart gewählt sind, dass bei ein und derselben Phase die Verhältniswerte der Primärströme zu den Spannimgsabfällen in den Impedanzen der Grösse und Vektorrichtung nach bei allen Abzweigen annähernd einander gleich sind.

   9. Schutzeinrichtung für mehrphasige Anlageteile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhältniswerte der Primärströme zu den Spannungsabfällen in den Impedanzen bei den einzelnen Phasen der Grösse oder der Vektorrichtung nach voneinander verschieden sind und die Spannungabfälle, die den Primärströmen verschiedener Phasen entsprechen, zu einer gemeinsamen Summe summiert werden.

   10. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vektorielle Differenz zwischen je zwei der ungleichen vektoriellen Verhältniswerte bei den einzelnen Phasen einander gleich ist bzw. der Summe dieser gleichen Differenzen ist, so dass beispielsweise bei Drehstrom die Differenz der Verhältniswerte bei der ersten Phase und der zweiten Phase gleich ist derjenigen der Verhältniswerte bei der zweiten und bei der dritten Phase und die Differenz der Verhältniswerte bei der ersten und der dritten Phase gleich ist dem Doppelten der ersteren Differenzen.

   11. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen'8, 9 und 10, auf welche die Ströme von nur zwei Phasen einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vektoren der ungleichen Verhältniswerte bei den beiden Phasen entgegengesetzte Richtung und annähernd gleiche Absolutwerte besitzen.

   12. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, bei welcher Impedanzen über Hilfswandler transformatorisch in den Stromwandlersekundärkreisen liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwandlersekundärströme der verschiedenen Phasen ein und desselben Abzweiges gemeinsam die Sekundär- wicklung des Hilfswandlers induzieren und mittels dieser auf eine gemeinsame Impedanz wirken.