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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines erdschlussbehafteten Abzweig-Stromkreises in einem elektrischen Versorgungs-oder Verteilernetz, bei dem zwischen Transformatorsternpunkt und Erde eine Erdschluss-Löschdrossel geschaltet ist, wobei bei gelöschtem Netzbetrieb für jeden einzelnen Stromkreis die Differenz der sich als Quotienten von Abzweignullstrom und Verlagerungsspannung in Betrag und Phase ergebenden Leitwerte vor und nach einer Änderung der Sternpunktimpetanz bestimmt und jener Stromkreis, bei dem diese Differenz maximal ist, als erdschlussbehaftet bestimmt wird.
Ein Verfahren dieser Art hat gegenüber anderen bekannten Verfahren, die gesonderte Erdschlussrichtungs-und Erdschluss- Zwischenrelais für die einzelnen Abzweigstromkreise vorsehen, den Vorteil, dass es nur wenige Messstellen benötigt, wobei auch bei Erdschlüssen mit nur geringen Verlagerungsspannungen infolge hoher Erdübergangswiderstände noch keine Fehlerortung möglich ist. Es ist dabei bekannt, zur Änderung der Sternpunktimpetanz einen Ohmschen Widerstand über einen Relais zu- und abzuschalten. Das bekannte Verfahren wird vor allem bei Strahlennetzen brauchbar angewendet.
Bei Änderunten der Sternpunktimpetanz kommt es in gesunden Abzweigen zu keiner Änderung des
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oben genannten Leitwertes, wogegen der Leitwert im erdschlussbehafteten Abzweig wegen der Ableitung zur Erde eine Ver- änderung erfährt, so dass die Differenz der Leitwerte vor und nach der Änderung der Sternpunktimpetanz ungleich null wird.
Aus der DE-C-27 11 629 ist ein abweichendes Verfahren zum Orten von Dauererdschlüssen in Drehstromnetzen bekannt, bei dem die Induktivität der Erdschluss-Löschdrossel periodisch mit relativ hoher Frequenz durch Zu- und Abschaltung einer Impetanz um geringe Festwert verändert wird, wobei in das Netz Stromwandler eingeschaltet sind, die als Summenstromwandler ausgebildet sind und die Stromänderung dieses Summenstromwandlers über ein Differenzierglied mit nachgeordneter Impulsformerstufe erfasst wird. Man kann auch zur Erfassung eines Dauererdschlusses zusätzlich über gleich grosse Ohmsche Widerstände einen weiteren Sternpunkt bilden, an dem bei einem Dauererdschluss eine Spannung auftritt, die zur Steuerung der Anzeigeeinrichtung verwendbar ist.
Zu erwähnen ist, dass es an und für sich bekannt ist, als Erdschlusslöschdrosseln Tauchkern-Drosselspulen zu verwenden.
Schliesslich ist die Verwendung von Prozessrechnern, die über Wandlerschaltungen und A/D-Wandler mit Eingangssignalen beaufschlagt werden, für allgemeine Messzwecke z. B. aus"The Handbook of Personal Computer Instrumentation 1989", Burr-Brown, 4th Edition der Burr-Brown Research Ges. m. b. H.,' Sehnefeldergasse 11, 1101 Wien, bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das mit einfachen Mitteln und vor allem ohne Änderungen des Netzes und ohne Ergänzungsschaltungen zur Veränderung der Erschluss-Löschdrossel im Leistungsteil eine genügend empfindliche und im Bedarsfall automatisierbare Bestimmung und Anzeige eines erdschlussbehafteten Abzweigstromkreises ermöglicht.
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Bei dem Verfahren der eingdangs genannten Art wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass als Löschdrossel, wie an sich bekannt, eine Tauchkern-Drosselspule Verwendung findet und deren Tauchkerneinstellung zwischen den aufeinanderfolgenden Messungen verändert wird, dass die Leitwerte jedes einzelnen Abzweigstromkreises aus Messungen des Abzweignullstromes als Summe der im Abzweig fliessenden Phasenströme und der Verlagerungsspannung zwischen Sternpunkt und Erde unter Berücksichtigung der Phasenlage zwischen Nullstrom und Verlagerungsspannung mittels eines Prozessrechners berechnet und gespeichert sowie nach der folgenden Messung bei veränderter Tauchkerneinstellung für jeden einzelnen Abzweig komplex subtrahiert werden, wobei jener Abzweig, bei dem diese Differenz ungleich null ist, als erdschlussbehaftet identifiert und angezeigt wird.
Eine Tauchkern-Drosselspule hat an sich den Vorteil, dass sie bei einem auftretenden Erschluss auf einen oder in die Nähe eines Resonanzpunktes eingestellt werden kann, bei dem in einem gedachten Ersatzschaltbild eines Parallel-Resonanzkreises aus Spuleninduktivität, der Summe der Ohmschen Ableitungen und der Summenkapazität Resonanz herrscht, um so die Erdschlusslöschung zu begünstigen. Beim erfindungsgemässen Verfahren genügen einfache Messableitungen und ein Rechner, um die notwendigen Bestimmungen ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen, insbesondere im Leitungsteil des Netzes bzw. der Erdschlussdrosselspule, durchführen zu können. Im Normalfall wird die Tauchkern-Drosselspule bei der ersten Messung im wesentlichen auf Resonanz eingestellt sein.
Aus dieser Einstellung wird dann die TauchkernDrosselspule für den zweiten Messzyklus um ein vorgegebenes Ausmass verstimmt.
Theoretisch und praktisch kann das erfindungsgemässe Verfahren aber auch dann durchgeführt werden, wenn nur die Be-
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dingung erfüllt ist, dass die beiden Messpunkte unterschiedlichen Spulenpositionen entsprechen. Es ist möglich, über den Rechner die Antriebseinrichtung der Tauchkern-Drosselspule für die Verstimmung der Drosselspule nach dem ersten Messzyklus und die Rückstellung bzw. Einstellung auf den Resonanzpunkt nach dem zweiten Messzyklus zu steuern, wobei dieser Resonanzpunkt in Ergänzung des beschriebenen Verfahrens durch Anfahren einer dritten Tauchkernposition ermittelt werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendbares Messsystem im Blockschema und Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für einen mit der Erdschluss-
Löschdrossel verbundenen, erdschlussbehafteten Abzweig- stromkreis zur Erläuterung des erfindungsgemässen Ver- fahrens.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Geräteanordnung zur Bestimmung eines erdschlussbehafteten Abzweiges in einem Strahlennetz dargestellt. Der Sternpunkt der Sekundärseite eines Netztransformators 1 ist mit einer TauchkernDrosselspule 2 verbunden, deren Tauchkern mit Hilfe einer Antriebseinrichtung 3 verstellt werden kann. Die an der Drosselspule 3 anliegende Verlagerungsspannung zwischen Sternpunkt und Erde wird über einen Spannungswandler 4 erfasst und transformiert und anschliessend in einer weiteren Wandler- stufe, mit Bandpassfilter 5 angepasst und von Oberwellen befreit. In einer Signalaufbereitungseinheit 6 wird der Effektivwert der Messgrösse ermittelt und nachfolgend mit Hilfe eines A/D-Wandlers in digitale Form gebracht und an einen Rechner 12 weitergeleitet.
Ferner wird in 6 ein zur Messgrösse
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phasengleiches Rechtecksignal zur digitalen Weiterverarbeitung abgeleitet und an den Rechner 12 abgegeben.
In allen Abzweigen 14A, 14B, 14C.... des Netzes 14 werden über Summenstromwandler 7A, 7B, 7C..., z. B. in Holmgreenschaltung, die den jeweiligen Abzweigen zugeordneten Nullströme ermittelt und nachfolgend über galvanisch trennende I/U-Wandler 8A, 8B, 8C..... in eine elektronisch auswertbare
EMI5.1
plexer 9 schaltet das über den Rechner 12 auswählbare Nullstromsignal an einen Bandpassfilter 10, wo es von Oberwellen befreit und einer Signalaufbereitungseinheit 11 zugeführt wird, in der der Effektivwert des ausgewählten, gefilterten Nullstromsignales gebildet und über einen A/D-Wandler in digitale Form gebracht wird. Auch in der Signalaufbereitungseinheit 11 wird ein zur Messgrösse phasengleiches Rechtecksignal gebildet und ebenso wie der Digitalwert des Effektivwertes der Messgrösse an den Rechner 12 weitergeleitet.
Im Falle eines Erdschlusses werden bei einer in der Nähe der Resonanzabstimmung liegenden Spulenposition mittels des Signalmultiplexers 9 alle den Abzweigen l4A, l4B, 14C.... zugeordneten Wandler 8A, 8B, 8C usw. angewählt und die erhaltenen Messdaten für die Nullströme erfasst.
Gleichzeitig wer-den Messdaten der Sternpunkt-Erdspannung über 4,. 5,6 erfasst und dem Rechner zugeführt. Im Rechner 12 werden für alle Abzweige 14A, l4B, l4C die Quotienten aus den Effektivwerten der Nullströme und dem Effektivwert der momentanen Verlagerungsspannung berechnet und auch die Phasenverschiebung des jeweiligen Nullstromes zur Verlagerungsspannung bestimmt und die so durch Betrag und Phase für jeden Abzweig komplex ermittelten Leitwerte gespeichert. Anschliessend wird der Tauchkern der Tauchkernspule 2 über die Antriebseinrichtung 3 im Sinne einer Verstimmung verstellt, wobei diese Verstellung ebenfalls vom Rechner 12 aus gesteuert werden kann.
Nachfolgend werden die in der ersten Stellung des Tauchkernes
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durchgeführten Messungen wiederholt und die Berechnung der komplexen Leitwerte vorgenommen, wobei die entsprechenden Werte wieder gespeichert werden. Nachfolgend werden für jeden Abzweig 14A, 14B, 14C... die bei dem ersten Messzyklus (vor der Tauchkernspulenverstellung) ermittelten Leitwerte von den im zweiten Messzyklus (nach der Tauchkernspulenverstellung) ermittelten Leitwerten komplex subtrahiert. Jener Abzweig, bei dem der Betrag der Differenz der beiden Leitwerte maximal ist, wird als erdschlussbehaftet erkannt und es wird für ihn eine entsprechende Speicherung vorgenommen. Nun wird der gesamte Vorgang wiederholt. Wird der gleiche Abzweig noch einmal als erdschlussbehaftet identifiziert, wird das Ergebnis auf einer Anzeigeeinheit 13 angezeigt.
Sonst wird der Messvorgang so oft wiederholt, bis bei zwei aufeinanderfolgenden Messvorgängen der gleiche Abzweig als erdschlussbehaftet identifiziert wurde.
Im Schaltschema nach Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild für einen Abzweigstromkreis, z. B. 14A, dargestellt. Die Tauchkernspule 3 liegt am Sternpunkt des Transformators 1. Die drei Phasen dieses Abzweigstromkreises haben gegenüber Erde messbare Phasenspannungen. Im Schaltbild wurden mit gp, gc, gT die Leitwerte der Ohmschen Ableitungen der einzelnen Phasen gegen Erde und mit CR, Cs, CT die Kapazität der einzelnen Phasen gegen Erde bezeichnet. Im Falle eines Erdschlusses, der für die oberste Phase angenommen wurde, hat dieser gegenüber Erde einen Leitwert gK des Erdschlusswiderstandes.
Im Abzweig fliesst ein z. B. mit Hilfe einer Holmgreenschaltung ermittelter Nullstrom io und an der Drossel 3 liegt wieder eine Verlagerungsspannung UNE an. Bei Vorhandensein eines Erdschlusses ändert sich der als Quotient von Nullstrom und Verlagerungsspannung in Betrag und Phase ermittelte Leitwert des Abzweiges bei den beiden Einstellungen der Spule 3 auch dann, wenn der Erdschlusswiderstand sehr hochohmig ist, so dass der Abzweig als erdschlussbehaftet identifiziert werden kann.