Schnellwirkende Distanzschutzanordnung für Drehstromnetze. <U>Für</U> den Distanzschutz in Drelistromlioch- spannungsnetzen benutzte man ursprünglich Dreirelaisschaltungen, bei denen jeder Leiter ein eigenes Distanzrelais erhielt. Zur Ver ringerung des Aufwandes ging man dann zur Zwei- und Einrelaissehaltung über (Spar- sehaltungen), bei denen<B>je D</B> rehstromleitungs- ende nur zwei bzw. ein Distanzrelaissystem vorhanden sind.
Diese Anordnungen erfor dern dafür aber bestimmte Auswahlschaltun gen, die in Abhängigkeit von den Anrege- bedingungen in den einzelnen Leitern die für den jeweiligen Fehlerfall massgebenden elek trischen Messgrössen des Stromes und der ,Spannung (meist über Hilfsrelaisanordnun- gen) auf die Distanzrelaissysteme schalten.
Diese Auswahlschaltungen erfordern na türlich infolge der Eigenzeiten der vor das eigentliche Distanzrelaissystem geschalteten Anrege- und Hilfsrelais bestimmte Mindest- auslösezeiten, die heute fÜr Höchstspannungs- netze, insbesondere bei starrer Nullpunkts- ürdung, als niel-it mehr tragbar angesehen wer den.
Man verwendet daher neuerdings wieder Mehrrelaissehalt-tuigen, um die für die Mess- grössenauswahl erforderliche Zeit einzusparen. Hierzu ist eigentlich eine SechsreIaisschaltung erforderlich, von denen drei Relais so geschal tet sind, dass sie die drei Schleifen Leiter/Erde überwachen, während drei weitere Relais für die überwachung der Schleifen Leiter/Leiter vorgesehen sein müssten. Der Aufwand von sechs Distanzrelais ist aber natürlich gegenüber den bisherigen Schal tungen sehr erheblich,
und man bemüht sich daher, wenigstens mit ni'ir drei Relais eine wirtschaftlich wie technisch vertretbare Lö sung zu finden. Eine exakte Ausmessung der Fehlerstelle bedingt dann aber wieder be stimmte Umschaltungen und diese bringen wieder eine gewisse Erhöhung der Auslösezeit mit sich.
Die bisher bekannten Dreirelaisschal- tungen arbeiten alle so, dass die Relais nor malerweise die drei Schleifen zwischen den Leitern überwachen und erst bei zusätzlichem Auftreten von Erdfehlerkriterien die Mess- kreise der Relais<B>-</B> entweder sämtlich oder mit einer bestimmten Phasenbevorzugung<B>-</B> auf die Schleifen Leiter/Erde iunschalten.
Da nun aber nach allgemeiner praktischer Erfahrung Kurzschlüsse über Erde<B>-</B> insbe sondere in starr geerdeten Netzen<B>-</B> weit häu figer auftreten als solche ohne Erdbeteiligung, sollen die Messkreise der drei Relais entgegen dem bisherigen Brauch erfindungsgemäss so angeordnet werden, dass sie von Haus aus die Schleifen Leiter/Erde überwachen.
Diese er findungsgemässe Anordnung bringt den Vor teil, dass die Relais in den am häufigsten auf tretenden Fehlerfällen, nämlich einpoligen Erdgehüssen, bereits von vornherein mit den hierfür massgebenden Strom- und Spannungs- messgrössen beaufsehlagt werden und somit ohne jede Verzögerung für eine vorherige Messgrössenwahl schnellstens auslösen können.
Für die Erfassung von zwei- oder drei- poligen Fehlern kann die Anordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung so getroffen sein, dass in allen Fällen bei Feh lern ohne Erdbeteilig-Lmg bzw. zwischen zwei oder mehreren Phasenleitern eine Umschal tung auf die Schleifen zwischen den Leitern <B>.</B> erfolgt. Für diese selteneren Fehler tritt dann eine gewisse zusätzliche Verzögerung für die Auswahl auf; dafür ist aber der Umfang der Schutzanordnung von sechs auf drei Relais sehr stark reduziert.
Nach einem besonders vorteilhaften, in Fig. <B>1</B> bis<B>3</B> dargestellten Ausführungsbeispiel kann überdies diese etwas erhöhte Auslösezeit bei zwelpoligen Fehlern mit Erdbeteiligung dadurch vermieden werden, dass auch im Un- symmetriestromkreis der Stromwandler ein Anregeglied (Unsymmetrierelais) vorgesehen ist, das beim Auftreten von Summenströmen,
anspricht und entweder direkt oder über nach geschaltete Hilfsrelais eine Umschaltung der Messglieder auf -verkettete Messwerte verliin- dert.
Gemäss Fig. <B>1</B> liegen in den Phasen<I>R,</I> S und T des zu überwachenden Netzes die Strom wandler<B>81,<I>S2,</I></B> Ss. Die Sekundärströme dieser Stromwandler durchiliessen die überstroin- anregerelais <B>A"</B> A" At und das-zusätzlich vor gesehene Summenstromrelais <B>A".</B> Die Mess- widerstände R,
bis R4 dienen zur Erzeugung definierter Spann-umgsabfälle. Während bei einpoligen Fehlern in bekannter Weise<B>je-</B> weils eines der überstromanregeglieder <B><I>A" A,</I></B> oder<B>A,</B> anspricht, wird das Überstromanrege- glied A., das sog. Unsymmetrierelais, nur bei zweipoligen Fehlern mit Erdbetei-lig-LLug durch den S-Lunmenstrom angeregt.
Die Schaltungsanordnung für die Relais kontakte nach Fig. <B>1</B> ist aus dem Gleichstrom- plad der SeliLitzanordn-Lmg gemäss Fig. 2 zu ersehen. Während jedes der überstromanrege- relais <B><I>A, A,</I></B> und At nur<B>je</B> einen Kontakt be sitzt (a" a" at), hat das Unsymmetrierelais <B>A.</B> drei Kontakte (a.', a"2, a"3).
Die Relais<I>B" B,</I> -und Bt sind Hilfsrelais, die bei überstroin im Leiter<I>R,<B>S</B></I> oder T durch Schliessung der Kontakte a" <I>a.,</I> oder at zum Ansprechen gebracht werden.
Diese Hills- relais bringen die hier nicht dargestellten und die Abschaltung einleitenden Zeitrelais zum Ablauf und besitzen ferner die in Fig. 2 dar gestellten Kontakte<B>b" b,</B> und bt, die in zykli scher Vertauschung den Stromkreisen für die Kontakte at, a, -und a, zugeordnet sind.
Sobald in einem dieser Stromkreise sämtliche Relais kontakte geschlossen sind, spricht eines der zusätzlichen Hilfsrelais (B"" B, .t oder Bt,) an.
Tritt beispielsweise im Leiter R ein Über strom auf, so spricht das Überstromanrege- glied <B>A,</B> an und schliesst den Kontakt a,. Da mit spricht das Hilfsrelais B, an und bringt das hier nicht dargestellte Zeitrelais für die Abschaltung des fehlerhaften Leiters zum<B>Ab-</B> lauf. Ausserdem wird der IEI.illsrelaiskontakt br geschlossen, was aber für diesen Fehlerfall ohne Bedeutung ist, da der Kontakt at offen ist.
Bei einem zweipoligen Kurzsehluss ohne Erdbeteiligung, der beispielsweise die Phasen R und S betrifft, werden die Kontakte ar und a, geschlossen. Durch das Ansprechen der Hilfsrelais B, und B" werden die Zeitrelais zum Ablauf gebracht und die Kontakte br und <B>b,</B> geschlossen.
Da in diesem Falle kein Un- symmetriestrom auftritt, bleiben die Kontakte a,' bis a,3 geschlossen, so dass also zusätzlich, das Hilfsrelais Br, anspricht und die Umschal tung des in Fig. <B>3</B> dargestellten Messgliedes vom Leiter R auf die Schleife RS bewirkL Tritt dagegen ein zweipoliger Fehler mit Erd- beteiligung auf,
so wird durch den Unsymme- triestrom das Unsymmetrierelais <B>A.</B> erregt und öffnet seine Kontakte aJ bis a"3. Die Stromkreise für die Hilfsrelais B", B,t und Bt, können nunmehr nicht geschlossen werden, so dass eine Umsellaltung der Messglieder auf die verketteten Spannungen und Ströme ver hindert wird.
Das in Fig. <B>3</B> dargestellte, Mess- glied für den Leiter R und die Schleife RS wird mit seinen Leitern (r), (o) und (s) an die entsprechend bezeichneten Potential punkte der Schaltung nach Fig. <B>1</B> angeschlos sen. Die Leitungen u, v und e werden an die entsprechenden Spannungsleiter bzw. an Erde gelegt.
Eine dem Strom proportionale Grösse wird über den Vorwiderstand Ri, den Strom wandler Üi und die Gleiehrichter Gl auf die Stronispule des Impedanzmessgliedes Z, ge geben.
Ganz analog wird die Spannungsspule des Impedanzmessgliedes über den Vorwider- stand R", den Übertrager ü" und die Gleich- richteranordnung G. von der Spannung be- aufschlagt. Normalerweise nehmen die Kon takte b"' und bJ die gezeichnete Lage ein.
Beim Ansprechen des Hilfsrelais B" werden die Kontakte br,11 und b",2 umgelegt, so dass in diesem Fall vom Impedanzmessglied die ver ketteten Spannungen und Ströme erfasst wer den.
Da beim Auftreten von Unsymmetrieströ- men diese Umschaltung durch das Unsymme- trierelais <B>A,</B> verhindert wird, werden durch die Einsparung der Umschaltezeit zweipolige P ehler mit Erdberührung in der sehnellst- möglichen Weise erfasst.
Ein weiterer Vorteil dieser beschriebenen Anordnung besteht darin, dass einpolige Erd- schlüsse auch bei Auftreten von überstrom in den gesunden Leitern (Bauchsehes Paradoxon) auf alle Fälle einwandfrei erfasst werden. Ohne diese Anordnung würde in diesen Fäl len eine Umsehaltung auf verkettete Werte erfolgen, was zu falschen Impedanzmessungen führen würde.
Eine zusätzliche Einsparung an Auslöse- zeit lässt sich für die weitaus am häufigsten vorkommenden einpoligen Erdschlüsse gemäss einer weiteren Ausführung der Erfindung noch dadurch erreichen, dass man für die Schnellstufe der Distanzrelais auf jede be sondere Anregung durcli Überstrom,
Unter schreiten der Betriebsimpedanz usw. ver- 9"iehtet. Da die Messglieder und Energierich- tungsglieder dauernd an Strom und Span- ni.ing liegen, kann die Schnellstufe der Distanzrelais auf Kurzsehlüsse im. Netz sofort reagieren.
Die Auslösezeit lässt sich auch dadurch ver kürzen, dass gemäss Fig. 4 Überstromkontakt a., Euergierichtungskontakt n und Impedanz- kontakt z mit der Spule des Ausschaltschützes in Reihe liegen. Beim Auftreten irgendwelcher Fehler beginnt also für jeden dieser Kontakte die Schliesszeit abzulaufen, so dass die Aus lösung erfolgt, wenn der letzte dieser drei Kontakte geschlossen wird. Zeitlich arbeiten diese Kontakte also parallel.
Normalerweise werden die Kontakte n und z zuerst geschlos sen sein, so dass der Auslösebefehl durch den Anregekontakt a freigegeben wird.
Fast-acting distance protection arrangement for three-phase networks. <U> For </U> distance protection in three-phase high-voltage networks, three-relay circuits were originally used, in which each conductor received its own distance relay. To reduce the effort, a switch was then made to two and one relay settings (economy settings), in which there are only two or one distance relay system for each end of the current line.
However, these arrangements require certain selection circuits which, depending on the excitation conditions in the individual conductors, switch the electrical measured values of the current and voltage (mostly via auxiliary relay arrangements) to the distance relay systems.
These selection circuits naturally require certain minimum tripping times due to the intrinsic times of the excitation and auxiliary relays connected in front of the actual distance relay system, which are now considered to be niel-it more acceptable for high-voltage networks, especially with rigid zero-point ürdung.
For this reason, multiple relays have recently been used again in order to save the time required for selecting the measured variables. This actually requires a six-relay circuit, of which three relays are switched in such a way that they monitor the three conductor / earth loops, while three further relays would have to be provided for monitoring the conductor / conductor loops. The cost of six distance relays is of course very considerable compared to the previous circuits.
and efforts are therefore made to find an economically and technically justifiable solution with at least three relays. An exact measurement of the fault location then again requires certain switchings and these again bring about a certain increase in the tripping time.
The three-relay circuits known so far all work in such a way that the relays normally monitor the three loops between the conductors and only when earth-fault criteria also occur do the relays' measuring circuits either all or with a certain phase preference <B> - </B> switch to the loop conductor / earth.
Since, however, according to general practical experience, short circuits to earth <B> - </B>, in particular in rigidly earthed networks <B> - </B>, occur far more frequently than those without earth involvement, the measuring circuits of the three relays should, contrary to the previous one According to the invention, they can be arranged in such a way that they monitor the conductor / earth loops by default.
This inventive arrangement has the advantage that the relays in the most common fault cases, namely single-pole earth housings, are loaded with the relevant current and voltage measured values from the outset and thus trigger as quickly as possible without any delay for a previous measured value selection can.
For the detection of two- or three-pole faults, the arrangement according to an embodiment of the invention can be made so that in all cases of faults without Erdbeteilig-Lmg or between two or more phase conductors switching to the loops between the conductors <B>. </B> takes place. For these rarer errors there is then a certain additional delay for the selection; however, the scope of the protective arrangement has been greatly reduced from six to three relays.
According to a particularly advantageous embodiment shown in FIGS. 1 to 3, this somewhat increased tripping time in the case of two-pole faults with earth involvement can also be avoided in that the current transformer is also in the unbalanced circuit an excitation element (unbalancing relay) is provided, which, if total currents occur,
responds and either directly or via downstream auxiliary relays, the switching of the measuring elements to chained measured values is reduced.
According to Fig. 1, there are current transformers <B> 81, <I> S2, </I> </ in phases <I> R, </I> S and T of the network to be monitored. B> Ss. The secondary currents of these current transformers pass through the overcurrent excitation relay <B> A "</B> A" At and the - additionally provided summation current relay <B> A ". </B> The measuring resistors R,
to R4 are used to generate defined voltage drops. While with single-pole faults <B> each </B> because one of the overcurrent exciter <B> <I> A "A, </I> </B> or <B> A, </B> responds, the overcurrent exciter A., the so-called unbalance relay, is only excited by the S-Lunmenstrom in the event of two-pole faults with earth-part LLug.
The circuit arrangement for the relay contacts according to FIG. 1 can be seen from the DC plug of the SeliLitzanordn-Lmg according to FIG. While each of the overcurrent relays <B> <I> A, </I> </B> and At only <B> each </B> has one contact (a "a" at), the unbalance relay has <B> A. </B> three contacts (a. ', A "2, a" 3).
The relays <I> B "B, </I> -and Bt are auxiliary relays, which in the event of excessive currents in the conductor <I> R, <B> S </B> </I> or T by closing the contacts a" < I> a., </I> or at can be addressed.
These hill relays cause the timing relays, not shown here, which initiate the shutdown, and also have the contacts b, b and bt shown in FIG. 2, which cyclically interchange the circuits for the Contacts at, a, and a, are assigned.
As soon as all relay contacts are closed in one of these circuits, one of the additional auxiliary relays (B "" B, .t or Bt,) responds.
If, for example, an overcurrent occurs in conductor R, the overcurrent exciter <B> A, </B> responds and closes contact a. Then the auxiliary relay B, responds and brings the timing relay (not shown here) for disconnecting the faulty conductor to the <B> run </B>. In addition, the IEI.ills relay contact br is closed, but this is irrelevant for this error case because the contact at is open.
In the event of a two-pole short circuit without earth involvement, which affects phases R and S, for example, contacts ar and a are closed. The response of the auxiliary relays B and B "causes the timing relays to expire and contacts br and <B> b, </B> closed.
Since no unbalance current occurs in this case, the contacts a, 'to a, 3 remain closed, so that the auxiliary relay Br also responds and the switching of the measuring element shown in FIG. 3 from conductor R to loop RS If, on the other hand, a two-pole fault occurs with earth participation,
the unbalance relay <B> A. </B> is excited by the unbalance current and opens its contacts aJ to a "3. The circuits for the auxiliary relays B", B, t and Bt can now not be closed, see above that a switchover of the measuring elements to the linked voltages and currents is prevented.
The measuring element shown in FIG. 3 for the conductor R and the loop RS is connected with its conductors (r), (o) and (s) to the correspondingly designated potential points of the circuit according to FIG . <B> 1 </B> connected. The lines u, v and e are connected to the corresponding voltage conductors or to earth.
A variable proportional to the current is applied to the current coil of the impedance measuring element Z, ge via the series resistor Ri, the current converter Ui and the rectifier Gl.
Analogously, the voltage coil of the impedance measuring element is acted upon by the voltage via the series resistor R ", the transformer U" and the rectifier arrangement G. Normally the contacts b '' and bJ take the position shown.
When the auxiliary relay B "responds, the contacts br, 11 and b", 2 are switched over, so that in this case the linked voltages and currents are recorded by the impedance measuring element.
As this switchover is prevented by the unbalance relay <B> A, </B> when unbalance currents occur, two-pole switches with earth contact are detected as quickly as possible by saving the switching time.
A further advantage of this described arrangement is that single-pole earth faults are always correctly detected even if an overcurrent occurs in the healthy conductors (abdominal paradox). Without this arrangement, there would be a switch to chained values in these cases, which would lead to incorrect impedance measurements.
An additional saving in tripping time can be achieved for the by far most common single-pole earth faults, according to a further embodiment of the invention, by reacting to each special excitation by overcurrent, for the high-speed stage of the distance relay.
If the operating impedance falls below the operating impedance etc., the measuring elements and energy directors are constantly connected to current and voltage, so the high-speed stage of the distance relay can react immediately to short circuits in the network.
The tripping time can also be shortened by the fact that, according to FIG. 4, overcurrent contact a., Euergierrichtung contact n and impedance contact z are in series with the coil of the switch-off contactor. If any errors occur, the closing time begins to run down for each of these contacts, so that the trigger occurs when the last of these three contacts is closed. In terms of time, these contacts work in parallel.
Normally, the contacts n and z will be closed first, so that the tripping command is released by the pickup contact a.