CH307865A - Differential protection device. - Google Patents

Differential protection device.

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Publication number
CH307865A
CH307865A CH307865DA CH307865A CH 307865 A CH307865 A CH 307865A CH 307865D A CH307865D A CH 307865DA CH 307865 A CH307865 A CH 307865A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
current
relay
differential
rectifier
relays
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Siem Halske
Original Assignee
Siemens Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of CH307865A publication Critical patent/CH307865A/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045Differential protection of transformers
    • H02H7/0455Differential protection of transformers taking into account saturation of current transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  

  Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 284915.         Differentialschutzeinrichtung.       Im Hauptpatent ist eine     Differential-          sehutzeinriehtung    behandelt, bei welcher das       Schutzrelais    ausser vom Differenzstrom noch  vom Durchgangsstrom     beeinflusst    wird. Die  Anordnung ist dabei so gewählt, dass diese  beiden Ströme gleichgerichtet im entgegenge  setzten Sinne auf ;das Relais einwirken. In  dieser Relaisschaltung sind Mittel vorge  sehen,     die    dem Fliessen des     Durehgangsstro-          rnes    auf das Relais entgegenwirken.

   Man kann       auf    diese Weise erreichen, dass die die Bezie  hung zwischen dem     Differenzstrom    und dem  Durchgangsstrom wiedergebende     Ansprech-          kennlinie    des Relais so verläuft, dass bei stei  gendem Durchgangsstrom der Differenzstrom,       hei    dem das Relais .anspricht, zunächst etwa  konstant bleibt und dann nach einem     Knick     ansteigt.

   Das bedeutet, dass die     Ansprech-          empfindliehkeit    des Schutzes für einen be  stimmten niedrigen Strombereich einen be  stimmten, im wesentlichen konstanten Wert  hat, dass aber dann von einer bestimmten  Höhe des Durchgangsstromes ab diese Emp  findlichkeit des Schutzes     abnimmt.    Diese dem  Fliessen des Durchgangsstromes entgegenwir  kenden Mittel sind beim Gegenstand des  Hauptpatentes durch eine Gleichstromquelle  gegeben, die in den Relaisstromkreis eingefügt  ist.  



       Gegenstand    der Erfindung ist eine weitere  Ausgestaltung der     Differentialschutzeinrich-          tung    der im Hauptpatent behandelten Art.  Erfindungsgemäss bestehen die dem Fliessen    des Durchgangsstromes entgegenwirkenden  Mittel aus einem nichtlinearen Widerstand,  insbesondere einem Gleichrichter. Es gelingt  auf diese Weise, die gewünschte     Kennlinie     des Relais zu erzwingen, ohne dass eine be  sondere     Spannungsquelle    dazu erforderlich  wäre. Man wird den als nichtlinearen Wider  stand verwendeten Gleichrichter vorzugsweise  aus einer Reihenschaltung von     einzelnen          Trockengleichrichterscheiben    aufbauen.

   Dieser  Gleichrichter wird dabei so bemessen, dass  auch hier,     ähnlich    wie     beim    Hauptpatent, die       Ansprechkennlinie    des Relais so verläuft, dass  bei     steigendem    Durchgangsstrom zunächst  der Differenzstrom, bei dem das     Relais    an  spricht, etwa konstant bleibt und     dann    nach  einem Knick ansteigt.  



  Man     kann,    die Schutzeinrichtung in ver  schiedener Weise aufbauen. So ist es beispiels  weise möglich, ähnlich wie beim Hauptpatent  mit einem einzigen Schutzrelais zu arbeiten.  In manchen Anwendungsfällen     kann    man  aber auch mit Vorteil als     Schutzrelais    zwei  Relais anwenden, von denen das eine (Grob  relais) mit geringer     Dämpfung    arbeitet und  bei einem höheren     Stromwert    zum     Anspre-          ehen    kommt, während das zweite     (Feinrelais)     mit stärkerer Dämpfung arbeitet und bereits  bei einem kleineren Stromwert anspricht.

   Eine  solche     Unterteilung    in zwei Schutzrelais ist  insbesondere für den Schutz von Transforma  toren von     Bedeutung,    bei denen     man.    Wert  darauf legen muss, dass die beim Einschalten      auftretenden verhältnismässig kurzzeitigen  hohen Stromspitzen nicht schon zu einem  Auslösen der Schutzeinrichtung führen. Das  Feinrelais kommt wegen seiner stärkeren  Dämpfung beim Einschaltvorgang nicht zum  Ansprechen, während bei einer solchen  Schutzeinrichtung .durch das mit     geringer     Dämpfung arbeitende Grobrelais im normalen  Betriebe für ein kurzzeitiges Ausschalten  beim Auftreten hoher Stromwerte gesorgt  wird.

   Die Empfindlichkeit der beiden Relais  wird man durch parallel liegende Widerstände       einstellbar    machen. Im folgenden sind     Aus-          führungsbeispiele    der Erfindung näher er  läutert.  



  In     Fig.    1 ist mit 1 ein zu schützender  Apparat, beispielsweise ein     Regeltransforma-          tor,    bezeichnet. Mit 2 sind drei Stromwandler  auf der Eingangsseite, mit 3 drei Stromwand  ler auf der Ausgangsseite bezeichnet. Die Se  kundärseiten dieser beiden Stromwandler  gruppen liegen in Reihe. Der Unterschied der  Ströme in den Wandlern 2 und 3, also der       Differenzstrom    (Fehlerstrom), wird durch  eine     Wandlergruppe    4     erfasst,    während der  Durchgangsstrom mit Hilfe der     Wandler-          gruppe    5     erfasst    wird.

   An die Sekundärseiten  der     Wandlergruppen    4 und 5 sind     Gleichrich-          tergruppen    6 bis 9 angeschlossen, so dass die       Durchgangsströme    IL     bzw.        Differenzströme        ID     nach ihrer Gleichrichtung im entgegengesetz  ten Sinne auf das Schutzrelais 10 wirken.  Parallel zum Relais 10 liegt ein Widerstand  11, und in der Verbindungsleitung zwischen  den beiden untern     Anschlusspunkten,des    Wi  derstandes 11 und des Relais 10 liegt ein  Trockengleichrichter 12.

   Dieser Gleichrichter       dient        beim     dazu, dem  Fliessen des Durchgangsstromes entgegenzu  wirken. Durch geeignete Bemessung des  Gleichrichters, dessen Widerstand sich in Ab  hängigkeit von der am Widerstand 11 auf  tretenden Spannung verändert, wird dabei  erreicht, dass die     Ansprechkennlinie    des     Re-          laus,    welche die Beziehung     zwischen    dem Dif  ferenzstrom     ID    und dem Durchgangsstrom  IL wiedergibt, so verläuft, dass bei steigendem       Durchgangsstrom    der Differenzstrom, bei    dem das Relais anspricht, zunächst etwa kon  stant bleibt und dann nach einem Knick an  steigt.

   Mit     Ki,        K2    ist in     Fig.    3 eine solche  geknickte Kennlinie angedeutet.  



  Bei dem in     Fig.    1 dargestellten Ausfüh  rungsbeispiel ist nur ein Schutzrelais 10 vor  gesehen. Wie oben schon     erwähnt    wurde, kann  man bei     manchen    Anwendungsformen der Er  findung mit Vorteil auch zwei Schutzrelais  anwenden. In     Fig.    2 ist hierfür ein Ausfüh  rungsbeispiel dargestellt. In dieser Figur ist  lediglich derjenige     Ausschnitt    der Schutzein  richtung dargestellt, welcher den Teilen 10,  17. und 12 von     Fig.    1 entspricht. An Stelle  des einen Schutzrelais 10 der     Fig.    1 sind in  diesem Falle zwei Schutzrelais 13, 14 vorge  sehen.

   Dabei ist das Relais 13 ein Grobrelais,  das mit geringer Dämpfung arbeitet und bei  einem höheren Stromwert zum     Ansprechen     kommt., während das Relais 14 das Feinrelais       ist,    das mit stärkerer Dämpfung arbeitet und  bereits bei einem kleineren Stromwert zum  Ansprechen kommt. In der     Fig.    4 sind als       Ansprechkennlinien    dieser beiden Relais die  Abhängigkeit der     Ansprechzeit        t"    über dem  Differenzstrom     ID    dargestellt. K3 ist die An  sprechkennlinie für das Grobrelais, das erst  bei einem höheren Stromwert von beispiels  weise 1 - IN     (Normalstrom)    anspricht.

   Mit K4  ist die     Ansprechkennlinie    für das Feinrelais  bezeichnet, das bereits bei einem kleineren  Stromwert von beispielsweise 0,2<B><I>-</I>IN</B> an  spricht.  



  Um die Empfindlichkeit der beiden Relais  13 und 14     einregeln        zu    können, sind die bei  den Parallelwiderstände 15 und 16 vorge  sehen.  



  In     Fig.    3 ist kenntlich gemacht, dass der  Knickpunkt     P1    der     Ansprechkennlinie    des  Schutzrelais (des Feinrelais 14) bei     Ver-          ändeiting    der Empfindlichkeit dieses Relais  durch den zugeordneten Regelwiderstand 16  im wesentlichen etwa längs einer geraden  Linie     g    wandert.

   Durch Anwendung eines  parallel zum Feinrelais 14 liegenden Gleich  richters 17, der dafür sorgt, dass mit wach  sendem     Relaisstom    die Spannung an 13, 14,  weniger als proportional ansteigt, kann man      erzielen, dass dieser Verschiebung des Knick  punktes entgegengewirkt wird, dass also der  Knickpunkt - wie es in     Fig.    3 durch die ge  strichelt     daräestellten    Kennlinien angedeutet  ist - bei     Erniedrigung    der     Empfindlichkeit     des Relais 14 längs der Kurve K5 wandert,  wodurch man erreichen kann, dass dieser  Knickpunkt über einen grossen Empfindlich  keitsbereich in der Nähe des Wertes für den  Normalstrom IN liegt.



  Additional patent to main patent no. 284915. Differential protection device. The main patent deals with a differential protective device in which the protective relay is influenced not only by the differential current but also by the through current. The arrangement is chosen in such a way that these two currents are rectified in the opposite sense and act on the relay. Means are provided in this relay circuit which counteract the flow of the transit current to the relay.

   In this way it can be achieved that the response characteristic of the relay showing the relationship between the differential current and the through-current runs in such a way that when the through-current increases, the differential current, i.e. the relay responds, initially remains approximately constant and then after a Kink increases.

   This means that the response sensitivity of the protection has a certain, essentially constant value for a certain low current range, but that this sensitivity of the protection then decreases from a certain level of the through current. These means that counteract the flow of through current are given in the subject of the main patent by a direct current source that is inserted into the relay circuit.



       The subject of the invention is a further embodiment of the differential protection device of the type dealt with in the main patent. According to the invention, the means counteracting the flow of the through current consist of a non-linear resistor, in particular a rectifier. In this way it is possible to force the desired characteristic curve of the relay without a special voltage source being required. The rectifier used as a nonlinear resistance will preferably be built up from a series connection of individual dry rectifier disks.

   This rectifier is dimensioned in such a way that, similar to the main patent, the response characteristic of the relay runs in such a way that when the through current increases, the differential current at which the relay responds initially remains constant and then increases after a kink.



  You can build the protective device in different ways. For example, it is possible to work with a single protective relay, similar to the main patent. In some applications, however, it is also advantageous to use two relays as protective relays, one of which (coarse relay) works with low damping and responds at a higher current value, while the second (fine relay) works with stronger damping and already responds at a lower current value.

   Such a division into two protective relays is particularly important for the protection of transformers, where one. It must be important that the relatively short-term high current peaks that occur when switching on do not trigger the protective device. The fine relay does not respond due to its stronger damping during the switch-on process, while with such a protective device, the coarse relay, which works with low damping, ensures a brief switch-off in normal operation when high current values occur.

   The sensitivity of the two relays will be made adjustable by parallel resistors. In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail.



  In FIG. 1, 1 denotes an apparatus to be protected, for example a regulating transformer. With 2 three current transformers are designated on the input side, with 3 three current transformers on the output side. The secondary sides of these two current transformer groups are in series. The difference between the currents in converters 2 and 3, ie the differential current (fault current), is recorded by a group of converters 4, while the through current is recorded by group of converters 5.

   Rectifier groups 6 to 9 are connected to the secondary sides of the converter groups 4 and 5, so that the through currents IL or differential currents ID act on the protective relay 10 in the opposite sense after they have been rectified. A resistor 11 is located parallel to the relay 10, and a dry-type rectifier 12 is located in the connecting line between the two lower connection points, the resistor 11 and the relay 10.

   This rectifier serves to counteract the flow of the through current. By suitably dimensioning the rectifier, the resistance of which changes depending on the voltage occurring at the resistor 11, the response characteristic of the real, which reflects the relationship between the differential current ID and the through current IL, runs like this that with increasing through current, the differential current at which the relay responds initially remains about constant and then increases after a kink.

   Such a kinked characteristic curve is indicated by Ki, K2 in FIG. 3.



  In the exemplary embodiment shown in Fig. 1, only one protective relay 10 is seen before. As already mentioned above, in some forms of application of the invention, it is also possible to use two protective relays with advantage. In Fig. 2 a Ausfüh is shown approximately for this purpose. In this figure, only that section of the protective device is shown which corresponds to the parts 10, 17 and 12 of FIG. Instead of the one protective relay 10 of FIG. 1, two protective relays 13, 14 are provided in this case.

   The relay 13 is a coarse relay that works with low damping and responds at a higher current value, while the relay 14 is the fine relay that works with stronger damping and already responds at a lower current value. 4 shows the response characteristics of these two relays as a function of the response time t "over the differential current ID. K3 is the response characteristic for the coarse relay, which only responds at a higher current value, for example 1 - IN (normal current).

   The response characteristic for the precision relay is designated with K4, which already responds to a lower current value of, for example, 0.2 <B> <I> - </I> IN </B>.



  In order to adjust the sensitivity of the two relays 13 and 14, the parallel resistors 15 and 16 are easily seen.



  In Fig. 3 it is shown that the break point P1 of the response characteristic of the protective relay (of the fine relay 14) when the sensitivity of this relay is changed by the associated control resistor 16 moves essentially along a straight line g.

   By using a rectifier 17 lying parallel to the fine relay 14, which ensures that the voltage at 13, 14 rises less than proportionally as the relay current increases, it is possible to counteract this shift in the break point, i.e. the break point - As indicated in Fig. 3 by the dashed lines daräestellt - if the sensitivity of the relay 14 is lowered along the curve K5, it can be achieved that this breakpoint over a large sensitivity range close to the value for the normal current IN lies.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Differentialschutzeinrichtung mit einer Relaisanordnung, die von einem gleichgerich teten Differenz- und Durchgangsstrom im entgegengesetzten Sinne beeinflusst wird und wobei Mittel vorgesehen sind, die dem Fliessen des Durchgangsstromes auf die Relaisanord nung entgegenwirken, dadurch gekennzeich net, dass die dem Fliessen des Durchgangs stromes entgegenwirkenden Mittel aus einem nichtlinearen Widerstand bestehen. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Differential protection device with a relay arrangement that is influenced in the opposite sense by a rectified differential and through current and means are provided that counteract the flow of the through current to the relay arrangement, characterized in that they counteract the flow of the through current Means consist of a non-linear resistor. SUBCLAIMS: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch .gekennzeichnet, dass als nichtlinearer Widerstand ein Gleichrichter vorgesehen ist, der so bemessen ist, dass die die Beziehung zwischen dem Differenzstrom und dem Durch gangsstrom wiedergebende Anspreehkennlinie der Relaisanordnung so verläuft, dass bei stei gendem Durchgangsstrom zunächst der Diffe renzstrom, bei dem die Relaisanordnung an spricht, etwa konstant bleibt und dann nach einem Knick ansteigt. 2. Device according to patent claim, characterized by the fact that a rectifier is provided as a non-linear resistor, which is dimensioned so that the response characteristic of the relay arrangement, which reflects the relationship between the differential current and the through current, runs in such a way that when the through current rises, the differential current is the first , in which the relay arrangement speaks, remains approximately constant and then increases after a kink. 2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dar durch gekennzeichnet, dass die Relaisanord nung zwei Relais aufweist, von denen das eine (Grobrelais) mit geringer Dämpfung arbeitet und bei einem höheren Stromwert zum Ansprechen kommt, während das zweite (Feinrelais) mit stärkerer Dämpfung arbeitet und bereits bei einem kleineren Stromwert zum Ansprechen kommt. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Empfindlich keit der beiden Relais durch parallel liegende Regelwiderstände einstellbar ist. 4. Device according to dependent claim 1, characterized in that the relay arrangement has two relays, one of which (coarse relay) works with low damping and responds at a higher current value, while the second (fine relay) works with stronger damping and already at a smaller current value is triggered. 3. Device according to dependent claim 2, characterized in that the sensitivity of the two relays can be adjusted by means of parallel control resistors. 4th Einrichtung nach Unteranspruch 3, da.- durch gekennzeichnet, dass parallel zum Fein relais ein Gleichrichter liegt, durch den einer sonst eintretenden Verschiebung des Knick punktes der Kennlinie entgegengewirkt wird. Device according to dependent claim 3, da.- characterized in that a rectifier is located parallel to the fine relay, which counteracts any shifting of the kink point of the characteristic that would otherwise occur.
CH307865D 1952-03-04 1953-02-17 Differential protection device. CH307865A (en)

Applications Claiming Priority (2)

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DE307865X 1952-03-04
CH284915T 1953-02-17

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CH307865A true CH307865A (en) 1955-06-15

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ID=25732463

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CH307865D CH307865A (en) 1952-03-04 1953-02-17 Differential protection device.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3131329A (en) * 1958-09-03 1964-04-28 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement with phase-dependent measurement particularly for relays
US3160787A (en) * 1959-11-12 1964-12-08 Westinghouse Electric Corp Restraint operation relay employing zener diode

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