Anordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen Obwohl die Abschaltung einer fehlerbehafteten Leitung über den grössten Teil der Leitung durch Kurzschlussschutzrelais in sehr kurzer Zeit erfolgt, um die Schäden klein zu halten, ist es doch erwünscht, die Entfernung der Fehlerstelle zu kennen. Infolge der schnellen Arbeitsweise der Kurzschlussschutzrelais ist es jedoch nicht mehr möglich, die Fehlerstellen entfernung aus der Kennlinie der Relais zu ermitteln. Auch um übliche Messinstrumente zu betätigen, ist die Zeit der Abschaltung zu knapp.
Um diese Schwie rigkeiten zu beheben, ist es bekannt, den im Augen blick des Fehlereintritts im Strom- und Spannungs pfad einer kranken Leitung vor deren Abschaltung bestehenden Zustand in Kondensatoren zu speichern, wobei zur Speicherung die Zeit ausgenutzt wird, wel che zwischen dem Ansprechen der Schutzeinrichtung und dem Abschalten der kranken Leitung durch von der Schutzeinrichtung gesteuerte Schalter liegt. Der Ladungszustand der beiden Kondensatoren wird über je ein hochohmiges Röhrenvoltmeter zur Anzeige ge bracht, und aus den abgelesenen Werten für Kurz schlussstrom und Spannung auf der Leitung muss der Widerstand der Leitung und aus ihm die Fehlerstel lenentfernung berechnet werden. Es ist ferner vorge schlagen worden, nach dem Abschalten der kranken Leitung selbsttätig oder von Hand eine Abtasteinrich tung, z.
B. einen Wähler in Verbindung mit empfind lichen Relais, in Gang zu setzen, der die Ladung der Speicherkondensatoren prüft und dabei die Entfer nung der Fehlerstelle feststellt.
Bei der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Anordnung zum Messen der Fehlerstellen entfernung bei Kurzschlüssen auf Leitungen wird ein erster Kondensator innerhalb der zwischen dem Kurz schlussfall und der Abschaltung der Leitung zur Ver fügung stehenden Zeit auf den Scheitelwert einer der im Kurzschlussfall an der Leitung auftretenden Span- nung proportionalen Messspannung und ein zweiter Kondensator in der gleichen Zeit auf eine dem im Kurzschlussfall auftretenden Strom proportionale Mess- spannung aufgeladen.
Zur Auswertung des Ladungs zustandes der beiden Speicherkondensatoren geht die Erfindung in Abweichung von der vorgeschlagenen Anordnung einen anderen Weg, der dadurch gekenn zeichnet ist, dass die Spannungsverhältnisse in den Ladestromkreisen der beiden Kondensatoren so ge wählt sind, dass die Spannung am zweiten Kondensa tor, sofern der Fehlerort innerhalb des zu überwa chenden Leitungsstückes liegt, grösser ist als die Span nung am ersten Kondensator und dass nach Abschal tung der Ladestromkreise der auf die strompropor tionale Spannung aufgeladene zweite Kondensator bis zur Spannungsgleichheit mit der Spannung am ersten Kondensator, dessen Ladung der Spannung an der Leitung proportional ist,
entladen wird und die hier bei verlaufende Zeitspanne als Mass für die Fehler stellenentfernung dient.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der er findungsgemässen Anordnung wiedergegeben. Tritt ein Kurzschluss auf der Leitung L auf, so spricht das Re lais<I>An</I> an und schliesst seinen Kontakt an. Die mit <I>U</I> bezeichneten Klemmen liegen an dem Spannungspfad (Wandler Trl) und die mit J bezeichneten Klemmen an dem Strompfad (Wandler Tr2) der kranken Lei tung.
Durch überbrücken der Klemmen A mittels des Kontaktes<I>an</I> erfolgt die Ingangsetzung der Speiche rung des Leitungszustandes, während weiterhin noch ein Auslöseanreiz zur Abschaltung der Leitung wei tergegeben wird. Bis zum Wirksamwerden der Ab schaltung geht folgendes vor sich: Nach Überbrücken der Klemmen A durch den Kontakt<I>an</I> spricht das Relais R1 an. Es legt über seinen Kontakt a1 den Spannungspfad an die Gleich- richteranordnung Gl1 und über seinen Kontakt bi den Strompfad an die Gleichrichteranordnung G12, wobei ausserdem infolge Öffnens seiner Kontakte cl und dl der Kurzschluss der Messkondensatoren Cl und C2 aufgehoben wird.
Somit wird die auf der kranken Lei tung auftretende Spannung als Messspannung bzw. die dem über die kranke Leitung fliessenden Strom proportionale Messspannung über den Widerstand W1 bzw. W2 an die Messkondensatoren Cl bzw. C2 gelegt. Diese Kondensatoren werden jeweils auf den Schei telwert der zugehörigen Messspannung aufgeladen. Der Messkondensator C2 wird hierbei durch geeignete Übersetzung der zugeführten Messspannungen immer auf einen höheren Spannungswert aufgeladen als der Messkondensator Cl. Etwa 11/2 Perioden der Betriebs frequenz nach Überbrückung der Klemmen A spricht das durch Parallelschaltung des Kondensators C4 an sprechverzögerte Relais R2 an.
Durch Umlegen seiner Kontakte a2 und b2 schaltet das Relais R2 die Mess- kondensatoren Cl und C2 ab und legt durch Schliessen des Kontaktes e2 den Widerstand Wi5 parallel zum Kondensator C9. Ausserdem wird durch Öffnen des Kontaktes d2 und durch Schliessen des Kontaktes a3 des inzwischen betätigten Relais R3 (polarisiertes Re lais) eine Aufladung des Kondensators C3 ermöglicht.
Das Relais R3, dessen eine Wicklung im Anoden stromkreis der Röhre Rö1 liegt, ist nämlich durch einen Gegenstrom in seiner zweiten Wicklung über den Widerstand Wi7 so kompensiert, dass bei der Span nung Null am Steuergitter der Röhre Rö1 der Kontakt a3 geöffnet ist. Ist aber infolge der Ungleichheit der Ladungen der Messkondensatoren Cl und C2 eine ne gative Spannung an das Steuergitter der Röhre Rö1 gelangt, so wird das Relais R3 so betätigt, dass sein Kontakt a3 geschlossen wird und mit der Entladung des Messkondensators C2 die schon erwähnte Ruf ladung des Kondensators C3 erfolgt.
Ist der Messkon- densator C2 so weit entladen, dass seine Spannung der Spannung am Messkondensator Cl entspricht, so ver schwindet die negative Vorspannung an der Röhre Rö1, so dass das Relais R3 wieder kompensiert ist und die weitere Rufladung des Kondensators C3 durch Öffnen des Kontaktes a3 unterbricht. An dem parallel zum Kondensator C3 liegenden Indikator J1 kann bei entsprechender Eichung die Fehlerstellenentfernung sofort abgelesen bzw. durch einen Haltebügel der Zei ger des Indikators J1 und damit der Einstellwert fest gehalten werden. Mit Hilfe des Widerstandes Wi8 kann die Linearität der Indikatorskala eingestellt wer den.
Die Zeitspanne, in der die Entladung des Mess- kondensators C2 bis zur Spannungsgleichheit mit dem Messkondensator Cl erfolgt, stellt damit ein Mass für die Fehlerstellenentfernung dar.
In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Hier wird die wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 an die Klemmen U gelegte Messspannung durch den Wandler Tr3 auf die Hälfte herabgesetzt, um die Gleichrichteranordnung Gl3 nicht zu überlasten, wäh rend die dem Strom proportionale Messspannung, wel che an die Klemmen J gelegt wird, durch den Wand- ler Tr4 auf den vierfachen Wert gebracht wird. Diese Massnahme ist erforderlich, um bei kleiner Entfer nung der Fehlerstelle und kleinem Fehlerstrom nicht allzu geringe Spannungen an der Gleichrichteranord nung Gl3 zu erhalten.
Da die der Spannung auf der Leitung am Fehlerort proportionale Messspannung bei gegebenem Kurzschlussstrom und damit bei gegebener Spannung an der Gleichrichteranordnung Gl4 mit ab nehmender Fehlerstellenentfernung immer kleiner wird, muss sie mit Rücksicht auf die Gleichrichter kennlinie so weit herauftransformiert werden, dass die Gleichrichteranordnungen auch bei den kleinsten noch interessierenden Entfernungen ausserhalb des ge krümmten Teiles der Gleichrichterkennlinie arbeiten. Zur weiteren hier nicht interessierenden Messspan- nungsschwächung ist noch der Spannungsteiler Wi10 vorgesehen.
Im Fehlerfall spricht nach den schon an Hand der Fig. 1 erwähnten Schaltvorgängen das Re lais R4 infolge der Überbrückung der Klemmen A an und ermöglicht durch Umlegen der Kontakte a4 und b4 die Aufladung der Messkondensatoren Cl und C.. Im Stromkreis des Messkondensators C2 liegt das bal listische Galvanometer J2, welches den strompropor tionalen Ladestromstoss des Messkondensators C2 er hält. Damit ist die Möglichkeit einer zusätzlichen Messung des Kurzschlussstromes gegeben. Bei einem Kurzschluss mit Lichtbogen reicht nämlich die Quo tientenmessung nicht aus, um die Fehlerstelle zu bestimmen; man
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muss hierbei auch noch die Grösse des Kurzschlussstromes kennen. Die Widerstände Will und Will dienen zur Begrenzung der Ladeströme.
Durch Schliessen des Kontaktes c4 des Relais R4 wird das durch den parallel geschalteten Kondensator C5 ansprechverzögerte Relais R,; erregt, welches etwa 1¸ Perioden nach Beginn der Aufladung durch Um legen der Kontakte a5 und c5 die Messkondensatoren Cl und C2 abschaltet und zur Vermeidung von Beein flussungen kapazitiver Art die Messspannungen über die Widerstände W11 und Will kurzschliesst; über den Kontakt b5 wird der Widerstand W1. zum Messkon- densator C2 parallel geschaltet.
Durch Schliessen des Kontaktes ,d5 ist gleichzeitig die Rufladung des Kon- densators C3 eingeleitet, zu dem das Anzeigeinstru ment J3 parallel geschaltet ist. Voraussetzung hierfür ist, dass das Relais R6 (polarisiertes Relais) seinen Kontakt ab geschlossen hat. Das ist der Fall, wenn die Messspannung am Messkondensator C2 grösser ist als die Messspannung am Messkondensator Cl, der Fehler also innerhalb des zu überwachenden Leitungs stückes liegt.
Zur Anpassung des Gerätes an die zu überwachende Leitungslänge dient der Abgriff am Widerstand Wilo. Die Einstellung erfolgt derart, dass bei einem Kurzschluss am Ende der zu überwachen den Leitung die am Widerstand Wi" abgegriffene Spannung gleich der Spannung am Widerstand W'14 ist.
Die Gegentaktschaltung der Röhren Röl und Rö2 bezweckt, eine Kompensation der Gleichstromvorma- gnetisierung des Relais R6 zu erreichen, so dass beim Gleichwerden der beiden Messspannungen am Abgriff des Widerstandes Wi10 und am Widerstand Wi14 die Amperewindungszahlen der beiden gegeneinander geschalteten Wicklungen des polarisierten Relais R6 gleich gross werden, so dass sein Anker in die Ruhe lage zurückkehrt und durch Öffnen des Kontaktes a6 die Aufladung des Kondensators C3 unterbrochen wird.
Durch öffnen des Kontaktes b6 wird das bisher über den geschlossenen Kontakt b6 erregte Relais R7 stromlos, so dass es infolge der Verzögerung seines Abfalls durch den parallel geschalteten Kondensator C6 nach einiger Zeit durch öffnen seines Kontaktes a7 die Haltemagnete M2 und M3 der Instrumente J2 und J3 stromlos werden lässt, so dass nunmehr die frei gegebenen Haltebügel die Instrumentenzeiger festhal ten.
Die Zeiger werden erst wieder freigegeben, wenn die über den geschlossenen Kontakt a7 bei Wieder erregung des Relais R7 betätigten Magnete M2 und Ms erregt werden, so dass diese die Haltebügel von den Zeigern abheben. Die Instrumente J2 und J3 benötigen somit keine Stromversorgung zur Aufrechterhaltung der Arretierung. Durch überbrücken des Kontaktes a7 mittels der Rückstelltaste RT lassen sich die Instru mente auf Null zurückstellen. Die Zeigerstellung am Instrument J3 gibt bei entsprechender Eichung die Fehlerstellenentfernung an.
Um die Anzeige von den Schwankungen der über den Transformator Tr5, die Gleichrichteranordnung Gl;, die Drosselspule Dr1 sowie die Kondensatoren C7 und C8 erzeugten Hilfsgleichspannungen unabhängig zu machen, ist als Instrument J3 ein Kreuzspulinstru ment vorgesehen. Da im Kurzschlussfall die Hilfswech selspannung zusammenbrechen kann, sind die Kon densatoren C7 und C8 so gross bemessen, dass die Hilfsgleichspannung während des Messvorganges noch eine für die Messung ausreichende Zeit erhaltenbleibt.