CH352402A - Anordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen - Google Patents

Anordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen

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CH352402A
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Locke Gerhard
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Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/04Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/042Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned combined with means for locating the fault
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks

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Description


  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
EMI0002.0025  
   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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Anordnung zum Messen der Fehlerstellenentfer nung bei Kurzschlüssen auf Leitungen, wobei ein er ster 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 aufgeladen wird, während ein zweiter Kondensator in der gleichen Zeit auf eine dem im Kurzschlussfall auftretenden Strom proportionale Messspannung aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsverhältnisse in den Ladestromkreisen der beiden Kondensatoren so ge wählt sind, dass die Spannung am zweiten Konden sator (C2), sofern der Fehlerort innerhalb des zu über wachenden Leitungsstückes liegt,
    grösser ist als die Spannung am ersten Kondensator (Cl), und dass nach Abschaltung der Ladestromkreise der auf die strom proportionale Spannung aufgeladene zweite Konden sator (C2) bis zur Spannungsgleichheit mit der Span nung am ersten Kondensator (Cl), dessen Ladung der Spannung an der Leitung proportional ist, entladen wird und die hierbei verlaufende Zeitspanne als Mass für die Fehlerstellenentfernung dient.
    UNTERANSPRUCH Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zeitspanne durch Änderung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators (C3) während der Entladung des entsprechend der strom proportionalen Messspannung aufgeladenen Kondensa- tors bis zur Spannungsgleichheit mit dem auf eine der Spannung der Leitung im Fehlerfall proportionale Messspannung aufgeladenen Kondensator bestimmt ist.
CH352402D 1956-09-28 1957-09-11 Anordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen CH352402A (de)

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