Schaltungsanordnung zur selektiven Abschaltung von Erdkurzschlüssen auf Drehstrom-Doppelleitungen Elektrische Drehstromleitungen werden zum Zwecke der Messung von Kurzschlussentfernungen in bekannter Weise mit Distanzrelais ausgerüstet, die die Aufgabe haben, Kurzschlüsse selektiv aus dem Netz verband herauszuscha4ten, gegebenenfalls unter An wendung der automatischen Wiedereinschaltung. Das ist nur möglich, wenn die Distanzrelais auf der un mittelbar zu schützenden Leitung eine der Fehlerent fernung distanzproportionale Widerstandsmessung vornehmen können.
Eine solche Messung ist in Netzen mit starr geerdetem Sternpunkt bei Einfach leitungen, bestehend aus drei Leitern eines Dreh stromsystems, in jedem Störungsfall, dagegen bei Erdkurzschlüssen auf einem System einer Doppellei tung, worunter die Anordnung von zwei aus je drei Leitern bestehenden Drehstromsystemen auf einem Mast verstanden wird, nur bei Kurzschlüssen ohne Erdberührung möglich, wenn den Widerstandsmess- gliedern der erdkurzschlussbehafteten Leitung Strom- und Spannungswerte nur aus dieser Leitung über Wandler zugeführt werden.
Führt man den Wider- standsmessgliedern der erdkurzschlussbehafteten Lei tung Strom- und Spannungswerte aus beiden parallel laufenden Leitungen zu, so können die Widerstands messglieder der erdkurzschlussbehafteten Leitung den Widerstand des Leitungsabschnittes bis zur Kurz schlussstelle distanzproportional messen. Da der Erd- kurzschlussentweder auf der einen oder der anderen Leitung des Doppelleitungssystems auftreten kann, ist jedem Widerstandsmessglied ein Teil des Null stromes oder dessen proportionale Spannung vom Nachbarstromkreis über Wandler zuzuführen.
Dies führt jedoch dazu, dass die Widerstandsmessglieder in der der erdkurzschlussbehafteten Leitung parallel laufenden Leitung einen Widerstand ermitteln, der kleiner als der eingestellte Widerstand der ersten Stufe des Distanzrelais sein kann.
Die Folge ist die richtige Abschaltung der gestörten Leitung, aber auch die Unterbrechung der Energieversorgung über die der gestörten Leitung parallellaufende Leitung. Sellek- tivität ist nur vorhanden, wenn lediglich der gestörte elektrische Anlageteil, in diesem Fall die erdkurz- schlussbehaftete Leitung, abgeschaltet wird. Somit ver halten sich die Widerstandsmessglieder der nicht erd- kurzschlussbehafteten Leitung unselektiv, was einen schwerwiegenden Nachteil dieser Schaltung bedeutet.
Zur Erläuterung hierzu ist in Fig. 1 im Prinzip eine Schaltung der Widerstandsmessung mittels Di stanzrelais einer Drehstromdoppelleitung, bestehend aus zwei parallelen Drehstromleitungen auf einem Ge stänge, als Schutz gegen Erdkurzschlüsse dargestellt.
An die Sekundärseite der Stromwandler R S T jeder Leitung L1,<I>L2</I> sind über die Anregeglieder <I>r s t</I> o in bekannter Weise z. B. die Stromnebenwider- stände R1, S1, T1 und<B>0,</B> bzw. R2, S2, T2 und 02 angeschlossen, von denen die stromproportionalen Spannungen für die Messglieder Z1 und Z2 abgenom men werden.
In Fig. 1 sind nur die Abgriffe für den Fall eines Erdkurzschlusses Leiter R -Erde eingezeichnet. Die aus der Leitung L1 gebildete Stromsumme
EMI0001.0056
abgegriffener Teilwiderstand vom Sternpunkt bis x1 bedeutet, tritt an den Klemmen 11/12 des linken Transformators Trl als stromproportionale Spannung auf und wird auf den Stromkreis des Widerstands- messgliedes Z1 übertragen.
Analog .sind die Verhältnisse bei der Leitung 2 für das Widerstandsmessglied Z2 bezüglich der Er mittlung der stromproportionalen Spannung. Die dem Nullstrom Jot am Widerstand 02 bzw. Joi am Wider stand 01 proportionalen Spannungen ui bzw. uz (Ab- griffe x2) werden als Korrekturgrössen den Wider- standsmessgliedern. Zl bzw.
Z2 gegenseitig über die Wicklung 13/14 des Transformators Trl zugeführt.
An den Klemmen 15/16 des linken Transforma tors 1, an dem das Widerstandsmessglied- Z1 an geschlossen ist, tritt eine stromproportionale Spannung Ui = kiJR1 + k2Jo1 + k3Jo2 und an den Klemmen 15/16 des rechten Transfor mators 1, an dem das Widerstandsmessglied Z2 an geschlossen ist,
eine stromproportionale Spannung U2 = k1 JR2 + k2 Jot + k3 J01 auf, worin
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und mit 01" der an 01 bzw. 02' der an 02 abgegriffene Teilwiderstand vom Sternpunkt bis x2, ü, das Überset zungsverhältnis der Wicklungen 11/12 zu 15/16 und ü2 das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen 13/14 zu 15/16 der Transformatoren Trl bedeuten.
Die zur Bildung des Widerstandes nötige Mess- wechselspannung wird in bekannter Weise z. B. aus einem Spannungswandler über einen Zwischentrans formator Tr2 dem Spannungsteil des Widerstands- messgliedes zugeführt. Die beschriebene Eingangs schaltung kann in beliebiger Weise als reine Wechsel stromanordnung oder auch als über Gleichrichter ge führte Gleichstromanordnung ausgeführt sein.
In Fig.2a (Mastbild), 2b (Schaltung) ist eine Drehstromdoppelleitung zwischen den Stationen A und B dargestellt. Auf der Drehstromleitung L1 tritt beispielsweise an einer beliebigen Stelle K ein Erd- kurzschluss in der Entfernung 1i vom Standort des Relais 1 auf. In der Fig. 2c sind ausserdem in einem Koordinatensystem auf der Abszisse die Entfernung 1 und auf der Ordinate die von den Relais 1 und 2 ge messenen Widerstände Z aufgetragen.
Bei einseitiger Speisung -von der Station A her und einpoligem Erd- kurzschluss an der Stelle K auf der Leitung L1 mit der Entfernung h misst das Relais 1 entsprechend der Kennlinie a einen Widerstand nach Gleichung 1:
EMI0002.0062
worin lAB = Länge der Leitung L1 bzw. L2, h = Entfernung des Erdkurzschlusses vom Stand ort des Relais 1, ZL - Mitimpedanz der Leitung L1 bzw. L2 ist.
Bei dem gleichen Störungsort misst das Relais 2 bei einseitiger Speisung von Station A her entspre- chend der Kennlinie b einen Widerstand (Fig. 2) nach Gleichung 2:
EMI0002.0072
worin Zoo - Nullselbs.timpedanz der Drehstromleitung L1 <I>bzw. L2,</I> Zog. - gegenseitige Nullimpedanz der Drehstrom leitungen<I>L 1 zu L2,</I>
EMI0002.0075
Beim Erdkurzschluss an der Stelle K misst gemäss Fig. 2c das Relais 1 den distanzproportionalen Wider standswert Z", das. Relais 2 dagegen den Widerstands wert Zu.
Über dem Diagramm<I>Z = f</I> (l) in Fig. <I>2d</I> ist die Widerstandskennilinie <I>t -</I> f <I>(Z)</I> der ersten Stufe für das Distanzrelais 1 und Leitung L1 oberhalb der Abszisse Z dargestellt. Auf die gleiche Kennlinie ist das Relais 2 der Leitung L2 eingestellt. Für die Relais 3 und 4 ist die Widerstandszeitkennlinie unterhalb der Abszisse angegeben.
Der eingestellte Widerstands wert des ersten Kippunktes beträgt Z, Tritt an der Stehle K ein Erdkurzschluss auf, so erfolgt bei einsei tiger Speisung durch das. der Station A vorgeordnete Netz in Station A durch die Relais 1 und 2 Aus lösung in Schnellzeit, weil beide Relais einen Wider standswert ermitteln, der kleiner als der Widerstand Z, der ersten Kippstufe ist.
Das Verhalten des Relais 2 .ist unselektiv, da die selektive Abschaltung des Erd- kurzschlusses: auf Leitung L1 in Station A nur durch das Relais 1 und in Station B durch das Relais 3 er folgen dürfte und die Stromversorgung der Station B über Leitung L2 sichergestellt sein müsste. Der Be reich, in dem sich das Relais 2 unselektiv verhält, reicht von Station A bis zur Entfernung 1Y (Fig. 2c). Es besteht daher die Aufgabe; dieses unselektive Ver halten zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird eine Schaltungsanord nung so getroffen, dass mittels eines Vergleichsrelais aus jeder Leitung ein Strom oder eine zu diesem pro portionale Spannung miteinander verglichen werden und bei Überschreitung eines einstellbaren Ansprech- wertes des Relais ein Kontakt betätigt wird, der einen Nullstrom odler eine zu diesem proportionale Span nung aus der der erdkurzsehlussbehafteten Leitung parallellaufenden Leitung dem Stromteil des der ersten Leitung zugeordneten Widerstandsmessgliedes. zuführt,
und dass analog ein zweites Vergleichsrelais mit einem Kontakt zur Schaltung der gleichen elektri schen Grössen vom Stromkreis der erdkurzschluss- behafteten Leitung auf den Stromteil des der zweiten Leitung zugeordneten Widerstandsmessgliedes vor gesehen ist, und dass der ebenfalls einstellbare An sprechwert des zweiten Vergleichsrelais jeweils dem reziproken Ansprechwert des ersten Vergleichsrelais entspricht.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt. Ein Vergleichsrelais El schliesst seinen Kontakt e1 immer dann, wenn der Erdkurzschluss auf der unmittelbar zu schützenden Leitung L1 auftritt, der das Ver gleichsrelais Ei zugeordnet ist und schaltet den Null strom bzw.
einen Teil desselben oder eine diesem proportionale Spannung ui, herrührend von der par- allellaufenden Leitung L2, dem Widerstand'smess- system Z1 des Distanzrelais 1 in der Leitung L1 zu (Wicklung 13-l4 auf Trl).
Weiterhin schliesst das Vergleichsrelais Ei seinen Kontakt ei auch dann, wenn der Erdkurzschluss auf der parallellaufenden Leitung L2 im Bereich zwi schen dem. 1. Kippunkt des Distanzrelais 2 und der Gegenstation liegt. Der Ansprechwert des Vergleichs relais kann nach Fig. 2c in den Bereich lAB-l. gelegt werden.
Ein zweites Vergleichsrelais E2 arbeitet nach glei chem Prinzip für das Distanzrelais 2 auf der Leitung L2, wobei sein Ansprechwert im reziproken Ver hältnis zum Ansprechwert des ersten Vergleichsrelais Ei steht.
Das zum Distanzrelais 1 gehörende Vergleichs relais Ei ist mit der einen Wicklung an die nullstrom- proportionale Spannung u2 am Widerstand 01 der Leitung L1 angeschlossen. Die zweite Wicklung liegt an der nullstromproportionalen Spannung ui des Widerstandes 02 der Leitung L2. Das. Vergleichs relais Ei schliesst seinen Kontakt ei, wenn
EMI0003.0034
worin Z, = Impedanz der eingestellten Schnellstufe, ZL = Mitimpedanz der Leitung L1 bzw. L2 be deuten.
Die beiden Wicklungen des zum Distanzrelais 2 gehörenden Vergleichsrelais E2 erhalten ebenfalls die nullstromproportionalen Spannungen ui' und u2 durch Anschluss an die Widerstände 01 und 02 zu geführt.
Das Vergleichsrelais E2 schliesst seinen Kontakt e2, wenn
EMI0003.0046
Der Quotient
EMI0003.0047
entspricht der Reichweite der Schnellstufe und ist in der Regel 0,8<B>...</B> 0,9.
Anstelle des Vergleiches der stromproportionalen Spannungen u1 und u2 mittels Ei und E2 können auch die Ströme Jot und Joz direkt eingeführt wer den. Ebenso kann unter Zwischenschaltung von Gleichrichtern mit Gleichstromrelais gearbeitet wer den.
Die elektrischen Grössen, die das Ansprechen der Vergleichsrelais Ei und E2 bewirken, sind die Null ströme der beiden parallelen Leitungen bzw. Teile oder Vielfache hiervon oder deren proportionale Spannungen ul bzw.<B>U2'.</B> Durch die gezeigte Schaltungsanordnung wird er reicht, dass die Distanzrelais in Fig. 2 bei Erdkurz- schlüssen auf der unmittelbar zu schützenden Lei tung L1 an der Stelle K den Widerstand distanzpro portional nach Gleichung 1 ermitteln.
Das Distanz relais 2 dagegen ermittelt den Widerstand bis zur Erdkurzschlussstelle K bei Anwendung -der erfin dungsgemässen Schaltung nach Fig. 3 nicht<U>mehr</U> nach Gleichung 2, sondern nach Gleichung 3:
EMI0003.0063
demnach ist Zb im Auslösebereich des Distanzrelais 2 immer grösser als Z,.
Die gezeigte Schaltungsanordnung hat also bei Erdkurzschlüssen auf einer Leitung eines Drehstrom doppelleitungssystems den Vorteil, dass die Distanz relais der der erdkurzschlussbehafteten Leitung par allellaufenden Leitung nicht mehr in Schnellzeit, sondern bei Fortbestehen einer Anregung mit einer höheren Stufenzeit abschalten.