CH448234A - Differentialschutzschaltung - Google Patents

Description

      Differentialschutzschaltung       Das Prinzip des     Differentialstromschutzes    ist seit lan  gem bekannt und wird allgemein angewendet. Es beruht  im wesentlichen auf folgendem: Bei fehlerfreiem Betrieb  des zu schützenden Objekts ist die geometrische Summe  aller dem Schutzobjekt zufliessenden und von diesem     ab-          fliessenden    Ströme gleich Null; dasselbe trifft zu, wenn  ein Fehler ausserhalb des Schutzobjektes auftritt. Dage  gen fliessen bei einem innerhalb des Schutzobjektes auf  tretenden Fehler alle Ströme dem Schutzobjekt zu, und  die geometrische Summe der Ströme ist nicht mehr Null.  Über Stromwandler werden den zu- und abfliessenden  Strömen proportionale Ströme einem sog.

   Differenzpfad  zugeführt, worin die geometrische Summenbildung statt  findet. Erreicht der Differentialstrom einen bestimmten  Wert, so wirkt er auslösend auf ein im Differenzpfad be  findliches     Differentialstromrelais.     



  Durch die ungleiche Belastung infolge der Zufüh  rungsleitungen, beispielsweise bei ungleicher Länge der  selben, und durch kleine Unterschiede der Stromwandler  selbst ist weder bei fehlerfreiem Betrieb noch bei     aus-          serhalb    des Schutzobjektes auftretenden Fehlern der  Strom im Differenzpfad Null. Es fliesst vielmehr ein klei  ner Strom, der bei heftigen Kurzschlüssen bzw. bei     un-          gleichmässiger    Sättigung der Stromwandler soweit anstei  gen kann, dass er auslösend wirkt und ein Fehler vor  getäuscht wird.  



  Es ist bekannt, dass bei einem     hochohmigen    Diffe  renzpfad Übersetzungsfehler und kleinere Sättigungen der  Stromwandler sich weniger bemerkbar machen. Jedoch  werden dadurch die Stromwandler bei Fehlern innerhalb  des Schutzobjekts stark belastet und sehr rasch in Sätti  gung getrieben, wodurch gefährliche Spannungen ent  stehen können.  



  Gemäss einer bekannten Lösung wird ein spannungs  abhängiger Widerstand parallel zum     Differentialstrom-          relais    geschaltet. Ein Nachteil dieser Lösung besteht dar  in, dass die Auslegung der Schaltung oft schwierig ist.  Darüber hinaus lassen sich diese     Differentialschutzschal-          tungen        vielfach    nicht einwandfrei mit Stromvergleichs  anordnungen kombinieren, da durch     Sätigung    der     Wand-          ler    bei internen Fehlern die Stromumkehr stattfinden  kann.    Die Erfindung bezweckt, die Nachteile des Bekann  ten zu beheben.

   Erfindungsgemäss besteht der Differenz  pfad aus einer Reihenschaltung, gebildet von durch     Thy-          ristoren        überbrückbaren    Widerständen und einem     Diffe-          rentialstromrelais.     



  Der Vorteil ist, dass bei richtiger Wahl des Wider  standswertes, bei fehlerfreiem Betrieb und bei Fehlern  ausserhalb des Schutzobjektes, der Strom im Differenz  pfad mit Sicherheit unterhalb des     Auslösestromes    des       Differentialstromrelais    bleibt. Bei Fehlern innerhalb des  Schutzobjektes dagegen erreicht der Strom in sehr kur  zer Zeit den     Auslösewert.     



  Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispiels  weise erläutert.  



  Es zeigt:       Fig.    l das Schema einer     Differentialschutzschaltung     für ein     Einphasensystem,          Fig.    2 die Schaltung für ein     Dreiphasensystem.     



  In     Fig.    1 ist mit 1 ein zu schützendes Objekt, mit 2  ein Differenzpfad und mit 3 ein     Differentialstromrelais     bezeichnet. Das Relais hat einen geringen Widerstand. 4  und 5 sind Stromwandler. Die gestrichelten Pfeile zeigen  die Stromrichtungen bei fehlerfreiem Betrieb und bei  Fehlern ausserhalb des Schutzobjektes 1, die ausgezoge  nen Pfeile die Stromrichtungen bei Fehlern innerhalb des  Schutzobjekts. In Reihe mit dem     Differentialstromrelais     3 liegt ein Widerstand, bestehend aus einem ersten, zwei  ten und dritten Widerstand 6, 7 bzw. B. Der Widerstand 7  ist verhältnismässig     hochohmig.    Die Widerstandskette  wird durch einen     Halbleiterschaltkreis    überbrückt, der aus  zwei Zweigen 9 und 10 besteht.

   Der Zweig 9 enthält einen  ersten     Thyristor    11, dessen Steuerelektrode 12 über eine  erste     Zenerdiode    13 zwischen den Widerständen 6 und 7  angeschlossen ist. Im Zweig 10 befindet sich ein zweiter       Thyristor    14, dessen Steuerelektrode 15 über eine zweite       Zenerdiode    16 zwischen den Widerständen 7 und 8 ange  schlossen ist. Da der Differenzpfad von Wechselstrom  durchflossen wird, sind die     Thyristoren    antiparallel ge  schaltet.  



  Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:  Bei fehlerfreiem Betrieb und bei Fehlern ausserhalb  des Schutzobjektes ist der Strom im Differenzpfad 2      klein. Die     Thyristoren    11 und 14 zünden nicht, da die  Spannung an den Widerständen 6 bzw. 8 unterhalb der  Durchbruchspannung der     Zenerdioden    13 bzw. 16 liegt.  Dem     Differentialstromrelais    3 ist somit der     verhältnis-          mässig    hohe Widerstand der Widerstandskette 6, 7, 8  vorgeschaltet, und der Strom im Differenzpfad kann auch  bei heftigen Kurzschlüssen nicht zum     Auslösewert    an  steigen.  



  Bei Fehlern innerhalb des Schutzobjekts 1 fliesst die  arithmetische Summe der Ströme über den Differenzpfad  2. Die Spannung an den Widerständen 6 bzw. 8 steigt  unmittelbar auf den Wert der Durchbruchspannung der       Zenerdioden    13 bzw. 16, so dass die Steuerelektroden 12  und 15 der     Thyristoren    11 bzw. 14 Zündspannung füh  ren. Abhängig von der Stromrichtung im Differenzpfad  zündet entweder der     Thyristor    11 oder der     Thyristor    14,  und der Strom fliesst je nachdem über Zweig 9 oder  Zweig 10.

   In beiden Fällen wird die Widerstandskette  6, 7, 8 innerhalb weniger Mikrosekunden kurzgeschlos  sen, so dass der Widerstand des Differenzpfades prak  tisch gleich dem Widerstand des     Differentialstromrelais    3  ist und der Strom dessen     Auslösewert    erreicht. Der Aus  lösekontakt des     Differentialstromrelais,    welcher nicht dar  gestellt ist, löst im allgemeinen den oder die Schalter des  Schutzobjekts aus.  



       Fig.    2 zeigt eine dreiphasige Ausführung der Schal  tung. Für jede Phase R, S, T ist ein Pfad 17, 18, 19 vor  gesehen, denen eine gemeinsame Widerstandskette mit  den Widerständen 20 und 21 vorgeschaltet ist. Die Wi  derstandskette wird durch einen     Halbleiterschaltkreis     überbrückt, bestehend aus den Zweigen 22 und 23. Der  Zweig 22 enthält einen dritten     Thyristor    24, der Zweig 23  eine erste Diode 25. Der Schaltkreis in jedem Differenz  pfad besteht hier aus zwei parallelen Zweigen 26 und 27  mit einem vierten     Thyristor    28 bzw. einer zweiten Diode  29, die parallel zu den Widerständen 30 und 31 geschal  tet sind.

   Bei einem Fehler innerhalb des Schutzobjekts  32,     z.B.    in der Phase T, zündet bei der einen Richtung  des Stromes im Differenzpfad 17 der vierte     Thyristor    28,  und der Strom fliesst über diesen und die Diode 25. Bei  der umgekehrten Richtung des Stromes im Differenzpfad    17 wird der dritte     Thyristor    24 gezündet und der Strom  fliesst nun über diesen und die zweite Diode 29 im Dif  ferenzpfad. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass in  jedem Schaltkreis nur ein     Thyristor    benötigt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Differentialschutzschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzpfad (2) aus einer Reihenschaltung, gebildet von durch Thyristoren (11, 14, 24, 28) über- brückbaren Widerständen (6, 7, 8, 20, 21, 30, 31) und einem Differentialstromrelais (3), besteht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Differentialschutzschaltung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem ersten, zweiten und dritten Widerstand (6, 7, 8) ein erster und zweiter Thyristor (11 bzw. 14) parallel geschaltet sind, deren Steuerelektroden (12 bzw. 15) über eine erste und zweite Zenerdiode (13 bzw. 16) zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand (6 bzw. 7), bzw. zwischen dem zwei ten und dem dritten Widerstand (7 bzw. 8) angeschlossen sind.

   2. Differentialschutzschaltung nach Patentanspruch, in dreiphasiger Ausführung, mit einem Differentialpfad pro Phase, dadurch gekennzeichnet, dass den zu den ein zelnen Phasen gehörenden Pfaden (17, 18, 19) gemeinsam eine Reihenschaltung, gebildet von durch einen dritten Thyristor (24) überbrückbaren und einer ersten Diode (25) überbrückten Widerständen (20, 21), vorgeschaltet ist.

   3. Differentialschutzschaltung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Thyristor (28) und eine zweite Diode (29) parallel zu Widerständen (30, 31) geschaltet sind und diese Par allelschaltung mit dem Differentialstromrelais (3) verbun den ist.