CH615537A5

CH615537A5 -

Info

Publication number: CH615537A5
Application number: CH254977A
Authority: CH
Inventors: Michael Dipl Ing Fiorentzis
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-03-01
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2713231A1; US4149208A; SE7802157L; SE440841B; GB1601237A

Description

Die Erfindung betrifft ein Erdschlussschutzverfahren für parallel arbeitende, an ein Netz angeschlossene Generatoren, wobei bei einem Erdschluss an einem Generator ein Erdschlussstrom zwischen der Fehlerstelle und einer an einem

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bestimmten Ort des Netzes angeordneten Erdungsstelle fliesst und das Netz an der Erdungsstelle über einen Erdungstransformator durch einen Erdungswiderstand geerdet ist.

Um einen direkt an einer Sammelschiene arbeitenden Generator selektiv gegen Erdschluss zu schützen, wird gemäss dem derzeitigen Stand der Technik die Nullstrommessung am Generatorabgang verwendet. Gemäss Fig. 1 fliesst bei einem Erdschluss am Generator ein Erdschlussstrom Iw zwischen der Fehlerstelle und einer an einem geeigneten Ort angeordneten Erdungsstelle E. An der Erdungsstelle wird das Netz über einen Erdungstransformator durch einen Erdungswiderstand Ra bzw. Rb geerdet. Der Strom Iw ist ein reiner Wattstrom. Er wird an der Stelle A mit Vorteil mit Hilfe eines Richtungsrelais RR gemessen. Durch das Richtungsrelais werden die ebenfalls an der Stelle A fliessenden kapazitiven Ströme ausgesiebt. Der Ort des Erdungswiderstandes Ra oder Rb hängt von der spezifischen Erdungsmethode ab. Bei allen Methoden kann jedoch Iw nicht kleiner gewählt werden als die Fehlerströme If des Nullstromwandlers. Die heute üblichen Erdschlusswattströme Iw erfordern aufwendige Erdungstransformatoren und sonstige Erdungselemente wie z. B. Erdungsschütze und Erdungswiderstände.

Ein weiterer Nachteil aller dieser Methoden ist darin zu sehen, dass der Erdschlusswattstrom Iw und damit auch das Messmoment abnimmt, wenn der Erdfehler sich gegen den Sternpunkt der Maschine verlagert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bestehenden Verfahren für den Erdschlussschutz zu vermeiden und eine Filterung des Nutzstromes für den Erdschlussschutz aus einem Gemisch von in gewissen Grenzen beliebig gestalteten Störströmen mit relativ einfachen Mitteln zu ermöglichen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei dem eingangs erwähnten Erdschlussverfahren für parallel arbeitende, an ein Netz angeschlossene Generatoren das Netz durch eine betriebsfrequente Spannung gegen Erde verlagert wird und der Zeiger der Verlagerungsspannung im Sinne einer Phasenschwingung dauernd zwischen zwei Lagen hin- und hergeschaltet wird. Gemäss einer Weiterbildung sind die zwei Lagen der Phasenschwingung zueinander gegenphasig.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Fig. 2 bis 4 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäss für die Erzeugung der Verlagerungsspannung vorgeschlagenen Phasenschwingelementes ist in Fig. 2 dargestellt. Das Netz 1 wird über einen Begrenzungswider-stand 2 mit Hilfe des Wandlers 3 gegen Erde verlagert. Die Verlagerungsspannung Uv wird einer betriebsfrequenten Quelle 4 entnommen. Der Verlagerungswandler 3 besitzt zwei Primärwicklungen 5 und 6, die sich entsprechend über die zwei Triacs 7 und 8 an die Quelle 4 anschliessen lassen. Ein Oszillator 9 öffnet abwechselnd die Triacs 7 und 8 mit einer Frequenz 1/ti, so dass die Verlagerungsspannung Uv ihre Phasenlage mit der gleichen Frequenz immer wieder umdreht. Inv ist ein Inverter zur Erzielung der richtigen Steuersignalphasen. In Fig. 3 sind die zwei Phasenlagen von Uv mit Uvi und Uv2 bezeichnet. Bei einem Isolationsfehler im Schutzobjekt 1 fliesst ein von Uv herrührender Strom Iv (Ivi, Iv2 in Fig. 3) durch den Begrenzungswiderstand 2 und erzeugt dort einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall wird über den Isolierwandler 12 (Fig. 2) dem Multiplikator 11 am Eingang x zugeführt. Am Multiplikatoreingang y steht als Referenzsignal die Spannung Uv selbst. Um Rückwirkungen von Störströmen über die Impedanzen des Verlagerungswandlers zu vermeiden, kann das Referenzsignal auch separat synchron erzeugt werden. Dies ist in Fig. 2 der Fall, wo der Referenzsignalgenerator mit dem Oszillator in einem einzigen Block 9 dargestellt ist. Der Messstrom durch den Widerstand 2 besteht aus einem Nutzsignal Iv und aus einem undefinierbaren Störsignal Is. Is kann beliebige Fre

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quenz, Phasenlage und in gewissen Grenzen auch Amplituden besitzen. Das Produkt am Ausgang des Multiplikators 11 lautet B = Uv x (Iv + Is) = Uv* Iv + Uv- Is.

Der Anteil Uvls ist bei der Integration über eine beliebig lange Zeit T gleich Null. Damit gibt es am Widerstand 2 eine 5 Unterscheidungsmöglichkeit zwischen dem Nutzstrom Iv, der nur bei einem Fehler fliessen kann, und allen möglichen Störströmen Is. Die Integration erfolgt am Filter 13.

Bei einem Versuchsprototyp wurden folgende Werte als günstig befunden: Uv = 2% der Netzphasenspannung; ti = 60 10 ms, wobei die Triacs nur 45 ms lang gezündet werden, die übrigen 15 ms dienen als Sicherheitszeit, um gleichzeitiges Zünden beider Triacs durch Störströme zu vermeiden; 13 = Filter 12. Ordnung (~ 50 dB).

Fig. 4 zeigt den Anschluss des Phasenschwingelementes an '5 das Netz 1. Der Erdungswiderstand Ra ist aus Ferroresonanz-gründen immer noch notwendig, kann aber im Vergleich zu früher hochohmiger gewählt werden. Der durch die Verlagerungsspannung Uv erzeugte Nutzstrom Iv wird w.ie bisher an der Stelle A gemessen. Entscheidend ist jetzt, dass weder die Stromwandlerfehler noch sonstige Störströme an der Stelle A die Messung beeinflussen können. Dadurch kann der Nutzstrom Iv und damit auch die Verlagerungsspannung Uv sehr niedrig gewählt werden. Der Stromwandler A braucht nicht mehr aus Spezialkernen angefertigt zu werden, da die Störströme bis zu lOOmal grösser sein können als der Nutzstrom Iv, ohne die Messung zu stören.

Die erwähnte Aufgabe der Erfindung, eine Filterung des Nutzstromes für den Erdschlussschutz aus einem Gemisch von in gewissen Grenzen beliebig gestalteten Störströmen zu ermöglichen, ist durch die Verwendung einer betriebsfrequen-ten, jedoch in der Phase oszillierenden Verlagerungsspannung gelöst.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Erdschlussschutzverfahren für parallel arbeitende an ein Netz ( 1 ) angeschlossene Generatoren, wobei bei einem Erdschluss an einem Generator ein Erdschlussstrom zwischen der Fehlerstelle und einer an einem bestimmten Ort des Netzes 5 angeordneten Erdungsstelle fliesst und das Netz an der Erdungsstelle über einen Erdungstransformator durch einen Erdungswiderstand geerdet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz (1 ) durch eine betriebsfrequente Spannung gegen

Erde verlagert wird und der Zeiger der Verlagerungsspannung io (Uv) im Sinne einer Phasenschwingung dauernd zwischen zwei Lagen (Uvi, Uv2> hin- und hergeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die zwei Lagen des Zeigers der Verlagerungsspannung zueinander gegenphasig sind. 15
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandler (3) mit zwei Primärwicklungen (5,6) vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung zur spannungsmässigen Verlagerung des Netzes ( 1 ) gegen Erde dient, dass die Verlagerungsspannung (Uv) einer betriebs- 20 frequenten Quelle (4) entnommen ist, dass die betriebsfrequente Quelle (4) mit dem einen Pol an den Verbindungspunkt der beiden Primärwicklungen (5,6) des Wandlers (3) und mit dem anderen Pol parallel an die Eingänge zweier elektronischer Schalter (7,8) angeschlossen ist, deren Ausgang jeweils 25 mit dem freien Ende einer Primärwicklung (5 bzw. 6) verbunden ist, dass die beiden elektronischen Schalter (7,8) durch das Ausgangssignal eines Oszillators (9) an ihren Steuerelektroden abwechselnd geöffnet werden, dass ein Begrenzungswider-stand (2) parallel an die Primärwicklung eines Isolierwandlers 30 (12) angeschlossen ist, dessen Sekundärspannung dem einen Eingang (x) eines Multiplikators (11) zugeführt ist, dass am zweiten Eingang (y) des Multiplikators (11) als Referenzsignal eine betriebsfrequente Spannung ansteht und dass das Ausgangssignal des Multiplikators ( 11 ) einem Filter ( 13) mit Inte- 35 grationswirkung zugeführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

dass als Referenzsignal die Verlagerungsspannung (Uv) selbst am zweiten Eingang (y) des Multiplikators (11) ansteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 40 dass als Referenzsignal am zweiten Eingang (y) des Multiplikators ( 11 ) ein separates, mit der Verlagerungsspannung synchron erzeugtes Signal ansteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass die elektronischen Schalter (7,8) Triacs sind. 45
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Verlagerungsspannung (Uv) ca. 2% der Netzphasenspannung beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass die Umschaltperiode der Verlagerungsspannung (Uv) ca. 50 60 ms beträgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass die Triacs (7,8) nur ca. 45 ms lang gezündet sind, während die restliche Zeit von ca. 15 ms als Sicherheitszeit dient, um gleichzeitiges Zünden beider Triacs durch Störströme zu ver- 55 meiden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsrelais (RR) zum Messen des bei einem Isolationsfehler fliessenden Nutzstromes (Iv) vorgesehen ist.

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