DD239689A1 - ERROR CURRENT LOCK FOR DETECTING EQUAL, PULSE, AND ALTERNATING CURRENT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ausloeser fuer Fehlerstromschutzschalter in beliebigen Netzen. Ziel der Erfindung ist es, mit verhaeltnismaessig geringem Aufwand einen Fehlerstromausloeser zu schaffen, der ohne anpassende aeussere Eingriffe eine nahezu gleiche Ausloeseempfindlichkeit aufweist. Aufgabe der erfindungsgemaessen Anordnung ist es, durch Ueberwachung der Stroeme in der Zuleitung zu einem elektrischen Betriebsmittel unabhaengig von der Stromart bzw. -form einen Fehlerfall, dargestellt durch das Abweichen der geometrischen Stromsumme vom Wert Null, hochempfindlich zu erfassen. Erfindungsgemaess wird mittels eines Summenstromwandlers die geometrische Summe der zum zu ueberwachenden Betriebsmittel hin- und zurueckfliessenden Stroeme gebildet.The invention relates to a trigger for residual current circuit breaker in any networks. The aim of the invention is to provide a fault current trip device with relatively little effort, which has almost the same Ausloeseempfindlichkeit without adaptive external interventions. The object of the arrangement according to the invention is, by monitoring the currents in the supply line to an electrical equipment regardless of the type of current or form an error case, represented by the deviation of the geometric current sum of zero value, to detect highly sensitive. According to the invention, the geometric sum of the currents flowing back and forth to the device to be monitored is formed by means of a summation current transformer.
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft einen Auslöser für Fehlerstromschutzschalter in beliebigen Netzen, auch in Verbindung mit symmetrischen oder asymmetrischen Strommrichterschaltungen, zum Schütze von Mensch und Tier vor gefährlichen Berührungsspannungen sowie zum Brandschutz.The invention relates to a trigger for residual current circuit breakers in any networks, also in connection with symmetrical or asymmetrical power converter circuits, to protect people and animals from dangerous touch voltages and fire protection.
Bekannt sind Einrichtungen, die mittels Summenstromwandler die Gleichheit der zum Betriebsmittel hin- und rückfließenden Ströme überwachen (DR-PS 552678). Dabei ist es gleichgültig, ob es sich bei diesem Betriebsmittel um Verbraucher im Wechseloder im Drehstromnetz handelt. Für diese Art der Fehlerstromerfassung ergibt sich eine Verringerung der Ansprechempfindlichkeit oder sogar ein Versagen des Auslösers, wenn im Fehlerstrom Gleichkomponenten auftreten, wie dies z. B in Netzen möglich ist, in denen Stromrichterschaltungen eingesetzt sind.Devices are known which monitor by means of summation current transformer the equality of the resources flowing back and forth streams (DR-PS 552678). It does not matter whether this equipment is consumers in the change or in the three-phase network. For this type of fault current detection results in a reduction of the sensitivity or even a failure of the trigger when DC components occur in the fault current, as z. B is possible in networks in which power converter circuits are used.
Weiterhin sind Fehlerstromschutzschalter mit einer Oszillatorschaltung und einem elektronischen Verstärker bekannt (DE-AS 1190554); der Oszillator kann dabei derart mit der Wandlersekundärwicklung verknüpft sein, daß seine Schwingbedingung nur dann erfüllt ist, wenn die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung unter einem vorgegebenem Wert verbleibt (DE-PS 1638059). Durch derartige Anordnungen erhöht sich zwar die Eigensicherheit und ggf. die Ansprechempfindlichkeit, da aber ebenfalls nur eine Spannungsinduktion in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ausgewertet wird, sind sie für Netze mit Gleichstromanteilen nicht uneingeschränkt geeignet.Furthermore, residual current circuit breaker with an oscillator circuit and an electronic amplifier are known (DE-AS 1190554); the oscillator can be linked to the transformer secondary winding such that its oscillation condition is only satisfied if the induced voltage in the secondary winding remains below a predetermined value (DE-PS 1638059). By such arrangements, although the intrinsic safety and possibly the responsiveness increased, but since also only one voltage induction in the secondary winding of the summation current transformer is evaluated, they are not fully suitable for networks with DC components.
Bekannt ist ein sowohl auf Wechselfehlerstrom als auch auf Gleichfehlerstrom ansprechender Fehlerstromschutzschalter, bei dem die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers in Reihe zur Erregerwicklung des Auslösemagneten und einerA known both on AC residual current and DC fault current responsive residual current circuit breaker, in which the secondary winding of the summation current transformer in series with the field winding of the trigger magnet and a
Wechselspannungsquelle geschaltet ist (DE-OS 2043007). Benötigt wird dabei ein relativ hoher induktiver Widerstand der Wandiersekundärwicklung, d. h. eine relativ hohe Sekundärwindungszahl sowie ein zusätzlicher Wechselspannungsgenerator, da es bei Verwendung des Wechselspannungsnetzes als Spannungsquelle zu einer Phasenlageabhängigkeit der Auslöseempfindlichkeit kommen würde. Der Schalter ist gekennzeichnet durch eine wesentlich geringere Ansprechempfindlichkeit bei Gleichfehlerstrom gegenüber Wechselfehlerstrom.AC voltage source is connected (DE-OS 2043007). What is needed is a relatively high inductive resistance of the secondary secondary winding, d. H. a relatively high secondary winding number and an additional AC voltage generator, since it would come when using the AC voltage network as a voltage source to a phase position dependence of the triggering sensitivity. The switch is characterized by a much lower sensitivity at DC residual current to AC residual current.
Auch sind Vorschläge zur Anordnung eines magnetfeldempfindlichen Elements in einem Luftspalt des Summenstromwandlers (DE-OS 2059054), Ausführungen mit Wechsel- oder/und Gleichstromvormagnetisierung des Wandlers (DE-OS 2421747), die Auswertung des transformatorischen Verhaltens zweier Wandlerwicklungen und das periodische Auslesen des Magnetisierungszustandes einer Kombination zweier Wandler mit rechteckiger Magnetisierungscharakteristik (DE-AS 2124178) bekannt. Alle diese Lösungen verlangen einen relativ hohen Aufwand und erfüllen dennoch das Ziel, universell in beliebigen Stromkreisen einsetzbar zu sein, nur teilweise. Vor allem muß als Nachteil empfunden werden, daß oft die Auslöseempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Stromform schwankt.Also proposals for the arrangement of a magnetic field sensitive element in an air gap of the summation current transformer (DE-OS 2059054), versions with AC and / or Gleichstromvormagnetisierung the converter (DE-OS 2421747), the evaluation of the transforming behavior of two converter windings and the periodic readout of the magnetization state a combination of two transducers with rectangular magnetization characteristic (DE-AS 2124178) known. All these solutions require a relatively high effort and yet meet the goal of being universally applicable in any circuits, only partially. Above all, it must be felt as a disadvantage that often the triggering sensitivity varies depending on the current form.
In WP 159130 wird ein Fehlerstromauslöser beschrieben, der mit einem Summenstromwandler arbeitet, dessen Sekundärwicklung Teil eines LC-Schwingkreises ist, dessen Güte sich im Fehlerfall durch die Verschiebung des Wandlerarbeitspunktes ändert. Die damit verbundene Veränderung der Oszillatorausgangsspannung wird ausgewertet und dient der Gewinnung des Auslöseimpulses. Weiterhin ist eine Schutzschaltung für ein elektrisches Versorgungsnetz mit Erkennung eines unerwünschten Erdschlusses an einem Leiter auf der Lastseite der Schaltung bekannt (DE-OS 2338785). Hierzu ist an einen Summenstromwandler die Spule eines Oszillators angekoppelt. Bei Auftreten eines zusätzlichen Erdschlusses tritt eine Impedanzänderung in der zu überwachenden Leitung ein, die zum Oszillatorkreis zurückreflektiert wird. Die Impedanz des Schwingkreises und damit die Amplitude der Oszillatorausgangsspannung ändern sich.In WP 159130, a residual current release is described, which works with a summation current transformer whose secondary winding is part of an LC resonant circuit whose quality changes in the event of a fault due to the displacement of the converter operating point. The associated change in the oscillator output voltage is evaluated and used to obtain the trigger pulse. Furthermore, a protective circuit for an electrical supply network with detection of an unwanted ground fault on a conductor on the load side of the circuit is known (DE-OS 2338785). For this purpose, the coil of an oscillator is coupled to a summation current transformer. If an additional ground fault occurs, an impedance change occurs in the line to be monitored, which is reflected back to the oscillator circuit. The impedance of the resonant circuit and thus the amplitude of the oscillator output voltage change.
Diese Überwachungseinrichtung ist für alle Stromarten geeignet, es wird allerdings nicht die Höhe eines Fehlerstromes, sondern der Erdungswiderstand des Hin- und Rückleiters als Auslösekriterium des Schalters herangezogen. Auch wurde in DE-OS 2555303 eine Anordnung beschrieben, die einen Summenstromwandler benutzt, der mit einem Wechselstrom vormagnetisiert wird, wobei die Frequenz des Vormagnetisierungsstromes sehr groß ist gegenüber der Netzfrequenz. Die Wandlerausgangsspannung wird gleichgerichtet und über ein RC-Glied, dessen Zeitkonstante etwa der Periodendauer des Vormagnetisierungsstromes entspricht, einer Diskriminatorschaltung zugeführt, welche ihrerseits bei Unterschreitung eines bestimmten Schwellwertes anspricht und einen Auslöseimpuls abgibt. Der Hauptnachteil dieser und ähnlicher Anordnungen besteht darin, daß das hochpermeable Material des Summenstromwandlers nach Beaufschlagung mit einem Stromimpuls hoher Amplitude eine Remanenzinduktion aufweist und sich daher nach einem solchen Stromstoß ein neuer Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve einstellt, was eine Änderung der Übertragungseigenschaften des Wandlers bewirkt; das heißt es besteht eine „Vorgeschichtenabhängigkeit" der Auslöseempfindlichkeit. Der ursprüngliche Zustand ist erst nach einer Entmagnetisierung des Wandlers wieder gewährleistet, womit ein großer zusätzlicher Aufwand entsteht.This monitoring device is suitable for all types of current, but it is not the height of a fault current, but the grounding resistance of the forward and return conductors used as the tripping criterion of the switch. Also, an arrangement has been described in DE-OS 2555303, which uses a summation current transformer, which is biased with an alternating current, wherein the frequency of the bias current is very large compared to the mains frequency. The converter output voltage is rectified and fed via an RC element, whose time constant corresponds approximately to the period of the bias current, a discriminator, which in turn responds to falls below a certain threshold and emits a trigger pulse. The main drawback of these and similar arrangements is that the high permeability material of the summation current transformer, after being subjected to a high amplitude current pulse, has a remanent induction and therefore, after such a current surge, sets a new operating point on the magnetization curve, causing a change in the transfer characteristics of the converter; that is, there is a "history dependency" of the triggering sensitivity.The original condition is reassured only after demagnetization of the transducer, thus creating a great deal of extra effort.
DE-OS 2555255 beschreibt eine Einrichtung zur Erfassung von Fehlerströmen, die mit einem Summenstromwandler arbeitet, der neben den Primärwicklungen mindestens eine Vormagnetisierungswicklung und eine Auswertewicklung besitzt, wobei die durch die Vormagnetisierungswicklung erzeugte Vormagnetisierung eine Wechselstrom- und eine Gleichstromkomponente aufweist, so daß im fehlerstromfreien Zustand die Vormagnetisierung nur zwischen einem Sättigungswert und einem Wert pendelt, der unterhalb der Remanenzinduktion liegt. Tritt ein Fehlerstrom auf, der der Gleichkomponente des Vormagnetisierungsstromes entgegenwirkt, ergibt sich eine starke Erhöhung der Spannung an der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers. Diese Spannungserhöhung wird über einen nachgeschalteten Verstärker ausgewertet. Tritt jedoch ein Fehlerstrom entgegengesetzter Polarität, also gleichsinnig mit der Polarität der Gleichkomponente des Vormagnetisierungsstromes auf, erfährt die Wandlerausgangsspannung keine wesentliche Änderung. Fehlerströme dieser Polarität werden demnach nicht registriert. Es wird deshalb im Unteranspruch empfohlen, zwei Summenstromwandler zu verwenden, wenn eine Fehlerstromerfassung für Gleichströme beliebiger Polarität möglich sein soll, wobei dann die Gleichkomponente des Vormagnetisierungsstromes im zweiten Wandler die entgegengesetzte Polarität aufweist. Das jedoch bedeutet einen nicht unerheblichen Mehraufwand.DE-OS 2555255 describes a device for detecting fault currents, which operates with a summation current transformer having in addition to the primary windings at least one premagnetization winding and a Auswertewicklung, wherein the bias generated by the Vormagnetisierungswicklung comprises an AC and a DC component, so that in the non-fault state the bias oscillates only between a saturation value and a value which is below the remanent induction. If a fault current occurs, which counteracts the DC component of the bias current, there is a strong increase in the voltage across the secondary winding of the summation current transformer. This voltage increase is evaluated via a downstream amplifier. However, when a fault current of opposite polarity, that is in the same direction as the polarity of the DC component of the bias current, the converter output voltage undergoes no significant change. Accordingly, fault currents of this polarity are not registered. It is therefore recommended in the dependent claim to use two summation current transformer, if a fault current detection for DC currents of any polarity should be possible, in which case the DC component of the bias current in the second converter has the opposite polarity. However, this means a considerable additional effort.
~2iel der Erfindung~ 2iel the invention
Ziel der Erfindung ist es, mit verhältnismäßig geringem Aufwand einen Fehlerstromauslöser zu schaffen, der ohne anpassende äußere Eingriffe eine nahezu gleiche Auslöseempfindlichkeit aufweist, wenn die Form des Fehlerstromes zwischen reinem Sinusstrom, Wechselstrom mit Gleichkomponenten, Halbwelfenstrom, irnpulsförmigem Gleichstrom bis zu reinem Gleichstrom variiert. Der Auslöser soll mit einem Summenstromwandler auskommen und eine hohe Auslöseempfindlichkeit zulassen, wobei die Auslöseempfindlichkeit auf einfache Art und Weise verstellbar sein soll. Trotz Verzicht auf zusätzliche Maßnahmen zur Entmagnetisierung des Summenstromwandlers darf keine Vorgeschichtenabhängigkeit der Auslöseempfindlichkeit auftreten.The aim of the invention is to provide a residual current release with relatively little effort, which has almost equal tripping sensitivity without adaptive external interference, when the shape of the fault current varies between pure sine current, alternating current with direct components, half-wave current, direct current dc to pure direct current. The trigger should get along with a summation current transformer and allow a high tripping sensitivity, the tripping sensitivity should be adjustable in a simple manner. Despite the absence of additional measures for the demagnetization of the summation current transformer, no history-dependent sensitivity of the tripping sensitivity may occur.
Aufgabe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, durch Überwachung der Ströme in der Zuleitung zu einem elektrischen Betriebsmittel unabhängig von der Stromart bzw. -form einen Fehlerfall, dargestellt durch das Abweichen der geometrischen Stromsumme vom Wert Null, hochempfindlich zu erfassen und einen für das Ausschalten des Kontaktsystems notwendigen Impuls zu erzeugen.The object of the arrangement according to the invention is, by monitoring the currents in the supply to an electrical equipment regardless of the type of current or form an error case, represented by the deviation of the geometric current sum of zero, to detect highly sensitive and one for switching off the contact system to generate necessary impulse.
Erfindungsgemäß wird mittels eines Summenstromwandlers die geometrische Summe der zum zu überwachenden Betriebsmittel hin-und zurückfließenden Ströme gebildet. Dazu erhält der Wandler für jede Phase des Betriebsmittels und für den Neutralleiter je eine Primärwicklung mit identischen Windungszahlen, daß heißt jeweils mindestens eine Windung. Weiterhin sind auf dem Wandler mindestens je eine Vormagnetisierungswicklung und eine Sekundärwicklung vorhanden. Das Wandlermaterial ist magnetisch weich, vorzugsweise hochpermeabel und es besitzt einen ausgeprägten Sättigungsknick. Der über die Vormagnetisierungswicklung eingeprägte Strom besteht aus der Überlagerung zweier WechselstromanteileAccording to the invention, the geometric sum of the currents flowing back and forth to the operating medium to be monitored is formed by means of a summation current transformer. For this purpose, the converter receives for each phase of the equipment and for the neutral conductor each have a primary winding with identical numbers of turns, that is, in each case at least one turn. Furthermore, at least one each Vormagnetisierungswicklung and a secondary winding are present on the converter. The transducer material is magnetically soft, preferably highly permeable, and has a pronounced saturation kink. The impressed on the bias winding current consists of the superposition of two alternating current components
verschiedener Frequenz. Beim höherfrequenten Stromanteil handelt es sich vorteilhafterweise um einen annähernd sinusförmigen Strom, der niederfrequentere Stromanteil hat einen annähernd rechteckförmigen Verlauf. Die Amplituden derTeilströme sind derart festgelegt, daß die Feldstärke im Wandler bei NichtVorhandensein von Fehlerströmen solche Werte durchläuft, daß die Induktion in der einen Halbperiode des niederfrequenten Anteils des Vormagnetisierungsstromes pendelt zwischen einem positiven Sättigunoswert und einem niedrgeren Wert in positiver Richtung und daß die Induktion in der anderen Halbperiode des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes pendelt zwischen einem negativen Sättigungswert und einem niedrigeren Wert in negativer Richtung. Ist kein Fehlerstrom vorhanden, so wird nur im Moment des Polaritätswechsels des annähernd rechteckförmigen Wechselstromanteils in der Sekundärwicklung ein kurzer Spannungsimpuls mit relativ großer Amplitude induziert, da in diesem Moment ein relativ großer positiver bzw. negativer Induktionshub auftritt. In der restlichen Zeit wirkt ein nur sehr geringer Induktionshub, da das Wandlermaterial im Sättigungsbereich betrieben wird.different frequency. The higher-frequency current component is advantageously an approximately sinusoidal current, the lower-frequency current component has an approximately rectangular course. The amplitudes of the sub-currents are set such that the field strength in the converter, in the absence of fault currents, passes such values that the inductance in the one half period of the low-frequency component of the bias current oscillates between a positive saturation value and a lower value in the positive direction and that induction in the positive direction another half cycle of the lower frequency portion of the bias current fluctuates between a negative saturation value and a lower value in the negative direction. If no fault current is present, a short voltage pulse with a relatively large amplitude is induced only at the moment of the polarity change of the approximately rectangular alternating current component in the secondary winding, since a relatively large positive or negative induction stroke occurs at this moment. In the rest of the time acts only a very small induction stroke, since the transducer material is operated in the saturation region.
Beim Auftreten eines Gleichfehlerstromes wird der Feldstärkeverlauf derart beeinflußt, daß je nach Polarität des Fehlerstromes in jeweils einer Halbwelle des niederfrequenten Anteils des Vormagnetisierungsstromes eine weitere Verschiebung in den Sättigungsbereich vonstatten geht, die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung also im Höchstfalle geringfügig sinkt; in der anderen Halbwelle des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes wird eine Verschiebung in einen Bereich großen fnduktionshubes erreicht und es werden dabei Spannungsimpulse wesentlich höherer Amplitude in der Sekundärwicklung induziert.Upon the occurrence of a DC residual current, the field strength curve is influenced such that, depending on the polarity of the fault current in each case a half-wave of the low-frequency component of the bias current is a further shift in the saturation region vonstatten, the output voltage of the secondary winding thus decreases slightly in the highest case; in the other half-wave of the lower frequency portion of the bias current, a shift to a range of large output is achieved and thereby voltage pulses of significantly higher amplitude are induced in the secondary winding.
Die Spannung der Sekundärwicklung wird einem Verstärker mit Schwellwertschalter zugeführt und dient der Signalisierung der Überschreitung einer bestimmten Fehlerstromamplitude.The voltage of the secondary winding is fed to an amplifier with a threshold switch and is used to signal the exceeding of a certain residual current amplitude.
Der kurze Ausgangsimpuls im Zeitpunkt der Umschaltflanke des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes wird durch eine geeignete Schaltung ausgeblendet, das heißt er führt nicht zu einer Fehlerstromsignalisierung. Diese Ausblendung kann erfolgen, indem in den Signalweg Wandlerausgangswicklung-Ausgang des Fehlerstromauslösers eine UND-Verknüpfung eingefügt wird, welche der Signalweg im Moment des Polaritätswechsels des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes für eine bestimmte Zeitdauer sperrt und damit störende Spannungsimpulse unterdrückt. Auch eine Auswertung der Impulsfolgefrequenz ist denkbar.The short output pulse at the time of the switching edge of the lower frequency portion of the bias current is hidden by a suitable circuit, that is, it does not lead to a fault current signaling. This blanking can be done by an AND link is inserted in the signal path converter output winding output of the residual current release, which blocks the signal at the moment of polarity change of the lower frequency portion of the bias current for a certain period of time and thus suppresses spurious voltage pulses. An evaluation of the pulse repetition frequency is also conceivable.
Die Schaltungsanordnung erlaubt eine relativ einfache Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Fehlerstromauslösers und damit eine problemlose Anpassung an den zu überwachenden Stromkreis. Diese Empfindlichkeitsanpassung erfolgt durch variieren der Amplitude des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes. Durch Vergrößerung der Amplitude erhöht sich der Wert des Auslösefehlerstromes, durch Verringerung wird der Auslöser empfindlicher.The circuit arrangement allows a relatively simple adjustment of the sensitivity of the residual current release and thus a problem-free adaptation to the monitored circuit. This sensitivity adjustment is accomplished by varying the amplitude of the lower frequency portion of the bias current. Increasing the amplitude increases the value of the tripping fault current, reducing it will make the tripping device more sensitive.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand der Anwendung in einem Fehlerstromschutzschalter für ein Dreiphasennetz mit Neutralleiter erläutert werden. Die Anwendung ist jedoch in Netzen mit beliebiger Phasenzahl mit und ohne Neutralleiter und ebenfalls in Gleichstromnetzen uneingeschränkt möglich.The invention will be explained with reference to the application in a residual current circuit breaker for a three-phase network with neutral. However, the application is fully possible in networks with any number of phases with and without neutral and also in DC networks.
Die drei Phasenleiter 1,2 und 3 sowie der Neutralleiter 4 werden als Primärwicklungen durch den Summenstromwandler 5 geschleift. Der Wandler besitzt eine Vormagnetisierungswicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7. Ein Generator 8, welcher eine Sinusspannung von beispielsweise 4kHz erzeugt und ein Generator 9, der eine Rechteckspannung von beispielsweise 1 kHz erzeugt, wirken auf eine Summierstufe 10. Das dort erzeugte Signal steuert eine spannungsgesteuerte Konstantstromquelle 11, die ihrerseits einen Strom mit einem Kurvenverlauf ähnlich des in Fig.3 dargestellten in der Vormagnetisierungswicklung 6 des Summenstromwandlers 5 antreibt. Außerdem besitzt der Summenstromwandler 5 eine Sekundärwicklung 7. Diese Wicklung ist mit dem Verstärker 12 zusammengeschaltet, der die Verstärkung der induzierten Spannung übernimmt. Das verstärkte Signal gelangt über eine Zweiweggleichrichterschaltung 13zum Schwellwertschalter 14. Der Ausgang des Schwellwertschalters wirkt über eine UND-Verknüpfung 16, deren Bedeutung noch genauer erläutert wird, auf die Thyristorstufe 17, die ihrerseits den elektromechanischen Auslöser 18 ansteuert. Dieser Auslöser wiederum ist in üblicher Weise verbunden mit dem Schaltschloß 19, durch das im Fehlerfall die Kontakte 20a ...d geöffnet werden und der am Schutzschalter angeschlossene Verbraucher bzw. die angeschlossene Anlage allpolig vom Netz getrennt wird.The three phase conductors 1, 2 and 3 as well as the neutral conductor 4 are looped as primary windings through the summation current transformer 5. The converter has a Vormagnetisierungswicklung 6 and a secondary winding 7. A generator 8, which generates a sine voltage of, for example, 4 kHz and a generator 9, which generates a square wave voltage of 1 kHz, for example, act on a summing stage 10. The signal generated there controls a voltage-controlled constant current source 11, which in turn drives a current with a curve similar to that shown in Figure 3 in the bias winding 6 of the summation current transformer 5. In addition, the summation current transformer 5 has a secondary winding 7. This winding is connected to the amplifier 12, which takes over the gain of the induced voltage. The amplified signal passes through a full-wave rectifier circuit 13 to threshold value switch 14. The output of the threshold switch acts on the thyristor stage 17, which in turn activates the electromechanical trigger 18 via an AND gate 16 whose meaning will be explained in more detail. This trigger in turn is connected in a conventional manner with the switching mechanism 19, through which the contacts 20a ... d are opened in the event of a fault and the consumer connected to the circuit breaker or the connected system is disconnected from the power supply in all poles.
Fig.2 zeigt unter anderem die Magnetisierungskurve des Summenstromwandlers. Bei Aussteuerung mit einem symmetrischen Strom, der das Wandlermaterial bis weit in die Sättigung treibt, wird die volle Hystereseschleife 21 durchfahren. Es handelt sich um weichmagnetisches Wandlermaterial mit einer schmalen Hystereseschleife.2 shows, inter alia, the magnetization curve of the summation current transformer. When driven with a balanced current that drives the transducer material far into saturation, the full hysteresis loop 21 is traversed. It is a soft magnetic transducer material with a narrow hysteresis loop.
Im fehlerstromfreien Fall (to... t) wird der magnetische Fluß im Wandler 5 ausschließlich durch den über die Vormagnetisierungswicklung 6 eingeprägten Strom iv · η (Fig.3) verursacht, wobei η die Windungszahl der Vormagnetisierungswicklung ist. Dieser Strom besteht aus der Überlagerung eines Rechteckanteils im Beispiel mit einer Frequenz von 1000Hz und einem sinusförmigen Anteil mit höherer — im Beispiel vierfacher Frequenz, das heißt 4kHz. In der positiven Halbwelle des Rechteckanteils (to...t,) wird die partielle Hystereseschleife 22 durchfahren, in der negativen Halbwelle (tj ...t2) die partielle Hystereseschleife 23. Fig. 4zeigt den dazugehörigen Verlauf der magnetischen Induktion und Fig. 5 stellt den qualitativen Verlauf der Wandlerausgangsspannung bzw. den der Spannung nach Verstärker 12 dar. Die Amplitude der beim Durchlaufen der partiellen Schleifen 22 und 23 induzierten Spannung ist so gering, daß dieser Anteil vom Schwellwertschalter 14 unterdrückt wird. Der Polaritätswechsel des rechteckförmigen Stromanteils t1# t2, t3, U · allerdings bewirkt eine große Induktionsänderung und damit das Induzieren je einer Spannungsspitze in der Sekundärwicklung 7 des Wandlers. Diese Spannungsspitze liegt oberhalb des Schwellwertes Us (s. Fig. 5) des Schwellwertschalters 14 und gelangt zum UND-Gatter 16 (Fig.6). Da die genannten Spannungsspitzen nicht durch das Vorhandensein eines Fehlerstromes hervorgerufen wurden, müssen sie ebenfalls unterdrückt werden. Das geschieht mit Hilfe des UND-Gatters 16.In the fault-free case (t o ... t), the magnetic flux in the transducer 5 is caused exclusively by the impressed via the bias winding 6 current i v · η (Figure 3), where η is the number of turns of Vormagnetisierungswicklung. This current consists of the superposition of a rectangular component in the example with a frequency of 1000 Hz and a sinusoidal component with higher - in the example fourfold frequency, that is 4 kHz. The partial hysteresis loop 22 is traversed in the positive half-wave of the rectangular component (t o ... t,), the partial hysteresis loop 23 in the negative half cycle (tj ... t2). FIG. 4 shows the associated course of the magnetic induction and FIG. FIG. 5 shows the qualitative variation of the converter output voltage or of the voltage after amplifier 12. The amplitude of the voltage induced when passing through the partial loops 22 and 23 is so small that this portion is suppressed by the threshold value switch 14. The polarity change of the rectangular current component t 1 # t 2 , t 3 , U *, however, causes a large induction change and thus the inducing ever a voltage spike in the secondary winding 7 of the converter. This voltage peak lies above the threshold value U s (see FIG. 5) of the threshold value switch 14 and reaches the AND gate 16 (FIG. Since the mentioned voltage peaks were not caused by the presence of a fault current, they must also be suppressed. This is done with the aid of the AND gate 16.
Jeweils im Umschaltmoment des Rechteckgenerators 9 wird die monostabile Kippstufe 15 gestartet. Deren Ausgangssignal (Fig. 7) bewirkt, daß das UND-Gatter 16 für eine definierte Zeit den Signalweg sperrt und damit die störenden Spannungsspitzen beim Polaritätswechsel des Rechteckanteils des Vormagnetisierungsstromes unterdrückt (Fig. 8).In each case in the switching moment of the rectangular generator 9, the monostable multivibrator 15 is started. Their output signal (FIG. 7) causes the AND gate 16 to block the signal path for a defined time, thus suppressing the disturbing voltage peaks during the polarity change of the rectangular component of the bias current (FIG. 8).
Zum Zeitpunkt tu trete nun ein positiv gerichteter Gleichfehlerstrom mit der Amplitude + ΙΔ auf (s. Fig. 3; ίΔ). Der Fehlerstrom hat die gleiche Polarität wie der Vormagnetisierungsstrom. Das bewirkt, daß nun die in Fig. 2 als Strichlinie gezeichnete partielle Hystereseschleife 24 durchlaufen wird. Der Induktionshub sinkt etwas, es wird nur eine sehr kleine Spannung induziert, die ebenfalls der Schwellwertschalter unterdrückt. Zum Zeitpunkt t3 (im Beispiel ΐΔ + 375 us) ändert sich die Polarität der 1 opOHzAt time t u , a positive direct current with a positive direction and amplitude + Ι Δ appears (see Fig. 3; ί Δ ). The fault current has the same polarity as the bias current. This causes now in Fig. 2 drawn as a dashed line hysteresis loop 24 is traversed. The induction stroke drops slightly, only a very small voltage is induced, which also suppresses the threshold value switch. At time t 3 (in the example ΐ Δ + 375 μs), the polarity of the 1 opOHz changes
Rechteckschwingung. Von nun an sind der Fehlerstrom und der Rechteckanteil des Vormagnetisierungsstromes entgegengesetzt polarisiert. Es wird die in Fig. 2 punktiert gezeichnete partielle Hystereseschleife 25 durchlaufen. Es entstehen zusätzliche steile Induktionsänderungen, damit große Änderungsgeschwindigkeiten des magnetischen Flusses, was wiederum zur Folge hat, daß in der Sekundärwicklung des Wandlers Spannungsspitzen induziert werden, deren Amplitude größer ist, als die Schwellspannung des Schwellwertschalters 14 und die zeitlich außerhalb der Sperrzeiten des Gatters 16 liegen (Fig.8). Es gelangt also zum Zeitpunkt tA ein Zündimpuls zur Thyristorstufe 17. Der Thyristor wird gezündet (Abb. 9) und betätigt den Auslösemagneten der Fl-Schalter-Anordnung.Square wave. From now on, the fault current and the rectangular portion of the bias current are oppositely polarized. It is traversed in Fig. 2 dotted partial hysteresis loop 25. There are additional steep changes in induction, thus large rates of change of the magnetic flux, which in turn has the consequence that voltage spikes are induced in the secondary winding of the converter whose amplitude is greater than the threshold voltage of the threshold 14 and the time outside the blocking periods of the gate 16 (Fig.8). Thus, at the time t A, an ignition pulse is sent to the thyristor stage 17. The thyristor is ignited (FIG. 9) and actuates the triggering magnet of the Fl switch arrangement.
Die zeitliche Verzögerung zwischen dem Auftreten des Fehlerstromes und der Ausgabe des Auslöseimpulses beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 400 \is. Tritt ein Fehterstrom bereits bei t2 auf, liegt die Auslöseverzögerung bei etwa 500us, das heißt der Auslöser ist in der Lage, auch auf kurze Fehlerstromimpulse von weniger als 1ms Länge sicher zu reagieren. Der Einbau einer Auslöseverzögerung ist ebenfalls denkbar.The time delay between the occurrence of the fault current and the output of the trigger pulse in the present example is about 400 \ is. If a feeder current already occurs at t 2 , the tripping delay is about 500 μs, that is to say the trigger is able to react reliably even to short fault current impulses of less than 1 ms in length. The installation of a tripping delay is also conceivable.
Ähnlich wie eben für positive Gleichfehlerströme beschrieben, vollzieht sich die Registrierung von Fehlerströmen negativer Polarität Allerdings würde ein ab Zeitpunkt tu auftretender negativer Fehlerstrom bereits während der positiven Halbwelle des Rechteckstromanteils registriert werden, also zwischen den Zeitpunkten ΐΔ und t3.Similar to what has just been described for positive DC residual currents, the registration of fault currents of negative polarity takes place. However, a negative fault current occurring from time t u would already be registered during the positive half-wave of the rectangular current component, ie between the times ΐ Δ and t 3 .
Die Registrierung von sinusförmigen Fehlerströmen, pulsierenden Gleichfehlerströmen o.a. vollzieht sich analog. Die Einrichtung spricht dabei im Wesentlichen auf den jeweiligen Momentanwert des Fehlerstromes an. Liegt die Frequenz der niederfrequenteren Komponente des Vormagnetisierungsstromes weit über der Netzfrequenz, geschieht das ohne nennenswerte Verzögerung. Es ist jedoch auch eine Vormagnetisierungsfrequenz denkbar, die in ihrem niederfrequenteren Anteil nur wenig oberhalb der Netzfrequenz liegt. Hier können in Abhängigkeit von der jeweiligen Phasenlage von Vormagnetisierungsstrom und Fehlerstrom größere Auslöseverzögerungen auftreten.The registration of sinusoidal fault currents, pulsating DC residual currents o.a. takes place analogously. The device is essentially responsive to the respective instantaneous value of the fault current. If the frequency of the lower-frequency component of the bias current is far above the line frequency, this happens without appreciable delay. However, it is also a Vormagnetisierungsfrequenz conceivable that lies in their low-frequency content only slightly above the mains frequency. Here, depending on the respective phase position of bias current and fault current greater tripping delays occur.
EmeVeränderung der Auslöseempfindlichkeit und damit eine Anpassung des Gerätes an das zu überwachende Netz oder Gerät ist auf einfache Art und Weise durch Variieren der Amplitude des niederfrequenteren Anteils des Vormagnetisierungsstromes erreichbar. Wird die Amplitude des Rechteckanteils erhöht, muß ein größerer (entgegengesetzt gerichteter) Fehlerstrom aufgebracht werden, um in den steilen Bereich der Magnetisierungskurve des Wandlermaterials zu gelangen. Bei Verringerung der Amplitude des Rechtecksignals bringt schon ein kleinerer Fehlerstrom die Einrichtung zum Ansprechen.EmeVeränderung the trigger sensitivity and thus an adaptation of the device to the network or device to be monitored can be achieved in a simple manner by varying the amplitude of the lower frequency portion of the bias current. If the amplitude of the square-wave component is increased, a larger (oppositely directed) fault current must be applied in order to reach the steep region of the magnetization curve of the transducer material. When reducing the amplitude of the square wave even a smaller fault current brings the device to respond.
Claims (8)
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|---|---|---|---|
| DD27880485A DD239689A1 (en) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | ERROR CURRENT LOCK FOR DETECTING EQUAL, PULSE, AND ALTERNATING CURRENT |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008037831A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a fault current circuit breaker and residual current circuit breaker |
| DE102009024078A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Gradientenkabelüberwachung |
| DE102011107721A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Ean Elektroschaltanlagen Gmbh | Method and device for measuring electrical currents using a current transformer |
| AT511285A3 (en) * | 2011-04-01 | 2019-01-15 | Eaton Gmbh | FAULT CIRCUIT BREAKER |
-
1985
- 1985-07-22 DD DD27880485A patent/DD239689A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008037831A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a fault current circuit breaker and residual current circuit breaker |
| DE102008037831B4 (en) * | 2008-08-14 | 2016-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a fault current circuit breaker and residual current circuit breaker |
| DE102009024078A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Gradientenkabelüberwachung |
| US8373417B2 (en) | 2009-06-05 | 2013-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device to detect failure of a magnetic resonance gradient coil by monitoring a supply cable thereof |
| DE102009024078B4 (en) * | 2009-06-05 | 2013-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Gradientenkabelüberwachung |
| AT511285A3 (en) * | 2011-04-01 | 2019-01-15 | Eaton Gmbh | FAULT CIRCUIT BREAKER |
| AT511285B1 (en) * | 2011-04-01 | 2019-11-15 | Eaton Gmbh | FAULT CIRCUIT BREAKER |
| DE102011107721A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Ean Elektroschaltanlagen Gmbh | Method and device for measuring electrical currents using a current transformer |
| DE102011107721B4 (en) * | 2011-07-14 | 2014-02-13 | Ean Elektroschaltanlagen Gmbh | Method and device for measuring electrical currents using a current transformer |
| CN103797372A (en) * | 2011-07-14 | 2014-05-14 | 艾安电子开关设备有限公司 | Method and device for measuring electric currents by means of a current transformer |
| CN103797372B (en) * | 2011-07-14 | 2017-11-24 | 艾安电子开关设备有限公司 | By means of the method and apparatus of current transformer measurement electric current |
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