DD240468A5 - Schaltung zur kompensation der kapazitaets- und wirkerdschlussstroeme - Google Patents

Abstract

Die Arbeitswicklung des Induktionsgeraetes ist zwischen kuenstlichen Nullpunkt des Netzes und Erde geschaltet und die Hilfswicklungen an Eingang und Ausgang des Verstaerkers des Impedanzkonverters. Ein Steuergeraetausgang ist mit dem Verstaerker des Impedanzkonverters und der zweite mit dem Induktionsgeraet verbunden. Der Eingang des Steuergeraetes ist mit dem Ausgang der zwischen Netz und Erde geschalteten Kontroll- und Messeinrichtung verbunden. Ausserdem ist der Ausgang des Steuergeraetes mit einem zwischen Netz und Erde geschalteten Netzimpedanzsymmetrierglied verbunden. Bei Beschaedigung einer Phase bewirkt die Mess- und Kontrolleinrichtung den Signalfluss zum Steuergeraet, welches das Signal zur Regelung des Induktionsgeraetes und des Verstaerkers des Impedanzkonverters erzeugt. Die Aenderung der Induktivitaet des Induktionsgeraetes fuehrt zur Resonanz mit der resultierenden Kapazitaet des Netzes, was die Kapazitaetsstromkomponente der beschaedigten Phase kompensiert. Eine Aenderung des Rueckkopplungskoeffizientes des Verstaerkers des Impedanzkonverters, der ueber die Hilfswicklung des Induktionsgeraetes auf seine Arbeitswicklung wirkt, kompensiert die Wirkstromkomponente der beschaedigten Phase. Figur

Description

die Rückkopplung des Verstärkers des Impedanzkonverters geregelt, wobei die Induktivität der Vorrichtung zur Resonanz mit der Kapazität des Netzes gebracht wird, wodurch die Kompensation der Kapazitäts- und der Wirkkomponente des Stromes der beschädigten Phase erreicht wird. Die Regelung wird durch Spannungs- und Stromanalyse der beschädigten Phase und Vergleich mit Grenz-Kennwerten durchgeführt, welche in die Kontroll- und Meßeinrichtung eingeführt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung des Induktionsgerätes zwischen den künstlichen Nullpunkt des Netzes und die Erde ist, während die Hiifswicklungen auf den Ein- und den Ausgang des Verstärkers des Impedanzkonverters geschaltet sind.

Der erste Ausgang des Steuergerätes ist mit dem Verstärker des Impedanzkonverters und der andere Ausgang mit dem Eingang des seine Induktivität regelnden Induktionsgerätes verbunden, wobei der Eingang des Steuergerätes mit dem Ausgang der Kontroll- und Meßvorrichtung verbunden ist, die zwischen Netz und Erde eingeschaltet ist.

In einer anderen Abart der Lösung, wenn das Netz asymmetrische Impedanzen gegenüber der Erde aufweist, besteht das Wesen der Erfindung auch darin, daß der dritte Ausgang des Steuergerätes mit einem Netzimpedanzsymmetrierglied verbunden ist, das zwischen Netz und Erde eingeschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, die einphasigen Schlagströme in den Netzen mit isoliertem Nullpunkt durch Kompensation der Kompensations- und der Wirkkomponente unter die durch die Empfehlungen des Internationalen Ausschusses für Elektronik (IEC) bestimmte Selbstbefreiungsgrenze zu begrenzen. Dadurch bildet die Lösung einen ergänzenden Schutz gegen elektrische Schläge in den Netzen mit abisoliertem Nullpunkt gegenüber den bisher anzuwendenden Schutzmitteln.

Ein Vorteil besteht auch darin, daß die zur Begrenzung der Schlagströme geregelte Schaltung eine Begrenzung der Erdschlußströme bei einphasigen Kurzschlüssen gewährleistet, wodurch die Erweiterung der einphasigen Kurzschlüsse zu zwei- und dreiphasigen Kurzschlüssen begrenzt und dadurch die Explosions-und Brandgefährdung vermindert wird. Durch den Einsatz einer Meß- und Kontrolleinrichtung ist die Regelung der Schaltung möglich, ohne künstliche Erdschlüsse durchführen zu müssen, was zusätzlich die Gefährdung durch elektrischen Schlag vermindert. Durch den Einsatz des Netzimpedanzsymmetriergliedes wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Schältung in asymmetrischen Netzen mit isoliertem Nullpunkt möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, in welcher eine Blockschaltung gezeigt ist, die die Erreichung der Kompensation von Kapazitäts- und Wirkerdschlußströmen ermöglicht. In der in der Zeichnung dargestellten Schaltung ist die Arbeitswicklung des Induktionsgerätes 1 zwischen den künstlichen Nullpunkt des Netzes 2 und die Erde eingeschaltet und die Hiifswicklungen sind an den Eingang und den Ausgang des Verstärkers des Impedanzkonverters 3 angeschlossen. Der erste Ausgang des Steuergerätes 4 ist mit dem Verstärker des Impedanzkonverters 3 und der zweite Ausgang des Steuergerätes 4 ist mit dem Eingang des Induktionsgerätes 1 zur Regelung seiner Induktivität geschaltet. Die Kontroll-und Meßvorrichtung 5 ist zwischen Netz und Erde und ihr Ausgang an den Eingang des Steuergerätes 4 geschaltet. Außerdem ist der dritte Ausgang des Steuergerätes 4 mit dem Eingang des Netzimpedanzsymmetriergliedes 6 verbunden, welches zwischen die Phasen des Netzes und die Erde geschaltet ist. Die in der Schaltung eingesetzte Kontroll-und Meßvorrichtung 5 ist derart gelöst, daß sie eine Kontrollschaltung für den Schlagstrom und die Kontrollschaltung für die Erdschlußspannungen aufweist. Die Kontrollschaltung für den Schlagstrom bildet eine Ersatzimpedanz des menschlichen Körpers entsprechend der durch IEC in der Publikation Nr. 479 empfohlenen Spannungs- und Stromcharakteristik. Die Kontrollschaltung für Erdschlußspannungen besteht aus einem Erdschlußspannungskomparator und einem Ausgangsanalyser, der aus den Filtern für symmetrische Spannungskompohenten besteht", sowie aus einem Summierverstärker, deren Signale über das Steuergerät 4 den Wert des Erdschlußstromes der beschädigten Phase regeln. .

Das Steuergerät 4 ist derart gelöst, daß es aus einem Differenzierglied, das den Spannungsmindestwert der beschädigten Phase wählt, sowie aus Formgliedern für die Signale zur Steuerung des Induktionsgerätes 1, des Verstärkers des Impedanzkonverters 3 und des Netzimpedanzsymmetriergliedes 6 zusammengebaut ist.

Im Falle, daß in der erfindungsgemäßen Schaltung ein Induktionsgerät 1 eingesetzt wird, dessen Induktivität durch Änderung des Luftspaltes des Kernes geregelt wird, wird in dem Steuergerät 4 ein Signal erzeugt, mit dessen Hilfe ein Stellgerät betätigt wird, das diesen Spalt verändert. Im Falle hingegen, daß ein Induktionsgerät 1 eingesetzt wird, dessen Induktivität durch Änderung des Magnestisierungsstromes des Transduktors geregelt wird, wird in dem Steuergerät 4 ein Signal erzeugt, mit dessen Hilfe in dem Stellgerät der Wert dieses Stromes geändert wird.

In einem symmetrischen Netz weist die resultierende Impedanz der einzelnen Phasen denselben Wert auf, was'die Funktion der Schaltung mit abgeschalteten Netzimpedanzsymmetrierglied 6 ermöglicht. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung in dem geschützten symmetrischen Netz sieht also folgendermaßen aus. Während der Beschädigung einer Phase bewirkt die Kontroll- und Meßeinrichtung 5 einen Signalfluß zum Steuergerät 4, welches die Signale zur Regelung des Induktionsgerätes 1 und des Verstärkers des Impedanzkonverters 3 erzeugt. Das dem Induktionsgerät 1 zugeführte Signal bewirkt die Änderung seiner Induktivität und führt zur Resonanz mit der resultierenden Kapazität des Netzes und kompensiert dadurch die Kapazitätskomponente des Stromes der beschädigten Phase: Das dem Verstärker des Impedanzkonverters 3 hingegen zugeführte Signal bewirkt eine Änderung des Rückkopplungskoeffizienten in dem Verstärker, der über die Hiifswicklungen des Induktionsgerätes 1 auf seine Arbeitswicklung einwirkt, wodurch die Wirkstromkomponente der beschädigten Phase kompensiert wird.

In einem asymmetrischen Netz weist die resultierende Impedanz der einzelnen Phasen unterschiedliche Werte auf. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung sieht in einem asymmetrischen Netz folgendermaßen aus. Die Kontroll- und Meßeinrichtung 5 bewirkt einen Signalfluß zum Steuergerät 4 über den Zustand der Impedanz der Phasen des Netzes gegenüber der Erde.

Das in dem Steuergerät 4 erzeugte Steuersignal wird dem Netzimpedanzsymmetrierglied 6zugeführt und ruft den Ausgleich der resultierenden Impedanz der Phasen des Netzes gegenüber der Erde hervor. Der weitere Betrieb der Schaltung bei Beschädigung einer Phase verläuft analog wie in der Schaltung zum Schutz eines symmetrischen Netzes.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Schaltung zur Kompensation der Kapazitäts- und Wirkerdschlußströme, enthaltend ein Induktionsgerät, dessen Steuerung mit einem Regelblock geschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitswicklung des Induktionsgerätes (1) zwischen den künstlichen Nullpunkt des Netzes (2) und die Erde geschaltet ist und dessen Hilfswicklungen an den Eingang und den Ausgang des Verstärkers des Impedanzkonverters (3) angeschlossen sind, wobei der erste Ausgang des Steuergerätes (4) mit dem Verstärker des Impedanzkonverters (3) und der zweite Ausgang mit dem Eingang des Induktionsgerätes verbunden ist, während der Eingang des Steuergerätes (4) mit dem Ausgang der Kontroll- und Meßeinrichtung (5) verbunden ist, die zwischen Netz und Erde geschaltet ist. , ,
2. 2. Schaltung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der dritte Ausgang des Steuergerätes (4) mit einem Netzimpedanzsymmetrierglied (6) verbunden ist, das zwischen Netz und Erde geschaltet ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Kompensation der Kapazitäts-und der Wirkerdschlußströme beim Absinken der Impedanz einer Phase durch eine Beschädigung in Drehstromnetzen mit isoliertem Nullpunkt. Der Erfindungsgegenstand findet eine breite Anwendung zur Kompensation von Einphasenkurzschlußströmen oder von einphasigen Schadensströmen durch eine Impedanz mit konstantem oder nichtlinear veränderlichen Wert.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Aus einer polnischen Patentschrift Nr. 92151 ist eine Schaltung zur Kompensation der Kapazitätserdschlußströme bekannt, bestehend aus Kunstkurzschlußblock, der in Reihe mit einer Stromspule eines Richtungsrelais geschaltet ist und bei der die Spannungsspule dieses Relais parallel mit einer Drosselspule mit regelbarem Luftspalt geschaltet ist. Die Drosselspule ist in Reihe mit einem geerdeten Absperrkondehsator geschaltet und die Kontakte des Richtungsrelais sind in den Stromkreis des Antriebsorganes geschaltet, das mechanisch mit der Drosselspule gekoppelt ist. Der Kunstkurzschlußblock wird durch ein Ausführungsrelais des Zeitprogrammiergliedes ein- und ausgeschaltet, und zwar mit den durch den Benutzer der Schaltung programmierten Zeitintervallen. Die Arbeitsweise der Schaltung ist auf einer zyklischen Änderung der Induktivität der Drosselspule auf den Wert abgestützt, bei dem der Kapazitätserdschlußstrom kompensiert wird. Ein wesentlicher Nachteil der oben genannten Schaltung besteht in der Notwendigkeit, des Erdschlusses einer der Arbeitsleitungen des Netzes während der Kompensation der Kapazitätserdschlußströme, wodurch die Gefahr eines elektrischen Schlages möglich wird. Es ist auch aus einer polnischen Patentschrift Nr. 103180 eine Schaltung zur Kompensation von Kapazitätserdschlußströmen bekannt, die einen Meßblock enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Regelblocks verbunden ist. Die Schaltung ist mit einem Magnetverstärker ausgestattet, dessen Arbeitswicklung parallel mit dem Eingang des Meßblocks geschaltet und zwischen die Erde und den Nullpunkt des Netzes eingeschaltet ist, und die Steuerwicklung des Magnetverstärkers ist mit dem Ausgang des Ausführungselementes des Regelblocks verbunden. Der Einsatz des Verstärkers macht die Notwendigkeit des Erdschlusses der Arbeitsleitung des Netzes während der Kompensation der Kapazitätserdschlußströme überflüssig, wodurch die Möglichkeit der Gefährdung durch elektrischen Schlag verringert wird. Die Kompensation der Kapazitätsströme erfolgt automatisch auf kontinuierliche Weise, wobei die Schaltung auf die durch Veränderungen der Netzbetriebsbedingungen hervorgerufenen Kapazitätsänderungen reagiert und dadurch dessen optimale Betriebsparameter gewährleistet. Ein wesentlicher Nachteil der oben beschriebenen Schaltung besteht darin, daß nur eine Komponente der Kapazitätserdschlußströme kompensiert wird und daß die Schaltung außerdem nur für Netze mit zugänglichem Nullpunkt geeignet ist. .

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, die Gefahren und Mangel der bekannten technischen Lösungen zu vermeiden.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu entwickeln, die die Absenkung der Erdschlußströme und der Schlagströme bei einphasigem elektrischen Schlag unter die Seibstbefreiungsgrenze in den Wechselstromnetzen mit isoliertem Nullpunkt ermöglicht.

   Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in ein Induktionsgerät ein Impedanzkonverter eingeführt wird, der aus einem Verstärkerund aus mit der Arbeitswicklung der Vorrichtung gekoppelten Hilfswicklungen besteht, wobei die derart vorbereitete Einheit zwischen den künstlichen Nullpunkt des Netzes und die Erde geschaltet wird. Dann wird die Induktivität und