DE1025975B - Zusatzeinrichtung zu einer Distanzschutzeinrichtung fuer Hochspannungsleitungen mit Seriekondensatoren - Google Patents

Description

Bei langen Hochspannungsleitungen ist es bekannt, diese zur Erhöhung der Stabilität und des Transportvermögens mit Seriekondensatoren auszurüsten, um wenigstens einen Teil der Leitungsreaktanz zu kompensieren. Bei Kurzschlüssen auf solchen Leitungen können nun an diesen Seriekondensatoren sehr hohe Spannungen entstehen. Damit die Seriekondensatoren nicht für diese im normalen Betrieb nicht auftretenden hohen Spannungen bemessen werden müssen, werden sie mit Funkenstrecken oder kurzschließenden Schaltern versehen. Damit bezweckt man, daß bei Überspannungen an den Kondensatoren, z. B. infolge Kurzschlusses auf der betreffenden Leitung, die Seriekondensatoren kurzgeschlossen werden.

Die die Hochspannungsleitung schützenden Schutzeinrichtungen an den Leitungsenden werden verschieden reagieren, je nachdem die Seriekondensatoren normal eingeschaltet oder kurzgeschlossen sind. Distanzschutzeinrichtungen werden z. B. bei einem eintretenden Kurzschluß hinter den Seriekondensatoren den Fehlerort als weiter entfernt messen, wenn die Seriekondensatoren kurzgeschlossen sind. Solche Distanzschutzeinrichtungen werden also bei kurzgeschlossenen Seriekondensatoren in gewissen Fehlerfällen zu spät, d. h. statt sofort mit Grundzeit erst später mit der Auslösezeit einer zweiten Stufe abschalten.

Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinrichtung für eine Distanzschutzeinrichtung für Hochspannungsleitungen mit Seriekondensatoren.

Die Erfindung besteht darin, daß an den Seriekondensatoren Mittel vorgesehen sind, die beim Kurzschließen der Seriekondensatoren ein Signal an die Distanzschutzeinrichtungen an den Leitungsenden übermitteln und dort Relais zum Ansprechen bringen, die die Distanzstufen der Distanzschutzeinrichtungen verlängern zur Berücksichtigung der durch das Kurzschließen der Seriekondensatoren geänderten Leitungsdaten.

Beim Kurzschließen der Seriekondensatoren, z. B. bei Überschlag einer parallelen Funkenstrecke oder bei Schließen eines durch Maximalspannungsrelais betätigten parallel liegenden Schalters, wird an die Leitungsenden ein Signal übermittelt, wodurch ein Relais betätigt wird, das an den vorhandenen Distanzschutzeinrichtungen der Leitung die Distanzstufen verlängert, wie dies im folgenden an Hand der Fig. 1, 1 a und 1 b näher erläutert wird.

In Fig. 1 bedeutet 1 eine Hochspannungsleitung mit den Seriekondensatoren 4, die die Stationen 2 und 3 verbindet. Die Kurve6 stellt die Auslösecharakteristik der am Leitungsanfang eingebauten Distanzschutzeinrichtung 5 dar, wobei als Abszisse die Leitungsreaktanz und als Ordinate die Auslösezeit aufgetragen ist.

Zusatzeinrichtung

zu einer Distanzschutzeinrichtung

für Hochspannungsleitungen

mit Seriekondensatoren

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie._r Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E, Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 10. Juli 1SS4

Franz Gygax, Ennetbaden (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Die Grundzeitstufe ist z. B. so eingestellt, daß sie bei eingeschalteten Seriekondensatoren etwa 90% der Leitung überdeckt. Beim Kurzschließen der Seriekondansatoren (Fig. 1 a und 1 b) wird die Leitung reaktanzmäßig länger, weil die volle Leitungsreaktanz wirksam wird. Die Grundzeitstufe überdeckt jetzt nicht mehr 90% der Leitung, sondern entsprechend den kurzgeschlossenen Seriekondensatoren weniger. Die Verlängerung der Distanzstufen beim Kurzschließen der Seriekondensatoren kann wie nach Fig. 1 a, Kurve 6 a, so erfolgen, daß sie der Leitung mit kurzgeschlossenen Kondensatoren genau angepaßt wird. In diesem Fall wird die Grundzeitstufe auf etwa 90% der Leitung mit kurzgeschlossenen Kondensatoren verlängert. Sofern die Funkenstrecken an den Seriekondensatoren so eingestellt sind, daß sie nur bei Kurzschluß auf der betreffenden Leitung überschlagen, kann die Grundzeitstufe auch über die geschützte Leitung hinaus gemäß Fig. Ib, Kurve 6 b, verlängert werden, damit dann bei kurzgeschlossenen Seriekondensatoren die ganze Leitung sicher mit der Grundzeitstufe erfaßt wird.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Fig. 2 zeigt die Schutzschaltung. Eine Hochspannungsleitung 1 verbindet die beiden Stationen 2 und 3. Ehifadhheitshalber ist die Hochspannungsleitung, die normalerweise eine Drehstromleitung ist,

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nur einphasig gezeichnet. Im Zuge der Hochspannungsleitung sind zur Erhöhung des Übertragungsvermögens die Seriekondensatoren 4 eingebaut. Zum Schütze der Seriekondensatoren gegen hohe Spannungen sind diesen in jeder Phase eine Funkenstrecke? parallel geschaltet,-welche bei Überschlag zufolge Spannungserhöhung die jeweiligen Kondensatoren kurzschließt. Im Stromkreis der Funkenstrecke 7 ist über den Stromwandler 8 ein Maximalstromrelais eingeschaltet, welches bei Kurzschließen der Seriekondensatoren infolge Überschlag der Funkenstrecke anspricht. Der Kontakt 10 des Maximalstromrelais steht mit dem Hochfrequenzsender 11 in Verbindung. Der Hochfrequenzsender gibt z. B. im Ruhezustand und den Leitungsstrom benutzt. Ferner kann zum Einschalten des Übermittlungssignals auch das Relais benutzt werden, welches das Kurzschließen der Seriekondensatoren durch einen Schalter auslöst, z. B. ein Maximalspannungsrelais.

In diesem Fall wird das Signal gleichzeitig mit dem Kondensatorkurzschlußschalter angeregt. Es kann aber auch ein Hilfskontakt des Kurzschlußschalters zur Einleitung oder Aufrechterhaltung des Signals benutzt werden.

Für die Signalübertragung mit der Hochfrequenzverbindung kann an Stelle der vorerwähnten Ruhestromschaltung auch eine Arbeitsstromschaltung oder eine andere Übertragungsmethode, wie z. B. Fredauernd eine Trägerfrequenz über die Hochfrequenz- 15 quenzmodulation bzw. Frequenzschiebung, angewenverbindung 12 an die beiden Empfänger 13 und 33 an det werden. Die Übertragung des Signals an die Leiden Enden der Leitung 1. An die Empfänger 13 und 33 sind die Signalrelais 14'bzw. 34 angeschlossen, die ihrerseits mit den Leitungsschutzeinrichtungen an beiden Leitungsenden in Verbindung stehen. Die Lei- 20 tungsschutzeinrichtungen bestehen aus Distanzschutzeinrichtungen 5 und 25, welche ihrerseits an die Stromwandler 23 bzw. 43 und die Spannungwandler 24 bzw. 44 angeschlossen sind. Die Distanzschutzeinrichtung 5 und 25 sind vereinfacht gezeichnet, wobei in unserem Beispiel für die Distanzmessung eine Impedanzwaage 15 bzw. 35 dient. Die Impedanzwaage 15 besitzt eine Stromspule 16 und eine Spannungsspule 17, die auf ein Drehsystem 18 wirken. Sinkt die Leitungsimpedanz bei Kurzschluß unter einen gewissen 30 Wert, so überwiegt die Kraft der Stromspule, und der Kontakt 19 wird geschlossen und erregt die Auslösespule 21 des Leitungsschalters 22. Zur Anpassung der Ansprechimpedanz der Impedanzwaage an die Leitungsdaten, d. h. zur Einstellung der Länge der Distanzstufe, kann die Erregung der Spannungsspule 17, wie bekannt, durch einen Abgleichwandler 20 angepaßt werden. Damit nun beim Kurzschließen der Seriekondensatoren die Distanzstufe verlängert wird, wird durch das auf das übertragene Signal ansprechende Relais 14 die Anzapfung am Abgleichwandler 20 umgeschaltet, so daß die Spannungsspule 17 der Impedanzwaage eine kleinere Spannung erhält und die Impedanzwaage bereits bei kleinerem Strom, d. hi. bei: einer höheren Impedanz, auslöst.

Die Wirkungsweise der ganzen Einrichtung ist folgende :

Wenn zufolge eines Kurzschlusses auf der Leitung ein Überschlag an der Funkenstrecke 7 eintritt,

spricht das Relais 9 an, und der Kontakt 10 bewirkt 5" schlußfortschaltung angewendet. Beim Auftreten eines eine Unterbrechung des Trägers des Senders 11. Das Fehlers wird dort die Leitung kurzzeitig ausgeschaltet, damit der etwaige Kurzschlußlichtbogen löschen kann, worauf die Wiedereinschaltung erfolgt. Liegt ein andauernder fester Kurzschluß vor, so wird die-55 ser Kurzschluß beim Wiedereinschalten wieder wirksam, und die Leitung muß erneut, und zwar diesmal definitiv, abgeschaltet werden. Werden bei einem Leitungskurzschluß die Seriekondensatoren kurzge-

tungsenden kann auch über eine unabhängige Hochfrequenz-Richtstrahlverbindung erfolgen. Ferner kann die Übertragung des Signals mit Gleichstrom-Tonfrequenz oder Hochfrequenz über besondere Hilfsleitungen' erfolgen.

Die Verlängerung der Distanzstufen an den Distanzschutzeinrichtungen kann auch auf andere Arten erfolgen, als in unserem Beispiel angegeben ist. Neben Umschaltungen im Spannungssystem können auch solche im Stromsystem oder an Vergleichimpedanzen usw. erfolgen, je nachdem, um welches System von Distanzschutzeinrichtungen es sich in den einzelnen Fällen handelt.

Sind im Zuge einer Hochspannungsleitung zwischen zwei Stationen mehrere Seriekondensatorbatterien eingeschaltet, so kann eine einheitliche Verlängerung der Distanzstufen der Distanzschutzeinrichtungen an den Leitungsenden erfolgen, unabhängig davon, welche der Seriekondensatorbatterien kurzgeschlossen wurde, oder es können verschiedenartige Verlängerungen der Distanzstufen erfolgen, je nach Anzahl der kurzgeschlossenen Seriekondensatorbatterien.

Wird beim Kurzschließen von Seriekondensatoren nicht nur die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung der Leitung selbst, sondern auch diejenige der Schutzeinrichtungen von daran anschließenden Leitungen beeinflußt, z. B. wenn die Seriekondensatoren in einer Station oder nahe am Leitungsende angeordnet sind, so können beim Kurzschließen der Seriekondensatoren auch an den Distanzschutzeinrichtungen dieser angrenzenden Leitungen die Distanzstufen angepaßt bzw. verlängert werden.

In den Hochspannungsnetzen wird oft die Kurz-

Verschwinden des Trägers an den Empfängern 13 und 33 bewirkt ein Anziehen der Relais 14 und 34, welche die Anzapfungen an den Abgleichwandlern 20 bzw. 40 umschalten und damit die Reichweite der Distanzmeßorgane 15 bzw. 35 verlängern, womit die Distanzschutzeinrichtungen 5 bzw. 25 an die Leitung 1 mit kürzgeschlossenen Seriekondensatoren4 angepaßtwerden. Durch diese Anpassung erfassen jetzt die Distanzschutzeinriehtungen die Leitung trotz der geänderten Leitungsdaten wieder richtig, und bei Fehlen innerhalb dieser geschützten Leitung schließt die Impedanzwaage 15 bzw. 35 den Kontakt 19 bzw. 39 und löst den Leitungsschalter 22 bzw. 42 sofort aus, womit der Kurzschluß abgeschaltet wird.

Das Feststellen des Kurzschließens der Seriekondensatoren kann statt mit Maximalstromrelais 9 auch durch andere Mittel erfolgen, so z. B. durch Minimalimpedanz- oder Kapazitanzmesser oder sonst eine schlossen, so ist zu erwarten, daß beim Wiedereinschalten auf den gleichen Kurzschluß die Seriekondensatoren ebenfalls erneut kurzgeschlossen werden. Es kann daher zur Beschleunigung der nachfolgenden zweiten Abschaltung erwünscht sein, daß während dem Wiedereinschalten die Schutzeinrichtungen an den Leitungsenden entsprechend den kurzgeschlossenen Seriekondensatoren eingestellt sind. Die beim Kurzschließen der Seriekondensatoren vorgenommene Verlängerung der Distanzstufen an den Distanzschutzeinrichtungen kann bei Anwendung der Kurzschlußfort-

Meßschaltung, die die Spannung an den Kondensatoren 70 schaltung entsprechend aufrechterhalten werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zusatzeinrichtung zu einer Distanzschutzeinrichtung für Hochspannungsleitungen mit Seriekondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seriekondensatoren Überwachungsrelais vorgesehen sind, die beim Kurzschließen der Seriekondensatoren ein Signal an die Distanzschutzeinrichtungen an den Leitungsenden übermitteln und dort Relais zum Ansprechen bringen, welche die Distanzstufen der Distanzschutzeinrichtungen verlängern.

2. Zusatzeinrichtung nach Anspruch 1 bei mehreren verteilten Seriekondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß von allen Seriekondensatoren die Distanzstufen der Distanzschutzeinrichtungen einheitlich verlängert werden.

3. Zusatzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kurzschließen der Serie-

kondensatoren auch an den Distanzschutzeinrichtungen der angrenzenden Leitungen die Distanzstufen angepaßt werden.

4. Zusatzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 bei Anwendung von Kurzschlußfortschaltumg, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Distanzstufen der Distanzschutzeinrichtungen auch während der Wiedereinschaltung der Leitung aufrechterhalten bleibt, um bei allfälligem Wiedereinschalten der Leitung auf Kurzschluß die Auslösung zu beschleunigen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 684 638, 884 982,
890 668;

M. Schleicher : »Die moderne Selektivschutztechnik und die Methoden zur Fehlerortung in Hochspannungsanlagen«, 1936, S. 271, 285, 286.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen