DE1048328B - - Google Patents

Description

Zum Differentialschutz elektrischer Anlagenteile, insbesondere von Tranformatoren, ist eine Anordnung bekannt, bei der das Relais über zwei entgegengesetzt gepolte, einander parallel geschaltete Gleicbriohteranordnungen gespeist wird; die eine der'l>eiden Gleichrichteranordnungen ist wechselstromseitig an die Sekundärwicklung eines Wandlers angeschlossen, dessen Primärwicklung im Diagonalzweig einer aus Wandlern bestehenden Brückenschaltung liegt; in zwei benachbarten Zweigen dieser Brückenschaltung liegen die Sekundärwicklungen zweier Stromwandler, die primärseitig von dem Eingangs- bzw. Ausgangsstrom des zu schützenden Anlagenteiles, gespeist werden. In die beiden anderen Brückenzweige ist je ein halber Wicklungsteil eines mit Mittenanzapfung der Primärwicklung versehenen dritten Stromwandlers eingeschaltet, der sekundärseitig mit den Wechselstromklemmen der anderen Gleichrichteranordnung — des Relais verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich somit eine Speisung der beiden Gleichrichteranordnungen durch den Summen- und den Differenzstrom der Differentialschutzanordnung. Diese bekannte Schaltung ist aus Fig. 1 der Zeichnung zu entnehmen, wenn man die zusätzliche Anordnung 9 bis 11 als nicht vorhanden betrachtet. Die Steigung der Ansprechkennlinie des Relais ist durch das gegenseitige Verhältnis dieser beiden Speiseströme festgelegt, was an anderer Stelle der Beschreibung noch näher erläutert wird. Der Verlauf der Kurve selbst ist beispielsweise aus der Zeichnung zu entnehmen, wo die Anspreche kennlinie durch die Kurve b im Diagramm der Fig.2 dargestellt ist; der Summenstrom ist in diesem Diagramm mit i_D bezeichnet, der Differenzstrom dagegen mit ig.

Mit Rücksicht auf Wandlersättigung ist im allgemeinen eine steile ATisprechkennlinie erwünscht; dieses hat jedoch den Nachteil, daß schon innerhalb des Nennstrombereiches ein sehr großer Fehlerstrom notwendig ist, um ein Ansprechen des Schutzrelais zu bewirken.

Diese Nachteile werden bei einer anderen bekannten Anordnung vermieden, die im Prinzip ebenso aufgebaut ist wie die oben beschriebene Anordnung, wobei jedoch der vom Wandlersummenstrom gespeisten Gleichrichteranordnung ein ohmscher Shunt zugeordnet ist und in Reihe mit ihr ein Widerstand und ein Sperrventil in den Gleichstromkreis eingeschaltet sind; der Widerstand wird von einer zusätzlichen Gleichstromquelle — im allgemeinen der Stationsbatterie — so gespeist, daß die an ihm abfallende Gleichspannung entgegen der Gleichspannung der Gleichrichteranordnung gepolt ist. Als Sperrventil wird ein Gleichrichter verwendet, der so gepolt ist, daß er für den von der Gleichrichteranordnung eingespeisten Strom Difierentialschutzeinrichtung mit geknickter Relais-Ansprechkennlinie

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs- G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Heinz Gutmann, Heiligenhaus (Bez. Düsseldorf), ist als Erfinder genannt worden

in Durchlaßrichtung liegt, eine Einspeisung der zusätzlichen Spannungsquelle in den Gleichstromkreis dagegen verhindert. Die zusätzliche Spannungsquelle ist so dimensioniert, daß die am Widerstand abfallende Spannung für Summenströme innerhalb des Nennstrombereiches größer ist als die am Shunt der Gleichrichteranordnung liegende Spannung. Infolgedessen ist wegen der negativen Vorspannung des Gleichrichters dieser zunächst gesperrt, so daß von der Gleichrichteranordnung aus kein Strom durch das Relais fließen kann; sobald die Vorspannung positiv und die Schleusenspannung des Gleichrichters überschritten wird, öffnet das Ventil, so daß ein Strom über das Relais fließt. Man erhält auf diese Weise eine geknickte Relaisansprechkennlinie, wie sie beispielsweise in Fig. 2 der Zeichnung durch die Kurvec dargestellt ist.

Es ist ein großer Nachteil der Schaltung, daß eine Gleichspannungsquelle — meist die normale Stationsbatterie — mit den Meßkreisen des Relais zusammengeschaltet werden muß. Die Verkopplung der Meßkreise mit den allgemeinen Betätigungskreisen einer Anlage kann nämlich bei Isolationsfehlern, Defektwerden eines Gleichrichters, insbesondere des Sperrgleichrichters, im Durchgangsstromkreis zu sehr unerwünschten Konsequenzen führen. Abgesehen davon werden die Ansprechwerte des Relais durch

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Claims (2)

Zusammenschaltung mit der Hilfsstromquelle von der zeitlich schwankenden Höhe der Batteriespannung unerwünscht beeinflußt. In der Praxis bevorzugt man deshalb Meß- bzw. Relaisanordnungen, bei denen eine solche Verkopplung vermieden wird. Gegenstand der Erfindung ist eine Differentialschutzeindchtung, bei der ebenfalls das Relais über zwei Gleichrichteranordnungen in Brückenschaltung vom Differenz- und Summenstrom der bekannten Wandlerschaltung gespeist wird und wobei zur Erzielung einer geknickten Relaisansprechkennlinie in den Ausgangsstromkreis der Gleiobrichteranordnungen eine zusätzliche Gleiohspannungsquelle eingeschaltet ist. Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei dieser Differentialschutzeinrichtung vermieden, indem man erfindungsgemäß das Relais über die ihm parallelgeschaltete Gleichspannungsquelle von einem Strom speist, der dem über die Summenstrom-Gleichrichteranordnung zugeführten Relaisstrom entgegenwirkt und diesem bis zu einem bestimmten Wert des Summenstromes gleich oder proportional, oberhalb dieses Wertes aber konstant ist. Ein einphasig dargestelltes Ausführungsbeispiel dier erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 1 und die zugehörige Kennlinie des Relais in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Zum Differentialschutz des Umspanners 1 sind die ober- und unterspannungsseitig angeordneten Stromwandler 2 und 3 sekundärseitig in der allgemein bekannten Brückenschaltung miteinander verbunden. In der Diagonale liegt ein Zwischenwand-Ier 4, der der Gleichrichteranordnung 5 den Differenzstrom id zuführt. Die Gleichrichteranordnung 5 ist so gepolt, daß der von ihr gelieferte Gleichstrom den nicht dargestellten Kontakt des gepolten Relais 6 zum Sohließen bringt. Der Zwischenwandler 7 führt der Glciclhrichteranordnung 8 entsprechend seinem Übersetzungsverhältnis den Strom iD -2k + ia · k zu, wobei iD der »durchfließende« Strom und k eine Konstante ist, in der das Ubersetzungsverhältnis des Wandlers 7 berücksichtigt ist. Die Gleichrichteran-Ordnung 8 ist entgegen der Gleichrichteranordnung 5 gepolt. Betrachtet man zunächst die soweit bekannte Anordnung für sich und läßt den erfindungsgemäß weiterhin vorgesehenen Zwisohenwandler 9 und die Gleichrichteranordnung 10 unberücksichtigt, so wird' das Relais 6 von einem Strom entsprechend der Differenz der von den Gleichrichteranordnungen 5 und 8 gelieferten Ströme erregt, und es herrscht Gleichgewicht, wenn i-d — id '2k + ΐα· k ist, wobei die mechanische Gegenkraft der Einstellfeder des Relais zunächst vernachlässigt ist. Nimmt man Gleichphasigkeit von ia und iD an, so ist algebraische Addition möglich, und es ergibt sich Gleichgewicht für ein Verhältnis irf/iß = P = 2k/ 1 = k. Diese Gleichung, die die Ansprechkennlinie der Relaisanordnung festlegt, ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar als die durch den Ursprung gehende Gerade a mit der Neigung p. Berücksichtigt man nun auch noch die mechanische Federvorspannung, so ergibt sich die parallel verschobene Ansprechgerade b, die auf der Ordinate den kleinstmöglichen Ansprechstrom idQ bei J0 = O abschneidet. Erwünscht ist nun aber weder die Ansprechkennlinie α noch b, sondern eine geknickte Kennlinie c, die bis zu einem gewissen Wert von iD parallel zur Ab- szisse oder wenigstens nur mit geringer Steigung (gestrichelt) verläuft und erst dann in die eigentliche Steilheit p übergeht. Um eine solche Kennlinie ohne Zuhilfenahme der Batteriespannung oder einer sonstigen dem Meßkreis fremden Größe zu erzielen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung noch der Zwischenwandler 9 und die wie 5 gepolte Gleichrichteranordnung 10 vorgesehen, die dem Relais 6 nochmals den gleichen Strom wie die Gleichrichteranordnung 8 zuführt, nur in umgekehrter Richtung. Damit ist der »haltende« Einfluß der Gleichridhteranordnung 8 zunächst kompensiert, und der Ansprechstrom der Relaisanordnung wäre unabhängig von iD konstant und gleich Jio, wie im ersten Teil der Kennlinie c dargestellt ist. Der Wandler 9 ist so dimensioniert, daß er bei einem bestimmten Primärstrom gesättigt ist; wird dieser Strom überschritten, so fällt infolgedessen der kompensierende Einfluß ^der Gieichrichteranordnung 10 fort, und es ergibt sich nun für den weiteren Verlauf der Kennlinie die gewünschte Steilheit p und damit der in Fig. 2 dargestellte geknickte Linienzug c. Durch einen Widerstand 11 im Sekundärkreis des Wandlers 9 kann man den Kennlinienpunkt, an dem die Sättigung und damit der Knick einsetzt, wenn erwünscht, einstellbar machen. Da je nach verwendeter Blechsorte die Sättigung sich mehr oder weniger plötzlich einstellt, kann man dem ersten Teil der Kennlinie auch bereits einen kleinen Anstieg geben. Je nach den Erfordernissen kann man den Kern des Wandlers 9 also gemäß der weiteren Erfindung z. B. aus normalem Wandlerblech, aus Mu-Metall oder auch als Mischkern ausführen. Wenn man für den Anfangsteil dier Kennlinie schon eine größere Steigung haben will, als sie durch das natürliche Einsetzen der Sättigung im Wandler 9 erzielbar ist, so kann man dieses gemäß der weiteren Erfindungdadurch erreichen, daß man die Übersetzung des Zwischenwandlers 9 verschieden von Eins macht. DieAnwendung der Erfindung ist sinngemäß natürlich auch in dreipoliger Differentialschutzschaltung möglich, und zwar unabhängig davon, ob man für alle drei Phasenleiter zusammen ein gemeinsames Gleichstromrelais vorsieht oder ob zwei oder drei Leiter je ein eigenes Relais erhalten. Patentansprüche:

1. Differentialschutzeinrichtung, bei der ein Relais über zwei Gleichrichteranardnungen in Brückenschaltung vom Differenz- und Summenstrom einer bekannten Wandlerschaltung gespeist wird und wobei zur Erzielung einer geknickten Relaisansprechkennlinie in den Ausgangsstromkreis der Gleichrichteranordnungen eine zusätzliche Gleichspannungsquelle eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais über die ihm parallelgeschaltete Gleichspannungsquelle von einem Strom gespeist wird, der dem über die Summenstrom-Gleichrichteranordnung zugeführten Relaisstrom entgegenwirkt und diesem bis zu einem bestimmten Wert des Summenstromes gleich oder proportional, oberhalb dieses Wertes aber konstant ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Relais (6) eine Gleichrichteranordnung (10) parallel geschaltet ist, die über einen Sättigungszwischenwandler (9) vom Sekundärstrom des Summenstromwandlers (7) der bekannten Wandlerschaltung gespeist wird.