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Einrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von wechselstromgespeisten
Vergleichsschleifen Für den Netzbetrieb wichtige Anlagenteile werden unter anderem
mit den bekannten Differentialschutzeinrichtungen, die in der Mehrzahl der Fälle
als Längsdifferentialschutz ausgebildet sind, geschützt. Dem Wesen nach werden hierbei
die Ströme am Anfang und am Ende des Anlagenteiles ausgemessen und so miteinander
verglichen, daß im Normalbetrieb, z. B. beim Spannungsdifferentialschutz, über die
Hilfsadern der Vergleichsschleife kein Auslösestrom fließt, jedoch im Störungsfall
ein zum Auslösen der Leistungsschalter großer Strom zustande kommt. Die Betriebsbereitschaft
solcher Schutzeinrichtungen ist von dem ordnungsgemäßen Zustand der Hilfsader abhängig.
Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Hilfsadern ständig auf ihre Funktionsbereitschaft
zu überwachen.
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So sind Überwachungseinrichtungen bekannt, bei denen der Vergleichsschleife
ein hochfrequenter Strom überlagert wird. Jede Veränderung oder das Ausbleiben dieser
überlagerten Ströme dient als Kriterium für den ordnungs- oder nicht ordnungsgemäßen
Zustand der Vergleichsschleife. Bei dieser Anordnung sind besondere Sendeeinrichtungen
sowie besondere Empfänger erforderlich. Ferner ist eine Einrichtung für eine Dreiadernschaltung
der Vergleichsschleife bekannt, bei der der Vergleichsschleife eine Gleichspannung
überlagert wird und durch geeignete Widerstände und Relais die Funktionsfähigkeit
der Schleife überwacht wird.
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Andere bekannte Überwachungseinrichtungen, die nur dazu dienen, um
festzustellen, ob Fehler in der Vergleichsschleife vorliegen, sind in ihrer Funktion
nicht von der eigentlichen Funktion des Differentialschutzes abhängig. Zum Teil
sind die Schaltungen so aufgebaut, daß bei einer Störung in den Hilfsleitungen,
Kurzschluß oder Doppelerdschluß, ein ungewolltes Ansprechen des Differentialschutzes
erfolgt, ohne daß in der eigentlichen Hauptleitung ein Fehler vorliegt. Dieses ruft
unter Umständen schwere Störungen für den gesamten Netzbetrieb hervor.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung soll dagegen in möglichst
einfacher, jedoch universeller Art bei einer Zweiadernschaltung einmal die beiden
Adern dauernd auf Kurzschluß und Unterbrechung überwachen und darüber hinaus auch
bei gestörter Vergleichsschleife eine selektive Abschaltung des Fehlers auf dem
Hauptkabel wenigstens mit herabgesetzter Endzeit des überlagerten unabhängigen überstromzeitschutzes
sicherstellen. Gleichzeitig soll die Schaltermitnahme auch bei einseitiger Speisung
nicht beeinträchtigt werden. Darüber hinaus bietet die Erfindung die Möglichkeit,
ein ungewolltes Ansprechen des Differentialschutzes durch Phasenkurzschluß der Hilfsadern
zu vermeiden und ferner bei gleichzeitigem Eintreffen von Fehlern in der Hauptleitung
und in den Hilfsadern die Fehler in der Hauptleitung mit Vorrang zu erfassen und
zu beseitigen.
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Erfindungsgemäß wird dieses durch eine Einrichtung zur Überwachung
der Funktionsfähigkeit von wechselstromgespeisten Vergleichsschleifen, insbesondere
für Längsdifferentialschutz in Zweiadernschaltung mittels Gleichstromüberlagerung
erreicht, derart, daß in den Eingangskreis der Vergleichsschleife ein Überstromrelais
gelegt ist, von dessen Wirksamwerden das Ansprechen des Differentialschutzes abhängig
ist und dessen Kontakte einmal in Reihe mit einem Kontakt der Auslösewicklung des
Differentialschutzes liegen und einmal in Reihe mit einem Kontakt einer für die
Überwachung der Vergleichsschleife wirksamen Relaiskombination.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert
werden.
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Mit 1 und 1' sind zwei Mischwandler bezeichnet, die in bekannter Weise
beidseitig an die Hauptstromwandler angeschlossen sind. Ein unabhängiges Überstromrelais
5 und 5' ist als hochempfindliches Relais sekundärseitig in den Mischwandlerkreis
eingeschleift. Diese überstromrelais können auch auf der Primärseite der Mischwandler
angeordnet sein bzw. durch Unterspannungsrelais ersetzt werden. Die Mischwandler
1 und 1' sind sekundärseitig mit der Haltewicklung H, H' des Differentialrelais,
einem Widerstand R und gegebenenfalls dem überstromrelais 5
bebürdet.
In den Punkten a, ä und b, b' sind die beiden Relaisanordnungen der räumlich voneinander
getrennten Stationen I und 1I mittels Hilfsadern über die beiden Auslösewicklungen
A, A' miteinander verbunden. Die Überwachungseinrichtung 2, 2' liegt parallel zu
den Differentialrelais an den Punkten 3 und 4 und 3' und 4' der Vergleichsschleife.
Die Relais und die Mischwandler werden durch entsprechend bemessene Kondensatoren
gegen die Gleichspannung abgeblockt.
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Im Normalfall fließt über die Vergleichsschleife kein Strom. In einem
Fehlerfall fließt ein Auslösestrom, der .die Relais in den Stationen I und 1I zum
Ansprechen bringt und damit die Leistungsschalter herausnimmt.
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Für einen stabilen Netzbetrieb ist es wichtig, daß die Relais und
die Verbindungsadern jederzeit voll funktionsfähig sind und bei einem auftretenden
Fehler ohne Zeitverzögerung diesen abschalten. Da die Hilfsadern der Vergleichsschleife
oft rauhen Beanspruchungen unterworfen sind, ist es sinnfällig, diese dauernd auf
Unterbrechung und Kurzschluß zu überwachen, da Fehler, die sich an den Hilfsadern
einstellen, den Schutz der Hauptleitung in Frage stellen.
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Die Gesamtschaltung ist so aufgebaut, daß Kurzschlüsse in den Hilfsadern
- schon bei einem Teil des Nennstromes - und jede Unterbrechung der Hilfsadern gemeldet
werden. Die Überwachungseinrichtung greift in keiner Weise in den Stromkreis der
Differentialrelais ein und ist für beide Stationen völlig gleich aufgebaut. Das
bedeutet, daß sowohl in der Station I als auch in der Station II an eine Gleichspannung
angeschlossen werden kann.
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Der Überwachungseinrichtung ist in jeder Station ein Überwachungsrelais
Ü, Ü' zugeordnet, die im ; Normalbetrieb ständig erregt sind. Der Gleichspannungskreis
schließt sich über das Relais ü, Kontakt dl, Hilfsader, Kontakt dl', Relais V',
Hilfsader. Der Überwachungseinrichtung 2, 2' übernimmt in einem Störungsfall die
richtige Auswahl, ob eine Meldung oder , eine Auslösung erfolgen soll; je nachdem,
ob der Fehler in den Hilfsadern oder in der Hauptleitung liegt.
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Im folgenden sei die Wirkungsweise der Anlage beschrieben: Es sei
ein normaler Netzbetrieb-' vorausgesetzt. Tritt eine Unterbrechung der Schleife
ein, so werden die beiden Überwachungsrelais ü und VV' abfallen. Die Kontakte
ü, ü' schließen, das Relais B, B' zieht an und läßt über Kontakt b,
b' das Melderelais M, M' anzugsverzögert ansprechen. Das Signal bleibt bis zum Beheben
des Fehlers anstehen. Ist der Fehler beseitigt, so ziehen die beiden Überwachungsrelais
ü und ü' über den in Ruhestellung liegenden Kotakt dl, dl' wieder an. Damit fällt
das Relais B ab, die Überwachungseinrichtung ist wieder voll betriebsbereit.
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Tritt in der Schleife ein Kurzschluß auf, so werden beide Auslösewicklungen
A, A' stromdurchflossen und damit die Endkontakte der Differentialrelais a." a2'
und a3; a3' geschlossen. Über Kontakt a2 und Kontakt d3 kommt die Meldung »Schleife
gestört«. Gleichzeitig fällt die Fallklappe im Differentialrelais. Eine Abschaltung
der Leistungsschalter kann jedoch nicht erfolgen, da die überstromrelais 5, 5' nicht
angeregt sind und die Auslösung verhindert ist. In der Gegenstation fällt das Überwachungsrelais
t! ab, da es ja nunmehr spannungslos wird, und gibt parallel zu Kontakt
a2 und d3' über Kontakt b' Meldungn »Schleife gestört«. Das Relais
B' bleibt in der Gegenstation bis zur Behebung des Fehlers unter Spannung. Nach
Behebung des Fehlers öffnen die Kontakte a2, a2' und a3, a3', und das Relais Ü zieht
wieder an, wo mit die Überwachung wieder betriebsbereit ist.
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Es sei nun angenommen, daß der Netzbetrieb gestört sei. An den Punkten
a, b und cl , b' stehen zwei sich addierende Spannungen an, die einen
Auslösestrom durch die Vergleichsschleife treiben. In einem solchen Fehlerfall sprechen
die überstromrelais 5, 5' an und schließen ihre Kontakte i, i', wodurch die
Relais D, D' an Spannung gelegt werden und die Auslösung über Kontakt a3,
a3' vorbereitet wird. Mit dem Umlegen der Kontakte dl, r11' wird die Überwachungsschleife
unterbrochen, beide Relais ü, U' fallen ab. Gleichzeitig haben die Kontakte dz,
d2' und d3, d3' geöffnet, womit die Relais B und M nicht ansprechen können
und keine Meldung erfolgen kann. Durch das Umlegen der Kontakte dl, dl' werden beide
Abblockkondensatoren kurzgeschlossen und somit die Ansprechempfindlichkeit der beiden
Differentialrelais erhöht.
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Nach Behebung des Fehlers gehen alle Kontakte in ihre Ausgangsstellung
zurück. Die Relais ü, ü' ziehen an, und die Überwachungseinrichtung ist wieder voll
funktionsfähig.
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Tritt gleichzeitig mit einer Störung in der Hauptleitung ein Kurzschluß
der Hilfsadern auf, so kann über die Kontakte-a2, a2' keine Meldung erfolgen, solange
der Fehler ansteht, da ja die Kontakte d3, d3' geöffnet bleiben. Der Fehler wird,
wie zuvor beschrieben, über die Kontakte i, i' und a3, a3' abgeschaltet.
Nach Rückfall der überstromrelais fallen die Relais D, D' ab und geben die
Meldung frei. Nach Beheben des Fehlers liegen die gleichen Verhältnisse wie zuvor
beschrieben vor.
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Bei Unterbrechung der Vergleichsschleife kann dem Wesen des. Differentialschutzes
entsprechend kein Auslösestrom fließen. Es muß nun das vorgeschaltete Überstromrelais
entweder mit der eingestellten Staffelzeit oder mit einer herabgesetzten Zeit die
Abschaltung vornehmen. Die Meldung »Schleife gestört« kann hier ebenfalls erst nach
Abschaltung des Hauptfehlers erfolgen.