DE1151060B

DE1151060B - Differential protection

Info

Publication number: DE1151060B
Application number: DEA39309A
Authority: DE
Inventors: Roland Braun
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-01-11
Filing date: 1962-01-27
Publication date: 1963-07-04

Description

Differentialschutz Die Erfindung betrifft einen Differentialschutz, dessen Ansprechwert durch einen Haltestrom erhöht wird, in Gleichrichter-Brückenschaltung mit Zwischenwandlern, durch die der Differenzstrom und der Haltestrom über gesonderte Gleichrichter einer Relaiswicklung zugeführt werden.Differential protection The invention relates to differential protection, whose response value is increased by a holding current, in a rectifier bridge circuit with intermediate transformers, through which the differential current and the holding current via separate Rectifiers are fed to a relay winding.

Solche Schutzeinrichtungen sind unter dem Namen Differentialschutz mit Haltekreis oder Prozentdifferentialschutz bekanntgeworden. Sie haben die Aufgabe, den Ansprechstrom der Einrichtung in dem Falle zu erhöhen, wenn ein Haltestrom, d. h. ein großer Durchgangsstrom, durch das zu schützende Gerät hindurchfließt. Der Vorteil ist, insbesondere bei Transformatoren mit Anzapfungen, daß der Einstellwert des Differentialschutzes unabhängig von den gewählten Anzapfungen gemacht werden kann. Die durch den Haltestrom bewirkte Erhöhung des Ansprechwertes muß gerade so groß sein, daß die durch die Wandler und durch die verschiedenen Anzapfungen bei großen Durchgangsströmen entstehenden Fehlerströme nicht zu einer Auslösung des Schutzes führen können, denn bei außenliegenden Fehlern darf der Differentialschutz nicht ansprechen.Such protective devices are known as differential protection has become known with holding circle or percentage differential protection. You have the task to increase the response current of the device in the event that a holding current, d. H. a large through-current through which the device to be protected flows. The advantage, especially in the case of transformers with taps, is that the setting value the differential protection can be made independent of the selected taps can. The increase in the response value caused by the holding current must be just like that that the through the transducers and through the various taps at fault currents generated by high through-currents do not trigger the Protection, because in the event of external faults, the differential protection do not address.

Der Schutz ist so geschaltet, daß der Differenzstrom zwischen den Strömen auf beiden Seiten des zu schützenden Gerätes, beispielsweise eines Transformators, gegebenenfalls über Zwischenglieder einer Relaiswicklung zugeführt wird. Dieser Strom bewirkt ein Ansprechen des Relais von einem bestimmten Ansprechwert an. Zugleich wird aber diesem Relais auch der durch den Transformator hindurchgehende Strom zugeführt, welcher aber der Auslösung entgegenwirkt. Hierdurch erhöht sich bei großen Durchgangsströmen der Ansprechwert. In Fig. 1 ist eine solche Kennlinie (a) dargestellt. Auf der Abszisse ist der Haltestrom 1l,, auf der Ordinate der Differenzstrom 1A dargestellt, bei dem der Schutz ansprechen soll. Man erkennt, daß mit steigendem Haltestrom der Ansprechwert proportional größer wird.The protection is switched so that the differential current between the Currents on both sides of the device to be protected, e.g. a transformer, is optionally fed via intermediate links to a relay winding. This Current causes the relay to respond from a certain response value. Simultaneously but if this relay is also supplied with the current passing through the transformer, but which counteracts the release. This increases with large through-currents the response value. Such a characteristic curve (a) is shown in FIG. On the abscissa the holding current 1l ,, is shown on the ordinate of the differential current 1A, at the protection should address. It can be seen that the response value with increasing holding current becomes proportionally larger.

Es hat sich nun herausgestellt, daß solche geraden Kennlinien nicht zweckmäßig sind. Wegen der mit steigenden Durchgangsströmen eventuell stark wachsenden Wandlerfehler (Sättigung) muß nämlich die Steilheit der Kennlinie a groß gewählt werden. Die Erhöhung des Ansprechwertes tritt aber auch dann ein, wenn ein Fehler im Transformator selbst vorliegt, wodurch die Empfindlichkeit des Schutzes unnötigerweise herabgesetzt wird. Um dies zu vermeiden, hat man versucht, eine geknickte Kennlinie, wie sie ebenfalls in der Fig. 1 dargestellt ist (Kurve b), zu erhalten. Man kann diese geknickte Linie dadurch erreichen, daß man schon bei geringen Strömen gesättigte Stromwandler verwendet. Und zwar kann man hierzu den Stromwandler wählen, der den Differenzstrom liefert. Dieser Strom wächst dann mit größerem Strom nicht mehr an, und der Haltestrom wirkt bei großen Strömen stärker hemmend, so daß die Kennlinie steiler wird. Man kann auch Hilfswandler oder Drosselspulen in den Haltekreis legen, die von einer bestimmten Stromhöhe an sich sättigen. Diese lassen bei höheren Strömen verhältnismäßig mehr Strom hindurch als bei unter dem Sättigungswert liegenden Strömen, so daß die Wirkung des Haltestromes von einem bestimmten Punkt an erhöht wird. Auch diese Ausführungen haben Nachteile, da eine Einstellung der Kennlinie nicht möglich ist. Man kann den Knick nicht beliebig wählen, man kann ihn auch nicht verschieden formen, und man kann daher den Schutz nicht allen möglichen verschiedenen Betriebsverhältnissen in leichter Weise anpassen.It has now been found that such straight lines are not are appropriate. Because of the possibly strong growth with increasing through-currents Converter error (saturation), the steepness of the characteristic curve a must be chosen to be large will. However, the increase in the response value also occurs if there is an error present in the transformer itself, reducing the sensitivity of the protection unnecessarily is reduced. To avoid this, attempts have been made to create a kinked characteristic curve, as is also shown in FIG. 1 (curve b). One can achieve this kinked line by saturating with low currents Current transformer used. You can choose the current transformer that has the Differential current supplies. This current then no longer grows with a larger current, and the holding current has a stronger inhibiting effect with large currents, so that the characteristic becomes steeper. You can also put auxiliary converters or inductors in the holding circuit, which saturate by a certain current level. These leave at higher currents relatively more current through than with currents below the saturation value, so that the effect of the holding current is increased from a certain point on. Even these versions have disadvantages, since it is not possible to adjust the characteristic is. The kink cannot be chosen arbitrarily, nor can it be different shape, and therefore one cannot protect all possible different operating conditions customize in an easy way.

Geknickte Kennlinien kann man ferner noch dadurch erhalten. daß zwischen der Relaiswicklung und den Hilfswandlern für den Haltestrom nichtlineare Widerstände eingeschaltet werden. Aber auch hierdurch ist der Knick selbst nicht einstellbar zu machen.Kinked characteristics can also be obtained in this way. that between the relay winding and the auxiliary converters for the holding current are non-linear resistors be switched on. But this also means that the kink itself cannot be adjusted close.

Es ist nun weiter bekanntgeworden, in Differentialschutzschaltungen Spannungsteiler mit regelbaren Widerständen und Zenerdioden zu verwenden. Solche Zenerdioden können Widerständen parallel geschaltet werden, wodurch nichtlineare Charakteristiken entstehen. Hierdurch werden die Hilfsspannungen stabilisiert oder der Abgleich der Wandlerbürde verbessert. Man hat damit auch die Möglichkeit, von einem bestimmten überstrom ab den Sperranteil abzuschneiden, welcher zur Verhinderung von Falschauslösungen bei Einschaltströmen eingeführt worden ist.It has now become further known in differential protection circuits Use voltage divider with adjustable resistors and zener diodes. Such Zener diodes can be connected in parallel with resistors, creating non-linear resistors Characteristics arise. This stabilizes the auxiliary voltages or the adjustment of the converter burden improved. You also have the option of cut off the blocking component at a certain overcurrent, which has been introduced to prevent false tripping in the event of inrush currents.

Es stellt sich also die Aufgabe, einen Differentialschutz mit Haltekreis zu finden, bei dem die Lage des Knickpunktes in beliebiger Weise und einfach eingestellt werden kann, wobei die Wahl der Steilheit und des Ansprechwertes bei fehlendem Haltestrom selbst nicht beeinträchtigt werden darf.So there is the task of a differential protection with holding circuit to find where the position of the break point can be easily set in any way can be, whereby the choice of the slope and the response value in the absence of holding current itself must not be impaired.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß zwischen der Relaiswicklung und dem Hilfswandler für den Haltestrom einstellbare Widerstände vorgesehen sind, die durch mindestens eine Zenerdiode überbrückt werden derart, daß die Größe des auf das Relais wirkenden Haltestromes vor dem Öffnen der Zenerdiode in der Sperrichtung und das Öffnen der Zenerdiode selbst unabhängig voneinander eingestellt werden können.According to the invention it is therefore proposed that between the relay winding and the auxiliary converter for the holding current adjustable resistors are provided, which are bridged by at least one Zener diode in such a way that the size of the holding current acting on the relay before opening the Zener diode in the reverse direction and the opening of the Zener diode itself can be set independently of one another.

Diese Widerstände können wenigstens zum Teil einstellbar sein. Hierdurch wird erreicht, daß durch die Einstellbarkeit der Widerstände der Knickpunkt verlegt werden kann. Der Knickpunkt entsteht durch die Zenerdiode, welche ja bekanntlich bei Auftreten einer Spannung in Sperrichtung von einer bestimmten Höhe an ebenfalls leitend wird.These resistances can be at least partially adjustable. Through this it is achieved that the inflection point is relocated due to the adjustability of the resistors can be. The kink is created by the Zener diode, which is well known if a voltage in the reverse direction occurs from a certain level on, likewise becomes conductive.

Die Anordnung wird genauer in der Fig. 2 beschrieben. Dort ist das Schaltbild für einen Transformator-Differentialschutz mit Haltekreis beschrieben. Der Transformator ist mit 1 bezeichnet, er besitzt auf beiden Seiten die Stromwandler 2 und 3. Diese sind in bekannter Weise zusammengeschaltet und über den Hilfsstromwandler 4 verbunden. In dem Hilfsstromwandler fließt die Differenz der Ströme in den Stromwandlern 2 und 3. Diese Differenz wird über die Gleichrichteranordnung 5 dem Relais 6 zugeführt. Dieser Strom wirkt auslösend. Der Auslösekontakt des Relais, welcher nicht dargestellt ist, löst im allgemeinen den oder die Schalter des Transformators aus. Ferner ist noch der Zwischenwandler 7 vorgesehen. Durch diesen fließt die Summe der Ströme 2 und 3 hindurch. Dieser Strom wird nun in der Gleichrichteranordnung 8 ebenfalls gleichgerichtet und dem Relais 6 zugeführt. Zwischen dieser Gleichrichteranordnung und dem Relais ist nun die Einrichtung eingeschaltet, welche gestattet, den Knickpunkt der Kennlinie einstellbar zu machen. Diese Einrichtung besteht aus den beiden veränderlichen Widerständen 9 und 10, dem festen Widerstand 11 und der Zenerdiode 12. Außerdem ist noch der Gleichrichter 13 vorgesehen. Bis zu einer bestimmten Höhe des Stromes und damit der an den Widerständen 9 und 11 liegenden Spannung sperrt die Diode 12. Der Hauptteil des Haltestromes fließt dann über die Widerstände 9 und 10 und nur ein geringer Teil über den Widerstand 11 und das Relais 6. Die Haltewirkung ist sehr gering und daher die Kennlinie am Anfang sehr flach. Wird aber der Strom in den Widerständen 9 und 10 und damit die Spannung an der Zenerdiode 12 höher, so wird die Diode 12 leitend und schließt die Widerstände 9 und 11 kurz. Auf diese Weise kann nun ein zusätzlicher hoher Anteil Haltestrom auf das Relais 6 wirken und erhöht dann in rascher Weise die Steilheit der Auslösekennlinie. Der Knickpunkt der Kennlinie wird also durch die Diode 12 bewirkt.The arrangement is described in more detail in FIG. There is that Circuit diagram for a transformer differential protection with holding circuit described. The transformer is labeled 1, it has the current transformers on both sides 2 and 3. These are connected together in a known manner and via the auxiliary current transformer 4 connected. The difference between the currents in the current transformers flows in the auxiliary current transformer 2 and 3. This difference is fed to the relay 6 via the rectifier arrangement 5. This current has a triggering effect. The trigger contact of the relay, which is not shown generally triggers the switch or switches of the transformer. Furthermore is the intermediate converter 7 is still provided. The sum of the currents flows through this 2 and 3 through. This current is now also in the rectifier arrangement 8 rectified and fed to the relay 6. Between this rectifier arrangement and the relay is now switched on, which allows the break point to make the characteristic adjustable. This facility consists of the two mutable ones Resistors 9 and 10, the fixed resistor 11 and the Zener diode 12. Also the rectifier 13 is also provided. Up to a certain level of the current and thus the voltage across the resistors 9 and 11 blocks the diode 12. The main part of the holding current then flows through resistors 9 and 10 and only a small part via resistor 11 and relay 6. The holding effect is very low and therefore the characteristic curve is very flat at the beginning. But if the current is in the resistors 9 and 10 and thus the voltage at the Zener diode 12 is higher, so the diode 12 becomes conductive and the resistors 9 and 11 short-circuit. To this An additional high proportion of holding current can now act on the relay 6 and then rapidly increases the steepness of the tripping characteristic. The kink point the characteristic is thus caused by the diode 12.

Je nach der Einstellung des Widerstandes 9 nun kann dieser Knickpunkt verschoben werden; denn maßgebend für das Überschreiten der Sperrgrenze ist die Spannung, die durch den Widerstand 9 entsprechend dem durchfließenden Strom eingestellt wird. Der vor Erreichen des Knickpunktes durch das Relais fließende Strom kann durch den Widerstand 10 eingestellt werden. Mit dem Widerstand 10 wird also das Halteverhältnis des Schutzes bis zum Knickpunkt eingestellt. Macht man den Widerstand 9 im Verhältnis zu den Widerständen 10 und 11 groß, so bestimmt dieser praktisch allein die Lage des Knickpunktes. Eine Änderung des Halteverhältnisses durch den Widerstand 10 hat also praktisch keinen Einfluß auf die Lage des Knickpunktes.Depending on the setting of the resistor 9, this break point can now be moved; because the voltage that is set by the resistor 9 according to the current flowing through is decisive for exceeding the blocking limit. The current flowing through the relay before the break point is reached can be set by the resistor 10. With the resistor 10, the holding ratio of the protection is set up to the break point. If the resistor 9 is made large in relation to the resistors 10 and 11, this practically alone determines the position of the break point. A change in the holding ratio by the resistor 10 therefore has practically no effect on the position of the break point.

Gemäß Fig. 3 kann man die Anordnung noch anders gestalten. Man kann der Zenerdiode 12 einen weiteren Widerstand 14 vorschalten. Dadurch kann die Steilheit der Kennlinie nach dem Knick geändert werden. Der Widerstand 14 kann hierbei auch einstellbar gemacht werden, um die Steilheit der Kennlinie nach dem Knick zu beeinflussen. Ferner kann man dem Widerstand 14 eine weitere Zenerdiode 15 parallel schalten, wodurch ein zweiter Knickpunkt entsteht und erst im letzten Teil die Kennlinie ihre volle Steilheit erreicht, während sie zwischen den beiden Knickpunkten etwas flacher, aber doch steiler als am Anfang bleibt. Man kann durch eine beliebige Anzahl von Zenerdioden hierbei erreichen, daß praktisch gar kein Knickpunkt mehr auftritt, sondern daß die Kennlinie abgerundet wird. Es sind natürlich noch weitere Kombinationen möglich; welche eine weitgehende Anpassung der Kennlinien ermöglichen. An Stelle von Widerstand und Zenerdiode kann auch ein spannungsabhängiger Widerstand verwendet werden. Die abgerundete Kennlinie ist als Kurve c in Fig. 1 eingezeichnet.According to FIG. 3, the arrangement can be designed differently. One can the Zener diode 12 is connected with a further resistor 14. This can reduce the steepness the characteristic can be changed after the kink. The resistor 14 can also be used here can be made adjustable in order to influence the steepness of the characteristic after the kink. Furthermore, you can connect a further Zener diode 15 in parallel to the resistor 14, which creates a second break point and only in the last part does the characteristic curve become its reaches full steepness, while between the two kink points it is somewhat flatter, but remains steeper than at the beginning. One can go through any number of Zener diodes achieve that there is practically no break point at all, but that the characteristic curve is rounded off. There are of course other combinations possible; which enable extensive adaptation of the characteristics. Instead of A voltage-dependent resistor can also be used for the resistor and Zener diode will. The rounded characteristic curve is shown as curve c in FIG. 1.

Aus der Anordnung ergibt sich der technische Vorteil, daß die Kennlinien des Differentialschutzes beliebig eingestellt werden können. Man hat dadurch die Möglichkeit, seine Empfindlichkeit bei inneren Fehlern wesentlich zu erhöhen, ohne dabei Gefahr laufen zu müssen, daß bei außenliegenden Fehlern der Schutz unberechtigterweise anspricht. Der Aufwand für die verschiedensten Einstellmöglichkeiten ist verhältnismäßig gering; es genügen veränderliche Widerstände und Zenerdioden, welche wenig Raum beanspruchen und leicht zu erhalten sind.The technical advantage results from the arrangement that the characteristics the differential protection can be set as required. You have the Possibility to significantly increase your sensitivity to internal defects without thereby running the risk of having to unjustifiably damage the protection in the event of external faults appeals to. The effort for the most diverse setting options is proportionate small amount; variable resistors and zener diodes, which take up little space, are sufficient claim and are easy to obtain.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Differential protection, whose response value by a holding current is increased in a rectifier bridge circuit with intermediate converters, through which the differential current and the holding current via a separate rectifier Relay winding are supplied and wherein between the relay winding and the auxiliary converters non-linear resistance combinations are provided for the holding current, thereby characterized in that between the relay winding and the auxiliary converter for the holding current adjustable resistors are provided, which are bridged by at least one Zener diode are such that the size of the holding current acting on the relay before opening the Zener diode in the reverse direction and the opening of the Zener diode itself independently can be adjusted from each other.

2. Differential protection according to claim 1, characterized characterized in that the Zener diode is preceded by a further resistor.

3. Differential protection according to Claim 2, characterized in that that of the Zener diode upstream Resistance another Zener diode connected in parallel is.

4. Differential protection according to claim 3, characterized in that further resistors and Zener diodes are provided in the same way. In. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1023 127, 9.117 720; Austrian Patent No. 202,215; Siemens magazine, July 1952 (issue 5), p. 223.