DE1164553B - Schutzrelaisanordnung - Google Patents

Schutzrelaisanordnung

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Publication number
DE1164553B
DE1164553B DEW31719A DEW0031719A DE1164553B DE 1164553 B DE1164553 B DE 1164553B DE W31719 A DEW31719 A DE W31719A DE W0031719 A DEW0031719 A DE W0031719A DE 1164553 B DE1164553 B DE 1164553B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
relay
zero
protection
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEW31719A
Other languages
English (en)
Inventor
William K Sonnemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE1164553B publication Critical patent/DE1164553B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/38Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
    • H02H3/387Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current using phase-sequence analysing arrangements

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Schutzrelaisanordnung Für den Distanzschutz sind Schutzrelaisanordnungen mit Richtungsempfindlichkeit bekannt, die mit Drehfeldrelais arbeiten. Diese Drehfeldrelais sind mit mehreren Wicklungen zur Drehfelderzeugung versehen. Ihr Drehmoment hängt von der Differenz der Mitsystemkomponente und der Gegensystemkomponente der zugeführten Phasenspannungen ab. Eine Einheit dieser Relais ist zur Erfassung eines zweipoligen Kurzschlusses in beliebigen Phasenleitern in einem bestimmten Schutzbereich ausgebildet. Für den Distanzschutz verwendet man beispielsweise mehrere gleichartige Einheiten dieser Relais, die für verschieden weite Schutzbereiche eingestellt sind und mit unterschiedlicher Zeitverzögerung ansprechen. Andererseits kann man auch mit nur einer Relaiseinheit mehrere Zeitstufen einstellen, wenn nach bestimmter Zeit die gegebene Einheit auf einen erweiterten Schutzbereich umgeschaltet wird.
  • Die Funktionsweise einer Relaiseinheit zur Erfassung eines zweipoligen Kurzschlusses in beliebigen Leitern und in einem vom Relaisort in einer Richtung verlaufenden einstellbaren Schutzbereich ohne Verwendung eines zusätzlichen Richtungsgliedes beruht auf der Tatsache, daß bei einem zweipoligen Kurzschluß am Fehlerort die Spannungen des Mit und Gegensystems U1 und U2 die gleiche Größe haben, während ;am Generator nur die Spannung des Mitsystems U1 vorliegt. Zwischen diesen beiden Punkten folgt die Spannung des Mitsystems der Gleichung: U1 = U - Z1 11, wenn man mit U die Generatorspannung, mit Z1 die Impedanz des Mitsystems zwischen Fehlerort und Generator und mit 11 den Strom des Mitsystems bezeichnet. Bei einem zweipoligen Kurzschluß ohne Erdberührung gilt außerdem die Beziehung 11= -12. Für den Spannungsverlauf des Gegensystems gilt damit: U2 = -Z2 12 =Z211 .
  • Dabei ist mit Z2 die Impedanz des Gegensystems und mit 12 der Strom des Gegensystems bezeichnet. Am Fehlerort selbst gilt die Beziehung: U1 = U2.
  • In F i g. 1 ist der Verlauf der Spannungen des Mit-und Gegensystems U1 und U2 zwischen Genematorort G, Relaisort R und dem Fehlerort F eingezeichnet. Hieraus geht hervor, daß am Fehlerort Mit- und Gegensystemspannung einander gleich sind und mit wachsender Entfernung vom Fehlerort zur Spannungsquelle hin die Spannung des Mitsystems stetig zunimmt, während die Spannung des Gegensystems kleiner wird. Diese Tatsache wird bei der bekannten Relaisanordnung mit einem Drehfeldrelais zur Erfassung von zweipoligen Kurzschlüssen ausgenutzt. Am Relaisort wird die Spannung des Mitsystems herabgesetzt und die Spannung des Gegensystems derart erhöht, daß bei einem Fehler an den. Grenze des Schutzbereiches Mit- und Gagensystemspannung am Relaisort R gleich groß sind. Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Zusatzeinrichtung zu dieser im folgenden näher beschriebenen bekannten Relaisanordnung zur Erfassung von zweipoligen Kurzschlüssen. Mit der Zusatzeinrichtung eignet sich dann diese Relaisanordnung auch zur Erfassung einpoliger Erdschlüsse.
  • In F i g. 2 ist ein dreiphasiges Spannungssystem 12 dargestellt, von dem ein Leitungssystem 11 abzweigt, in das der Leistungsschalter CB eingeschaltet ist, dessen Auslösewicklung über einen Kontakt des Drehfeldrelais W an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Zur Speisung der Relaisanordnungbefindet sich ein Spannungswandlersatz PT und ein Stromwandlersatz CT in der Leitung 11. Für die Erfassung zweipoliger Kurzschlüsse sind die in Stern geschalteten Sekundärwicklungen des Spannungswandlersatzes über die Ruhekontakte SA 2, SB 2, SC 2 der später noch zu beschreibenden Anregerrelais SA, SB, SC an Spartransformatoren A T geschaltet, die Primärwicklungen S und Sekundärwicklungen M mit jeweils vorschiedenen Anzapfungsmöglichkeiten zur Einstellung der Spannung und damit zur Einstellung des Schutzbereiches aufweisen. Die Ausgangsanschlüsse dieser Spartransformatoren AT sind über die Sekundärwicklungen von Transformatoren CP über Kompensatoren CL, R,; R, und CZ, RZ an die Anschlüsse x, y, z des Drehfeldrelais W geführt. Ein Teil jeder Sekundärwicklung der Transformatoren CP ist über einen der Widerstände R 1, R 2 und R 3 überbrückt. Die Primärwicklungen dieser Transformatoren werden von den Strömen 1,4, I8 und 1c gespeist, die den Sekundärwicklungen des Stromwandlersatzes CT entnommen werden. Durch die Widerstände R 1, R 2, R 3 ergibt sich an den Sekundärwicklungen der Transformatoren CP ein Spannungsabfall, der den Phasenströmen am Relaisort proportional ist. Die nachgeschalteten, aus Widerständen und Kondensatoren bestehenden Kompensatoren stellen die Nachbildung der Leitungsimpedanz zwischen dem Relaisort und der Grenze des jeweils gewünschten Schutzbereiches dar. Diese Relaiseinheit arbeitet bei einem zweipoligen Kurzschluß folgendermaßen: Der Spannungswandlersaiz PT liefert an die Relaiseinheit Spannungen, deren Mitsystem um einen bestimmten Betrag größer oder kleiner ist als das darin enthaltene Gegensystem. Der Unterschied zwischen den Spannungen des Mit- und Gegensystems ist proportional den fließenden Kurzschlußströmen und proportional den Leitungsimpedanzen zwischen Relais- und Fehlerort. Durch die Transformatoren CP wird diesem Spannungssystem ein weiteres, von den Phasenströmen und den eingestellten Werten der Kompensatoren abhängiges Spannungssystem so überlagert, daß an den Anschlußpunkten x, y, z des Drehfeldrelais W ein Spannungssystem ansteht, dessen Gegensystemspannung um den Spannungsabfall des Gegensystemstromes am Kompensator erhöht und dessen Mitsystemspannung um einen entsprechenden Betrag erniedrigt ist. Der Kompensator ist so eingestellt, daß bei einem Fehler an der Grenze des Schutzbereiches Mit- und Gegensystemspannung gleich groß sind. Ist der Fehlerort weiter von dem Relaisort entfernt, so wird durch die Transformatoren CP eine kleinere Spannung überlagert, so daß das Mitsystem überwiegt. Liegt der Fehlerort innerhalb des Schutzbereiches, so wird das Gegensystem einen größeren Wert aufweisen und bei einem Fehler auf der anderen Seite des Relaisortes kehren sich relativ zur Spannung die Phasenströme um, so daß wiederum das Mitsystem überwiegt und das Relais sperrt.
  • Die Erfindung betrifft nun eine Zusatzeinrichtung zu dieser beschriebenen Relaiseinheit, welche die Erfassung einpoliger Erdschlüsse mit der gleichen Relaiseinheit ermöglicht. Die Zusatzeinrichtung besteht darin, daß zur Erfassung von Erdschlüssen Anregerelais SA, SB, SC vorgesehen sind, die bei einem Erdschluß in die betroffene Phase zwei Spannungsquellen einschalten, deren Spannungen von der auftretenden Spannung des Nullsystems und dem Spannungsabfall des Nu:llsystemstromes an einem Nullstromkompen-Bator so abhängen, daß bei einem Fehler an der Grenze des eingestellten Schutzbereiches am Drehfeldrelais W, wie bei einem zweipoligen Kurzschluß, das Mit- und Gegensystem der anliegenden Spannung gleich groß sind.
  • Wie die Zeichnung weiter zeigt, ist über die Kontakte SA 5, SB 5 und SC 5 bei Ansprechen des dazugehörigen Relais jeweils eine Sekundärspannung des Spannungswandlersatzes PT über die Sekundärwicklung des Nullspannungstransformators PTA und über die Sekundärwicklung des Nullstromtransformators CP und einen dem gleichen angesprochenen Relais SA, SB oder SC zugeordneten Arbeitskontakt SA 1, SB 1 oder SC 1 dem Spartransformator AT zugeführt. Die Sekundärwicklung des Nullstromtransformators ist zum Teil über einen einstellbaren Widerstand überbrückt. Die Primärwicklung wird von dem dreifachen Nullstrom des Leitungssystems durchflossen, da sie zwischen dem Sternpunkt des Stromwandlersatzes CT und den miteinander verbundenen Ausgängen der Stromtransformatoren CP eingeschaltet ist. Die Primärwicklung des Nullspannungstransformators PTA ist an eine offene Dreieckwicklung des Spannungswandlersatzes PT angeschlossen, deren Spannung der Spannung des Nullsystems proportional ist.
  • Bei einem einpoligen Erdschluß gelten für die symmetrischen Komponenten am Fehlerort folgende Beziehungen: Ur = - U., - U". Die Indizes 1, 2 und 0 weisen wiederum auf das Mit-, Gegen- oder Nullsystem hin. Die erste dieser Gleichungen zeigt, daß im Gegensatz zum zweipoligen Kurzschluß bei einem einpoligen Erdschluß die absoluten Größen der Spannungen des Mit- und Gegensystems am Fehlerort nicht gleich sind, sondern sich um den Spannungswert des Nullsystems U, unterscheiden. Das richtige Ansprechen der beschriebenen Relaiseinheit kann nun für diesen Fehlerfall beispielsweise wieder erreicht werden, wenn die Spannung des Gegensystems um die halbe Nullspannung vergrößert und die Spannung des Mitsystems um den gleichen Wert verkleinert und der Spannungsabfall des Stromes des Nullsystems kompensiert wird.
  • Diese Aufgabe wird beispielsweise dadurch gelöst, daß man der Spannung des fehlerbehafteten Leiters eine Zusatzspannung U= in Reihe schaltet. Wie die Gleichungen der symmetrischen Komponenten ergeben, gilt für das Mit- und Gegensystem dieser nur in einer Phase vorhandenen Zusatzspannung: UI = Uz = 1/s u'. Da die Mit- und Gegensystemspannungen des Netzes am Fehlerort entgegengesetzt gerichtet sind, wirkt die Addition dieser Zusatzspannung auf die Mit- und Gegensysternspannungen des Netzes in entgegengesetztem Sinn. Wählt man für die Zusatzspannung abhängig von der Nullspannung, gibt ihr den Wert ß/2 U, und addiert außerdem dazu denjenigen Spannungsabfall, der durch einen entsprechenden Wert des Nullsystemstromes an einer Nachbildung der Nullimpedanz zwischen Relaisort und der Grenze des eingestellten Schutzbereiches hervorgerufen wird, so werden die Spannungen des Mit- und Gegensystems in der geforderten Weise kompensiert. Die Verwirklichung dieser Maßnahme geschieht durch die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des NulIspannungstransformators PTA und des Nullstromtransformators CPO, welche über die Kontakte 1 und 5 des jeweils angesprochenen Anregerelais SA, SB oder SC in Reihe zu der entsprechenden Phasenspannung geschaltet ist. Die Wicklungen des Nullspannungstransformators sind so ausgelegt, daß an der Sekundärwicklung der gewünschte Wert der Nullsystemspannung vorhanden ist. Einem Teil der Sekundärwicklung des Nullstromtransformators ist ein einstellbarer überbrückungswide.rstand parallel geschaltet. Dieser wird so eingestellt, daß sich andern übrigen Teil der Sekundärwicklung eine Spannung einstellt, die dem geforderten Spannungsabfall des Nullsystemstromes entspricht. Die Anregerelais SA, SB, SC werden von einem bekannten, nicht gezeichneten Anregegläed beaufsohlagt, das so ausgeführt ist, daß bei einem einphasigen Erdschluß in irgendeiner Phase nur das zugehörige Relais erregt wird.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Schutzrelaisanordnung, insbesondere Distanzschutzrelaisanordnung mit Richtungsempfindlichkeit und einem Drehfeldrelais, dessen Drehmoment von der Differenz der zugeführten Mit und Gegensystemspannung abhängt und dessen Anschlüsse über Kompensatoren zur Nachbildung einer der Leitungsimpedanz des Schutzbereiches entsprechenden Größe an Spannungsquellen geführt sind, deren Spannungen von den Spannungen und Strömen am Relaisort abhängen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Erdschlüssen Anregerelais (SA, SB, SC) vorgesehen sind, die bei einem Erdschluß in die betroffene Phase zwei Spannungsquellen einschalten, deren Spannungen von der auftretenden Spannung des Nullsystems und dem Spannungsabfall des Nullsystemstromes an einem Nullstromkompensator so abhängen, daß bei einem Fehler an der Grenze des eingestellten Schutzbereiches am @Drehfeldrelais (W), wie bei einem zweipoligen Kurzschluß, das Mit- und Gegensystem der anliegenden Spannung gleich groß sind.
  2. 2. Schutzrelaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an der Sekundärwicklung des Nullspannungstransformators (PTA) den 11/afachen Wert der Spannung des Nullsystems am Fehlerart hat.
  3. 3. Schutzrelaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf verschiedene Schutzbereiche einstellbare Schutzrelaisanordnungen vorgesehen sind und daß den Drehfeldrelais dieser Anordnungen zeitverzögert arbeitende Relais nachgeschaltet sind, die ihrerseits in Abschaltabhängigkeit zu einem Leistungsschalter stehen. In Betracht gezogene Druckschriften: F e d o s s e j e w, Relaisschutz in e1. Netzen und Anlagen, Bd. 1, Berlin, 1955, S. 299 und 308. Deutsche Patentschrift Nr. 695 289;
DEW31719A 1961-02-24 1962-02-22 Schutzrelaisanordnung Pending DE1164553B (de)

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US1164553XA 1961-02-24 1961-02-24

Publications (1)

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DE1164553B true DE1164553B (de) 1964-03-05

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DEW31719A Pending DE1164553B (de) 1961-02-24 1962-02-22 Schutzrelaisanordnung

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2319228A1 (fr) * 1975-07-22 1977-02-18 Gen Electric Co Ltd Relais directionnel pour ligne de transport d'energie electrique polyphasee

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE695289C (de) * 1937-05-22 1940-08-23 Aeg Schutzeinrichtung fuer Drehstromnetze

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