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Längsdifferentialschutz mit drei Hilfsleitungen Zusatz zum Patent:
1196 774 Die Erfindung bezieht sich auf einen Längsdifferentialschutz mit drei Hilfsleitungen
und zwei am Anfang und Ende des zu schützenden Objektes vorgesehenen Wandlern, die
an jedem Ende sowie an einem dazwischenliegenden Punkt der Sekundärwicklungen Anzapfungen
aufweisen, wobei jeweils ein Ende einer Sekundärwicklung über eine Hilfsleitung
mit dem dazwischenliegenden Punkt der Sekundärwicklung des anderen Wandlers und
jeweils das andere Ende über eine weitere Hilfsleitung direkt miteinander verbunden
sind, und einer Meßeinrichtung, der der in mindestens einer Hilfsleitung fließende
Strom zugeführt wird, nach Patent 1196 774.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Längsdifferentialschutz
zu erstellen, bei dem sich die Überwachung der Hilfsleitungen einfach gestaltet.
Insbesondere sollen auch Aquipotentialpunkte längs der Hilfsleitungen vermieden
werden. Ferner wird angestrebt, den Längsdifferentialschutz derart auszuführen,
daß sich auch Wandler mit ungleichen Überstromziffern bezüglich ihres überstromverhaltens
leicht einander anpassen lassen.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur Überwachung von Längsdifferentialschutzeinrichtungen
mit drei galvanisch miteinander gekoppelten Leitungen bekanntgeworden, bei der zur
Kontrolle der Leitungen in den Differenzstromleiter an einem Leitungsende eine Gleichstromquelle
eingefügt ist und die beiden äußeren Leitungen an den anderen Enden je ein einen
Meldestromkreis betätigendes Gleichstromrelais sowie an zwei entgegengesetzten Enden
der äußeren Leitungen je einen Widerstand enthalten und wobei weiter der Gleichstromquelle,
den Gleichstromrelais und den Widerständen Kurzschlußpfade für Wechselstrom zugeordnet
sind. - Nachteilig ist bei dieser Einrichtung, daß zur Überwachung der Hilfsleitungen
eine gesonderte Gleichstromquelle, zwei Gleichstromrelais und vor allem jedoch Widerstände
erforderlich sind, die durch Kurzschlußpfade für Wechselstrom - also Kondensatoren
- überbrückt werden müssen. Dabei bedingen insbesondere die Kondensatoren einen
erheblichen Aufwand. Außerdem ist nachteilig, daß die Gleichstromquelle an einem
Ende die überwachungsrelais jedoch am anderen Ende der zu überwachenden Leitungen
angeordnet sind.
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Ferner ist ein Längsdifferentialschutz mit Widerstandsstabilisierung
bekanntgeworden, bei dem zum Abgleich der beiden Stromzweige untereinander und zur
Veränderbarkeit des Widerstandsverhältnisses mindestens in einem der Stromzweige
sowie im Diagonalkreis zusätzliche verstellbare Abgleichwiderstände vorgesehen sind.
- Für diese bekannte Schutzeinrichtung ist also zum Abgleich eine entsprechende
Einstellung von mindestens zwei Widerständen erforderlich. Darüber hinaus wird für
die Überwachung der Hilfsleitungen auf Fehler die gleiche aufwendige vorstehend
bereits beschriebene zusätzliche Anordnung einer Gleichstromquelle, zweier Gleichstromrelais
sowie Widerstände mit parallelgeschalteten Kondensatoren benötigt.
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Ferner ist bereits ein Längsdifferentialschutz mit drei Hilfleitungen
und zwei am Anfang und Ende des zu schützenden Objektes vorgesehenen Wandlern vorgeschlagen
worden, bei dem die Wandler an jedem Ende sowie an einem dazwischenliegenden Punkt
der Sekundärwicklung Anzapfungen aufweisen. Jeweils ein Ende einer Sekundärwicklung
ist über eine Hilfsleitung mit dem dazwischenliegenden Punkt der Sekundärwicklung
des anderen Wandlers verbunden, während das jeweilige andere Ende des Wandlers über
eine weitere Hilfsleitung direkt miteinander verbunden sind. Bei dem vorgeschlagenen
Längsdifferentialschutz sind weiter Zusatzwiderstände jeweils an der Zwischenanzapfung
der Sekundärwicklung und an dem Anschlußpunkt der nicht gekreuzten Hilfsleitung
vorgesehen. Die vorgeschlagene Schutzeinrichtung besitzt einerseits eine hohe Eigenstabilität
gegenüber äußeren Fehlern und bietet außerdem eine einfache Möglichkeit zur Überwachung
der Hilfsadern gegen Kurzschluß und Unterbrechung. Bei der überwachung der Hilfsleitungen
auf Kurzschluß ergeben
sich allerdings gewisse Schwierigkeiten dadurch,
daß an zwei Stellen der Hilfsleitungen Äquipotentialpunkte bestehen, so daß ein
Kurzschluß an diesen Punkten sich nicht bemerkbar machen würde. Durch geeignete
Bemessung der vorstehend erwähnten Zusatzwiderstände lassen sich jedoch auch diese
Äquipotentialpunkte beseitigen.
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Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie sich die vorstehend
dargelegten Mängel bzw. Schwierigkeiten bei dem eingangs angegebenen Längsdifferentialschutz
vermeiden lassen. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß sich der dazwischenliegende
Punkt an einem derartigen Ende einer Sekundärwicklung befindet, daß jeweils dieses
Ende über zwei Hilfsleitungen mit beiden Enden der Sekundärwick Jung des anderen
Wandlers verbunden ist und sämtliche Hilfsleitungen in fehlerfreiem Fall von Strömen
durchflossen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Längsdifferentialschutz werden somit vorteilhafterweise
sämtliche Hilfsleitungen betriebsmäßig ständig von einem Strom durchflossen. Darüber
hinaus sind außerdem längs der Hilfleitungen keine Aquipotentialpunkte vorhanden.
Zusatzwiderstände zur Beseitigung von Äquipotentialpunkten werden nicht benötigt.
- Der erfindungsgemäße Längsdifferentialschutz wird mit Vorzug immer dann angewendet,
wenn eine einfache überwachungsmöglichkeit für die Hilfsleitungen erstrebt wird
und die Frage der Eigenstabilität des Differentialschutzes nicht im Vordergrund
steht, d. h., wenn z. B. das Quotientenprinzip zwecks Erreichung der gewünschten
Stabilität angewendet werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Differentialschutzes ist,
daß die Bürde der Wandler bei äußeren Fehlern größer als bei inneren Fehlern ist.
Die Zwischenwandler haben somit bei äußeren Fehlern eine kleinere überstromziffer
und bleiben deshalb mit größerer Sicherheit unter der überstromziffer der Primärwandler,
womit eine etwaige unterschiedliche Sättigung derselben eliminiert wird.
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Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Differentialschutz aber
auch eine einfache Beseitigung bzw. starke Herabsetzung etwaiger ungleicher überstromziffern
der beiderseitigen Wandler durch eine gezielte Mehrbelastung des Wandlers mit der
höheren , Überstromziffer möglich. Diese Mehrbelastung erfolgt dadurch, daß ein
Abgleichwiderstand in einer Hilfsleitung angeordnet ist, die nur vom Strom eines
Wandlers durchflossen wird.
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Es ist günstig, bei dem erfindungsgemäßen Längsdifferentialschutz
die Primärwicklung eines zweiten Wandlers in einer Hilfsleitung in der Nähe des
Wicklungsendes der Sekundärwicklung eines (Zwischen-) Wandlers anzuordnen, mit dem
zwei Hilfsleitungen verbunden sind. Durch diese Anordnung der Primärwicklung eines
zweiten Wandlers läßt sich eine einfache Überwachungseinrichtung für die Hilfsleitungen
erstellen, ohne daß eine gesonderte Gleichstromquelle und zusätzliche aufwendige
Kondensatoranordnungen erforderlich sind. Außerdem lassen sich ohne zusätzliche
Maßnahmen sogar in jeder Station überwachungseinrichtungen vorsehen. - Die Hilfsleitungen
werden nämlich ständig vom Strom durchflossen.
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Jeder Bruch derselben führt zu einer Änderung der Stromverteilung
und damit zu einem Ansprechen einer Überwachungseinrichtung. Die Äquipotentialpunkte
der Hilfsleitungen liegen außerdem jeweils in der Nähe des Wicklungsendes eines
Zwischenwandlers, mit dem zwei Hilfsleitungen verbunden sind. Sie befinden sich
also nicht längs der Hilfsleitung. Ein Ansprechen mindestens einer überwachungseinrichtung
ist damit stets sichergestellt.
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Lediglich ein Schluß der beiden Hilfsleitungen, die mit einem Wicklungsende
des Zwischenwandlers der Gegenstation verbunden sind, kann von der örtlichen Überwachungseinrichtung
schlecht erfaßt werden. Aber auch in diesem Fall läßt sich ohne eine zusätzliche
Hilfsleitung ein Ansprechen der örtlichen Überwachungseinrichtung sicher erzielen,
da bei einem derartigen Fehler auf jeden Fall die überwachungseinrichtung der Gegenstation
anspricht. In zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differentialschutzes
wird daher beim Ansprechen einer Überwachungseinrichtung durch diese ein derartiger
Fehler der Hilfsleitungen hergestellt, daß auch die Überwachungseinrichtung der
Gegenstation anspricht. Vorteilhafterweise geschieht dies durch Kurzschließen der
Hilfsleitungen, in denen der Strom jeweils eines Wandlers fließt. Durch dieses Kurzschließen
der Wandler lassen sich günstigerweise auch Überspannungen auf der Sekundärseite
der Wandler vermeiden. Außerdem werden die Primärwandler entlastet, und weiter wird
die Auslösung des Differentialschutzes blockiert. Letzteres ist deswegen zweckmäßig,
da bei einem Fehler der Hilfsleitungen ein ordnungsgemäßes Arbeiten des Längsdifferentialschutzes
zumindest nicht in jedem Fall mehr möglich ist.
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Es ist günstig, die Überwachungseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen
Differentialschutz für ein verzögertes Ansprechen auszulegen. Damit wird ein unerwünschtes
Ansprechen verhindert, das in gewissen Fällen bei Fehlern auf der geschützten Strecke
auftreten könnte, falls z. B. bei einseitig gespeisten Fehlern der Strom in der
unmittelbar überwachten Hilfsleitung gegenüber dem Strom zurückgeht, der auf der
Primärseite des Zwischenwandlers erfaßt und der Überwachungseinrichtung zugeführt
wird.
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Da ein Längsdifferentialschutz praktisch nur Kurzschlüsse auf der
unmittelbar geschützten Leitung erfaßt, ist häufig noch ein überlagerter Schutz
vorgesehen, der beispielsweise bei Sammelschienenfehlern oder als Reserveschutz
bei Fehlern in anderen Teilen des Netzes eingreift. Er kann als gerichteter oder
urgerichteter überstromzeitschutz bzw. als Distanzschutz ausgebildet sein. Dieser
überlagerte Schutz übernimmt zugleich auch den Schutz des vom Differentialschutz
überwachten Anlageteiles, falls die Hilfsleitungen desselben gestört sind; denn
man wird im allgemeinen nicht wegen eines Fehlers der Hilfsleitungen auch die geschützte
Einrichtung außer Betrieb nehmen. Der überlagerte Schutz ist stets mit Überstrom-
oder Unterimpedanzanregegliedern ausgerüstet, die so eingestellt sind, daß sie auf
etwaige kurzzeitig im Betrieb auftretende Überlastspitzen nicht ansprechen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsdifferentialschutzes
werden diese Anregeglieder zugleich auch für den Differentialschutz mit verwendet,
indem der Differentialschutz durch Anregung der überlagerten Schutzeinrichtung freigegeben
wird. Dadurch kann vorteilhafterweise für den Differentialschutz eine größere Ansprechempfindlichkeiteingestellt
werden.
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Es ist zwar im Prinzip nicht unbedingt notwendig, den Differentialschutz
empfindlicher als den überlagerten
Schutz einzustellen, jedoch
ist eine Besonderheit zu berücksichtigen, die durch Verwendung von Mischwandlern
als Zwischenwandler hinzutritt. Bei Verwendung von Mischwandlern ergibt sich nämlich
- im Gegensatz zu der Empfindlichkeit der Anregeglieder des überlagerten Schutzes
- eine unterschiedliche Empfindlichkeit, je nachdem zwischen welchen Leitern der
geschützten Strecke ein Kurzschluß auftritt. Dies ist eine Folge davon, daß die
verschiedenen Primärwicklungen des Mischwandlers mit unterschiedlichen Windungszahlen
ausgeführt werden, damit sich bei jedem denkbaren Fehler eine bestimmte Mindestempfindlichkeit
ergibt. Dies wiederum bedingt, daß die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Fehlerart
im Verhältnis von mindestens 1 : 2 oder noch stärker schwankt.
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Damit nun bei einem etwaigen Fehler der Hilfsleitungen keine Falschauslösung
des Differentialschutzes eintritt (beim konventionellen Schutz beispielsweise beim
Bruch einer der beiden Außenadern, beim erfindungsgemäßen Schutz beispielsweise
beim Bruch einer der beiden nur vom Strom eines Wandlers durchflossenen Hilfsleitungen),
muß der Differentialschutz so eingestellt werden, daß er bei normaler dreiphasiger
Erregung erst oberhalb des höchstens kurzzeitig möglichen Laststoßes ansprechen
kann. Das bedingt aber, daß der Schutz bei gewissen zweipoligen Kurzschlüssen erst
oberhalb des Doppelten dieses Wertes ansprechen würde. Macht man dagegen das Arbeiten
des Differentialschutzes vom gleichzeitigen Anregen des überlagerten Schutzes abhängig,
so kann man das Differentialrelais unbedenklich so empfindlich einstellen, daß es
auch im ungünstigsten Fehlerfall bereits kurz oberhalb des maximalen Laststromes
auslöst. Bei Unterimpedanzanregung kann man sogar Ansprechwerte einstellen, die
erheblich unter dem Vollaststrom liegen und damit auch ausgesprochene Schwachlastkurzschlüsse
erfassen.
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Über die vorstehend dargelegten Vorzüge und vorteilhaften Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Längsdifferentialschutzes hinaus ist bei diesem sogar noch
eine einfache Überwachung der Hilfsleitungen auf Erdschlüsse möglich, ohne daß betriebsmäßig
ein Punkt der Hilfsleitungen geerdet werden muß. Diese Erdschlußüberwachung wird
vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß der zweite zur Überwachungseinrichtung
gehörende Wandler eine zweite Primärwicklung erhält, die in Reihe mit einer Gleichstromquelle
gegen Erde geschaltet ist. Auf diese Weise läßt sich die Erdschlußüberwachung sogar
ohne ein zusätzliches Relais ausführen.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in den F i g. 1 bis 4
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
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F i g. 1 zeigt zur Erläuterung der Wirkungsweise des Längsdifferentialschutzes
die Stromverteilung im fehlerfreien Fall (F i g. l a) sowie im Fehlerfall
bei einseitiger (F i g. 1 b) und doppelseitiger (F i g. 1 e) Einspeisung; in F i
g. 2 ist die Verteilung des Potentials längs der Hilfsleitungen für den fehlerfreien
Fall dargestellt; in F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Längsdifferentialschutzes mit überwachungseinrichtungen auf Unterbrechung, Kurzschluß
und Erdschluß der Hilfsleitungen angegeben; F i g. 4 zeigt eine Anregeschaltung
des Differentialschutzes mit Freigabe desselben durch einen überlagerten Schutz.
In F i g. 1 sind mit A, B zwei Stationen bezeichnet, zwischen denen beispielsweise
ein zu überwachendes Kabel verlegt ist. Im allgemeinen besitzt das Kabel drei Phasen,
wobei in jeder Station an jeder Phase ein Primär-(strom-)wandler angeschlossen ist.
Der Einfachheit halber sind jedoch das Kabel und die Primärwandler in der Zeichnung
nicht dargestellt. Prinzipiell könnte die nachstehend beschriebene Längsdifferentialschutzeinrichtung
unter Verwendung der Primärwandler ausgeführt werden. Die Primärwandler würden dann
den Wandlern WA, WB in der Fig.1 entsprechen. Im praktischen Betrieb sind
jedoch häufig an diePrimärwandler verschiedene Meß- und Schutzeinrichtungen angeschlossen.
Es ist daher üblich, einen Längsdifferentialschutz unter Verwendung von den Primärwandlern
nachgeschalteten Zwischen-(strom-)wandlern auszuführen. Diese Zwischenwandler werden
fast stets als Mischwandler ausgeführt, wobei die von den drei Phasen des Kabels
abgeleiteten stromproportionalen Größen derart miteinander gemischt werden, daß
zur Überwachung aller drei Phasen nur eine Längsdifferentialschutzeinrichtung erforderlich
ist. Die Zwischenwandler sind in der F i g. 1 dargestellt und mit WA,
WB bezeichnet. Sie können - wie vorstehend dargestellt - als Mischwandler
mit mehreren Primärwicklungen ausgeführt sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit
halber lediglich eine Primärwicklung 1, 4 vorgesehen. Die Enden 13, 14 bzw. 15,
16 der Sekundärwicklungen 2, 3 sind über Hilfsleitungen a, b, c in der dargestellten
Form miteinander verbunden, wobei jeweils ein Wicklungsende 13 bzw. 15 der Sekundärwicklung
2, 3 eines Wandlers WA, WB über zwei Hilfsleitungen a, b bzw.
a, c
mit beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung des anderen Wandlers
WA, WB verbunden ist. Die Sekundärwicklungen 2, 3 sind derart geschaltet,
daß sämtliche Hilfsleitungen a, b, c im fehlerfreien Fall von Strömen J2
a, J2 b, J2, durchflossen werden. Mit 5 bis 10 sind Klemmen bezeichnet, an
die in den jeweiligen Stationen A, B die Hilfsleitungen a, b, c angeschlossen
sind. Die auf der Primärseite der Wandler WA, WB fließenden Ströme sind mit
J:t A bzw. J, B, die auf der Sekundärseite fließenden Ströme mit J2 a, J2
b, J2 c benannt. Die Positionen 11, 12 bezeichnen Meßeinrichtungen. Die Meßeinrichtungen
11, 12 sind zweckmäßig derart ausgeführt, daß die Differenz der Ströme J2 j" J2,
im auslösenden Sinne und der Strom J2 a im sperrenden Sinne zugeführt werden.
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Im ungestörten Betrieb sowie bei äußeren Fehlern führen die Hilfsleitungen
a, b, c die Ströme J2 a, J2 b, J2, in den in F i g. 1 a dargestellten Pfeilrichtungen.
Durch die Anzahl der Pfeile soll die relative Stromstärke in den Hilfsleitungen
angedeutet werden. So ist z. B. im ungestörten Betrieb J2" doppelt so groß wie J2
b bzw. J2 , - in den Hilfsleitungen b bzw. c fließt jeweils nur der Strom eines
Wandlers WB bzw. WA. In der Hilfsleitung c fließt der Summenstrom beider
Wandler. Bei gleichen Übersetzungsverhältnis der Wandler WA, WB ist daher
1., a doppelt so groß wie 12 b oder 12,. Sofern jedoch die Wandler in ihren
überstromziffern abweichen, läßt sich durch eine Mehrbelastung des Wandlers, z.
B. WB in F i g. 3, mit der größeren Überstromziffer mit nur einem Widerstand
50 in einer Hilfsleitung b, die nur vom Strom dieses Wandlers WB durchflossen wird,
dessen überstromverhalten an dasjenige des anderen Wandlers angleichen. Günstigerweise
kann dieser Abgleich mit nur einem Widerstand vorgenommen werden.
Im
Gegensatz zu bekannten Längsdiferentialschutzeinrichtungen, bei denen im störungsfreien
Fall eine Hilfsleitung praktisch stromlos ist, werden durch die erfindungsgemäße
Schaltung der Sekundärwicklungen 2, 3 sämtliche Hilfsleitungen
a, b, c von Strömen durchflossen. Die Differentialwirkung wird im Ausführungsbeispiel
dadurch erreicht, daß einer Meßeinrichtung 11, 12 im auslösenden Sinne die
Differenz der Ströme I2 b,12 , der Wandler WB, WA und im sperrenden Sinne
der Summenstrom I", der Wandler zugeführt werden. Die Differenz von 12 b, 12, ist
im Störungsfreien Fall praktisch Null. Der Strom I2 a wirkt stabilisierend, so daß
etwaige geringfügige Abweichungen der Differenz 12 b, 12, kein fälschliches
Auslösen bewirken können. Dies könnte z. B. bei einem äußeren Fehler auftreten,
für den ebenfalls die in F i g. 1 a gezeigte Stromverteilung zutrifft.
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F i g. 1 b zeigt die Stromverteilung, die bei einem von der Station
A eingespeisten inneren Fehler auftritt. Dabei fließt in den Hilfsleitungen a, c
der vom Wandler WA gelieferte Strom 12" =I2 , In der Hilfsleitung b fließt
kein Strom. Durch den Wegfall des vom Wandler WB gelieferten Stromes entfällt ebenfalls
der von diesem Strom im störungsfreien Fall in der Hilfsleitung a erzeugte Spannungsabfall.
Damit ergibt sich für den Wandler WA eine geringere Bürde. Dies bedeutet, daß dessen
Bürde bei äußeren Fehlern größer als bei inneren ist. Die Wandler WA (bzw. WB) haben
also vorteilhafterweise bei äußeren Fehlern eine kleinere überstromziffer als bei
inneren und bleiben daher bei äußeren Fehlern mit größerer Sicherheit unter der
überstromziffer der Primärwandler. Somit wird zuverlässig die Eliminierung einer
etwaigen unterschiedlichen Sättigung der Primärwandler sichergestellt. - Die Meßeinrichtungen
11, 12 werden bei dem in F i g. 1 b dargestellten Fall von dem Strom I.,
im auslösenden Sinne beaufschlagt. Der dem Strom I., entgegenwirkende Strom 12 b
ist ja infolge einseitiger Einspeisung weggefallen.
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F i g. 1 c zeigt den Fall eines von beiden Stationen A, B gespeisten
inneren Fehlers. Dabei überlagert sich die in F i g. 1 b dargestellte Stromverteilung
von beiden Seiten. Dies führt zu einer noch stärkeren resultierenden Beaufschlagung
der Meßeinrichtungen 11, 12 im auslösenden Sinne.
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Da - wie aus F i g. 1 a ersichtlich - im fehlerfreien Fall sämtliche
Hilfsleitungen a, b, c von Strömen durchflossen werden, muß sich jeder Bruch
einer Hilfsleitung bemerkbar machen und damit auf einfache Weise durch eine entsprechende
Überwachungs- ; einrichtung erfassen lassen. Die Erfassung von Kurzschlüssen der
Hilfsleitungen a, b, c gestaltet sich jedoch demgegenüber schwieriger. Die
längs der Hilfsleitungen vorliegende Potentialverteilung ist daher in F i g. 2 a
dargestellt, wobei für das Wicklungsende 14 ; des Wandlers WA das Potential Null
angenommen wurde. Die vom Wandler WA (bzw. WB) gelieferte Spannung ist mit
UR (bzw. UB) bezeichnet. Ferner sind die Positionsziffern der Wicklungsenden
13, 14,
15, 16 sowie die Bezugszeichen der Hilfsleitungen a, b, c entsprechend
F i g. 1 angegeben.
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Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß längs der Hilfsleitungen keine Äquipotentialpunkte
auftreten. Für die Überwachung auf Kurzschlüsse sind also keine zusätzlichen Maßnahmen,
wie z. B. die Einschaltung von Widerständen, erforderlich.
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In Ausnutzung dieser Potentialverteilung wird - wie in F i g. 3 dargestellt
- die Primärwicklung eines zweiten Wandlers 18, 19 in einer Hilfsleitung
a in der Nähe des Wicklungsendes 13 bzw. 15 der Sekundärwicklungen
2, 3 eines Wandlers WA, WB angeordnet, mit dem zwei Hilfsleitungen
a, b bzw. a, c
verbunden sind.
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Dieser zweite Wandler 18 bzw. 19 wird mit einem dritten
Wandler 17 bzw. 20, der vom Primärstrom I1A bzw. 11B eines Wandlers
WA bzw. WB durchflossen wird, sowie mittels Gleichrichterbrücken
21, 22
bzw. 23, 24 und eines Relais 25 bzw. 26 zu einer Überwachungseinrichtung
zusammengeschaltet. Die jeweilige Überwachungseinrichtung ist derart ausgelegt,
daß der vom Wandler 17 bzw. 20 gelieferte Strom das Relais 25 bzw. 26 im
Ansprechsinne, der vom Wandler 18 bzw. 19 gelieferte Strom dagegen im haltenden
Sinne wirkt. Die Übersetzung der Wandler 17, 18 bzw. 19, 20 ist so
gewählt, daß im ungestörten Betrieb der haltende Strom von 18 bzw. 19 überwiegt.
- Tritt ein Fehler auf den Hilfsleitungen auf, so bleibt der von den Wandlern 17
bzw. 20 gelieferte Strom konstant, während sich der Strom in der Hilfsleitung a
stark verringert. Dadurch überwiegt dann die auslösende Wirkung des vom Wandler
17 bzw. 20
gelieferten Stromes, und das Relais 25 bzw. 26 spricht an.
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Jedoch ergibt ein Kurzschluß der Hilfsadern a, b
(bzw. ein Kurzschluß
der Hilfsadern a, c) praktisch keine Änderung der Stromverteilung für die Überwachungseinrichtung
in der Station B (bzw. in der Station A). Es muß daher sowohl in der Station
A
wie auch in der Station B eine Überwachungseinrichtung vorgesehen werden,
um alle Fehler auf den Hilfsleitungen a, b, c zu erfassen. Dabei würde an
sich für die zweite Station, z. B. B, eine einfach ausgebildete Überwachungseinrichtung
genügen, da dort nur der Kurzschluß zwischen den Hilfsleitungen a und c festgestellt
zu werden braucht, während alle anderen Fehler bereits in der Station A erfaßt werden.
Dies könnte beispielsweise in der Station B mittels einer Schaltungsanordnung geschehen,
die die vektorielle Differenz der Ströme 12 b, -12 , der Zwischenwandler
WA, WB überwacht. Diese Differenz ist im ungestörten Betrieb praktisch Null.
Bei einem Kurzschluß zwischen den Hilfsleitungen a, c ändert sie sich jedoch sehr
stark, so daß eine entsprechende Meßeinrichtung anspricht. Günstigerweise werden
jedoch - wie in F i g. 3 dargestellt - aus Gründen der Einheitlichkeit sowohl in
der Station A wie auch in der Station B gleiche Überwachungseinrichtungen vorgesehen.
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Betrieblich ist es häufig erwünscht, wenn z. B. die Station B unbesetzt
ist, in einer Station, z. B. A, alle Fehler der Hilfsleitungen zur Anzeige zu bringen.
In diesem Fall müßte dann der von der Überwachungseinrichtung, z. B. in der Station
A, nicht erfaßte Fehler auf den Hilfsleitungen (also Kurzschluß zwischen den Leitungen
a, c) von der Gegenstation B an die Station A signalisiert werden.
Dazu wäre im allgemeinen ein zusätzlicher Informationskanal erforderlich. In vorteilhafter
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Längsdifferentialschutzes wird beim Ansprechen
einer Überwachungseinrichtung durch diese ein derartiger Fehler der Hilfsleitungen
a, b, c hergestellt, daß auch die Überwachungseinrichtung der jeweiligen
Gegenstation anspricht. Zweckmäßigerweise erfolgt dies mittels eines Kontaktes eines
dem Überwachungsrelais 25 bzw. 26 nachgeschalteten - jedoch in F i g. 3 nicht dargestellten
- Hilfsrelais, durch welchen
die Hilfsleitungen b, c kurzgeschlossen
werden, in denen der Strom 12 b, I., jeweils nur eines Wandlers WB,
WA fließt.
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Dies hat folgende Vorteile: Bei einem Bruch, beispielsweise der Hilfsleitung
a, arbeiten beide Wandler im Leerlauf. Es können dann hohe und - zumindest auf die
Dauer - gefährliche Überspannungen an den Wandlerwicklungen und damit auch zwischen
den Hilfsleitungen auftreten. In besonderem Maße würde dies geschehen, wenn während
des Bestehens eines solchen Leitungsfehlers zufällig ein Kurzschluß im geschützten
Kabel auftritt. Diese Schwierigkeiten werden durch das Kurzschließen der Hilfsleitungen
b, c und damit der Wandler WA, WB vermieden.
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Ferner entlastet der Kurzschluß der Wandler zugleich auch die Primärwandler,
die sonst dauernd mit der hohen Leerlaufimpedanz der Wandler WA, WB belastet wären.
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Außerdem könnte ein Fehler der Hilfsleitungen die selektive Wirkung
des Schutzes zunichte machen, so daß er auch bei außerhalb gelegenen Kurzschlüssen
ansprechen würde. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kurzschluß der Sekundärwicklungen
blockiert dagegen zugleich die Auslösemöglichkeit des Differentialschutzes, der
bei gestörten Hilfsleitungskreisen ohnehin nicht mehr richtig funktionieren könnte.
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Die Überwachungseinrichtung kann in gewissen Fällen auch bei Fehlern
auf dem geschützten Kabel ansprechen, falls z. B. bei einseitig gespeisten Fehlern
der Strom in der Hilfsleitung a ebenfalls gegenüber dem Strom z. B. auf der Primärseite
des Wandlers WA zurückgeht. Um in solchen Fällen ein unerwünschtes Ansprechen der
Überwachungseinrichtung zu verhindern, werden verzögernd wirkende Elemente, z. B.
eine Dämpfung und/oder eine Kurzschlußwicklung auf einem dem Überwachungsrelais
nachgeschalteten Hilfsrelais, vorgesehen.
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In F i g. 4 ist eine Schaltung zur Freigabe der Differentialschutzeinrichtung
und Sperrung der Überwachungseinrichtungen für die Hilfsleitungen a, b, c
durch
die Anregung einer überlagerten Schutzeinrichtung dargestellt. Dabei ist mit 27
die positives Potential führende, mit 28 die negatives Potential führende Leitung
bezeichnet. In der diese beiden Leitungen 27, 28 verbindenden Leitung 29 sind der
Anregekontakt 30 einer überlagerten Schutzeinrichtung in Reihe mit dem Kontakt 31
des Differentialrelais, z. B. des Auslöserelais der Meßeinrichtung 11, sowie ein
Auslösehilfsrelais 32 angeordnet. Im Zuge der Leitung 35 sind ein Kontakt 36 eines
Überwachungsrelais, z. B. des Relais 25 in F i g. 3, in Reihe mit dem Relais 37
und einem Widerstand 38 geschaltet. Ferner ist eine Leitung 33 an den Verbindungspunkt
des Kontaktes 30 mit dem Kontakt 31 und an den Verbindungspunkt des Relais 37 mit
dem Widerstand 38 geschaltet. In dieser Leitung 33 ist weiter eine Sperrdiode 34
angeordnet, die das Fließen eines Stromes - bei geschlossenen Kontakten 36 und 31
- von der Leitung 35 zum Relais 32 verhindert. Durch die Sperrdiode 34 wird sichergestellt,
daß für die Auslösung des empfindlich eingestellten Differentialschutzes der vorgeschaltete
Anregekontakt 30 des überlagerten Schutzes nicht umgangen werden kann.
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Durch die in F i g. 4 dargestellte Schaltung wird erreicht, daß die
Differentialschutzeinrichtung sehr viel empfindlicher, als üblicherweise eingestellt
werden kann, da sie erst bei einem Schließen des Kontaktes 30 eines überlagerten
Schutzes freigegeben wird. In diesem Fall wird ferner die Überwachungseinrichtung
für die Hilfsleitungen a, b, c gesperrt. - Durch die dargestellte Schaltung
ergeben sich bezüglich der Einstellung der Empfindlichkeit des Differentialschutzes
die bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegten Vorteile.
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Die in F i g. 3 gezeigte Überwachungseinrichtung läßt sich auf einfache
Weise auch zu einer Einrichtung auf Überwachung der Hilfsleitungen a, b, c
auf Erdschlüsse erweitern. Dies ist sogar ohne Hinzunahme eines zusätzlichen Relais
dadurch möglich, daß der zweite Wandler, z. B. 18, der Überwachungseinrichtung
eine zweite Primärwicklung 39 erhält, die in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle
40 gegen Erde geschaltet ist. Die zweite Primärwicklung 30 ist dabei
derartig ausgelegt, daß der im Falle eines Erdschlusses auftretende Gleichstrom
den Wandler 18
sättigt, womit dessen Sekundärstrom weitgehend verschwindet.
Das Relais 25 spricht dann an. - Die Anzeige eines Erdschlusses erfolgt damit durch
das gleiche Überwachungsrelais 25, das ohnehin schon für die Erfassung von Kurzschlüssen
und Unterbrechungen der Hilfsleitungen a, b, c vorhanden ist. Als Gleichspannungsquelle
kann beispielsweise ein Netzgerät üblicher Bauart verwendet werden.