DE1285051B - Einrichtung zum selektiven Erfassen des durch einen Erdschluss gestoerten Abzweiges eines nicht starr geerdeten Drehstromnetzes und Verfahren zur Feststellung des fehlerhaften Abzweiges - Google Patents

Einrichtung zum selektiven Erfassen des durch einen Erdschluss gestoerten Abzweiges eines nicht starr geerdeten Drehstromnetzes und Verfahren zur Feststellung des fehlerhaften Abzweiges

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DE1285051B
DE1285051B DE1962SC031301 DESC031301A DE1285051B DE 1285051 B DE1285051 B DE 1285051B DE 1962SC031301 DE1962SC031301 DE 1962SC031301 DE SC031301 A DESC031301 A DE SC031301A DE 1285051 B DE1285051 B DE 1285051B
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Schneider
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    • 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
    • H02H3/16Emergency 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 fault current to earth, frame or mass

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Description

  • Es sind zur Ortung erdschlußgestörter Freileitungen, Kabelabgänge, elektrischer Maschinen und Transformatoren Erdschlußsucheinrichtungen bekannt, die wattmetrisch arbeitende Relais zur Bestimmung der Richtung des fließenden Erdschlußstromes verwenden. Diese Einrichtungen können besonders beim Betrieb von sehr großen Verteilernetzen mit großen und unterschiedlichen Leitungslängen eine Fehlanzeige abgeben, da durch auftretende Oberwellen bzw. durch das Einschalten großer Induktivitäten Fehlströme hervorgerufen werden können, die zum Fehlansprechen der Erdschlußsucheinrichtung führen.
  • Es ist bereits bekannt, diese Nachteile dadurch zu beseitigen, daß ein Erdschlußstromerzeuger impulsweise ein- und ausgeschaltet wird, so daß dem normalerweise fließenden Erdschlußstrom codierte Signale aufgedrückt werden. Jedem vorhandenen Empfangsrelais zur Anzeige eines Erdschlusses ist dabei eine Empfangseinrichtung vorgeschaltet, die das Relais nur bei in bestimmter Weise sich änderndem Erdschlußstrom ansprechen läßt. Mit dieser Einrichtung ist grundsätzlich die selektive Erfassung von Erdschlüssen möglich, ohne daß ein Fehlansprechen, z. B. beim Einschalten von Transformatoren im Netz, erfolgen kann.
  • Will man für mehrere Abzweige nur ein einziges Anzeigegerät für einen Erdschluß vorsehen, das die einzelnen Abzweige nacheinander prüft, dann muß wegen der Verschiedenartigkeit der einzelnen Abzweige und der dadurch hervorgerufenen unterschiedlichen Höhe des normalerweise fließenden Erdschlußstromes die Meßempfindlichkeit der Erdschlußsucheinrichtung bzw. des Anzeigegerätes in der Erdschlußsucheinrichtung- so eingestellt werden, daß der größte zu erwartende ,Erdschlußstrom noch keine Anzeige hervorruft. Andererseits kann aber in einer anderen Abzweigleitung der Erdschlußstrom so klein sein, daß auch bei eingeschaltetem zusätzlichem Erdstromerzeuger die Meßempfindlichkeit des Anzeigegerätes nicht überschritten wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Netz mit mehreren Abzweigen einen Erdschlußort selektiv zu erfassen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich also die Fehlerstelle bzw. die vom Fehler betroffene Leitung ermitteln. Es ist bei einer weiteren Anordnung bekannt, zur Kompensation des Erdschlußreststromes die fehlerbehaftete Phase zu erden und einen von einem Generator erzeugten, dem Erdschlußreststrom nach- Größe und Phasenlage annähernd gleichen Strom über diese Erdungsstelle zu schicken. Durch die bekannte Anordnung soll durch Kompensation des primärseitigen Erdschlußstromes gewährleistet werden;, däß der Betrieb der Leitung bzw. des Netzes auch bei bestehendem Erdschluß fortgesetzt werden kann, ohne daß über die Erdschlußstelle selbst ein zu hoher Strom fließt. Zur selektiven Erfassung eines Erdschlußortes auf einer von mehreren Leitungen ist diese bekannte Anordnung jedoch nicht geeignet.
  • Die Erfindung geht von einer Einrichtung zum Erfassen des durch einen Erdschluß gestörten Abzweiges eines nicht starr geerdeten Drehstromnetzes aus, die - wie die bekannte Anordnung - mit Mitteln zum impulsweisen Ändern des Erdschlußstromes (Erdstromerzeuger) arbeitet und die ein von diesen beaufschlagtes Signalgerät enthält, das über Summenstromwandler an die verschiedenen Netzabzweige anlegbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß dem Signalgerät ein Kompensator vorgeschaltet ist, der den bei nicht betätigtem Erdstromerzeuger vorhandenen Erdschlußstrom kompensiert, und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die das Signalgerät erst nach vollzogener Kompensation freigeben sowie den Erdstromerzeuger in Betrieb setzen. Die neue Einrichtung ermöglicht es selbst bei einer Vielzahl von zu überwachenden Abzweigleitungen, die bei einem bestehenden Erdschluß normalerweise in der Höhe wesentlich voneinander abweichende Anteile des gesamten, über die Fehlerstelle fließenden Erdschlußstromes führen, nur ein einziges Gerät zur Erfassung des durch einen Erdschluß gestörten Abzweiges vorzusehen, ohne daß die Meßempfindlichkeit durch die unterschiedliche Höhe des Erdschlußstromes beeinflußt wird.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung einpolig dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
  • An die Sammelschiene SS ist eine Erdschlußlöschspule L über einen nicht dargestellten Sternpunktbildner angeschlossen. Parallel zu der Erdschlußlöschspule L ist die Reihenschaltung eines Widerstandes R und eines Schalters S geschaltet. Anstatt dieser Parallelschaltung des Widerstandes R ist es genausogut möglich, auf den Kern der Erdschlußlöschspule L eine zweite Wicklung aufzubringen und den Widerstand R mit dem Schalter S in den dadurch gebildeten Sekundärkreis einzuschalten. In beiden Fällen wird beim Schließen des Schalters S der Widerstand R eingeschaltet und ein eventuell fließender Erdschlußstrom erhöht. Ist keine Erdschlußlöschspule vorhanden, so kann der Widerstand R mit dem Schalter S zwischen einen anderweitig gebildeten Sammelschienensternpunkt und Erde geschaltet werden, wie es z. B. in F i g. 2 gezeigt ist. Von den an der Sammelschiene angeschlossenen Abzweigleitungen ist die Abzweigleitung A in F i g. 1 eingezeichnet. Außer einem Leistungsschalter und anderen nicht gezeichneten Schaltungsgliedern ist in die Abzweigleitung A noch ein Summenstromwandler U eingeschaltet. Der Summenstromwandler U kann entweder ein Kabelumbauwandler sein, oder es können dafür drei Stromwandler in der bekannten Summenschaltung der Sekundärwicklungen herangezogen werden.
  • Die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers U in der Abzweigleitung A ist wie alle anderen Sekundärwicklungen der Summenstromwandler in den übrigen nicht dargestellten- Abzweigen mit einem Wähler W verbunden, dessen Schaltarm über einen Meßwertumformer MU, einen Kompensator K an ein Meßrelais MR geschaltet ist. Dem Meßrelais MR ist über einen weiteren Wählerarm des Wählers W ein Selbsthalterelais SH und eine Lampe T nachgeschaltet. Das Meßrelais MR stellt zusammen mit dem jedem Abzweig zugeordneten Selbsthalterelais SH und den Lampen T ein Signalgerät für einen in dem betreffenden Abzweig eventuell vorhandenen Erdschluß dar. Zur Steuerung des Wählers W, des Meßrelais MR und des Schalters S ist ein Programmschalter Z vorgesehen, der an eine Spannungsquelle zur Bildung der Erdschlußspannung Uo angeschlossen ist. Die Erdschlußspannung U, ist außerdem dem Meßwertumformer MU zugeführt, dessen Ausgang dann z. B. dem skalaren Produkt zwischen Erdschlußspannung und Erdschlußstrom, d. h. der Wirkkomponente des Erdschlußstromes, bezogen auf die Erdschlußspannung, proportional ist. Außerdem ist der Programmschalter Z noch mit dem Kompensator K verbunden.
  • Bei Eintritt eines Erdschlusses wird durch die in bekannter Weise erzeugte Erdschlußspannung Uo der Programmschalter Z angeworfen. Von diesem wird der Wähler W auf seinen ersten Stufenkontakt, d. h. Abgang A geschaltet und damit der Erdschlußstrom 1e vom Summenstromwandler U auf den Meßwertumformer MU gegeben. Dieser - elektrodynamisch oder elektronisch arbeitende - Meßwertumformer gibt einen Uo - 1e - cos 99 analogen Gleichstrom an den Kompensator K, der in bekannter Schaltung durch motorischen Versteller auf einen bekanten Wert (z. B. Null) diesen kompensiert. Danach wird ein Impuls an den Programmschalter Z gegeben, der einerseits den Motor des Kompensators K sperrt und den Schalter S für den Widerstand R einschaltet. Sofern im Abgang A der Erdschluß liegt, wird der in diesem Abgang A fließende zusätzliche Erdschlußstrom über den Summenstromwandler U zum Meßwertumformer MU gegeben. Ein analoger Gleichstrom bringt das Meßrelais MR, welches vom Programmschalter Z meßbereit gemacht wurde, zum Ansprechen, womit das Selbsthalterelais SH eine dem Abgang A entsprechende Lampe T zum Aufleuchten bringt. Der Programmschalter Z schaltet nach wenigen Einzehntelsekunden den Schalter S aus und gibt an den Wähler W einen Impuls zur Umrastung auf seine zweite Stufe, d. h. Abgang B, wonach der gleiche Zyklus wie vorbeschrieben abläuft.
  • An Stelle eines auf den Erdschlußstrom selbst ansprechenden Meßrelais läßt sich auch ein Meßrelais verwenden, welches abhängig von dem Stromanstieg beim Einschalten des Widerstandes R über den Schalter S anspricht. Da der Programmschalter Z das Meßrelais MR erst in dem Augenblick betriebsbereit macht, in dem der Schalter S geschlossen wird, ist es nicht erforderlich, ein aus mehreren Impulsen bestehendes Codesignal zur Vermeidung von Fehlschaltungen heranzuziehen, da es unwahrscheinlich ist, daß gerade im Meßaugenblick ein Störstrom im Netz auftritt. Die Verwendung eines Kompensators, der von dem Programmschalter Z während der Meßdauer gesperrt wird, ermöglicht es, das gleiche Meßrelais für mehrere Abzweige zu verwenden, selbst wenn unterschiedlich hohe Erdschlußströme in den einzelnen Abzweigleitungen fließen, ohne daß die Meßernpfindlichkeit des Meßrelais heraufgesetzt werden muß.
  • Eine weitere Einsatzmöglichkeit der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt, die wegen ihrer Einfachheit besonders für kleine Mittelspannungs- und Niederspannungsnetze mit isoliert betriebenem Sternpunkt (große Industrienetze) geeignet ist. Der Widerstand R mit dem dazu in Reihe geschalteten Schalter S ist an einen beliebig gebildeten Sternpunkt der Sammelschiene SS angeschlossen und kann über eine Taste Ta ein- bzw. ausgeschaltet werden. Als Summenstromwandler dient hier ein isolierter Kabelumbauwandler mit angeschlossenem Strommeßgerät (Stromanleger), der entweder um den vom Erdschluß betroffenen Phasenleiter oder um alle drei Leiter eines Abzweiges gelegt wird. Ein eventuell vorhandener Erdschluß läßt sich mit dieser einfachen Anordnung dadurch eindeutig feststellen, daß der fließende Betriebs- bzw. Erdschlußstrom bei geöffnetem Schalter S zunächst visuell eliminiert wird. Dies läßt sich z. B. leicht durch Einstellen des Zeigers des am Kabelumbauwandler U befestigten und in F i g. 2 nicht dargestellten Strommeßgerätes auf einen bestimmten Ausgangswert bei dem normalerweise fließenden Erdschlußstrom erreichen. Der Kompensator ist also in dem Strommeßgerät enthalten. Anschließend kann durch mehrmaliges Betätigen der Taste Ta der Erdschlußstrom in beliebiger Folge impulsweise ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ein Erdschluß liegt in dem betreffenden Abzweig dann vor, wenn der vom Strommeßgerät angezeigte Strom sich in gleichem Takte ändert.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1.. Einrichtung zum selektiven Erfassen des durch einen Erdschluß gestörten Abzweiges eines nicht starr geerdeten Drehstromnetzes mit Mitteln zum impulsweisen Ändern des Erdschlußstromes (Erdstromerzeuger) und einem von diesen beaufschlagten Signalgerät, das über Summenstromwandler an die verschiedenen Netzabzweige anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalgerät (MR, SH, T) ein Kompensator (K) vorgeschaltet ist, der den bei nicht betätigtem Erdstromerzeuger (R, S) vorhandenen Erdschlußstrom kompensiert, und daß Schaltmittel (Z) vorgesehen sind, die das Signalgerät erst nach vollzogener Kompensation (MR, SH, R) freigeben sowie den Erdstromerzeuger (R, S) in Betrieb setzen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompensator (K) ein Meßwertumformer (MU) vorgeschaltet ist, der eingangsseitig an eine Spannungsquelle zur Erzeugung der Erdschlußspannung angeschlossen und außerdem über einen Wähler (W) zur Anwahl der einzelnen Abzweige mit der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers (U) in dem jeweils angewählten Abzweig verbunden ist und dessen Ausgangsgröße dem skalaren Produkt vom Erdschlußstrom und Erdschlußspannung proportional ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalgerät für den Erdschlußstrom ein Meßrelais (MR) dient, das abhängig vom Stromanstieg beim Einschalten des Erdstromerzeugers (R, S) anspricht.
  4. 4. Verfahren zur Feststellung eines Erdschlusses in einer von mehreren Abzweigleitungen bei der Einrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierter Kabelumbauwandler mit angeschlossenem Strommeßgerät nacheinander um den erdschlußgestörten Phasenleiter oder um alle drei Leiter in jedem Abzweig gelegt und der fließende Betriebs- und Erdschlußstrom visuell eliminiert wird und daß anschließend mit einer von Hand gewählten Taktfolge ein Taster zum Ein- oder Ausschalten des Erdstromerzeugers betätigt wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE884985C (de) * 1938-01-13 1953-07-30 Siemens Ag Gestellschlussschutzeinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate
DE904433C (de) * 1949-09-04 1954-02-18 Chemische Werke Huels Ges Mit Verfahren zur Kompensation des Erdschlussreststromes in geloeschten Hochspannungsnetzen
DE969353C (de) * 1948-10-02 1958-05-22 Siemens Ag Gestellschlussschutzanordnung fuer elektrische Maschinen oder Apparate
DE1125529B (de) * 1960-05-10 1962-03-15 Siemens Ag Selektiver Erdschlussschutz

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