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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung einpolig dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.