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Ein Transformatordifferentialschutz ist in der Regel auf dem Prinzip
aufgebaut, daß man die Summe und die Differenz der Ströme bildet, die zu und von
einem Transformator fließen. Der Differenzstrom wirkt in auslösender und der Summenstrom
in stabilisierender Richtung auf den Schutz. Ein gewisser Differenzstrom ist immer
auf Grund der Verluste im Transformator vorhanden, also auch bei normaler Belastung
eines Transformators, weshalb der Schutz so eingestellt werden muß, daß der Differenzstrom
einen gewissen Schwellenwert übersteigen muß, ehe die Auslösung stattfindet. Bei
eintretendem überstrom steigt der Differenzstrom, und es ist deshalb notwendig,
eine Auslösungsstabilisierung bei überstrom einzuführen. Dazu wird der Summenstrom
verwendet, und eine dem Summenstrom proportionale Größe wird zur Stabilisierung
benutzt.
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Beim Einschalten eines Transformators entsteht eine starke Zunahme
des Differentialstroms, und der Schutz muß deshalb gegen unzulässige, durch diese
Zunahme verursachte Auslösung stabilisiert werden. Viele Lösungen des Problems sind
vorgeschlagen worden, unter anderem die Verwendung von Filtern für das Ausfiltern
der zweiten Oberwelle, die einen großen Teil des Einschaltstroms ausmacht. Die ausgefilterte
Oberwelle wird gleichgerichtet und als Stabilisierungsgröße verwendet.
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Auch andere Verfahren zum Stabilisieren gegen Auslösung bei Einschalten
des Transformators sind bekannt. So hat sich erwiesen, daß beim Einschalten des
Transformators und auch bei auftretenden überspannungen der Differenzstrom stark
ansteigt. Um bei diesen Vorgängen eine Auslösung des Schutzes zu verhindern, ist
es bekannt, die zweite und die fünfte Oberwelle auszufiltern und sie zur Stabilisierung
des Schutzes zu verwenden. Da solche Filter bei inneren Fehlern des Transformators
die dann stark auftretende dritte Oberwelle in erheblichem Maße durchlassen, hat
man besondere Filter verwendet, um die stabilisierende Wirkung der dritten Oberwelle
zu verhindern. Die Erfindung erspart den Aufwand für derartige Filter.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformatordifferentialschutz
mit einem Kreis für gleichzeitige Einschalt- und überspannungsstabilisierung und
mit auf dem Oberwellengehalt im Differenzstrom beruhender Stabilisierung, wobei
der Stabilisierungskreis ein Filter für die zweite Oberwelle für die Einschaltstabilisierung
und ein Filter für die fünfte Oberwelle für die Überspannungsstabilisierung enthält.
Erfindungsgemäß sind die beiden Filter so zusammengeschaltet, daß sie ein Sperrfilter
für die dritte Oberwelle bilden. Dadurch wird eine unzulässige Stabilisierung bei
Transformatorfehlern vermieden. Mit dem vorgeschlagenen Filterkreis wird ein Transformatordifferentialschutz
erhalten, der für die Differenzströme unempfindlich ist, die bei Einschalten und
bei Überspannung entstehen, der aber auf innere Transformatorfehler reagiert, auch
wenn dabei der Differenzstrom eine hohe dritte Oberwelle hat.
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In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Differentialschutz gezeigt.
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Von zwei nicht dargestellten Stromwandlern wird der Primärwicklung
eines Transformators T1 einmal ein Strom I1 zugeführt, der dem Strom auf der einen
Seite des zu überwachenden Transformators proportional ist, und zum andern ein Strom
12, der dem Strom auf der anderen Seite des gleichen Transformators proportional
ist. Der Sekundärwicklung des Transformators T1 wird ein Strom entnommen, der einen
spannungsabhängigen Widerstand Z einer
proportional ist. Dieser Strom wird über Gleichrichterschaltung V 1 zugeführt. An
den Gleichstromklemmen der Gleichrichterschaltung ist ein Widerstand R
1 angeschlossen. Die Spannung am Widerstand R 1 ist mit Us 1 bezeichnet.
Diese Spannung ist in der Zeichnung nach unten gerichtet gezeigt, womit angedeutet
wird, daß sie in stabilisierender Richtung wirkt. Durch geeignete Bemessung des
nichtlinearen Widerstandes Z, gegebenenfalls in Kombination mit einem linearen Widerstand,
kann der Funktion
ein gewünschter Verlauf gegeben werden, so daß die Spannung Us l unter allen
Umständen stabilisierend gegen eine Auslösung auf Grund eines Überstroms wirkt.
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Von einer Mittelanzapfung auf der Primärwicklung des Transformators
T1 wird in bekannter Weise ein Differenzstrom 11-12 entnommen. Dieser wird
den in Reihe geschalteten Primärwicklungen der drei Transformatoren T2,
T3, T 4 zugeführt. Für alle Transformatoren des Transformatordifferentialschutzes
gilt, daß sie auf der Primärseite stromgespeist und ihre Sekundärspannungen dem
Primärstrom proportional sind, d. h. also, daß sie Luftspalte im Kern haben müssen.
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Bei einem inneren Fehler des überwachten Transformators steigt der
Differenzstrom (11-12). Dieser Strom wird über den Transformator T4 entnommen,
in der Gleichrichterbrücke V 3 gleichgerichtet und dem Widerstand R 3 zugeführt.
Über diesem entsteht eine Spannung Ud, die in auslösender Richtung wirkt und deshalb
der gezeigten Spannung Usl entgegengerichtet ist.
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Beim Einschalten eines Transformators entsteht ein starker Differenzstrom.
Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, steigt die Spannung Ud stark an, und der
Schutz löst aus, auch wenn der Transformator fehlerfrei ist. Um dies zu verhindern,
muß der Transformatordifferentialschutz gegen eine Auslösung durch den Einschaltstromstroß
stabilisiert werden. Die Einschaltstabilisierung ist darauf gegründet, daß der Einschaltstrom
und damit auch der Differenzstrom einen hohen Gehalt der zweiten Oberwelle aufweisen.
Der Transformatordifferentialschutz ist deshalb mit einem Filter L 2, C 2 für die
zweite Oberwelle versehen. Der starke Stromstoß der zweiten Oberwelle, der beim
Einschalten entsteht, wird in einer Gleichrichterbrücke V 2 gleichgerichtet und
einem Widerstand R 2 zugeführt, so daß über diesen Widerstand eine Spannung Us2
in stabilisierender Richtung erzeugt wird. Die beiden Stabilisierungsspannungen
Usl und Us2 werden zu einer totalen Stabilisierungsspannung Us zusammengesetzt.
Solange diese Spannung größer ist als die in Auslösungsrichtung wirkende Spannung
Ud, ist der Transformatordifferentialschutz gegen Auslösung stabilisiert.
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Der Schutz ist auch gegen den bei Überspannung stark zunehmenden Differenzstrom
stabilisiert. Bei Überspannung wird nämlich der Anteil der fünften Oberwelle im
Differenzstrom zunehmen. Durch Anordnung eines Filters, das aus der Sekundärwicklung
L
1 des Transformators T 3 und dem Kondensator C 1 besteht und das 'die fünfte
Oberwelle durchläßt, erhält man über der Gleichrichterbrücke V 2 und dem
Widerstand R 2 eine Spannung Us 2, die in derselben Weise wie bei dem Einschaltstromstoß
eine Stabilisierung ergibt.
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Bei gewissen inneren Fehlern enthält der Differenzstrom einen hohen
Gehalt der dritten Oberwelle. Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden,
werden die Filterkreise L 1, C 1 und L 2, C 2 einen erheblichen Teil der genannten
Oberwelle durchlassen, die dadurch auch bei inneren Fehlern stabilisierend wirkt,
bei denen der Transformatordifferentialschutz auslösen soll. Nach der Erfindung
sind deshalb die Filterkreise L 1, C 1 und L 2, C 2 so dimensioniert, daß der erste
eine Stabilisierung beim Einschalten und der zweite bei überspannung ergibt, während
die Kreise zusammen die dritte Oberwelle sperren und dadurch eine unzulässige Stabilisierung
bei inneren Transformatorfehlern verhindern, die einen hohen Gehalt der dritten
Oberwelle im Differenzstrom haben. Die erhaltene Differenzspannung Ud- Us, die in
auslösender Richtung wirkt, wird einem polarisierten, spannungsempfindlichen Gerät
zugeführt, daß seinerseits in an sich bekannter Weise ein Relais steuert.