DE1440141C

DE1440141C - Transmission cable for current differential protection

Info

Publication number: DE1440141C
Application number: DE19601440141
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing 8520 Er langen Geise (verstorben), Zockler, Rudolf, Dipl Ing (verstorben), Vogl, Willibald, 8000 München
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-11-07
Filing date: 1960-11-07
Publication date: 1973-06-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungs- Es besteht nun ein besonderes Interesse, diese er-The invention relates to a transmission There is now a particular interest in this

kabel für Stromdifferentialschutz, insbesondere für wähnte Differential-Schutzanordnung auch für grö-Hochspannungsleitungen und -kabel bzw. für jeden 45 ßere Leitungs- oder Kabellängen brauchbar zu ma-Hochspannungseinzelleiter, bei dem zwei von Zwi- chen. Da die Hilfsleiter und die Hochspannungsleischenwandlern gespeiste, bei gesundem Netz strom- tungen bzw. Kabel in vielen Fällen auf lange Strekführende Adern vorgesehen sind und die im Brük- ken dicht benachbart verlegt sind, wird in den Hilfskenzweig liegende dritte, bei ordnungsgemäßem Be- leitern bei einem Erdschluß in einer Hochspannungstrieb stromlose Ader an beiden Enden Differentialre- 50 leitung eine starke Längsspannung induziert. Durch lais enthält. den ungenauen, d. h. unsymmetrischen Aufbau derCable for current differential protection, especially for the mentioned differential protection arrangement also for large high-voltage lines and cables or for any 45 ßer line or cable lengths usable to ma high-voltage single-liter, at the two of between. As the auxiliary conductors and the high voltage fuselage converters fed, with healthy mains currents or cables in many cases over long distances Cores are provided and which are laid close together in the bridge, is placed in the auxiliary branch lying third, with proper conductors in the event of an earth fault in a high-voltage drive De-energized wire induces a strong longitudinal voltage at both ends of the differential return line. Through contains lais. the imprecise, d. H. asymmetrical structure of the

Für Leitungen und Kabel ist bekanntlich der normalerweise einfach verseilten Hilfsleiter nehmen Stromdifferentialschutz eines der schnellsten und diese gegen Erde verschiedene Spannungen an, so zuverlässigsten Schutzsysteme. Bei diesen Strom- daß zwischen ihnen auch Querspannungen auftreten. differential-Schutzsystemen werden .in bekannter 55 Dadurch werden auf den Hilfsleitern Störströme her-Weise die Ströme am Anfang mit denen am Ende vorgerufen. Um eine fehlerhafte Auslösung zu vereiner zu überwachenden Leitung unmittelbar nach meiden, ist es daher notwendig, die Nutzleistung des Größe und Phasenlage verglichen. Da, jedes Ab'wei- Differentialschutzes relativ hoch zu legen. Unter chen vom normalen Verhältnis der beiden Ströme Nutzleistung ist hierbei die von den Mischwandlem nur durch eine Störung im geschützten Teil der Lei- 60 abgegebene Leistung zu verstehen. Wenn daher die tung hervorgerufen wird, kann der Unsymmetrie- induzierte Störleistung groß ist, muß auch die Nutzstrom sofort als Fehlerkriterium gewertet und zum leistung des Differentialschutzes und damit dessen Auslösen verwendet werden. Bei einem Hochspan- Verbrauch entsprechend groß gewählt werden. Der nungsdrehstromsystem wird aus den Strömen der in Schutzbereich eines solchen Systems ist also durch den Hochspannungsleitungen liegenden Wandler ein 65 die auftretenden inneren Spannungen und die Wandeinachsiges Stromsystem über einen Summenwandler lerleistung auf kürzere Überwachungsstrecken begebildet. Zum Schutz langer Übertragungsleitungen grenzt,
kann auch für jeden einzelnen Hochspannungsleiter Um die vorgenannten Nachteile bei dem Übertra-For lines and cables, it is well known that the auxiliary conductors, which are usually simply stranded, have current differential protection as one of the fastest and these different voltages to earth, making them the most reliable protection systems. With these currents, transverse voltages also occur between them. Differential protection systems are known. 55 As a result, interference currents are produced on the auxiliary conductors - the currents at the beginning and the currents at the end. In order to avoid a faulty triggering of a line to be monitored immediately after, it is therefore necessary to compare the useful power of the size and phase position. There, to put each deflection differential protection relatively high. In this context, the normal ratio of the two useful power currents is to be understood as the power output by the mixer converters only as a result of a disturbance in the protected part of the line. Therefore, if the device is triggered, the imbalance-induced interference power can be high, and the useful current must also be immediately evaluated as an error criterion and used for the performance of the differential protection and thus its tripping. A correspondingly large selection should be made for high-voltage consumption. The voltage three-phase current system is formed from the currents of the converter lying in the protection area of such a system through the high-voltage lines. To protect long transmission lines,
can also be used for each individual high-voltage conductor.

3 43 4

gungskabel für Stromdifferentialschutz zu vermeiden, Grund dafür, daß man bei Verwendung solcher werden erfindungsgemäß je drei zwischen den Über- Starkstromkabel in Anlagen für Stromdifferentialwachungsstellen verlaufende Adern für sich allein als schutz hohe Betriebsspannungen bei verhältnismäßig symmetrisches Dreiersystem zu einem Aderstrang großem Ruhestrom benutzen mußte, um die geforverdrillt, darüber ein Kabelmantel aufgebracht und 5 derte Sicherheit zu erhalten. .
auf diesem Mantel normale Telefonkabeladern an- Durch die nach den Regeln und den Symmetrieangeordnet, die in an sich bekannter Weise über Entla- forderungen von Fernmeldeadern vorgenommene dungsstrecken und/oder Drosselspulen geerdet sind. Verseilung bzw. Verflechtung der drei bei der Strom-Diese Verdrillung hat nach den Regeln und den Sym- differentialschutzschaltung benutzten Adern werden metrieanforderungen für Fernmeldeadern zu erfol- io die unsymmetrischen Spannungen gegen Erde in algen, so daß alle drei Adern gegenüber ihrer Umge- len drei Adern gleich oder nahezu gleich groß, so bung vollkommen gleiche Eigenschaften besitzen. daß keine Querspannungen zwischen den LeitungenTo avoid supply cables for current differential protection, the reason why you had to use three wires running between the over-power cables in systems for current differential monitoring points for yourself as protection high operating voltages with a relatively symmetrical three-wire system to a wire strand large idle current in accordance with the invention geforverdrillt, applied a cable sheath and 5 different security. .
Normal telephone cable cores on this jacket are arranged according to the rules and the symmetry, which are grounded in a manner known per se via discharge lines made by telecommunication cores and / or choke coils. Stranding or interweaving of the three cores used in the current This twisting has to be carried out according to the rules and the symmetrical protection circuit metric requirements for telecommunication cores Cores of the same size or almost the same size, so that they have completely identical properties. that no transverse stresses between the lines

Es ist zwar an sich bekannt, bei Fernmeldekabeln entstehen können. Schon auf diese Weise kann die jeweils zwei Adern oder gerade Vielfache davon mit- Störleistung um einen wesentlichen Betrag herabgeeinander zu verdrillen; derartige Anordnungen sind 15 setzt werden, so daß man ein sicheres Arbeiten des aber für die Anordnung nach der Erfindung nicht Differentialstromschutzes auch bei kleinem Eigenverbrauchbar, da für den Stromdifferentialschutz drei brauch (niedrige Betriebsspannung und niedriger BeAdern gebraucht werden und eine aus zwei oder vier triebsstrom) erreichen kann. Die in einem Dreier aufAdern bestehende symmetrische Fernmeldeader- tretende Beeinflussungsspannung wird aber zusätzgruppe bei Benutzung von nur drei Adern wieder un- 20 lieh noch durch die über dem Zwischenmantel ansymmetrisch gegenüber ihrer Umgebung werden geordneten, durch Entladungsstrecken und/oder würde. Drosselspulen geerdeten Telefonkabeladern herabge-It is known per se that telecommunication cables can arise. In this way the two cores or even multiples thereof with interference power by a substantial amount to twist; Such arrangements are 15 places, so that the safe working of the but for the arrangement according to the invention not differential current protection even with small internal consumption, as three needs for the current differential protection (low operating voltage and low wires are needed and one of two or four drive currents) can be achieved. The ones in a threesome existing symmetrical telecommunication wire-emerging influencing voltage is however an additional group if only three wires are used, again un- 20 borrowed through the asymmetric over the intermediate jacket in relation to their surroundings are orderly, through discharge paths and / or would. Choke coils grounded telephone cable cores

Aus der deutschen Auslegeschrift 1028 644 ist ein setzt, und zwar um einen vom Kabelaufbau abhängi-From the German Auslegeschrift 1028 644 is a set, namely to a depending on the cable structure

Starkstromkabel bekannt, bei dem drei stromfüh- gen Reduktionsfaktor, denn im BeeinflussungsfallPower cables known with the three current-carrying reduction factor, because in the event of interference

rende Leiter miteinander verdrallt und die drei Teil- 25 fließt ein Strom über die dann geerdeten Telefonka-wires twisted together and the three parts 25 a current flows through the then grounded telephone cables

leiter des aufgeteilten Erd- oder Schutzleiters in den beladern. Mit der Längsspannung werden nun auchHead of the divided earth or protective conductor in the loaders. With the longitudinal tension are now also

Zwickelräumen liegen. Die Teilleiter sind hier zwar die von geringen Unsymmetrien herrührenden Quer-Gussets lie. The sub-conductors here are indeed the cross-

mit den stromführenden Leitern verdrallt; da aber spannungen zwischen den Adern der Dreier geringer,twisted with the live conductors; but since there is less tension between the veins of the three,

die Forderungen bezüglich der Symmetrie bei Stark- Während also die dem Differentialschutz dienendenthe requirements with regard to symmetry in the case of Stark- While those used for differential protection

Stromleitern bei weitem nicht so hoch gestellt werden 30 Dreier nicht durch Überspannungsableiter geschütztConductors are nowhere near as high and are not protected by surge arresters

wie bei Fernmeldeleitungen, ist über die Symmetrie werden dürfen, ergibt sich durch die KombinationAs with telecommunication lines, the symmetry is allowed to result from the combination

der Verseilung nichts weiter ausgesagt. Auch sind der Dreier mit den durch einen Zwischenmantel iso-nothing further is said about the stranding. The threesome with the iso-

hier die Hilfsleitungen nicht für sich allein verseilt. liert angeordneten Telefonkabeladem ein Schutz fürhere the auxiliary lines are not stranded on their own. lier arranged Telefonkabeladem a protection for

Es ist weiter bekannt, daß nichtverdrillte Dreh- die Dreier dadurch, daß die Überspannungsableiter stromleitungen in den Fernmeldeleitungen eine EMK 35 oder Drosselspulen an die Telefonkabeladem angeerzeugen. Um diese Beeinflussung zu vermindern, ist schaltet werden. Die Folgen hiervon sind die Veres bekannt, die Drehstromleitung zu verdrillen. kleinerung der Geräte für den Stromdifferential-Durch diese Maßnahme wird aber die Beeinflussung schutz und der Wegfall der durch die hohen Ruhevon Fernmeldeleitungen nur dann beseitigt, wenn die spannungen gegebenen Gefahren. Der Stromdifferen-Drehstromleitung in Ordnung ist. Im Störungsfalle 40 tialschutz ist bei Benutzung des neuen Kabels prakaber stellt sie ein unsymmetrisches Ein-, Zwei- oder tisch für alle vorkommenden Leitungs- bzw. Kabel-Dreileitersystem dar. Die der Erfindung zugrunde längen brauchbar.It is also known that untwisted twisting the threesome in that the surge arrester power lines in the telecommunication lines generate an EMK 35 or choke coils to the Telefonkabeladem. In order to reduce this influence, it is necessary to switch. The consequences of this are the veres known to twist the three-phase line. Reduction of the devices for the current differential through However, this measure will protect the influence and the elimination of the high rest from Telecommunication lines are only removed if the voltages present dangers. The current differential three-phase line is ok. In the event of a fault, tial protection is more practical when using the new cable it provides an asymmetrical one, two or table for all existing line or three-wire cable systems represents. The underlying length of the invention is useful.

liegende Aufgabe bestand also auch darin, Maßnah- In vorteilhafter Weise kann man einen oder mehmen gegen alle unvorhersehbaren Störungsfälle zu rere solche Stränge, z. B. sechs Hilfsleiterstränge, die treffen. Die Lösung der Aufgabe bestand nun aber 45 für sechs dreipolige Hochspannungsleitungen oder nicht in Maßnahmen an den Störern selbst, sondern sechs Einzelhochspannungsleiter bestimmt sind, zu in der Erkenntnis, daß bei einer vorteilhaften Ausle- einem gemeinsamen Kabel zusammenfassen. Man gung des Schutzsystems gerade die zwischen den kann den durch die Adern gebildeten Strängen auch Überwachungsstellen verlaufenden Dreiersysteme, verschiedene Dralle geben. Man kann auch den Kader Zwischenmantel und die darüber aufgebrachten, 50 belaufbau so wählen, daß man im Innern des Kabels durch Entladungsstrecken und/oder Drosselspulen einen Sternvierer anordnet und die Hilfsleiterstränge geerdeten Telefonkabeladem als wesentlicher Be- (Dreier) um diesen herumlegt. In dem zentral liegenstandteil der gesamten Schutzanordnung zu betrach- den Sternvierer können Nachrichten beliebiger Art ten sind. Bei den bisher bekannten Differential- übertragen werden. Es kann auch vorteilhaft sein, die Schutzsystemen aber waren die Dauerströme in den 55 in der Kabeltechnik noch bekannten Maßnahmen zur Adern so groß, daß die infolge einer Unsymmetrie Herabsetzung der Beeinflussung von Fernsprechader Hilfsadern auftretenden Querströme bzw. Quer- dem zusätzlich anzuwenden, z. B. eine besondere spannungen klein waren gegenüber den im Ruhezu- Schirmung und Erdung der Kabel,
stand ohnehin vorhandenen Strömen bzw. Spannun- Die Stromdifferential-Schutzanordnung nach der gen. Bei diesen bekannten Systemen hätte also eine 60 Erfindung kann auch für den Schutz von Transforexakte Verdrillung der Adern keinen Nutzen ge- matoren benutzt werden, wenn z.B. die Uberwabracht. Man konnte daher für den Stromdifferential- chung über große Entfernungen erfolgen soll. Zu dieschutz die wesentlich billigeren, gewöhnlichen Stark- sem Zweck kann man an die Enden der Hilfsleiterstromkabel benutzen, bei denen die drei Adern den kabel Zwischenwandler in Sterndreieckschaltung anin der Starkstromtechnik üblichen Forderungen ent- 65 schließen. Auf diese Weise gelingt es, mit drei Hilfssprechend verseilt waren; die Erdsymmetrie wird leitern je Transformator auszukommen,
aber bei Starkstromkabeln nicht in dem Maße wie Das neue Kabel kann als Erdkabel oder als frei trabei Femmeldekabeln beachtet. Dies war auch der gendes Luftkabel hergestellt werden. Luftkabel kön-The task at hand was therefore also to measure such strands. B. six auxiliary conductor strands that meet. The solution to the problem was now 45 for six three-pole high-voltage lines or not in measures on the interferers themselves, but instead six individual high-voltage conductors are intended, knowing that with an advantageous layout, a common cable can be combined. One supply of the protection system precisely the three-part systems running between the strands formed by the veins and monitoring points, give different twisting. One can also choose the intermediate jacket and the belly structure applied over it in such a way that a star quad is arranged inside the cable by means of discharge paths and / or choke coils and the auxiliary conductor strands of grounded telephone cable aremas an essential load (threes) around it. In the central part of the entire protection arrangement to be considered, messages of any kind can be sent. With the previously known differential are transmitted. It can also be advantageous, but the protection systems were the continuous currents in the 55 measures for cores still known in cable technology so large that the cross currents or cross currents occurring as a result of an asymmetry reducing the influence of telephone cores auxiliary cores must also be used, e.g. B. special voltages were small compared to the idle shielding and earthing of the cables,
The current differential protection arrangement according to the gen. With these known systems, an invention cannot be used for the protection of transfor-exact twisting of the cores if, for example, the surveillance is carried out. It was therefore possible for the current differential to be carried out over great distances. For this protection, the much cheaper, ordinary power cables can be used at the ends of the auxiliary conductor cables, in which the three cores establish the cable intermediate transformer in a star-delta connection to the requirements common in power engineering. In this way it is possible to be stranded with three auxiliary speakers; the earth symmetry will get by with conductors per transformer,
but not in the case of power cables to the same extent as the new cable can be considered as an underground cable or as a free-running telecommunication cable. This was also where aerial cables were made. Aerial cables can

nen an den Masten von Hochspannungsleitungen z.B. zwischen oder unterhalb der Hochspannungsseile aufgehängt werden.on the masts of high-voltage lines, e.g. between or below the high-voltage cables to be hung.

Das Übertragungskabel nach der Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The transmission cable according to the invention is shown below with reference to one in the figures Embodiment explained in more detail.

In der Fig.2 sind die miteinander verdrillten Adern bzw. Hilfsleiter 3,4,5 dargestellt, die in die Differential-Schutzanordnung eingeschaltet sind. Am Ende der Adern sind die Zwischenwandler 1 und 2 angeordnet. In dem Brückenzweig der Ader 4 liegen die Differentialrelais 6 und 7, welche die Auslösung der zu schützenden Leitungen im Störungsfall bewirken. 2 shows the wires or auxiliary conductors 3, 4, 5 which are twisted together and which are connected to the differential protection arrangement. The intermediate transformers 1 and 2 are arranged at the end of the wires. The differential relays 6 and 7, which trigger the lines to be protected in the event of a fault, are located in the bridge branch of wire 4.

In der Fig.3 ist dargestellt, wie die Adern3,4 und 5 miteinander verflochten werden können.In Fig.3 it is shown how the cores3,4 and 5 can be intertwined.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

a separate differential protection system is provided. A protective layer has proven particularly useful. "system with three auxiliary conductors, which form a bridge circuit as shown in FIG. 1. The high-

1. Transmission cable for current differential 5 voltage line and those in the high-voltage line Protection, especially for high-voltage lines - current transformers switched on at the ends gene and cable or for each high voltage are not shown in the figure. At the ends of the single conductor in which two of intermediate transformers auxiliary conductors 3 and 5 are those of those not shown powered intermediate transformers (mixed cores are provided and the io converter) 1 and 2 are arranged in the bridge arm. The converter current lying third,; with: proper operation: is on.der secondary side of the intermediate transformer on de-energized wire at both ends differential transforming a small 'current down. the lais contains, characterized in that the circuit is made so that with ordnungsgedaß three between the monitoring points moderate operation of the high-voltage end to be protected Cores on their own as symmetrical lines of the converter current on the auxiliary lines 3 three-way system twisted into a strand and 5 flows, while the one lying in the bridge branch are that over it a cable jacket applied auxiliary line 4 is currentless. When a and that on this jacket normal telephone errors in the high-voltage cable cores, not shown are arranged, which in itself, the differential current flows via the auxiliary conductor 4 known way via discharge paths and / or ao and brings the be choke coils at its two line ends are grounded, sensitive differential relays6 and7 at the same time to the

2. Cable according to claim 1, characterized by responding, so that a safe simultaneous release, that those under a common man- ner at both ends of the high-voltage line tel combined triple strings different lying circuit breakers takes place. This well-known Have swirl. 35 circuit has the advantage that both line

•

3. Cable according to claim 2, characterized by forcibly switched off at the same time, draws that the strands around one or more, even if the short-circuit current on usual message or command quad around the line to be protected is only assigned from one side are flowing.

4. Cable according to one of the preceding 30 The invention, up to which such difference claims, characterized in that the _ protection can work properly, is up to now by cables containing strands of particular the unfavorable properties of the construction of the cable sheath used, z. B. limited by metallic auxiliary conductors. The individual shielding with magnetic reinforcement is allowed to be additionally protected against auxiliary conductors in contrast to the telephone wires from external influences. 35 of a telecommunication cable is not

earth ken or other known devices in the event of interference in order to protect the auxiliary lines, as such a differential protection also applies to double

earth fault or in the case of solidly earthed networks with one

40 pin short circuit should work properly. at a protective earth this would not be guaranteed.