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Prüfeinrichtung für elektronische Schutz-und Steuerungsglieder Die
Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zum Prüfen und Eichen betriebsmäßig installierter
elektronischer Schutzeinrichtungen und Steuerungen in Schaltanlagen für elektrische
Netze und Maschinen.
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Es sind Sekundärprüfeinrichtungen zum Prüfen betriebsmäßig installierter
Schutzrelais bekannt, welche die Schutzrelais mit einem dem Sekundärstrom des Hauptstromwandlers
äquivalenten Prüfstrom beaufschlagen und damit eine Funkionsprufung und das Einstellen
der Schutzglieder ermöglichen. Die Verbindung zwischen Prüfeinrichtung und Schaltanlage,
in der sich die zu prüfenden Einrichtungen befinden, wird mittels Klemmverbindung
hergestellt.
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Weiterhin sind isinrichtungen zum Prüfen von betriebsmäßig installierten
Relais bekannt, die insbesondere zur Prüfung von Schutzrelais in elektrischen Anlagen
auch während des Betriebes der Anlagen benutzt werden. hierzu sind die Schaltmittel
der Prüfeinrichtung so angeordnet, daß das zu prüfende Relais durch die Prüfeinriehtung
angeregt wird und durch Wirkungslosmachen der Auslösekanale die Betätigung des Leistungsschalters
verhindert wird. fu diesem Zweck wird entweder der Auslösekreis unterbrochen oder
durch einen hochohmigen Reihenwiderstand der Auslösestrom unter die zur Auslösung
notwendige Grenze reduziert. Der zu überwachende Prüfling wird mittels Wahlschalter
angewählt.
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Nachteil dieser Prüfeinrichtungen ist, daß für die Prüfung hohe Stromstärken
notwendig sind. Damit verbunden sind leistungsstarke Transformatoren zur Bereitstellung
hoher Stromstärken, stark ausgelegte Klemmverbindungen und Zuleitungen großen Leiterquerschnittes,
die den Bedienungskomfort erheblich beeinflussen und zu einem hohen Zeitbedarf beim
Anschließen führen. Schon durch die notwendigen Klemmverbindungen sind den Auswertungsmöglichkeiten
der Prüfung Grenzen gesetzt, abgesehen davon, daß trotz hoher Qualifikation des
Prüfpersonals Klemmfehler auftreten können.
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Diese Prufeinrichtugen sind für elektromechanische Schutzeinrichtungen
vorgesehen; für elektronische Schutzglieder aber nur bedingt zu verwenden. Es ist
außerdem eirle synthetische Prüfsohaitung zur Prüfung von
Hochspannungsschaltern
beim Abschalten kapazitiver Stromkreise bekannt. Dabei werden von einer Energiequelle
dem zu prüfenden Schalter und dem dazu in Reihe liegenden Hilfsschalter ein großer
Strom bei verhältnismäßig geringer treibender Spannung (Hochstromkreis) und gleichzeitig
dem zu prüfenden Schalter über einen Transformator von der gleichen Energiequelle
ein kleiner Strom bei hoher treibender Spannung (Hochspannungskreis) zugeführt.
Ferner ist in den Hochspannungskreis ein Kondensator eingeschaltet und die Phasenlage
der beiden Ströme so gewählt, daß sie gleichzeitig oder annahernd gleichzeitig durch
Null gehen.
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Diese Prüfschaltung ist für die Prüfung von Schaltgeräten vorgesehen,
aber aufgrund des gesamten Aufbaues nicht für die Nachbildung der schutztechnischen
Gegebenheiten geeignet.
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Zweck der trSingung ist es, die angeführten Nachteile der bekannten
Prüfeinrichtungen zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfeinrichtung zu
schaffen, mit der sämtliche Strom- und Spannungsfehler, bedingt durch Kurzschluß,
Erdschluß oder Uberlast, simuliert werden können.
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Außerdem können damit Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung
durch eine eingebaute RC-Brucke nachgebildet werden. rfindungsgemäß wird das dadurch
erreicht, daß eine an sich bekannte Prüfeinrichtung mit einem Wahlschalter über
eine Steckverbindung an die sekundäre Hilfswicklung eines Stromzwischenwandlers
sowie an die sekundäre Hilfswicklung eines Spannungszwischenwandlers einer elektronischen
Schutzeinrichtung geschaltet ist, und daß beim Prüfen ohne Eingangsstrom der simulierte
Prüfstrom an einem Strommesser, der mit der Primärwicklung des Stromzwischenwandlers
verbunden ist, abgelesen werden kann.
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Dadurch, daß das Gerät über Steckerverbindungen mit den zu prüfenden
Einrichtungen verbunden wird, entiallen Eleemarbeiten. Es können also keine Fehler
durch vergessene Verbindunsen auftreten. sußerdem kann Personal mit geringer Qualifikation
eingesetzt werden, da die prüfende Person keinen Einblick in die Schaltung der zu
prüfenden Anlage benutigt, sondern nur nach einem einfachen Programm arbeitet. Durch
das geschaffene Prüfgerät werden die Pruf zeiten ertrieblich herabgesetzt. i!;s
ist in seinen Abmessungen sehr klein gebulten und konnte orstmalig als tragbare
Sekundärprüfeinrichtung ausgeführt weden.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein Schaltbild der Prüfeinrichtung
für elektronische Schutz- und Steuerungsglieder.
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Sämtliche für die Prüfung der Schutz- und Steuerungsglieder notwendigen
Geräte sind in einer Prüfeinrichtung 1, welche tragbar ausgeführt werden kann, untergebracht.
Die Verbindung der Prüfeinrichtung 1 zur elektronischen Schutzeinrichtung 2, dem
Niederspannungsnetz 3 und einem Spannungswandler 4, stellen eine Buchsenleiste 7
und eine Steckerleiste 6 sowie eine Leistung 8 her Beide, das Niederspannungsnetz
3 und der Spannungswandler 4, befinden sich in einer Schaltanlage 5. Die zur Prüfung
notwendige Eilfsspannung wird einem regelbaren Transformatorenteil 9 entnommen und
über einen Wahlschalter 10 der zu prüfenden Schaltanlage 5 zugeführt. Der Wert der
Hilfsspannung kann an einem parallelgeschalteten Spannungsmesser 11 abgelesen werden.
Der regelbare Transformator 9 bezieht seine Energie entweder aus dem Niederspannungsnetz
3 oder von dem Spannungswandler 4. Durch ein zwischengeschaltetes Überstormschutzteil
12 wird eine Uberlastung des regelbaren Transformators 9 verhindert und durch eine
zusätzliche Verriegelungsleitung 13 wird erreicht, daß sich die gesamte Prüfeinrichtung
1 nur dann einschalten läßt, wenn der regelbare Transformator 9 auf spannungslosen
Zustand am Ausgang eingestellt ist.
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Mit dem Wanlschalter 10 werden die verschieuensten Schutzsysteme der
einzelnen Phasen R, S, T angewählte Gleichzeitig werden die Meßbereiche eines Spannungsmessers
14 und eines Strommessers 15 umgeschaltet, um sie den Prüfwerten anzupassen. Die
von dem regelbaren Transformator 9 abgegebene Hilfsspannung gelangt an eine sekundäre
Hilfswicklung 16 eines Stromzwischenwandlers 17, dessen Primärwicklung 18 an einen
Hauptstromwandler 20 geschlossen ist.
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Die sekundäre Hilfswicklung 16 des Stromzwischenwandlers 17 versorgt
ebenso wie eine sekundäre Hilfswicklung 24 des Spannungszwischenwandlers 22, welcher
mit seiner Primärwicklung 23 an den Spannungswandler 4 geschlossen ist, über ein
Gleichrichter- und Stabilisierungsteil 21 die Schutzglieder 25 und eine Steuerung
26 mit Hilfsenergie. Die Spannung der Hilfsenergie wird mit einem Spannungsmesser
27, welcher-sich in der Prüfeinrichtung 1 befindet, gemessen. Die Meßwicklung 19
rund 28 des Stromzwischenwandlers 17 und des Spannungszwischenwandlers 22 geben
eine Meßspannung an die Schutzglieder 25 ab. Die Meßspannung ist im Betriebsfall
den Stromwerten
des Hauptstromwandlers 20 bzw. den Spannungswerten
des Spamiungswandlers 4 proportional. Sie kann mit dem Spannungsmesser 14 gemessen
und überwacht werden. Die Schutzglieder 25 geben die Ausgangssignale an die nachgeschaltete
Steuerung 26 und an die Prüfeinrichtung 1. In der Prüfeinrichtung 1 werden die Ausgangssignale
der Schutzglieder 25 auf die elektronischen Verstärker 29; 30 geführt. Dabei wird
einem Verstärker zusätzlich ein Negator 31 vorgeschaltet, um auch den Wegfall von
Ausgangssignalen zu überwachen.
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Die Hilfsenergie für die Verstärker 29; 30 und den Negator 31 wird
dem regelbaren Transformator 9 entnommen und über das Stabilisierungs- und Gleichrichterteil
32 gleichgerichtet und stabilisiert.
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Den elektronischen Verstärkern 29; 30 sind die Relaisbausteine 33
und 34 nachgeschaltet. Die Relaisbausteine 33; 34 sind in Jelbsthalteschaltung ausgeführt,
wodurch diese selbst bei einem kurzen Anregeimpuls dauernd im angeregten Zustand
verharren. Die Löschtaste 35 ist zur aushebung der Selbsthalteschaltung vorgesehen.
Die den Relaisbausteinen 33; 34 nachgeschalteten Signallampen 36 und 37 leuchten
bei einlaufendem Signal von den Schutzgliedern 25 auf, Die Signallampe 38 wird direkt
durch die Steuerung 26 angesteuert.
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An den Buchsen 39 stehen je ein Schließkontakt der Relaisbausteine
33 und 34 zum Beispiel zum Anschluß von zwei elektrischen Stoppuhren oder für Service-Oszillografen
zur Verfügung.
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Die Sperreinrichtung 41 sperrt den Leistungsschalter 40. Damit laufen
zwar die Brüfimpulse in die Steuerung 26 ein, lösen aber den Leistungsschalter 40
nicht aus; um den Betrieb der Schaltanlage nicht zu unterbrechen. Die Sperreinrichtung
41 kann auch durch den Schalter 42 freigegeben werden, damit auch der Leistungsschalter
40 mit in die Prüfung einbezogen werden kann. Die Phasenschiebeeinrichtung 43 wird
über den Wahlschalter 10 zwischen den Spannungszwischenwandler 22 und die Schutzglieder
25 geschaltet.
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Die Funktion der Prüfeinrichtung soll nachfolgend naher erläutert
werden: Durch den Prüfvorgang soll bei der betriebsmäßig installierten elektronischen
Schutzeinrichtung 2 die Funktionsfähigkeit der Schutzglieder 25, des Stromzwischenwandlers
17, des Spannungszwisonenwandlers 2k, des Gleichrichter- und Stabilisierungsteiles
21 und der Steuerung 26 nachgewiesen und die Echutzglieder 25 geeicht und eingesiellt
werden. Im normalen Betrlebsfall wird ein Abbild des Betriebsstromes vom iiauptstromwandler
20 uber den Stromzwiscllenwandler 17 an die Schutzglieder 25 gegeben. Ein abbild
der Betriebsspannung
eihalten die Schutzglieder 25 über den Spannungszwischenwandler
22. ei liefern der Stromzwischenwandler 1? und der Spannungszwischenwandler 22 aie
Energie zur Bereitstellung der Hilfsspannung @ür die elektronischen Bauclemente.
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Um uie zur üblichen Sekundärprüfung nötigen hohen Stromstärken zu
vermeioen, wird vom Prüfg@rät eine Spannung an die sekundäre Hilfswicklung 16 des
Stromzwischenwandlers 17 gelegt, welche einem Stromwert in der Primarwicklung 18
zugeordnet werden kann. Dieser Stromwert wird an dem Strommesser 15 abgelesen. Die
Prüûfspannung an der sekunuaren fiilfswicklung 16, welche durch den regelbaren Transformator
9 oingestellt werden kann, wird durch den Spannungsmesser 11 überwacht. Um die einwandfreie
Funktion des Stromzwischenwandlers 17 und des Spannungszwischenwandlers 22 zu überprüfen,
wird die Meßsp@nnung für die Schutzglieder 25 mit dem Spannungsmesser 14 gemessen.
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Da sich in einer Schaltanlage meist mehrere Schutzeinrichtungen beiinaen
und oft mehrere Phasen überwacht werden sollen, können mit dem Wahlsch lter 10 die
zu prüfenden Schutzglieder 25 in einer ddr drei Phasen X, 5, 1' angewählt werden.
Wird die Prüfspannung so hoch eingestellt, daß der vom Strommesser 15 angezeigte
Wert über dem Ansprechstrom der Schutzglieder 25 liegt, so weruen die Ausgangssignale
der Schutzglieder 25 durch die Signallampen 36; 37 gemeldet.
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Die den Signallampen 36; 37 vorgeschalteten Relaisbausteine 33; 34
sind in Selbsthalteschaltung ausgeführt. Hierdurch verharren diese selbst £ei einem
kurzen hnregeimpuls dauernd im angeregten Zustand.
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Zur Aufnebung der Selbsthalteschaltung ist die Löschtaste 35 vorgesehen.
Um die Verzogerungszeiten der Ausgangssignale zu messen, wird an uie Buchsen 39
eine elektrische Stoppuhr angeschlossen. Gleichzeitig gelangen die Ausgangssignale
der Schutzglieder 25 in die Steuerung 26, deren störungsfreie Funktion durch die
Signallampe 38 angezeigt wird. Wenn die Ausloseorgane des teistungsschalters 40
in ihrer Funktion geprüft werden sollen, so wird die Sperre in richtung 41 froigegeben,
damit die Auslösung des Leistungsachalters 40 erfolgen kann.
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Um Schutzglieder mit Richtungseigenschaften prüfen zu können, kann
wie Phasenlage der Spannung mit der Phasenschiebeeinrichtung 43 eingestellt werden.