DE1613817A1 - Einrichtung zum Schutz von Erdungs-Spannungs-Wandlern - Google Patents

Description

• Einrichtung zuiii Schutz von Erdungs-Spannungs-, Wandiern In Hochspannunägsnetzen, welche mit Erdungs-Spannungswandiern bestückt sind, können bei gewissen Netzkonstellationen sogenannte Kippschwingungen bzw. Kipps-pannunc.tn aU-ftreten, welche s-olv,Tohl das Netz als auch die Erdungs-Spannungswandler gefährden.
• Die Wahrscheinlichkeit des Entstehlens solcher Kippschwingungenwird--erin-er wenn Wandler verwendet werden, welche eine kleine Nenninduktion au£weisen,-beispielsiieise kleiner als- 4000 Gauß. Doch ist es auch,bei derartigen Spezial-4Vandlern nicht völlig ausEeschlossen, daß bei bestimmten Netzkonstellationan Kippschwingungen auftreten. Außerdem sind derartige Wandler', wenn man die gleiche Leistung und Üenauigkeit erreichen will, wesentl"ch aufwendiger als Wandler der-üblichen Bauart.
• Derfic-e#;,enüb er liefrt- der Erfindung die Aufgabe zugrunde ohne C- J einen solchen Aui#wand eine Gefährdung von Erdungs-Spannungswandiern sowie des zugehörigen Netzes durch,Kippschwingungen auch beim Auftreten von Erdschlüssen zu vermeiden.
• Die Erfindung gehtaus-von einer Einrichtung, zum S.chut-z von Erdungs,-Spannungs#jandlern gegen Kippschlv#iingungen mittels eines Dämpfun,--swiderstandes,-der an in offenes Dreieck geschaltete Wicklunßeri eines Wand1ersatzes -angeschlossen ist; und die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß der Dämpfungswiderstand unter dem Einflt;#"i einer Kombination #zwischen einem temperaturabhängigen Widerstand und einer kontaktlosexi Hal teeinrichtung steht derart, dai,3--nacti dem Auf treten eines Erdschlusses, durch den- die Spannung an -clein offenen Dreieck erhöht wir#dj und nach einer Veerz ögerung, die-durch eine der Spannungs,erhöhung entsprechendeErwärmung des temperaturabhängigen Wide-rstandes bewirkt wird, der Dämpfunr-,Pswiderstandswert vergrößert-wird, während bei Wegfall des Erdschlusses der Dämpfungswiderstandswert durch die kontaktlose Halteeinrichtung ohne eine solche- VertD _i.-si.iert herabgesetzt wird. Dabei > z'jEerun- äuf seinen AusL;ani wird zweckmäßig eine Vorrichtung zum selbsttätigen Ausschalten und Einschalten des temperaturabhängigen Widerstandes nach dem Au-Ctreten bzw. beim Verschwinden des Erdschlusses vor-esehen. Die Zeichnun- zeigt in FiG-. 1 und 2 Schaltbilder einer ein tD CD Ausfi2rirungsbeispiel des Erfindun".,sgeüenstandes bildenden Einrichtung. Fig. 3 ist ein Schaubild mit Verzögerungs-Charakteristiken.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind an die Phasenleitunf,-en RST eines Drehs,troinnetzes, die Primärwicklungen 1 dreier EÜ#iY,)liasit#er Spannungswandler angeschlossen. Mit 2 sind die zugehörir##"en -Mel)-wicklungen und mit drei Erdschluij-Anzeige-Wicklungen bezeichnet. Die Wickluncen 1 und 2 sind in Stern geschaltet. Die Sternpunkte sind bei lk bzw. 5 geerdet. Die Erdschluli-Anzeige-1-..iieklunr,en sind in ein offenes Dreieck geschaltet. An den Endpunkten des offenen Dreiecks, von denen einer bei 8 geerdet ist., befinden sich Klemmen 6, 7 für den AnschlulD' zweier in Reihe geschalteter ohmscher Widerstände 9, 10 durch eine Leitung 11. Beispielsweise hat- der Widerstand 9 einen Widerstandswert von 1 bis 10 Ohm und, der Widerstand 10 einen Widerstandswert von 12- bis rD Ohrn. Diese Widerstände gehören zu einem Kippspannungswächter 122. Der Widerstand 10 kann durch ei ne Leltung zwischen der Klemme 7 und eineii, zwischen den Widerständen 9 und 10 befindlichen Punkt 14 über einen Tronnschalter 15 k-Lirz#-(---#schlossen werden.
• FIL,. 2 Zeigt die SahaltunG des Kippspanriuni.,sti#ieliters 12-, ii.i einze,1-nen, An die beiden Kle-nirnen 6 und des offenen Dreiecks ist Über Leitungen 16, 1T ein Gleicliric"lipr l('-.l angeschlossen. Von einer mit dem Pluspol des Gle,ichrichters 18 verbundenen Leitung ig ist eine. Leitung 20 zu einer mit dein Minuspol des verbundenen.Leitung 21 geführt. In der Leitung 20 sind eine Gleichrichter-Diode 22-und-drei ohnische, Widerstände 23, 24, 25 hintereinander angeordnet, Be , ispielsweise.hat -d er Wi derstand 23 100 Ohm, der Widerstand 94 200 Ohm und-der Widers-tand 25 450 Ohm Von.der Leitung 20 ist in einem,Punkt 26 zwischen#denSiderständen 23 und 24 eine Leitung 27 abgezweigt,_ - die- in einem Punkt 2c" an -die Iieitung- 21 angeschlossen ist. :Sie enthäTt einen tem# peraturab-hängigen Widerstand-,29, der also parallel zu den-Wider-

  ständen 24 und 25 liegt. D,eV#4iderstan-dswert dieses Widerstandes -

  Ohm - #

  ist durch Erwärmung beispielsweise von 5 auf 1do/vei#größerbar.:

  In Reihe mit dem temperaturabhängigen Widerstand 29 liegt inder Leitung27-ein Trennwide:i?stand .30-.. Parallel zu dem Widerstand 25 ist,«ein Elelctrolyt-Kondensator_31, angeordnet.-Die Leitungen 1-9 -und 21 sind ferner durch. eine Leiturig miteinander verbunden. In dieser liegen hintereinander-die Magnetwicklung eines Relais 33, ein ohnischer Widerstand 3 -94 --von beis-pielsweise '215-0 Ohm und -.in Thyr--»Lstär Von -der Leitung - -2-2 ist in e.i-neir# zwischen dein Relais `3 und dein, Widers - ta nd ---4 e ine Leitung _37 abgezweigt, die-z-u e der Le ituhg 19 fUhrt--und eine ,##leichrichter-Diode- 38 in solcher Anordnung - enthält, daß # s ie einen Stromflußdürch die 1,eitung von de#m -Pos itiven Pol de s Gleichrichters zu dem Punkt, -.36 verhindert.
• Ein Punkt --39 der 'in der Leitulic,- 20 zwischen den, Widerständen LD 24 und 25 liegt-,- ist durch eine Leitung 4o mit. der Steuerelektrode des Thyristörs 35 verbunden. Sie enthält eine Zenerdiode -i- a-41.- Die Trennschalter*15 und.30-Sind mit dem Relais-_3_3 so verbunden., dai;-.sie gesehlossen.Sind,' wenn- das -Relais -nie, - ht erregt ist,7 und- bei Erregung des heia,is:-beide g e öff ne t''we,:r#den.
• Wenn das Xetz symmetriSch#ist und keI'il,Erdsch 1 uP) und keine Kippschwin ungen auftreten"` ist_die S-pannung.an.de-üi--7offe,nen Dreieck der Erdschluß-Anzeig -'oiicklun -,den. -Klemmen lle gen- -/.4 d. h. --an 6 und 7, nahezu gleich Null. Demgemäß tritt an deffi-Widerstand 25 kein Spannungsabfall auf,--welcher d-ie Sperrspannung -der Zenerdiode 41 überwinden könnte.-Demzufolge ist der Thyristor #-55 gelöscht, es fllel.)'t also kein Strom durch die Magnetspule des Relais 33. Demgemäß sind die Trennschalter 15 und 30 geschlossen, der Widerstand 10 ist also kurzgeschlossen.
• Hieran ändert sich auch nichts, wenn beispielsweise durch Schalthandlungen eine Kippspannung in den Spannungswandlern auftritt, solange es keinen Erdsch2,uli gibt. Hierbei treten zwar an d(-.Zn Klemmen 6..7 Halbwellenscheitel von beispielsweise 150 Volt auf, was z.B. einem Scheitelwert des durch den Widerstand 9 fließenden DämDfunRsstromes von 50 Amp entspricht. Doch ist das nur so kurz-

  zeitig der Fall, daß sich der temperaturabhängige Widerstand 29

  es

  nicht so erwärmt, wie/zum Zünden des Thyristors 315 erforderlich

  wäre. Es s,teigt nämlich der durch die Widerstände 24 und 25 fliessende Strom nicht so stark an, daß der Spannungsabfall an dem Widerstand 25 die Sperrspannung der Zenerdiode 41 übersteigen würde. Andererseits genügt der durch den Widerstand 29 fließende Strom, um die Kippzehwingung in wenigen Halbwellen ausklingen zu lassen, Wenn aber z.B. in der Phasen-Leitung R in der Nähe der Einbaustelle des Spannungswandler-Satzes ein satter Erdschluß auftritt, entsteht an den Klemmen,6, 7 eine Spannung mit einem Effektiv-Wert von beispielsweise 100 Volt. Infolgedessen fließt durch den temperaturabhängigen Widerstand 29 ein entsprechend großer Strom. In dem Maße, in dem dieser Widerstand hierdurch erwärmt wird, steigt sein Widerstandswert. Infolgedessen erhöht sich das Verhältnis zwischen dem Strom, der durch die Widestände 24 und 25 fließt und dem durch den Widerstand 29 flielienden Strom. Dem--ufolge steigt der Spannungsabf411 am Widerstand 25, Nach einer gewissen Zeit, die beispIel Aweise 10 Sekunden beträgt, also mit einer gewissen Verzögerung, überwiegt der Spannungsabfall am Widerstand 25 die Sperrspannung an der Ze,nerdiode 41. Der Thyristor 35 wird daher gezündet, und der demgemäß durch die Magnetwicklung.des Relais 33 fließende Strom bewirkt, daß die beiden Trennschalter 15 und- j0 geöf fne-t'werden. Nunmehr* ist der Widerstand -1,0 wirksam.. pf so dalD, der durch ihn und den-Widerstand-9 fließende Däm ungsstrom trotz der Erhöhung der,- Spannung- an den Kl#erarnen..--6 Bund 7 beschränkt ist', Die Bemessung der Widerptände 9 Ünd--10 -ist mit Rück-: s± cht auf die Auslegung des- -Spannungswaridler-Satzes so gewählt, gs-s daß die Spannungswandler mit dem--sich ergebenden DümDfun- trom dauernd belastet werden können, Sobald der Erdschluß beseitigt ist und demgemäß,-da'.e-Spannung an den Kle-mmen 6"7 absinkt, nimmt der Spannungsabfall an dem 'diderstand 25 unbeeinflußt.#von dem tempetaturabhängigen-Widerstand_ 2 --Q4eit ab, daß er nicht. mehr die Sperrs pannunG der--.q s Zenerdi , ode 41 Überwiegt.- Daher wird- derb Thyristor;gelöscht, undes verschwindet dle-E-rregung de-s Relais, 33, so--daß--die Trennn Sonach wird ohne: ei schalter 15 und 30-geschlossen werde -#ne von- deim -temperaturabhängigen WiderStand--29 ausgehende: Verzögerung -(jer--Widerstand 10. kurtgeschlossen. Demnäch wird der nur-durchden Widerstand 9 flie-,1J-ende Dämpfungsstrom wiederhergestellt.' Da der terilpe-x;aturabhängige Ididerstand 29 -,durch den -geschloßsenen Trennschalter --40 wieder an-die Gleichspannung des-Gleichrichters 18 anggschrossen ist.. ist der. Kippspannungswächter- wieder bereit für weitere ErdschlUsbe.
• Die-GleIchrichter-Diode ;)b gewährleistet, daß die-Energie--der Magnetwicklung des Relais 33 nicht über-den ThyrIstör :55# abLießt, Damit v'tird erreicht, daß dann,-wenn die-SpannunG,#.an#-der- -,Steuer-("lektrode des Thyristors 35 _unter, -de n S c hwe llwer t s I-nkt-.,'- der Thyristor gelöscht wird.-Der Elekt-rolyt-Kondensgtor -31 bewirkt eine Glätt-Ung,des-- durch.den Wider-Stand 25 f lie Menden pulsl:erenden-Gleichstromes.
• Fig. veranschaulleilt, die-durch den,temr#eraturabliängigen Widerstand 29'bAwirkten Vei#,iögerungen.- Über der Spannung U an den Klem-men 6, 7 sind die Verzögerungszeiten V aufgetragen. Die ausgezogene Linie 42 gilt für C.en Fall, daß Erdschlüsse nur in großen Zeitabständen auftreten. Danach wird bei einer Spannung U von 100 Volt das Öffnen des Trennschalters 15 um 10 Seiakunden verzbgert. Bei einer Spannung von 60'Volt beträgt die Verzögerungszeit _39 Sekunden, Wenn aber z.B. -schon nach einer Minute seit dem Beginn eines ersten Erdschlusses, nachdem dieser beseitigt ist, schon nieder ein weiterer Erdschluß in einer der Phasenleitungen des Netzes in der Nähe der Einbaustelle des Spannungswandler-Satzes auftritt, ist die strichpunktierte Kurve 43 maßgebend. Hierbei ergeben sich geringere-Verzögerungszeiten, weil beim Eintreten des zweiten Erdschlusses der temperaturabhängige Widerstand 29 noch nicht völlig abgekühlt ist. So erhält man bei einer Spannung an den Klemmen 6, 7 von 100 Volt eine Verzögerungszeit von 4 sekunden und bei.einer Spannung von 60 Volt eine Verzögerungszeit von 17 Sekunden.
• Bei dem beschriebenen Ausfhrungsbeisp-'Le-l ist der temperaturabhängige Widerstand 29 ein Kaltleiter, der Im kalten Zustand_ besser leitet als im erwärmten Zustand. Grundsätzlich kowünt auch die Anwen-'ung von solchen temperaturabhängigen,Viderständen in Betracht, die bei e.rhöhter Temperatur besser leiten als bei niedriger T.;#mperatur, wobei die Schaltung na#urgemäß entsprechend ausgeführt werden muß,

Claims (2)

1. P a t e n t a n s j2 r Ü c h e -1. Einriähtung zum Schutz von Erduhgs#Spannungswandlern gegen Kippschwingungen mittels eines Dämpfungswiderstandes, der an in offenes Dreieck, geschaltete Wicklungen-eines Wandier-Satzes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungswiderstand (9,.10) unter dem Einfluß einer Kombination zwischen einem temperaturabhängigen Widerstand (29)-ünd einer kontaktlosen-Halteeinriehtung (,-353 41, 25, -31) steht derat, daß nach dem Auftreten eines Erdschlusses, durch den die Spannung an dem offenen Dreieck erhöht'wirdi und nach einer Verzögerung, die durch eine der Spannungserhöhung entsprechende Erwärmung des temperaturabhängigen Widerstandes (29)'. bewirkt wird,-der Dämpfungswiderstand vergrößert wird, während bei Wegfall des Erdschlusses der-Dämpfungswiderstandswert durch die-kontaktlose Halteeinrichtung ohne eine solche Verzögerung auf seinen Ausgangswert herabgesetzt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet -dur,ch eine Vorrichtung (30) zum selbsttätigen Ausschalten und Einschalten des temperaturabhängigen Widerstandes (29) nach dem Auftreten bzw. beim Verschwinden des Erdschlusses. _3,. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die-Halteeihrichtung,einen.,Widerstand (25) enthält, der« parallel zu dem temperaturabhängigen Widerstand (2-9) über einen mit beiden in Reihe-liegenden Widerstand (23) an -eine Spannung angeschlossen ist, die der Spannung an deid offenen Dreieck proportional ist", und daß der Spannuhgsabfall-an dem erstgenannten Widerstand (25) im Zusammenwirken mit der S-perrspannung einer.' Zenerdiode (41) zur Steuerung.el'hes-Thyristors (35) dien-t-,--welcher ein Sehaltglied -3.3) - zum Vergrößern und Verkleinern des DämpfungswiderstAnds#wertes Peeinflußt. 4. Einrichtung nach Anspruch -3, dadurch gekennze,ichn'etÄ---daß der Dämpfungswiderstand--aus zwei Teilen (9, 10)--besteht von denen einer-(10) mittels des Schaltgliedes zu-Und abgeschaltet wird.