DE1638169C3 - Richtungsvergleichsschutzeinrichtung für ein- oder mehrphasige Wechselstromsysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtungsvcrgleichsschutzeinriehtung für ein- oder mehrphasige Wechselstromsysteme mit einem Netzwerk zur Erzeugung einer einphasigen, vom Fehlerstrom abhängigen elektrischen Größe (Spannung) an jedem Ende ties zu schützenden Systems, mit einem jedem Netzwerk nachgeschalteten Transformator, an dessen Sekundärwicklung ein Auslöserelais angeschlossen ist und bei der die Transformatoren über Hilfsleitungen verbunden sind.

Bei einer solchen aus der Patentschrift 14 341 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannten Schutzeinrichtung ist an die Sekundärwicklung eines jeden Transformators ein wattmetrisches Relais angeschlossen. Mit Hilfe dieses vvatlmetrisehcn Relais kann die Fehlerrichtung bestimmt werden. Ls besteht jedoch bei dieser bekannten Schutzeinrichtung die Ciefahr, daß eines der wattmetrischeii Relais durch Fremdspannungen, welche in den Hilfsleitungen durch zu diesen parallel verlegte Lasilcitungen induziert werden, angeregt wird iind somit eine Fehlauslösung des zugeordneten Leistungsschalter:; verursacht.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine Richlungsvergleichsschuizeinrichtiing zu schaffen, hei der Fehlauslösungai auf Grund von in len HiHsleiuingeninduzienenFreindspannungen nicht erfolgen können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Richlungsvergleiclisschutzeinrichuiiig der eingangs beschriebenen An dadurch, daß in .Reihe zu dim Auslöserelais der Lasisirumpfad eines Transistors und der Sleuerstromkreis dieses Transistors angeschlossen ist, daß über die Hilfsleitungen und über Sperrdioden ein Teil des Steuerstromkreises des Transistors mit der Sekundärwicklung des dem Netzwerk am anderen Ende des zu schützenden Systems nachgeschalteten Transformators in der Weise verbunden ist, daß der Steuerstromkreis gesperrt ist. wenn zu gleicher Zeit die Polarität der Sekundärspannungen beider den Netzwerken nachgeschalteter Transformatoren verschieden ist, und daß zwischen die Hilfsleitunger> iiberbrückungsglieder derart geschallet sind, daß Spannungen solcher Polarität, die im nichtsperrenden Sinn auf die Steuerstrompfade der Transistoren wirken, kurzgeschlossen sind.

Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in F i g. 1 dargestellt. Der Abschnitt I mit den Phasenleitern LA, LH und /-(' kann durch Leistungsschalter CB 1 und CH 2 abgetrennt werden. An beiden Enden .Sl und Sl dieses Abschnittes sind Stromwandler CTl und CI 2 angeordnet, deren Sekundärwicklungen je einem Netzwerk 4, 5 zugeführt sind. In diesen Netzwerken 4.5 werden die in den Phasenleitern fließenden Ströme in bekannter Weise in einen einphasigen Wechselstrom umgewandelt, der bei Auftreten eines Kurz- oder Erdschlusses innerhalb oder außerhalb des zu schützenden Abschnittes 1 der Leitung auftritt. Ausgangsseitig sind den Netzwerken 4 und 5 Transformatoren 6 und 7 nachgeschaltet. Den äußeren Abgriffen8, 10 bzw. 9, 11 der Sekundärwicklungen dieser Transformatoren 6 und 7 ist zur Spannungsbegrenzung eine Gasentladungsröhre NE parallel geschaltet. Außerdem sind zwischen die Abgriffe zueinander in Reihe die Wicklung je eines Auslöscrelais 14, 15, der Laststrompfad je eines Transistors 16, 17 und je eine Sperrdiode 18. 19 angeschlossen. Parallel zu den Wicklungen der Auslüserelais 14 und 15 liegen Glättungskondensatoren 22 und 23, die gewährleisten, daß bei über das Auslöserelais fließendem Halbwellenstrom dieses ohne zu flattern angezogen bleiben kann. J ein zusätzlicher Abgriff 12, 13 an den Sekundärwicklungen der Transformatoren 6.7 dient zur Entnahme der Stcuerspannung. Zwischen den Abgriffen 12 und 10 bzw. 13 und 11 sind die Steuerstromkreise, bestehend aus der Reihenschaltung je eines Widerstandes 36, 37. je eines zweiten Widerstandes 26«, 27«, der Basis-Emittcrstreckc des jeweils zugehörigen Transistors 16. 17 und den Sperrdiodon 18, 19 angeschlossen, deren Kathodenseiten mit den Abgriffen 10 bzw. 11 der Sekundärwicklungen der Transformatoren 6 und 7 verbunden sind.

Parallel zur Emitter-Dasisstreckc jedes der Transi-

slnieii 16 und 17 ist eine Diode 30. 31 « angeschlossen. Diese Dioden verhindern. daß die limitier der Transistoren 16 und 17 positiv gegenüber der Basis werden können. Die Sekundäreicklunuen der beiden Tinnsloimaiorcn (> und 7 sind über 1 lilisleitungen 32 und 33 miteinander verbunden. Dadurch ist der /weile Widerstand 26 « im Sieuerstionikicis des Transistors 16 über eine Sperrdiode 28. einen Widerstand 26 die Hillslciuingen 32 und 33 sowie über eine weitere Sperrdiode 25 mit den Abgriffen 9 und 11 des Transformators 7 am anderen Leiumgsende verbunden. In gleicher Weise ist der /weile Widersland 27« im Steuerstromkreis de> Transistors 17 über eine Sperrdiode 31. einen Widerstand 27, die Hilfsleiiungen 32 und 33 und über eine weitere Sperrdiode 24 an die Abgriffe 8 und 10 der Sekundärwicklung des Transformators 6 angeschlossen. i beibrüekungsdioden 34 und 35 an beiden E>den der Hilfsleitungen 32 und 33 verhindern, daß infolge von in den Hilfsleitungen 32 und 33 induzierten Fremdspannungen die Hilfsleitung 33 positiv gegenüber der Hilfsleitung 32 werden kann

Die Kontakte der Auslöscrelais 14 und 15 sind in den Auslosekreis des zugehörigen Leistungsschalters CB 1, CVi 2 eingeschaltet. Sie liegen in Reihe zu der Wicklung eines Halterelais ARl. ARl. /u der Wicklung einer Auslösespule 7Tl, IC 2. zu einem Hilfskontakt (ß 1 «. CB 2 α Beim Schließen des Kontaktes des Auslöserelais 14 fließt über die Auslösespule TC 1 und die Wicklung des Halterelais AR 1 ein Strom, der das Haltcrelais AR 1 zum Ansprechen bringt und die Auslösung des Leistungsschalters CVi 1 einleitet. Wenn der Leistungsschalter CB 1 ausgeschaltet ist. ist der Hilfskontakt CVi I α des Leistungsschalters CB I geöffnet, so daß sowohl die Auslösespule TCl als auch das Hallerelais ARX spannungslos wird.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Richtungsvcrgleichsschutzeinrichtung ist folgende:

Wenn ein Fehler auf dem zu schützenden Leitungsabschnitt oder außerhalb desselben auftritt, liefern die Netzwerke 4 und 5 je eine einphasige Wechselspannung, deren gegenseitige Phasenlage davon abhängt, ob die Fehlerström; an beiden Seiten des zu schützenden Abschnittes 1 in die Leitung hineinfließen oder ob der Fehler außerhalb liegt, so daß der Fchlerstrom nur den zu schützenden Abschnitt durchfließt. In einem bestimmten Zeitpunkt, in dem der Abgriff 8 an der Sekundärwicklung des Transformators 0 positiv ist gegenüber dem Abgriff 10, liegt an dem Transistor 16 und der Wicklung des Auslöserelais 14 eine Spannung an. Da zu gleicher Zeit der Abgriff 12 positiv gegenüber dem Abgriff 10 ist, fließt ein Steuerstrom vom Abgriff 12 über den Widersland 36. den zweiten Widerstand 26«, die Basis-Emitterstrecke des Transistors 16 und die Sperrdiode 18 zum Abgriff 10. Dadurch wird der Transistor 16 leitend, so daß ein Strom über die Wicklung des Auslöserelais 14 fließen kann, wenn die Fehlersirömc in beiden Transformatoren 6 und 7 etwa die gleiche Phasenlage aufweisen, denn in diesem Fall isi zur gleichen Zeit der Abgriff 9 am Transformator 7 am anderen Ende positiv gegenüber dem Abgriff 11, 5,0 daß, bedingt durch die Sperrdioden 25 und 28. vom Transistor 7 kein Strom über die Flilfslcitungcn 33 und 32 fließen kann. Allerdings wird in gleicher Weise wie am Leitungsendc S 1 am Leitungsende Sl der Transistor 17 durchgesteuert, so daß auch die Wicklung des Auslöserelais 15 vom Strom durchlassen wird.

Wenn der Ahgritl K) der Sekundärwicklung des 1 ranslormatois 6 positiv Ki ueuenüber dem Abgrill 8. so kann, bedingt durch die Sperrdiode 18 und die Durchlaßrichtung ties Transistors 16, über die Wicklung des Aiislöserelais 14 kein Strom Hießen. Auch der Transistor 16 erhält keinen Steuerstrom. AlL-rding* wird in diesem Fall die an den Abgriff Kl

in angeschlossene Hilfsleitung 32 positiv gegenüber -'.er Hilfsleitung 33. und es Hießt ein Strom über die Sperrdioden 28 und 31 sowie über die dazu in Reihe geschalteten zweiten Widerstände 26« und 27« und die Widerstände 26 und 27. Wenn der Fehler innerhalb des zu schützenden Abschnittes 1 liegt, ist gleich/eilig auch der Abgriff 11 an der Sekundärwicklung des Transformators 7 positiv neuenüber dem Abgriff 9. so daß auch von Transformator 7 ein Strom über die Dioden 28 und 31 und die dazu in Reihe geschalteten /weilen Widerslände 26«. 27« und die Widerstände 26. 17 fließen kann. Iber die Hilfsleitungen 32 und 33 fließt in dieser Hulbwelle nur der Differen/strom der von dei. Transformatoren 6 und 7 gelieferten Ströme. Diese Ströme nahen ,m den zweiten Widerständen 26« und 27« einen Spannungsabfall zur Folge, der den Steuerstromkreis des zugehörigen Transistors 16 und 17 spent. Bei innenliegendem Fehler weiden also die Auslöserelais 14 und 15 von einem durch die Kondensatoren 22 und 23 geglätteten Halbwellenstrom beeinflußt und bewirken die unverzügliche Auslösung beider Leistungsschalter CB 1 und CB 1.

Wenn der Fehler außerhalb des zu schützenden Abschnittes liegt, ist die Phasenlage der von den Netzwerken 4 und 5 abgegebenen Spannungen voneinander verschieden. Während z.B. der Abgriffe positiv gegenüber dem Abgriff 10 ist. ist gleichzeitig der Abgriff 11 positiv gegenüber dem Abgriff 9. Die zwischen den Abgriffen 8 und 10 liegende Spannung liegt dann an dem Laststrompfad des Transistor^ 16 an. Gleichzeitig wird, ausgehend vom Abgriff 11. die Hilfsleitung 32 positiv gegenüber der Hilfsleitung 33. so daß über die Diode 28 und den zweiten Widerstand 26« sowie über den Widerstand 26 und die Speirdiode 25 ein Strom fließen kann. Dieser Strom hat zur Folge, daß am zweiten Widerstand 26« ein Spannungsabfall auftritt, der der Steuerspannung zwischen den Abgriffen 12 und 10 entgegenwirkt und den Stcuci kreis des Transistors 16 sperrt.

Infolgedessen kann bei außenliegenderr. Fehler der Transistor 16 nicht leitend werden, und das Auslöserelais 14 erhält keinen Ansprechstrom. In gleicher Weise ist während einer Halbwolle de/ Abgriff 9 der Sekundärwicklung des Transformators 7 positiv ge-

genüber dem Abgriff 11 und der Abgriff 10 d>"r Sekundärv icklung des Transformators 6 positiv gegenüber dem Abgriffe, so daß über die Sperrdiode 31 und den zweiten Widerstand 27« sowie über die Hilfsleitungen 32 und 33 ein Sperrstrom fließt, der

Jen Steuerkreis des Transistor 17 sperrt. Bei außenliegendem Fehler werden also beide Auslöserelais 14 und 15 nicht anziehen, da die dazu in Reihe geschalteten Transistoren 16 und 17 gesperrt bleiben.

Induzierte Spannungen zwischen den Hilfslcitungen 32 und 33 können, wenn durch sie die Hilfsleitung 32 positiv gegenüber der Hilfsleitung 33 wird, nur wahrend ihrer Dauer eine geringfügige Verzögerung der Auslösung zur Folge haben, während bei

der umgekehrten Polarität, bei der die Hilfsleitung 33 positiv gegenüber der Hilfsleitung 32 ist, diese Spannung sofort über die (jberbrückungsdiodcn 34 und 35 an den Enden der Hilfsleitungen 32 und 33 abgebaut wird. Man erhält also eine RichtungsvergleiehsschutzcinrichUnig mit Hilfsleitungen. die weitgehend unempfindlich gegenüber dem Einfluß von Frcmdspannungcn sind. Außerdem gestattet es die vorgeschlagene Anordnung, mit geringen Strömen auszukommen, die über die Hilfslcilimgen übertragen werden müssen, so daß auch Hilfsleitungen mit relativ hohem Widerstand zur sicheren Betätigung der RichtungsvergleichsschutzcinrichUing ausreichen. Auch bei Unterbrechung der einen oder anderen Hilfsleistung infolge eines Fehlers kann im Fall eines gleichzeitig auftretenden Fehlers innerhalb des zu schützenden Systems die Auslösung gewährleistet werden.

In F i g. 2 ist auf der Ordinate der Strom in einen der Auslüserulais 14 und 15 und auf der Abszisse dei Phasenwinkel /wischen den von den Netzwerken \ und 5 abgegebenen Spannungen dargestellt. Die ge strichelten Kurven 41 in F-'i g. 2 kennzeichnen dk Relaisströine. die sich einstellen, wenn die Transformatoren 6 und 7 gesättigt sind, während die voll aus gezogenen Kurven 4?. die Relaisströme darstellen wenn die Transformatoren nicht vollständig gesättig

ίο werden. Für den Fall, daß die Ansprechgrenze ilci Auslöserelais 14 und 15 entsprechend der Linie 4.¹ eingestellt ist. liißt sich erreichen, daß die l.eistungs schalter Cl) 1 und CT? 2 im F3crcich des Phasenwinkel Unterschieds zwischen den Spannungen der Netz werke4 und 5 zwischen 140 und 220 nicht an sprechen. Diese Einstellung wird in allen Füllen ein« ausreichende Sicherheit gegen ein Fehlansprechci der Schutzeinrichtung bieten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. RiehiungsvergleiehssclHitzeinriehtunglürcinirIci nichi phiisiyc Wechselstromsysteme mit einem Netzwerk zur Erzeugung einer einphasige, ι. vDiii Fchlerslrom abhängigen elektrischen Größe (Spannung) an jedem Untie ties /u schiil-/entleii Sv stern·., mit einem jedem Net/u erk nachgeschütteten I ransl'ormalor. an dessen Sekundärwicklung ein Ausloserelais angeschlossen isi und bei der die 1 ransformaioreii über Ilillsleilungen verbunden sind, dadurch ge kenn-/ e i c h net. daIA in Reihe zu dem Auslöserelais (11: 15) der Lasistronipfad eines Transistors (16: 17) und der Steuei Stromkreis dieses Transistors (16: 17) angeschlossen ist. daß über die Hilisleitungen (32. 33) und über Sperrdioden (24. 25. 18. 19, 28. 31) ein Teil des Steuei Stromkreises des Transisü rs mit der Sekundärwicklung des dem Net/werk am anderen Ende des zu schützenden Systems nachgeschalleten Transformators (7:6) in der Weise verbunden ist, daß der Steuersiromkreis gesperrt ist. wenn zu gleicher Zeit die Polarität der Sekundärspaiinungen beider den Net/werken naehgeschalleier Transformatoren (6. 7) verschieden ist. und daß zwischen die Hilfsleitungen (32. 33) Überhrückungsglieder derart geschaltet sind, daß Spannungen solcher Polarität, die im n'chtsperrenden Sinn auf die Steuerstrompfade der Transistoren (16. 17) wirken, kurzgeschlossen sind.

2. RiehUingsvergleieiisschi'^Tzeinricht.ung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Sperrung des Steuerstromplades der Transistoren (16 oder 17) in diesen ein Widerstand (26« bzw. 27 ei) ,eingeschaltet ist. der über Sperrdioden (28. 25 bzw. 31. 24) an die Sekundärwicklung des dem Netzwerk am jeweils anderen Ende des zu schützenden Systems nachgeschalteten Transformators (7 bzw. 6) angeschlossen ist, daß weitere mit entgegengesetzter Polarität in den Laststrompfad der Transistoren (16 oder 17) eingeschaltete Sperrdioden (18 bzw. 19) derart vorgesehen sind, daß verhindert wird, daß der Laststrompfad von dem über die Hilfslcitungen (32, 33) fließenden Strom beeinflußbar ist.