DE1763373C - Anregeschaltungsanordnung für Einrichtungen zum Schutz mehrphasiger elektrischer Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anregeschaltungsanordnung für Einrichtungen zum Schutz mehr-

phasiger elektrischer Systeme, die mit einer Einrichtung zur Kurzunterbrechung der Leitungsverbindungen der mehrphasigen elektrischen Systeme ausgerüstet sind, bei der für jede Phase Anordnungen zur Bildung spannungsproportionaler Richtgrößen einerseits

in Stern und andererseits in Reihe zu ebenfalls in Stern geschalteten richtungsempfindlichen Schaltelementen (polarisierte Relais) derart geschaltet sind, daß das richtungsempfindliche Schaltelement jeder Phase außer von anderen gegebenenfalls vorhandenen

Richtgrößen vom der spannungsproportionalen Richtgröße der eigenen Phase im sperrenden und von den spannungsproportionalen Richtgrößen der übrigen Phasen im auslösenden Sinn beeinflußbar ist.
Eine solche Anregeschaltungsanordnung ist be-

kannt (schweizerische Patentschrift 416 746. Bei dieser bekannten Anregeschaltungsanordnung ist zusätzlich zu der Messung der Impedanz auch eine Beeinflussung der Ströme und Spannungen der Phasenleiter untereinander vorgesehen. Es werden von den Span-SS nungswandlern und von den Stromwandlern Ströme Gleichrichtern zugeführt, die spannungs- und strom-, proportionale Gleichspannungen bilden. Diese An-' Ordnungen zur Bildung spannungs- und stromproportionaler Richtgrößen sind je für sich in Stern geschal-

tet und an Wicklungen polarisierter Relais angeschlossen, die ihrerseits ebenfalls in Stern geschaltet sind. Beide Stempunkte sind durch einen Kopplurigswiderstand miteinander verbunden. Die Sternschaltung der polarisierten Relais und der spannungs- und

strompropgrtionalen Richtgrößen hat den Erfolg, daß auf das polarisierte Relais einer Phase die Spannungen der übrigem Phasen im auslösenden und die Spannung der eigenen Phase im sperrenden Sinn wirkt und

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daß entsprechend bei den stromproportionalen Rieht- dieser Gleichrichter sind an Widerstände 4,5 und 6 größen der Strom der eigenen Phase im auslösenden angeschlossen, an denen dadurch spannungspropor- und die Ströme der übrigen Phase auf diese Phase im tionale Gleichspannungen als Slchtgrößen abgrejfbar speixenden Sinn wirken. Bei dieser Anregeschalüings- sind. Die Widerstände 4,5 und 6 sind zu einem Sternanordnung hängt das Auslösen eines polarisierten 5 punkt 7 zusammengeschaltet und an richtungsemp-Relais nicht nor von dem Verhältnis von Spannung fmdliche Sehaltelemente 8,9 nnd 10» z. B. polarisierte and Strom der eigenen Phase ab, sondern e folgt Relais, angeschlossen. Die richtungsempfindlichen außerdem bevorzugt, wenn die eigene Spannung im Schaltelemente 8, 9 und 10 haben Je eine weitere Verhältnis zs den Spannungen der übrigen Phasen- Wicklung zum Anschluß stromproportionaler Richtleiter gering ist oder wenn der eigene Strom im Ver- to größen. Dieser Anschluß muß aber nicht unbedingt hältnis zu den übrigen Strömen groß ist Bei einem vorhanden sein. Die übrigen Enden der Wicklungen auftretenden Fehler und entsprechend niedriger Im- der richtungsempfindlichen Schaltelemente 8, 9 und pedanz wird also der Phasenleiter nut der niedrigsten 10 sind ebenfalls zu einem Stempnkt 11 zusammen-Spannung bnd dem größten Strom bevorzugt ausge- gefaßt Beide Stempunkte sind über einen Kopplungswählt i₅ widerstand 12 und eine Zenenfiode 13 miteinander

Bei Freileitungen ist es vor allem bei Auftreten verbunden. Die Wirkungsweise dieser bis dahin beeines Erdschlußfehlers in vielen Fällen übdch, die so- ' kannten Anordnung ist folgendermaßen:
genannte Kurzunterbrechung durchzuführen. Bei die- Jede Spannung an einem der Widerstände 4, 5 ser Kurzunterbrechung wird der fehlerbehaftete Pha- und 6 beeinflußt das zugehörige und in Reihe gesenleiter für eine kurze Zeit, z. B. etwa 0,2 Sekunden, ao schaltete richtungsempfindliche Schaltelement 8, 9 abgeschaltet und anschließend wieder zugeschaltet. oder 10 im sperrenden Sinn. Wenn jedoch die Span-Eine solche Kurzunterbrechung soll eine endgültige nung im Widerstand 4 wesentlich geringer ist als die Abschaltung der Leitung bei vorübergehenden Erd- Spannungen in den Widerständen 5 und 6, so entsteht schlußfehlern vermeiden. Durch die kurzzeitige Aus- eine erhöhte Gegenspannung zwischen den Sternschaltung wird ein eventuell b ^stehender Erdschluß- as punkten ~> und 11, so daß der Strom in der Wicklung lichtbogen auf der Leitung gelöscht, und die Leitung des richtungsempfindlichen Schaltelementes 8 stark kann, wenn kein Dauerfehler vorhanden ist, schon vermindert wird, oder — wenn die Spannung am nach 0,2 Sekunden wieder in Betrieb genomisfen Widerstand 4 sehr gering ist — sogar umgekehrt werden. werden kann. Dieser Kopplungseffekt bewirkt, daß

Während der Kurzunterbrechung ist also minde- 30 das richtungsempfindliche Schaltelement einer Phase stens Phasenleiter für eine bestimmte Zeit strom- und abhängig von den Spannungen der übrigen Phasen spannungslos. Dieser Zustand des fehlerbehafteten · beeinflußt wird, er hat im Normalfall bei Auftreten Leiters während der Kurzunterbrechung, also nach eines Fehlers den Vorteil, daß die Anregeschaltungs-Ansprechen des Schutzes, stellt aber ebenfalls wie ein anordnung sehr empfindlich ist und in allen Fehler-Fehler eine unsymmetrische Belastung der zu schüt- 35 fällen die richtige Phase auswählt. Wenn jedoch inzenden Leitung dar und kann daher dazu führen, daß folge eines Fehlers auf einer Phasenleitung z. B. die der Anregeschaltungsanordnung infolge der Kurz- Spannung U_R zusammengebrochen war und anschlieunterbrechung ein Fehler vorgetäuscht wird und der ßend nach Anregung und nach Auslösung des der Schute zum Abschalten einer fehlerfreien Phase ver- Anregeschaltungsanordnung nachgeschalteten Schutanlaßt wird. 40 zes infolge einer Kurzunterbrechung die Phasen-

Man könnte nun daran denken, zur Unterschei- leitung/? abgeschaltet wird, so wird nach Abschaldung, ob eine Kurzunterbrechung oder ein Fehler auf tung dieser Phasenleitung die Spannung U_R Null sein, der Leitung vorhanden ist, die Anregeschaltung wäh- Dies hat zur Folge, daß von den Spannungen an den rend einer Kurzunterbrechung unwirksam zu machen. Widerständen 5 und 6 in der Anregeschaltungsanord-Diese Maßnahme hätte jedoch den entscheidenden 45 nung nach F i g. 1 ein Auslösestrom über die in Reihe Nachteil, daß ein Fehler, der während der Kurz- zum Widerstand 4 geschaltete Wicklung des richtungsunterbrechung auf den gesunden Phasenleitern auf- empfindlichen Schaltelementes 8 fließt und eine ertritt, nicht mehr erfaßt werden kann und so nur ver- neute Anregung des Schutzes bewirkt, obgleich mögzögert abgeschaltet wird. licherweise kein Fehler auf der Leitung mehr vorhan-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 5" den ist. Anregeschaltungsanordnung so auszubilden, daß Um dieses Fehlansprechen der Anregeschaltungs-

diese auch bei einer Kurzunterbrechung funktions- anordnung zu vermeiden, ist dem Koppiungswider-

fähig bleiben kann, ohne daß eine Fehlanregung in stand 12 zwischen den Sternpunkten 7 und 11 ein

Kauf genommen werden muß. Relaiskontakt 14 parallel geschaltet. Dieser Kontakt Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer 55 ist beispielsweise der Kontakt eines Relais, dessen Anregeschaltungsanordnung der eingangs beschriebe- Wicklung dem Schutz nachgeschaltet ist, der die

nen Art erfindungsgemäß dadurch, daß in der An- Kurzunterbrechung einleitet. Durch Schließen des

regeschaltungsanordnung mindestens ein Schaltglied Relaiskontaktes 14 während der Kurzunterbrechung

zur Aufhebung der Kopplung der spannungspropor- wird gewährleistet, daß die Spannung zwischen den

tionalen Richtgrößen untereinander derart angeord- 60 Sternpunkten 7 und 11 nur noch einen sehr geringen net ist, daß für die Dauer einer Kurzunterbrechung Betrag ausmacht. Dadurch wird auch der von den

die Kopplung der spannungsproportionalen Rieht- Widerständen 5 und 6 bei einer Kurzunterbrechung

größen aufhebbar ist. ' gelieferte Auslösestrom auf das richtungsempfindliche

Bei einem ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausfüh- Schaltelement 8 erheblich vermindert Man kann den

rungsbeispiel werden die Spannungen U_R, U_s, U_T von 65 Relaiskontakt 14 auch parallel zu der Reihenschal-

nicht dargestellten Spannungswandlern abgenommen tung des Kopplungswiderstandes 12 und der Zener-

und den Wechselstromanschlüssen von Gleichrich- diode 13 schalten; in diesem Fall würde die Kopp-

tern 1, 2 und 3 zugeführt. Die Gleichstromanschlüsse lung der spannungsproportionalen Richtgrößen auf

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den Wert NuU vermindert. Während nach Schließen einen Gleichrichter 24 an die Sekundärwicklung eines des Relaiskontaktes 14 bei dem angenommenen Feh- Transformators angeschlossen, dessen Primärwickler in der PhaseR das richtungsempfindliche Schalt- lung von einem dem Nullstrom/, der Verbindungselement 8 nicht mehr ansprechen kann, da kein Aus- leitung proportionalen Wert beaufschlagt wird. Zur lösestrom von den Spannungen an den Widerständen 5 5 Erzielung eines Primärstromes, der dem Nullstrom und 6 über das Schaltelemente fließt und da weder der Verbindungsleitung entspricht, ist beispielsweise eine Spannung Ü_R noch ein Strom in dem betreffen- die Primärwicklung des Transformators 25 in die 'den Phasenleiter vorhanden sind. Während dieser Sternpunkt-Erd-Verbindung des Stromwandlersatzes Zeit sind aber beide richtungsempfindlichen Schalt- der Verbindungsleitung eingeschaltet. Der Eingangselemente 9 und 10 voll funktionsfähig; sie haben nur xo anschluß des Transistors 22a ist mit einem weiteren nicht mehr die Eigenschaft, daß außer der Spannung Transformator 26 verbunden, dessen Primärwicklung der eigenen Phase auch die Spannung der anderen ' einerseits an ein festes Potential und andererseits über Phase einen Einfluß auf den Auslösezeitpunkt hat. Sperrdioden 27, 28 und 29 an die Auslöseleitttng In F i g. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dar- einer Schutzeinrichtung. angeschlossen ist, die die gestellt. An Stelle des Relaiskontaktes 14 in der Ver- 15 Kurzunterbrechung der Verbindungsleitung einleitet bindungsleitung zwischen zwei Sternpunkten sind in An die Gleichstromklemmen des Gleichrichters 24 ist Fig. 2 zur Entkopplung der Strompfade jedem rieh- außerdem ein Belastungswiderstand 30 angeschlostungsempSndiichen Schaitelemeni δ, 9 und 10 zwei sen, der den vom Transformator 25 übertragenen !und Dioden 15,18 bzw. 16,19 bzw. 17,20 zugeordnet, im Gleichrichter 24 gleichgerichteten NuHstrom in und zwar ist in Reihe zu der Wicklung, die mit den ao eine dem Nullstrom proportionale Spannung umwiin-Widerständen 4,5 und 6 der spannungsproportiona- delt. Diese Spannung wird gleichzeitig als Speisespiralen Richtgrößen verbunden ist, jeweils die Diode 18, nung der Kippschaltungsanordnung verwendet. Dazu 19 bzw. 20 geschaltet, welcher Reihenschaltung je- sind die Speisespannungsanschlüsse 31 und 32 an die weils die Diode 15,16 bzw. 17 parallel geschaltet ist. Enden des Belastungswiderstandes 30 angeschlossen. Durch diese Diodenanordnung parallel und in Reihe as Die beschriebene Schaltungsanordnung hat foizu jedem'richtungsempfindlichen Schaltelement wird gende Wirkungsweise: Wenn in der Verbindungserreicht, daß bis zum Erreichen des Wertes Null des leitung ein Fehler auftritt, der einen NuUstrom jsur Stromes in einem der richtungsempfindlichen Schalt-' Folge hat, so wird über den Transformator 25 und elemente 8, 9 oder 10 die Kopplung voll erhalten den Gleichrichter 24 eine Spannung an den Bebleibt, während eine Umkehrung des Stromes in der 30 lastungswiderstand 30 gelegt. Diese Spannung hat Wicklung, die in Reihe zu den spannungsproportiona- über den Kondensator 23 einen Spannungsimpuls an len Richtgrößen geschaltet ist, nicht möglich ist Bei der Basis des Transistors 22 der Kippschaltungs-Umkehrung des Stromes, also dann, wenn die Span- anordnung zur Folge, so daß der Transistor 22 leinung der eigenen Phase praktisch Null und die Span- tend wird. Der Transistor 21 und der Transistor 22 a nung der anderen Phasen recht groß ist, sperrt die 35 der Kippschaltungsanordnung sind damit gesperrt. Es Diode 18, während die Diode 15 parallel zum rieh- wird also jedesmal, wenn die Speisespannung eingetungsempfmdlichen Schaltelement 8 durchlässig wird. schaltet wird, die Kippschaltung in eine definierte Hierdurch wird erreicht, daß zwar ein umgekehrter Lage gebracht. Da der Transistor 21 gesperrt ist, kann Strom fließt, jedoch diese Stromumkehr keinen Ein- die Anregeschaltungsanordnung mit den richtungsfluß auf das richtungsempfindliche Schaltelement 8 40 empfindlichen Schaltelementen 8,9 und 10 mit genimmt, so daß ebenfalls im Falle der Kurzunter- wohnter Empfindlichkeit ansprechen und die fehlerbrechung, wenn nämlich z. B. in der Phase R kein behaftete Leitung an den Schutz melden. Liegt der Strom und keine Spannung vorhanden sind, keine gemeldete Fehler innerhalb der geschützten Strecke, Fehlanregung mehr erfolgen kann. so spricht der angeregte Schutz an, und es kommt Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 3 dar- 45 über eine der Sperrdioden 27,28 oder 29 ein Spangestellt Hier sind wieder die richtungsempfindlichen nungsimpuls an die Primärwicklung des weiteren Schaltelemente 8,9 und 10 mit dem Stempunkt 11 Transformators 26, so daß damit der Transistor 22 σ und einer Verbindungsleitung zwischen den beiden leitend und der Transistor 22 gesperrt wird. Die Sper-Sternpunkten 11 und 7 dargestellt. In der Verbin- rung des Transistors 22 hat zur Folge, daß der Trandungsleitung liegt wiederum der Kopplungswider- so sistor 21 leitend wird und den Kopplungswiderstand stand 12 mit einer Zenerdiode 13 in Reihe. Parallel 12 mit der dazu in Reihe geschalteten Zenerdiode 13 zur Zenerdiode 13 and zum Kopplungswiderstand 12 überbrückt

Hegt der Emitter-KoBektor-Kreis eines Transistors Zwischen Basis und Emitter des Transistors 21 ist 21, der hier an SteDe des Relaiskontaktes 14 nach ein Kondensator 34 in Reihe zu einem spamiungs-Fig. 1 die Entkopplung durch Kurzschließen des 55 abhängigen Widerstand33, bestehend aus einem ohm-Koppiungswiderstandes 12 und der Zenerdiode 13 sehen Widerstand und einer darzu parallelgeschalteerreichen soQ. Der terr des Transistors 21 ten Diode, geschaltet Diese Reihenschaltung von zwischen Emitter and Basis ist an den Kollektor eines Kondensator 34 und spannnngsabhängigem WiderTransistors 22 angeschlossen. stand 33 ist nun so abgestimmt, daß der Transistor 21 f · Der Trs 22 bfldet zusammen mit einem 60 erst dann schaltet, wenn auf Grund des »Aus«-Kom-Tfsi 22a eine Kippschardnung. Die mandos des Schutzes die Kurzunterbrechung begon-Beschreibung der gegenseitigen Verbindungen beider Den hat. Die Zeitkonstante dieses Kreises ist also auf Transistoren kann unterbleiben, da derartige Kipp- die jeweilige Auslösezeit des Ldstangsschalters abzuschaltnngsaa allgemein bekannt sind. Die stimmen.

Transistoren 22 and 22a sind voneinander so ab- «5 Aus den drei Aasfünrongsbeispielen ist zu entneh-

bängig, daß jeweüs einer fan ilen and der andere mea, daß der der vorüegeadea Erfindung zugrunde im gesperrten Zustand ist Die Eingangssteuerleitnng liegende Gedanke — die Entkopphing der richtungs-

zum Transistor 22 ist über einen Kondensator 23 and empfindlichen Schaltglieder for eine Anregeschaltung

während einer Kurzunterbrechung —- unter Ausnutzung verschiedener bestimmter Spannungs- und Stromwerte durchgeführt werden kann, die sich bei der Kurzunterbrechung einstellen. Die weitgehende oder vollständige Entkopplung der richtungsempfindlichen Schaltelemente von den Strömen, die bei einer

Kurzunterbrechung durch die spannungsproportionalen Richtgrößen der vom Fehler nicht betroffenen Phasen induziert werden, ermöglicht es, die Anregeschaltungsanordnung auch während der Kurzuntcrbrechung betriebsfähig zu halten, ohne daß die Gefahr einer Fehlanregung besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   L Anregeschaltungsanordnung für Einrichtungen zum Schutz mehrphasiger elektrischer Systeme, die mit einer Einrichtung zur Kurzunterbrechung der, Leitungsverbindangen der mehrphasigen elektrischen Systeme ausgerüstet sind, bei der für jede Phase Anordnungen zur Bildung spannungsproportionaler Richtgrößen einerseits in Stern und andererseits in Reihe zu ebenfalls in Stern geschalteten richtungsempfindlichen Schaltelementen (polarisierte Relais) derart geschahst sind, das das richtungsempfindliche Schaltelement jeder Phase außer von anderen gegebenenfalls vorhandenen Richtgrößen von der spantmngsproportio&alen Richtgröße der eigenen Phase im sperrenden und von den spannungsproportionalen Richtgrößen der übrigen Phasen im auslösenden Sinn beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anregeschaltungsanordnung mindestens ein Schaltglied (Relaiskontakt 14; Transistor 21; Dioden 15 bis 20) zur Aufhebung der Kopplung der spannungsproportionalen Richtgrößen untereinander derart angeordnet ist, daß für die Dauer einer Kurzunterbrechung die Kopplung der spannungsproportionalen Richtgrößen aufhebbar ist.
2. 2. Anregeschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltglied zur Aufhebung der Kopplung der spannungsproportionalen Richtgrößen untereinander ein Relaiskontakt (14) zwischen dem Sternpunkt (7) der Anordnungen zur Bildung spannungsproportionaler Richtgrößen (1 bis 6) und dem Sternpunkt (11) der richtungsempfindlichen Schaltelemente (8 bis 10) angeordnet ist und daß die zu dem Relaiskontakt (14) gehörende Relaiswicklung den Ausgangsleitungen der Schutzanordnung nachgeschaltet ist, durch die die Kurzunterbrechung einleitbar ist.
3. 3. Anregeschaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit in Stern geschalteten richtungsempfindlichen Schaltelementen, die außer von spannungsproportionalen Richtgrößen auch noch von stromabhängigen Richtgrößen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltglied zur Aufhebung der Kopplung der spannungsproportionalen Richtgrößen untereinander jedem richtungsempfindlichen Schaltelement (8; 9; 10) eine Diode (15; 16; 17) in solcher Polung parallel geschaltet ist, daß bei Stromumkehr infolge des Absinkens der Spannung der zugehörigen Phase der von den spannungsproportionalen Richtgrößen der übrigen Phasen getriebene Strom im Auslöserichtung an dem richtungsempfindlichen Schaltelement (8; 9; 10) durch die parallelgeschaltete Diode (15; 16; 17) vorbeileitbar ist.
4. ' 4. Anregeschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltglied zur Aufhebung der Kopplung der spannungsproportionalen Richtgrößen untereinander zwischen dem Sternpunkt (7) der Anordnungen zur Bildung der spannungsproportionalen Richtgroßen (1 bis 6) Und dem Sternpunkt (11) der richtungsempfindlichen Schaltelemente (8 bis 10) ein Transistor (21) angeordnet ist, dessen Steuerlkreis an den Ausgang einer Kippschaltungsanordnung (22, 22a) angeschlossen ist, und daß die Eingange der Kippschalrungsanordnung (22, 22a) einerseits den Ausgangsleitungen der Schutzanordnung zur Einleitung der KnizunteÄeecmjng und andererseits einem Transformator (25) zur Nachbildung des Nullstromes bei Auftreten eines Fehlers derart nachgeschaltet sind, daß bei auftretendem NuIIstrom der Transistor (21) gesperrt ist, bi$ von der Schutzanordnung ein Ansgangskommando abgegeben wird.
5. 5. Anregeschalinngsanordnungnach Ansprach4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis des Transistors (21) zur Entkopplung der spannungsproportionalen Ricntgrößen ein Verzögerungsglied, (33, 34) angeordnet ist, dessen Verzögerungszeit an die Aus£5sezeit der Schutzanordnung angepaßt ist
6. 6. AnregeschalGingsanordnungnach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß dem Transformator (25) zur Nachbildung des Nullstromes ein Gleichrichter (24) nachgeschaltet ist und daß die Gleicltistromah&chlüsse dieses Gleichrichters (24) einerseits an die Speisespannungseingänge (31, 32) der Kippschalrungsanordnung (22, 22a) und andererseits über einen Kondensator (23) an einen Eingang der Kippschaltungsanordnung (22, 22 a) geführt sind.