DE1763564B2 - Stabilisierte differentialschutzeinrichtung fuer sammelschienen mit mehreren abzweigen - Google Patents

Description

Es sind zum Schutz von Sammelschienen, Transformatoren, Generatoren und ähnlichen elektrischen Einrichtungen Differentialschutzeinrichtungen bekannt, bei denen über Stromwandler die in den schützenden Bereich hinein- und hinausfließenden Ströme miteinander verglichen werden und bei Auftreten eines Differenzstromes eine Abschaltung vorgenommen wird.

Diese Differentialschutzeinrichtungen können infolge von Wandlerfehlern bei hohen Strömen eine Fehlermeldung abgeben oder eine Abschaltung vornehmen, auch wenn der Fehler außerhalb des zu schützenden Grenzbereiches liegt. Um derartige Fehlabschaltungen zu verhindern, werden stabilisierte Differentialschutzeinrichtungen verwendet, bei denen abhängig von dem die zu schützende Strecke durchfließenden Durchgangsstrom die Meßglieder für die DilTercntialschutzeinrichtung unempfindlicher gemacht werden.

Durch diese bekannten stabilisierten Differcntialschutzeinrichlimticn lassen sich relativ sichere Schutzanordnungen verwirklichen. Mit steigenden Kurzschlußleistungen der Netze und wachsender Energiedichte werden jedoch die Anforderungen an die Stromwandler recht hoch. Dies liegt vor allem daran, daß relativ große Kurzschlußströme auftreten können, und daß die bei einem Fehler auftretenden, in dem Fehlerstrom enthaltenen Gleichstromglieder infolge der bei den dichteren Netzen vorhandenen langen Zeitkonstanten relativ lange wirksam sind und so eine Sättigung der Stromwandler über mehrere Perioden hervorrufen können. Bei Verwendung der Kurzunterbrechung kann zusätzlich die Remanenzinduktion der Meßwandler bei Wiedereinsetzen des Fehlerstromes nach Beendigung der Kurzunterbrechung zu einer weitgehenden Sättigung führen.
Dies hat zur Folge, daß bei den bekannten stabilisierten Differentialschutzeinrichtungen zur Vermeidung von Fehlabschaltungen die bei großen Strömen vorhandene Unempfindlichkeit relativ groß gewählt werden muß. Da andererseits auch bei im Schutzbereich liegenden Fehlern relativ hohe Ströme auf-

treten können, hat dies zur Folge, daß u. U. auch bei innerem Fehler der Differentialschutz einmal nicht oder nur zu spät ansprechen wird.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine stabilisierte Differentialschutzeinrichtung für Sammelschienen mit mehreren Abzweigen, bei der für jeden Abzweig ein Meßwandler vorgesehen, jeder Meßwandler sekundärseitig mit einem liilfswandler in Reihe geschaltet und der Hilfswandler mit einem Meßglied verbunden ist, bei der ferner die Reihenschaltungen der Meßwandler und der Hilfsstromwandler zueinander parallel geschaltet und an einen Belastungswiderstand sowie das Meßglied angeschlossen sind.

Eine solche Schutzeinrichtung ist bekannt (Siemens-Zeitschrift, Mai 1960, Heft 5, S. 310 bis 315).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Differentialschutzeinrichtung zu schaffen, bei der im Gegensatz zu dem bekannten stabilisierten Differentialschutz das Differentialschutzrelais nicht mehr abhängig vom Durchgangsstrom unempfindlicher ge-

macht wird, bei der das stabilisierte Differentialschutzielais nach der Erfindung unabhängig vom Durchgangsstrom immer die gleiche Empfindlichkeit hat, ohne daß sättigungsfreie Stromwandler verwendet werden müssen und bei der gewährleistet ist, daß auch bei vollständig gesättigtem Stromwandler eine Fehlabschaltung vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Meßglied für jeden Abzweig ein Impedanzmeßglied vorgesehen ist, dessen Strompfade mit dem Hilfsstromwandler des betreffenden Abzweiges verbunden und dessen Spannungspfade parallel an den Belastungswiderstand angeschlossen sind, und daß die Auslösekontakte der Impedanzmeßglieder aller Abzweige im Auslösekreis hintereinandergeschaltet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Differentialschutzeinrichtung ist in Fig. 1 einpolig dargestellt. Die Sammelschiene 1 wird über drei Leitungen 2, 3 und 4 gespeist. In die Leitungen sind die Meßwandler Wl, W2und If 3 für den Differentialschutz eingeschaltet. Die Sekundärwicklungen der Meßwandler sind einander parallel geschaltet und an einen Belastungswiderstand R angeschlossen, dessen Widerstandswert so bemessen ist, daß er eine erhebliche Bürde für die verwendeten Meßwandler darstellt.

6c Parallel zu dem Widerstand R sind die Spannungspfade von Impcdanzmeßglicdcrn /1. /2 und /3 geschaltet, deren Strompfade in Reihe zu je einer Sekundärwicklung eines der Meßwandler Ii'1. II'2 bzw. W3 liegen. Die Stroinpfade der Impedanzmcßglicder /1 bis /3 sind über Hilfsstromwandler 7, 8 und 9 in Reihe zu den Sekundärwicklungen der Meßwandler Wl. Wl und H·'3 geschaltet.

Bei dieser in F i g. 1 dargestellten Differential-

schutzeinrichtung ergibt sich am Widerstand R, der Stromwandler₇ζ^^^^^ auch induktiv oder kapazitiv sein kann, eine Span- ^J^J^^g^ ^{W h W%} ^ *\ nune wenn ein Fehler innerhalb des durch die Meß- sind zwischen ^af ^" _{t widersta}nd R Zwischenhändler Wl bis W3 abgegrenzten Schutzbereiches den gemeinsamen^^™ _ha]tei. Mit diesen auftritt und die Summe der Ströme in den Abzwei- 5 wandler Zl, Z -Zuna ' & _unterschiedüchen S?3 und 4 nicht mehr Null ist. Zwbche nm«^ ^ßwandler ausgegli-

⁸ Bei einem äußeren Fehler, wie er z. B. durch den ^^g^Sfse^Hr^ ^der ^tT Kurzschlußpfeil F dargestellt ist, kann es vorkom- ^n so daß =uMaer ^^ ^ _{d ß d)£}

men, dJ> der Meßwandler PF3 gesättigt ist, so daß ^"^^ ^f _feWerfreiemBetrieb fließenden Strome von ihm ein zu geringer Stromwert übertragen wird, xo Summe der bei reni

Hierdurch kommt es ebenfalls zu einem Spannung*- Nun ist _{{ür Me}ßwandler ein

abfall an dem Widerstand R, durch den die Gefahr *ⁿJ' J" *; ?° 71 bis /3 vorgesehen; die Impe-

eincr Fehlabschaltung besteht. Im Gegensatz zum Be- ^danmrflg gied ^ _ftren spannungs-

kannten ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung Ji^e^lieder^ _Sekundärwicklungen der

jedoch nicht nur ein spannungsabhängiges Meßghed 15 5Jg^JJggeschaltet, die Stromeingange l.e-(Relais) vorhanden, sondern es ist für jeden Abzweig ^schenwm^r^ _{g und 9 m R he}

ein Impedanzmeßglied vorgesehen. Dieses Impedanz- gen ^^{er 1}J^ ™ ^ _Zwischenwandler Z1

meßglied mißt den äußeren Widerstand, der bei Satti- den S^e™™Sn1meßglieder /1,72/3 messen gTg des Wandlers W 3 nicht mehr dem Widerstands- ^bis J_e^_e^el_astongswiderstand R, der im Verfvert des Widerstands« entspricht, sondern wesent- _M ^™t_brigen üSr diesen Widerstand fließenden Hch vcMlngcrt ist, da der gesättigte Meßwandler Wi ξ^^ einSnneren Fehler vergrößert erscheint, ebenfalls einen Widerstand mit geringem Wider- _F™_b\f_d\^_cUungsanordnung einfß^Fehstandswert darstellt. Γ fK,frzschlußofeil Fl) auftritt, so wird eine Impe-

Die Impedanzmeßglieder /1 und /2 stellen auf _M ^^^^^U der Paralldschalpng «*«· Grund der geringen gemessenen Impedanz fest, ,5 dam■ 8«£^ ^ _{dem Inne}nwiderstand des zum daß der Fehler außerhalb des Schutzbereiches de ^™^e _Meß_Wandler zugehörigen Zwischenwand-Differentialschutzeinrichtung liegt. Hierbei ergibt sich g^esattlS^^{n 1}^ _Impedanzmeßglied, das dem Zwdie richtige Messung auch dann, wenn die Spannung ^e^^s 3J₁^Lchgeschaltet ist, der zu dem gerade am Widerstand/? durch hohen Gesamtstrom trotz des ™™^le _Meßwandier gehört, wird wieder keine parallel geschalteten, gesättigten Meßwandlers weiter 30 gj™abgeben, da der von ihm gemessene JnsteiBt. Das Impedanzmeßglied / 3 erhält über semen ^""S⁸J^_{ist un}d so dieses Meßglied einen StrompfadeinenrelativgroßenStrom.sodaßeseber- StrongrelaUv^^grob _& ^^.^ ^ _Am.

falls einen geringen Widerstandswert mißt und daher genngen wia

meßglieder /1, / 2, / 3 hintereinander und m Reihe zur ^"^J'™⁸^ _{2 und R} 3 geschaltet. Diese Wider-Auslösespule A geschaltet sind, erfolgt keine Aus- ^^^egrenzung der von den Zwischen-

Sätigsspannungen der MeßAuslösespule A geschaltet sind, erfolgt k ^^^egrenzung der von den Zw

^1ÖSSeinFig 1 dargestellte Schaltungsanordnung wandlern übersetzten Sättigungsspannungen der Meßläßt sich nur einwandfrei anwenden, wenn die Meß- 4° "^ _Ausführungsbeispielen sind als Meßglieder Wl und W3 alle das gleiche überset- Jⁿ^«™2 ^B Mpedanzmeßglieder genannt i aufweisen da nur m diesem Fall gilt, zur "¹J^J f Idanzmeßglieder können

wandler Wl, Wl und W3 alle das gleiche ü J^2 Mpedanzmeßglieder gena

zungsverhältnis aufweisen, da nur m diesem Fall gilt, zur ,"¹J^J _df_eser Impedanzmeßglieder können

daß⁸bei einem Fehler außerhalb des Schutebereiches wÄ An.toto* _richtun ^P _gsabhängiger Charakteri-

die Summe der Wandlerströme U ist. In Fig. 2 ist JJ^J^wendung kommen. So ist es z. B. möglich, nun eine Schaltungsanordnung dargestellt die eben- 45 ^"^^^^γ oder Mischimpedanzmeßghe-

falls auf dem Prinzip der Anordnung nach F1 g 1 be- Jonduktozm ^

b d ufgebaut ist und es gestattet, derzuverwen

falls auf dem Prinzip der Anordnung nacn r ι g. ι u^-

ruht, aber anders aufgebaut ist und es gestattet, der zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stabilisierte Differentialschutzeinrichtung für Sammelschienen mit mehreren Abzweigen, bei der für jeden Abzweig ein Meßwandler vorgesehen, jeder Meßwandler sekundärseiüg mit einem Hilfswandler in Reihe geschaltet und der Hilfswandler mit einem Meßglied verbunden ist, bei der ferner die Reihenschaltungen der Meßwandler und der Hilfsstromwandler zueinander parallel geschaltet und an einen Belastungswiderstand sowie das Meßglied angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßglied für jeden Abzweig (2, 3, 4) ein Impedanzmeßglied (/1, 11, 13) vorgesehen ist, dessen otrompfade m.Udem Hilfsstromwandler (7, 8, 9) des betreffenden Abzweiges (2,3,4) verbunden und dessen Spannungspfade parallel an den Belastungswiderstand (R) angeschlossen sind, und daß die Auslösekontakte (K 1, Kl, K 3) der Impedanzmeßgliedcr (/1 bis /3) aller Abzweige im Auslösekreis hintereinandergeschaltet sind.

2. Differentialschutzeinrichtung nach Anspruch 1 für die Verwendung bei Meßwandlern mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Sekundärwicklungen der Stromwandler (W 1 bis W 3) und dem Belastungswiderstand (R) je ein Zwischenwandler (Zl; Zl; Z3) vorgesehen ist.

3. Differentialschulzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der auf der Sekundärseite der Zwischenwandler (Zl bis Z 3) auftretenden Sättigungsspannungen je ein Begrenzungswiderstand (Al; R2; /?3) in Reihe zu den Sekundärwicklungen der Zwischenwandler (Zl bis Z3) geschaltet ist.