DE1918447A1 - Hochimpedanz-Prozentvergleichsschutz - Google Patents

Description

Hochimpedanz-Prozentvergleichsschutz

Bekannte Vergleichsschutzanordnungen für Sammelschieneη bieten im allgemeinen einen guten Schutz bei inneren Kurzschlüssen und Erdfehlern und eine verhältnismäßig schnelle Funktion bei inneren Fehlern. Dagegen haben die Schutzanordnungen gewisse Mangel, wenn es darauf ankommt, bei äußeren Fehlern und bei unendlich großer KurζSchlußIeistung vollständige Stabilität zu gewährleisten, ebenso wie Leitungsstromwandler oft eine schlechte Charakteristik haben.

Die Erfindung betrifft einen Hochimpedanz-Prozentvergleichsschutz für Sammelschienen, der volle und sichere Stabilität bei äußeren Fehlern mit unendlich großer Kurzschlußleistung und vollständiger Gleichstromsättigung der Leitungsstromwandler bietet, auch wenn deren Charakteristik sehr schlecht ist. Die Leitungsstromwandler können vom Standardtyp sein, d.h. ohne besondere Anforderungen an ihre Charakteristik und eine verschiedene Umsetzung der verschiedenen Leitungen haben, die an der Sammel-

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schiene angeschlossen sind. Der erfindungsgemäße Schutz ist für Sammelschienen für zwei oder mehr Leitungen vorgesehen und enthält ein Relais mit einem Stabilisierungskreis und einem Yergleichskreis. Der Vergleichsschutz ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stabilisierungskreis als auch der Vergleichskreio hochohmig sind, und- daß die Resistanz des Vergleichskreises im wesentlichen der Leitung angepaßt ist, die die höchste G-leichstromresistanz hat. '

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen.: ,

Pig. 1 ein Einleitungsschema für einen Vergleichsschutz nach der Erfindung, der an eine Sammelschiene mit drei angeschlossenen Leitungen geschaltet ist,
Pig. 2 ein Stromverteilungsschema bei einem äußeren

Fehler und
Pig. 3 das entsprechende Schema bei einem inneren Fehler«

Fach Pig. 1 sind drei Leitungen A, B und C an einer Sammelschiene S angeschlossen. Die Pfeile IA1 und IB1 zeigen, daß die Leitungen A und B der Sammelschiene Strom zuführen, der Pfeil "I.G1, daß die" Leitung C der Schiene Strom entnimmt. JbIe Leitung hat einen Leitungsstromwandler TA, TB und TC, die an diesen eingezeichneten Pfeile zeigen die Stromrichtung im Strumwandlerkreis. Die Pigur 1 zeigt auch, daß je ein Zwischenstromwandler TMA, TMB und TMG in jeden Leitungsstromwandlerkreis eingeschaltet ist. Ein

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Grund dafür, daß man Zwischenstromwandler benutzt, ist, daß die Leitungsstromwandler in den verschiedenen Leitungen verschiedene Umsetzungszahlen und verschiedene Charakteristiken haben können. Wenn man die Zwischenstromwandler für die verschiedenen Leitungen richtig bemisst, kann man im Prinzip gleiche Ausgangswerte auf den Sekundärseiten erhalten. Ein anderer Grund kann sein, daß die Sekundärspannung der Leitungsstromwandler Werte annehmen kann, die gefährlich sein können, z.B. für die Dioden im Relais des Schutzes, und daß mittels richtig bemessener Zwischenstromwandler eine Begrenzung der sekundären Umsetzungsspannung auf einen für das Relais geeigneten Wert erreicht wird.

Der Schutz hat auch ein Relais 1, das im gezeigten Beispiel drei Anschlüsse 2, 3 und 4 hat, d.h. einen Anschluß für jede Leitung, die an der Sammelschiene angeschlossen ist. Von jedem Zwischenstromwandler ist das eine Ende seiner Sekundärwicklung an einem entsprechenden Anschluß 2, 3 und 4 des Relais angeschlossen. Außerdem gibt es einen vierten Anschluß 5, an dem das andere Ende der Sekundärwicklungen sämtlicher Zwischenstromwandler angeschlossen ist. Das Relais hat zwei Leiter 6 und 7, zwischen denen eine Ventilkette für jede der angeschlossenen Leitungen A, B und C eingeschaltet ist. Der Mittelpunkt 8 der Ventilkette 9 ist mit dem Anschluß 2 des Relais verbunden. In gleicher Weise ist der Mittelpunkt 10 der Ventilkette 11 mit dem Anschluß 3 und der Mittelpunkt 12 der Kette 13 mit dem Anschluß 4 verbunden. Die Stromrichtung in den Verbindungen zwischen den Ventilketl η

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und den Anschlüssen des Relais ist mit den Pfeilen IA3, IB3 und IC3 gezeigt. Der Leiter 6 endet in einem Anschluß 14, der Leiter 7 in einem Anschluß 15. Zwischen diesen zwei Anschlüssen sind

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zwei gleiche Widerstände £=■ in Reihe geschaltet, ihr Zusammenschaltpunkt ist mit 16 bezeichnet. Tom Punkt 14 geht ein Strom IT3 aus, der gleich den gesamten von den Zwischenstromwandlern zum Relais fliessenden Strömen ist. Der Punkt 16 zwischen den Widerständen ist mit dem Anschluß 5 des Relais über die Primärwicklung 17 in einem Transformator TD verbunden. Die Sekundärwicklung 18 ist an einer G-leichrichterbrücke 19 angeschlossen, deren G-Ie ichs tr omanzapf ungen über einen Widerstand RD zusammengeschaltet sind. Das eine Ende des Widerstandes ist in einem Punkt 20 einmal am Punkt 15 des Leiters 7 und zum andern am

RS

einen Ende der Reihenschaltung der beiden Widerstände 75— angeschlossen. Ein Ausgangsrelais 21 ist über die Widerstandskette, die von den drei Widerständen RD und -^ gebildet wird, eingeschaltet. Der Strom, der vom Punkt 16 zum Anschluß 5 fließt, ist mit ID bezeichnet, weil er gleich dem Unterschied zwischen dem dem Relais 1 zugeführten und dem von ihm weggeleiteten Strom ist.

Unter normalen Verhältnissen ist ITJ = IA3 + IBC = IC3. Der Strom IT3 durchfließt den einen der Widerstände &=·, der Strom IC3 den anderen. Die Spannungsabfälle, die dabei in den beiden Widerständen entstehen, haben die gleiche Richtung und ergeben einen resultierenden Spannungsabfall US1 der mit dem Pfeil US in Pig. 1 markiert ist. Die Spannung US wirkt stabilisierend auf das Ausgangsrelais 21.

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Aus der Figur geht auch hervor, daß der Strom ID in diesem Fall Null werden muß. Kein Strom fließt durch den Transformator TD, und die Differenzspannung, die auslösend auf das Ausgangsrelais wirkt, ist Null.

Fig. 2 zeigt die Verhältnisse bei einem äußeren Fehler auf der Leitung G, der dabei Fehlerstrom von der Sammelschiene zugeführt wird. Die Ventile in Fig. 1, durch die die Ströme IA3, IB3 und IC3 fliessen, sind der Einfachheit halber nicht in Fig. 2 gezeigt. Wenn der primäre Fehlerstrom in derselben Richtung wie IC1 in Fig.* 1 sehr groß wird, wird der Leitungsstromwandler TC sehr schnell gesättigt, d.h. seine EMK wird auf Null reduziert. Der Strom IC3 vom Punkt 15 in Fig. 1 und 2 hängt deshalb nur von der Ausgangsspannung von den Zwischenstromwandlern TMA und TMB ab, d.h. von der Spannung UT3 in Fig. 2. Die totale Resistanz, die der Strom IC3 passiert, einschließlich der Resistanz von TMC und TC und der Leitungsresistanz ist in Fig. 2 mit RC bezeichnet. Die Erfindung setzt voraus, daß RC zum größten Teil resLstiv ist, d.h. daß ihre reaktiven Komponenten vernachlässigbar sind. Durch geeignete Wahl der Resistanzwerte für RD und RS/2 und des Umsetzungsverhältnisses ND für den Transformator TD kann man zeigen, daß der Schutz bei einem gegebenen Wert von RC stabil ist.

Um dieses zu zeigen, nimmt man beispielsweise an, daß

ND	1/1	Ohm
RD	30	Ohm
RS/2 =	10	Ohm
RC	20

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Wenn diese Werte in Fig· 2 eingesetzt werden, sieht man, daß ID und IC3 gleich werden, weil die beiden Kreise zwischen den Punkten 16 und 22 die gleiche Resistanz haben, nämlich 30 Ohm»

Daraus folgt, daß

ID = 0,5 . IT3

UD = 0,5 . IT3 · 30 = 15 . IT3
US = 10 . IT3 + 0,5 . IT3 . 10 = 15 - IT3 * ist. . .

UD und US sind also gleich, und das Ausgangsrelais 21 kann nicht ansprechen. Weil in diesem speziellen Pall ID = 0,5 IT3 ist, ist die prozentuale Stabilitätscharakteristik mit 50 ^aß> angegeben. Wenn man EC einen Wert gibt, der kleiner als 20 Ohm ist, wird IC3 zunehmen und ID abnehmen, d.h. US nimmt zu und wird größer als UD. Hieraus kann man sehen, daß, wenn RC gleich oder kleiner als 20 0hm wird, der Schutz bei äußeren Fehlern stabil ist, auoli ρ wenn der Fehlerstrom unendlich groß ist.

Zuvor ist vorausgesetzt worden, daß man Zwischenstromwandler benutzt. Es ist jedoch denkbar, diese wegzulassen, wenn alle Leitungsstromwandler im wesentlichen die gleiche Umsetzung haben und die Ventile im Relaiskreis mit Sicherheit die höchste vorstellbare Sekundärspannung der Leitungsstromwandler aueiialten. Weiter hat man eine gewisse positive Referenzrichtung der Wechselströme IA1, IBT, IC1 und der entsprechenden Relaisströme IA3,

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IB3, IG3 vorausgesetzt. Man erhält jedoch dasselbe Resultat, wenn die Ströme in entgegengesetzten Richtungen fHessen, d.h. wenn dem Relais 21 die gleiche Spannung während einer positiven Halbperiode und auch während einer negativen Halbperiode aufgedrückt wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   Q.) Hochimpedanz-Prozentvergleichsschutz für Sammelschienen mit ■wei angeschlossenen Leitungen, der einen Stabilisierungskreis und einen Vergleichskreis enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stabilisierungskreis als auch der Vergleichskreis aus hochohmigtn linearen Widerständen aufgebaut ist, die wirksame Rtsistanz des Vergleichskreises mit Rücksicht auf die maximale Schleifenresistanz eines der Sekundärkreise der Leitungsstromwandler bestimmt und die Resistanz der -Widerstände des Stabilisierungekreises mit Rücksicht auf die prozentuale Stabilisierungecharakteristik des Schutzes gewählt ist.

   2t Vergleicheschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Resistanz des Vergleichskreises, der Resistanz des Stabilisierungskreises und der Prozentstabilisierungscharakteristik durch die folgende allgemeine Gleichung bestimmt ist* '

   ID = IT3 —— — . worin

   ND . RD + P

   ID = dem Vergleichsstrom ist, . .

   IT3 = dem total einströmenden Strom,
   RS = der Resistanz des Stabilisierungskreises, RD = der Umsetiumgszahl primär-sekundär eines Transformators, dessen Primärwicklung von ID durchflossen ist,

   RS

   wobei der Ausdruck

   HD . RD + i—■

   die Prozentstabilisierungscharakteristik des Schutzes angibt.

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