DE19629481A1 - Schaltungsanordnung für eine Hochspannungskabelanlage - Google Patents
Schaltungsanordnung für eine HochspannungskabelanlageInfo
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- H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
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- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
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Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schaltun
gen und ist bei der Überwachung von Hochspannungskabelanlagen
anzuwenden, deren metallene, jeweils einen elektrischen Lei
ter bildende Kabelmäntel mit Mantelspannungsbegrenzern, soge
nannten Schutzwiderständen, beschaltet sind. Derartige
Schutzwiderstände werden sowohl bei Kabelanlagen mit einsei
tig geerdeten Kabelmänteln als auch bei Kabelanlagen mit aus
gekreuzten Kabelmänteln zum Schutz des Korrosionsschutzes und
der Manteltrennstellen gegen Überspannungen verwendet
("Electra", 1990, No. 148, S. 47-60).
Bei einer bekannten Kabelanlage mit ausgekreuzten, metallenen
Kabelmänteln bestehen die Mantelspannungsbegrenzer aus span
nungsabhängigen Widerständen, die im Bereich jeder Auskreu
zungsstelle zwischen jeden Kabelmantel und Erde geschaltet
sind. Ein Ausfall eines solchen Widerstandes führt zu einer
Störung des Auskreuzungssystems und kann qualitativ durch
Kontrolle der Mantelströme erfaßt werden. Anschließend ist
eine entsprechende Fehlerortung einzuleiten (DE-Z
Elektrizitätswirtschaft", 1971, Heft 26, Seiten 753 bis
761).
Bei einer anderen bekannten Kabelanlage mit ausgekreuzten Ka
belmänteln ist die Überwachung der Mantelspannungsbegrenzer
mit der Überwachung des Korrosionsschutzes der Kabelmäntel
kombiniert. Dabei besteht die Möglichkeit, die Kennlinien der
als spannungsabhängige Widerstände (Varistoren) ausgebildeten
Mantelschutzwiderstände individuell zu messen. Zur Durchfüh
rung dieser Messung ist parallel zur Kabelanlage ein mehrad
riges Pilotkabel verlegt, dessen Adern einerseits an die bei
den Pole einer Prüfspannungsquelle und andererseits an die
Kabelmäntel und die erdseitigen Anschlüsse der Varistoren an
geschlossen werden. Während der Messung der Kennlinien müssen
die Erdverbindungen der Varistoren mit Hilfe von Schaltern
aufgetrennt werden, wodurch für den Zeitraum der Messung die
Schutzfunktion der Varistoren verloren geht. Zur Zuführung
der Meßspannung dient im übrigen ein Meßgenerator, der Gleich
spannungen einstellbarer Höhe bis zu 10 kV erzeugt und der
einen Strommesser enthält, mit dem Gleichströme im Bereich
von mA gemessen werden können (DE-Z
"Elektrizitätswirtschaft", 1988, Heft 10, Seiten 527 bis
529).
Ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung zu vereinfachen und
dabei die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung wäh
rend des Betriebes der Kabelanlage zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen,
daß jeder Mantelspannungsbegrenzer aus zwei in Reihe geschal
teten nichtlinearen Widerständen mit gleicher Widerstands
kennlinie besteht und daß die jeweilige Prüfader über einen
Vorwiderstand in T-Schaltung an die beiden nicht linearen Wi
derstände angeschlossen ist.
Eine derart ausgestaltete Schaltungsanordnung benötigt infol
ge der Aufteilung jedes Mantelspannungsbegrenzers in zwei
nichtlineare Widerstände mit gleicher Widerstandskennlinie
und der Zuführung der Meßspannung zum elektrischen Mittel
punkt dieses Mantelspannungsbegrenzers keine besonderen
Schalteinrichtungen zum Trennen von Erdverbindungen und er
laubt daher eine kontinuierliche, automatisierbare Überwa
chung der Mantelspannungsbegrenzer ohne Beeinträchtigung der
Funktion der Kabelanlage im Normalbetrieb und im Kurzschluß
fall. Die Schaltung ist dabei sowohl für Kabelanlagen mit
einseitiger Erdung der Kabelmäntel als auch für Kabelanlagen
mit ausgekreuzten Kabelmänteln geeignet, wobei die Mantels
pannungsbegrenzer in Dreieckschaltung oder in Sternschaltung
mit geerdetem Sternpunkt angeordnet sein können. Bei Anord
nung der Mantelspannungsbegrenzer in Sternschaltung mit frei
em Sternpunkt werden insgesamt an jeder Auskreuzungsstelle
nur drei nichtlineare Widerstände mit gleicher Widerstands
kennlinie benötigt, da bei dieser Schaltungsart jeweils zwei
der drei Widerstände in Reihe liegen, so daß sich eine weite
re Aufteilung der Widerstände in jeweils zwei Teilwiderstände
gleicher Widerstandskennlinie erübrigt.
Vier Ausführungsbeispiele der neuen Schaltungsanordnung sind
in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für eine Kabelanlage mit
einseitiger Erdung der Metallmäntel,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für eine Kabelanlage mit
ausgekreuzten Kabelmänteln, wobei die Mantelspan
nungsbegrenzer in Sternschaltung mit geerdetem
Sternpunkt angeordnet sind,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für eine Kabelanlage mit
ausgekreuzten Kabelmänteln, bei der die Mantelspan
nungsbegrenzer in Dreieckschaltung angeordnet sind
und
Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für eine Kabelanlage mit
ausgekreuzten Kabelmänteln, bei der die Mantelspan
nungsbegrenzer in Sternschaltung mit freiem Stern
punkt angeordnet sind.
In den Fig. 1 bis 3 ist dabei jeweils nur eine Phase der
Kabelanlage dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die eine Phase 1
einer dreiphasigen Kabelanlage, wobei der Leiter mit R und
der Kabelmantel mit MR bezeichnet sind. Der Mantel MR ist an
der Stelle 2 einseitig geerdet. Am anderen Ende ist der Ka
belmantel MR über zwei hintereinandergeschaltete Mantelspan
nungsbegrenzer 3 und 4 gegen Erde 20 geschaltet. An den elek
trischen Mittelpunkt der beiden als nichtlineare Widerstände
gleicher Widerstandskennlinie ausgebildeten Mantelspannungs
begrenzer 3 und 4 ist über einen hochohmigen Vorwiderstand 7
die Prüfader 6 eines nicht näher dargestellten Prüfkabels in
T-Schaltung ausgeschlossen. Diese Prüfader führt die Meßspan
nung von einer Meßspannungsquelle 8 heran, die in einem Meß
gerät 10 angeordnet ist. Das Meßgerät 10 weist auch eine An
zeigeeinrichtung für einen Stromsensor 9 auf, der im Zuge der
Prüfader 6 innerhalb des Meßgerätes oder im Bereich der Wi
derstände 3 und 4 angeordnet ist und über eine Meldeader 11
die Anzeigeeinrichtung ansteuert. Diese Anzeigeeinrichtung
kann auch an einer anderen Stelle einer entsprechenden Über
wachungseinrichtung angeordnet sein. Die Meßschleife wird
über die beiden Widerstände 3 und 4 und deren direkte bzw.
indirekte, über den Kabelmantel MR verlaufende Erdung und den
geerdeten Pol der Prüfspannungsquelle 8 geschlossen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 entspricht im Prinzip
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, jedoch mit dem Unter
schied, daß die Mantelspannungsbegrenzer 3 und 4 im Bereich
einer Auskreuzungsstelle zwischen aufeinanderfolgenden
Teillängen einer dreiphasigen Hochspannungskabelanlage ange
ordnet sind. Die Mäntel der Teillängen 12 und 13 der Phase R
sind dabei mit den Mänteln der Teillängen der übrigen, nicht
näher dargestellten Phasen S und T ausgekreuzt, wobei die
dargestellte Schaltungsanordnung, die der Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 1 entspricht, jeweils einmal für jede Phase vor
handen ist. Bei Kabelanlagen mit mehreren Auskreuzungsstellen
ist diese Schaltungsanordnung für jede Auskreuzungsstelle
vorzusehen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entspricht im wesentli
chen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 jedoch mit dem Un
terschied, daß der jeweilige bzw. die jeweiligen Mantelspan
nungsbegrenzer nicht gegen Erde geschaltet sondern unterein
ander in einer Dreieckschaltung verbunden sind. Bei Ausge
staltung der Mantelspannungsbegrenzer aus jeweils zwei hin
tereinander geschalteten, in ihrer Widerstandskennlinie glei
chen nichtlinearen Widerständen 3 und 4 besteht auch hier die
Möglichkeit, die Meßspannung in T-Schaltung an die beiden je
weils hintereinander geschalteten nichtlinearen Widerstände
heranzuführen. Die Meßschleife wird dabei für beide Teilwi
derstände über die geerdeten Kabelmäntel der anschließenden
Kabelteillängen geschlossen.
Fig. 4 zeigt schematisch eine dreiphasige Hochspannungska
belanlage mit den Phasen R, S und T, die im Bereich einer
Auskreuzungsstelle mit den Mantelspannungsbegrenzern 23, 24
und 25 in Form einer Sternschaltung beschaltet sind. Die drei
Mantelspannungsbegrenzer in Form von nichtlinearen Widerstän
den weisen jeweils die gleiche Widerstandskennlinie auf. Die
Meßspannung ist an den freien Sternpunkt 26 herangeführt.
Dieser Sternpunkt bildet zugleich den für die Funktion der
neuen Schaltungsanordnung erforderlichen elektrischen Mittel
punkt zwischen jeweils zwei hintereinandergeschalteten Man
telspannungsbegrenzern. Daher bedarf es in diesem Fall keiner
weiteren Unterteilung der Mantelspannungsbegrenzer 23, 24 und
25 in jeweils zwei Teilwiderstände.
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zum Anlegen einer Prüfspannung an die
Mantelspannungsbegrenzer einer Hochspannungskabelanlage, bei
der die einen elektrischen Leiter bildenden metallenen
Kabelmäntel (MR) an dem einen Ende der Kabelanlage bzw. im
Bereich von Auskreuzungsstellen mit Mantelspannungsbegrenzern
(3, 4) in Form von nichtlinearen Widerständen beschaltet sind
und bei der die Mantelspannungsbegrenzer jeweils mit ihrem
einen Pol an eine Prüfader (6) geschaltet sind, die
ihrerseits an dem anderen Ende der Kabelanlage an den einen
Pol einer Prüfspannungsquelle (10, 8) geschaltet ist,
wobei der Prüfader ein Stromsensor (9) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Mantelspannungsbegrenzer aus zwei in Reihe
geschalteten nichtlinearen Widerständen (3, 4) mit gleicher
Widerstandskennlinie besteht
und daß die jeweilige Prüfader (6) über einen Vorwiderstand
(7) in T-Schaltung an die beiden nichtlinearen Widerstände
(3, 4) angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 für
Kabelanlagen, bei denen die Mantelspannungsbegrenzer im
Bereich der Auskreuzungsstelle in Sternschaltung mit freiem
Sternpunkt angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfader (6) mit dem Sternpunkt (26) verbunden ist.
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