DE19741662C2 - Procedure for fully selective reserve protection in cable networks - Google Patents

Procedure for fully selective reserve protection in cable networks

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollselektiven Reserveschutz in Kabelnetzen bzw. in Ka­ belnetzen mit Motoren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for fully selective reserve protection in cable networks or in Ka net with motors, according to the preamble of claim 1 or claim 2. The invention further relates to an apparatus for performing the method.

Zum selektiven Reserveschutz, der beim mehrphasigen Kurzschluß an einer Kabellinie, die an die Sammelschiene angeschlossen ist, und bei einem Versagen des Schutzes bzw. Schalters dieser Linie die Einspeisung ausschaltet, sind grundsätzlich sechs Verfahren bekannt, und zwar der Maximalstrom­ schutz der Einspeisung, den man nach den Forderungen der üblichen Standards ausführt und der immer mit der notwendigen Selektivität anspricht. Das heißt, daß bei jedem mehrphasigen Kurz­ schluß, der in einem Kabel oder in einem Motorklemmenkasten auftritt, der Maximalstromschutz die­ ses Kabels mit der Gesamtausschaltzeit von ca. 17 ms in Kabelnetzen von 0,4-0,66 kV bzw. von ca. 0,1 s in Kabelnetzen von 6-10 kV dieses Kabel normalerweise ausschalten muß. Da der Arbeitswert des Maximalstromschutzes dieses Kabels auf den notwendigen Stromwert vom Anlaufsstrom nur des von diesem Kabel einspeisenden Motors einstellen werden muß, besitzt dieser Schutz immer die not­ wendige Sensibilität an jeder Kurzschlußstelle dem sowohl zu schützenden Kabel als auch im Mo­ torklemmenkasten. Der Arbeitswert des Maximalstromschutzes der Einspeisung muß auf den notwen­ digen Stromwert des Anlaufsstromes der ganzen Gruppe der Motoren, die an die Sammelschiene durch die Kabel angeschlossen sind, eingestellt werden, und deshalb mindestens in das Fünffache den Nennstrom dieser Einspeisung übersteigen. Für die Vollselektivität besitzt der Maximalstromschutz der Einspeisung noch eine zusätzliche Zeitstufe (0,1-0,4 s für die 0,4-0,66 kV-Netze und 0,35-0,6 s für die 6-10 kV Netze).For selective reserve protection, which in the case of a multi-phase short circuit on a cable line connected to the Busbar is connected, and if the protection or switch of this line fails six feed methods are known, namely the maximum current Protection of the feed, which is carried out according to the requirements of the usual standards and the always responds with the necessary selectivity. That means that with each multi-phase short circuit that occurs in a cable or in a motor terminal box, the maximum current protection cable with a total switch-off time of approx. 17 ms in cable networks of 0.4-0.66 kV or approx. 0.1 s in cable networks of 6-10 kV this cable must normally switch off. Because the labor value the maximum current protection of this cable to the necessary current value from the starting current only the must be adjusted by this cable feeding motor, this protection is always necessary agile sensitivity at each short-circuit point both the cable to be protected and in the month gate terminal box. The labor value of the maximum current protection of the infeed must be current value of the starting current of the whole group of motors connected to the busbar are connected by the cables, and therefore at least five times the Exceed the nominal current of this supply. The maximum current protection is provided for full selectivity an additional time step (0.1-0.4 s for the 0.4-0.66 kV networks and 0.35-0.6 s for the 6-10 kV networks).

Es gibt aber einen ziemlich großen Bereich der Kurzschlußstromwerte, wo sie geringer als der Ar­ beitswert des Maximalstromschutzes der Einspeisung sind. Wenn der Maximalstromschutz bzw. der Schalter einer Kabellinie bei mehrphasigem Kurzschluß in diesem Bereich, z. B. in einem Mo­ torklemmenkasten durch einen Grund versagt, spricht der Maximalstromschutz der Einspeisung auch nicht an, d. h. er versagt in diesem Falle auch. Da die oben genannten Ausschaltzeiten in Verbindung mit den entsprechend ausgewählten Leiterquerschnitten die Erhitzung des beschädigten Kabels bei Kurzschlußstrom bis zur Temperatur der Wärmefestigkeit der Kabelisolation bzw. der Temperatur der Isolationsentzündung immer verhindern, führt dieses Versagen des Maximalstromschutzes der Ein­ speisung (der sogenannte nicht abgeschaltete Kurzschluß) ziemlich schnell zur Erhitzung des Leiters des beschädigten Kabels bis zur Temperatur des Isolationsbrands, und weiter zur Entzündung dieser Isolation und danach zum Brand im gesamten Kabelnetz, welcher dieses Netz völlig zerstören kann.However, there is a fairly wide range of short circuit current values where they are less than the Ar are the maximum current protection of the infeed. If the maximum current protection or Switch a cable line in the event of a multi-phase short circuit in this area, e.g. B. in a mo If the gate terminal box fails due to a reason, the maximum current protection of the infeed also speaks not on, d. H. in this case it also fails. Because the above shutdown times are related with the correspondingly selected conductor cross-sections, the damaged cable is heated Short circuit current up to the temperature of the heat resistance of the cable insulation or the temperature of the Always prevent insulation ignition, this failure of the maximum current protection of the leads supply (the so-called short circuit not switched off) pretty quickly for heating the conductor the damaged cable to the temperature of the insulation fire, and further to ignite it Isolation and then fire in the entire cable network, which can completely destroy this network.

Gemäß dem UdSSR-Urheberzeugnis SU 1309149 A1 installiert man einen zusätzlichen Maximal­ stromschutz der Einspeisung, der die notwendige Sensibilität zu allen mehrphasigen Kurzschlüssen in diesem Netz, inkl. der Kurzschlüsse in den Motorklemmenkästen besitzt. Gleichzeitig stellt ein spezi­ elles logisches Schema sicher, daß die betriebmäßigen Stromspitzen bei jedem Anlaufstrom der Grup­ pe der Motoren, der z. B. im Betrieb der selbsttätigen Reserveeinschaltung durch Einspeisung fließt, nicht zum Abschalten führen. Dieses Schema wird entweder von den Schaltershilfskontakten oder von den Spannungsrelais des Gegensystems eingeschaltet und blockiert dann das Ansprechen des Schutzes während der ganzen Zeit des Anlaufes der Gruppe der Motoren. Nach dem Ende dieses Anlaufes setzt dieses Schema durch die speziell gewählten Verzögerungen diesen Reserveschutz in Betrieb, und da­ nach kann es diesen Reserveschutz bei jedem mehrphasigen Kurzschluß an einer Kabellinie und dem Versagen der Kabellinieneinrichtung bereits nicht blockieren. Wenn aber ein mehrphasiger Kurz­ schluß bei der Einschaltung bzw. der selbsttätigen Reserveeinschaltung der Einspeisung, solange das logische Schema den Schutz blockiert, erfolgt, versagt auch dieser Reserveschutz.According to the USSR copyright certificate SU 1309149 A1, an additional maximum is installed current protection of the infeed, which has the necessary sensitivity to all multiphase short circuits in this network, including the short circuits in the motor terminal boxes. At the same time, a spec elles logical scheme ensures that the operational current peaks with each starting current of the group pe of the engines, the z. B. flows during the operation of the automatic reserve switch-on by infeed, do not lead to shutdown. This scheme is either from the auxiliary switch contacts or from the voltage relay of the opposite system is switched on and then blocks the activation of the protection throughout the start-up of the group of motors. After the end of this start-up continues this scheme through the specially selected delays this reserve protection in operation, and there after it can this reserve protection with each multi-phase short circuit on a cable line and Do not block the failure of the cable line device. But if a multi-phase short close when switching on or the automatic reserve switching on of the feed, as long as the logical scheme the protection is blocked, this reserve protection also fails.

Es ist auch aus dem US-Patent US 5 311 392 ein Verfahren bekannt, das 2 Prozessoren für einen Schalter (Automaten) vorsieht, wobei der 1. Prozessor ein Signal zur Abschaltung des Schalters (Au­ tomaten) sendet, wenn er einen Überlastungsstrom bestimmt, und der 2. Prozessor den Strom, den vom 1. Prozessor erkannt wurde, kontinuierlich kontrolliert. Der 2. Prozessor sendet ein Signal zur Abschaltung desselben Schalters (Automaten), wenn der 1. Prozessor versagt und der 2. Prozessor den notwendigen Stromwert bestimmt. Dieses Verfahren kann als ein Reserveschutz beim Versagen der Schutzausrüstung dienen, kann aber nicht funktionieren, wenn der Schalter (Automat) aus irgendei­ nem Grund selbst versagt.A method is also known from US Pat. No. 5,311,392 which uses 2 processors for one Switch (automat) provides, the 1st processor a signal to switch off the switch (Au tomatoes), if it determines an overload current, and the 2nd processor sends the current was recognized by the 1st processor, continuously checked. The 2nd processor sends a signal Shutdown of the same switch (machine) if the 1st processor fails and the 2nd processor the necessary current value determined. This procedure can act as a backup protection in the event of failure  Protective equipment serve, but can not work if the switch (automat) from any fails for a reason.

Gemäß dem Deutschen Patent DE 44 45 060 C1 wurde eine Umgehungsschaltung vorgeschlagen, die eine zwangsläufige Auslösung des Leistungsschalters bei einer ohne Auslösung erfolgenden Über­ schreitung des im Leistungsschalters eingestellten Auslösestromes bewirkt. Diese technische Lösung kann die Funktionen des Reserveschutzes im Vergleich mit dem US-Patent US 5 311 392 verbessern, da sie auch bei den Versagen der Leitung des Leistungsschalters funktioniert, sie versagt aber auch beim Versagen des mechanischen Teils des Leistungsschalters.According to German patent DE 44 45 060 C1, a bypass circuit has been proposed which an inevitable trip of the circuit breaker in the event of a trip without tripping tripping of the tripping current set in the circuit breaker causes. This technical solution can improve the functions of the backup protection compared to US Pat. No. 5,311,392, since it also works if the circuit breaker line fails, it also fails if the mechanical part of the circuit breaker fails.

Es ist auch bekannt eine Quadrierschaltung, die dem Deutschen Patent DE 38 13 413 A1 gemäß ausgeführt ist und für die Funktionen eines Reserveschutzes der Kabellinien mit einer I2t-Auslö­ sekennlinie genutzt werden kann. Obwohl diese Kennlinie besser als die im Standard IEC 255-4 vor­ gesehenen Kennlinien zur Charakteristik der Erhitzung des beschädigten Kabels paßt, kann diese Schaltung bzw. diese Charakteristik nicht sowohl das Phänomen der thermischen Verringerung des Kurzschlußstroms beachten als auch die Betriebe des entfernten Kurzschlußstroms und Motorengrup­ penanlauf deutlich unterscheiden. In vielen Fällen führt es zum Versagen solch eines Reserveschutzes.It is also known a squaring circuit, which is designed according to German patent DE 38 13 413 A1 and can be used for the functions of a reserve protection of the cable lines with an I 2 t-tripping characteristic. Although this characteristic fits better than the characteristics provided in the IEC 255-4 standard for the characteristic of the heating of the damaged cable, this circuit or characteristic cannot take into account both the phenomenon of thermal reduction of the short-circuit current and the operations of the removed short-circuit current and motor group Make a clear distinction between pen starts. In many cases, such reserve protection will fail.

Für den Unterschied der Betriebe des entfernten Kurzschlußstroms und Anlaufs des Motors wurde auch eine technische Lösung gemäß UK-Patent GB 2 065 394 A vorgeschlagen, und zwar ein Gerät, das in der Fläche mit den Koordinaten I - ϕ, wo I - der Linienstrom und ϕ - der Winkel zwischen dem Linienstrom I und der Spannung an der Sammelschiene U, eine Charakteristik der Art
For the difference in the operations of the remote short-circuit current and starting of the motor, a technical solution according to UK patent GB 2 065 394 A has also been proposed, namely a device that is in the area with the coordinates I - ϕ, where I - the line current and ϕ - the angle between the line current I and the voltage on the busbar U, a characteristic of Art

ΦU, ϕ - (1/m)I < ΦU,
Φ U, ϕ - (1 / m) I <Φ U ,

berechnet. In dieser Formel ist ΦU, ϕ sowohl ϕ als auch U proportional, ΦU ist eine Funktion von U, m ist eine Konstante, die von der Charakteristik des Anlaufs des Motors bestimmt ist. Dieses Gerät kann aber nicht beim Betrieb des Motorengruppenanlaufs richtig funktionieren, da die Konstante m in die­ sem Fall von der Zahl der Motoren, die im Anlauf teilnehmen, abhängt, und kann nicht vorläufig be­ rechnet werden.calculated. In this formula, Φ U, ϕ is proportional to both ϕ and U, Φ U is a function of U, m is a constant determined by the characteristics of the motor start-up. However, this device cannot function properly when operating the motor group start-up, since the constant m in this case depends on the number of motors that take part in the start-up and cannot be calculated provisionally.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches den vollselektiven Reserveschutz ausführt, der immer eine notwendige Sensibili­ tät zu allen mehrphasigen Kurzschlüssen in den Kabelnetzen wieso eine Vollselektivität in allen Be­ trieben, inklusive alle Betriebe des Motorengruppenanlaufs, besitzt, bei allen Arten des Versagens der Schutz- bzw. Schaltungsausrüstung der Kabellinien funktioniert und immer im Betrieb bleibt.The present invention has for its object to provide a method of the type mentioned specify which carries out the fully selective reserve protection, which is always a necessary sensitivity to all multi-phase short circuits in the cable networks why a full selectivity in all Be drives, including all engine group start-up operations, has all types of failure Protection or circuit equipment of the cable lines works and always remains in operation.

Diese Aufgabe wird bei der Anwendung einer neuen Auslösekennlinie durch die Merkmale des Kennzeichens der Patentansprüche 1 und 3-6, und bei der Anwendung der Blockierung des zeitabhän­ gigen Teiles dieser Auslösekennlinie durch die Merkmale des Kennzeichens der Patentansprüche 2 und 7 gelöst.When applying a new tripping characteristic, this task is characterized by the characteristics of the Characteristic of claims 1 and 3-6, and when applying the blocking of the time-dependent valid part of this tripping characteristic by the features of the characterizing part of patent claims 2 and 7 solved.

Der ersten Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich der zum Reserveschutz genutzte An­ fangs-Kurzschlußwechselstrom bei seiner Existenz im beschädigten Kabel während der Zeit, die mehr als 1 Sek. ist, d. h. während der Zeit, die die invers abhängige Maximalstrom-Zeitkennlinie dieses Schutzes die Vollselektivität haben muß, durch seinen Wärmerückgang (seine thermische Verringe­ rung wegen der Erhitzung des Kabels) nach einem unlinearen Gesetz wesentlich verringert. Die richti­ ge Auslösekennlinie soll sich unter Beachtung dieses Phänomens als eine unlineare Auslösekennlinie ausführen, deren Zeitparameter nur ein Mal im Anfang des Kurzschlusses aus dem Wert des Anfangs- Kurzschlußwechselstroms berechnet und dann gespeichert werden soll, und sie muß dabei nicht immer in Betrieb sein. Für die Verhinderung des Ansprechens dieses Schutzes in einem Lastbetrieb ist es erforderlich, daß er sich nur bei den Strömen, die mehr als der Einspeisungsnennstrom sind, setzt.The first solution is based on the knowledge that the An used for reserve protection Catch short circuit AC in its existence in the damaged cable during the time that more than 1 sec., d. H. during the time that the inverse dependent maximum current-time characteristic of this Protection must have full selectivity through its heat reduction (its thermal reduction heating due to the heating of the cable) according to a non-linear law. The right Taking into account this phenomenon, the tripping characteristic curve should prove to be an unlinear tripping characteristic execute whose time parameters only once in the start of the short circuit from the value of the start Short circuit alternating current should be calculated and then stored, and it does not always have to to be in operation. It is for preventing this protection from responding in a load operation required that it only settle at the currents that are more than the nominal feed current.

Der zweiten Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die Werte des Winkels zwischen einem Strom, der durch Einspeisung fließt, und der entsprechenden Spannung an der Sammelschiene bei einem mehrphasigen Kurzschluß im Kabelnetz und beim Motorenanlauf in diesem Netz wesentlich voneinander unterscheiden, und der Wert dieses Winkels für die Blockierung des zeitabhängigen Teils der Auslösekennlinie des Reserveschutzes beim Motorenanlauf von Nutzen sein kann. Der eigentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, bei Anwendung der vorgeschlagenen Auslösekennlinie die obengenannte Verringerung des Kurzschlußstroms zu kompensieren und danach einen vollselekti­ ven bei mehrphasigen Kurzschlüssen Reserveschutz zu schöpfen und bei Anwendung der vorgeschla­ genen Blockierung des zeitabhängigen Teils dieser Auslösekennlinie eine unverzögerte Sitzung dieses Schutzes in Betrieb zu sichern, wenn ein mehrphasiger Kurzschluß während entweder eines Motoran­ laufs oder eines Motorengruppenanlaufs erfolgt.The second solution is based on the knowledge that the values of the angle between one Current that flows through the feed and the corresponding voltage on the busbar a multi-phase short circuit in the cable network and when starting the motor in this network is essential differ from each other, and the value of this angle for blocking the time-dependent part the tripping characteristic of the reserve protection can be useful when starting the motor. The actual The advantage of the invention lies in the possibility of using the proposed tripping characteristic to compensate for the above-mentioned reduction in the short-circuit current and then a fully selective one ve to provide reserve protection for multi-phase short circuits and when using the suggested blocking the time-dependent part of this tripping characteristic, an undelayed session of this  Protect protection in operation when a multi-phase short circuit occurs during either a motor run or a motor group start.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:Further refinements of the invention and an apparatus for carrying out the method result from the further subclaims in connection with the following description an embodiment with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 die Kurve 1 der Abhängigkeit der maximal zulässigen Ausschaltzeit, welche die Entzündung des beschädigten Kabels noch verhindert, vom Anfangs-Kurzschlußwechselstrom in diesem Kabel, das in einem 0,4 kV-Kabelnetz der Kraftwerk-Eigenbedarfsversorgung in Betrieb ist, und die vorge­ schlagene invers abhängige Maximalstrom-Zeitkennlinie des Reserveschutzes 2, sowie die Auslö­ sekennlinie des nachgeschalteten Automaten 3 in diesem Kabelnetz, der einen maximalen für dieses Netz Nennstrom hat. Fig. 1 shows the curve 1 of the dependency of the maximum permissible switch-off time, which still prevents the damaged cable from igniting, from the initial short-circuit alternating current in this cable, which is in operation in a 0.4 kV cable network of the power station's own power supply, and the pre Beat inversely dependent maximum current-time characteristic of the reserve protection 2 , as well as the tripping characteristic of the downstream automat 3 in this cable network, which has a maximum nominal current for this network.

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild eines Reserveschutzes für das 0,4 kV-Kabelnetz der KKW- Eigenbedarfsversorgung. In Fig. 2 erkennt man die Drehstrom-Brücken-Schaltung 1, an deren Ein­ gängen dreiphasige Sekundärströme der Einspeisung zugeführt sind und deren Ausgang an den Ein­ gängen des Schwellwertschalters 2 und des Schwellwertschalters 3 sowie am Eingang des Re­ chenglieds 4, der die Berechnungen der Funktion der Art Uaus = C'/N2, wo C' eine Konstante ist, aus­ geführt, nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Schwellwertschalters 2 ist am Eingang eines unabhängi­ gen Zeitrelais 5 nachgeschaltet, die Ausgang des Schwellwertschalters 3 ist an den Eingängen des Blocks des Halteglieds 6, der auch die Speicherfunktion ausführt, des Rampenspannungsgenerators 7, der die Spannung U = pt erzeugt, wo t die laufende Zeit und p ein Proportionalitätsfaktor sind, und des UND-Gatters 8 nachgeschaltet. Die Ausgänge des Halteglieds 6 und des Rampenspannungsgene­ rators 7 sind an die Eingänge des Vergleichers 9 nachgeschaltet, und der Ausgang dieses Vergleichers ist am zweiten Eingang des UND-Gatters 8 nachgeschaltet. Die Ausgänge des UND-Gatters 8 und Zeitrelais 5 sind durch das ODER-Gatter 10 am Eingang des Ausgangsrelais 11 nachgeschaltet. Fig. 2 is an electrical block diagram of a reserve protection for the 0.4 kV cable network of the NPP's own supply. In Fig. 2 you can see the three-phase bridge circuit 1 , at whose inputs three-phase secondary currents are fed to the feed and its output at the inputs of the threshold switch 2 and the threshold switch 3 and at the input of the computing element 4 , which the calculations of Function of type U out = C '/ N 2 , where C' is a constant, out, is connected downstream. The output of the threshold switch 2 is connected at the input of an independent time relay 5 , the output of the threshold switch 3 is at the inputs of the block of the holding element 6 , which also performs the memory function, of the ramp voltage generator 7 , which generates the voltage U = pt, where t the current time and p are a proportionality factor, and the AND gate 8 is connected downstream. The outputs of the holding element 6 and the ramp voltage generator 7 are connected to the inputs of the comparator 9 , and the output of this comparator is connected to the second input of the AND gate 8 . The outputs of the AND gate 8 and timing relay 5 are connected downstream by the OR gate 10 at the input of the output relay 11 .

Das Rechenglied 4 besteht aus dem Quadrierglied 12, Analogmultiplizierer 13, Operationsverstär­ ker 14, dessen Ausgang sich als der Ausgang des Rechenglieds 4 erweist, zwei Widerstände 15 und 16 und der Quelle der verstellbaren konstanten Spannung U1 = 0,1 k C' 17, wo k ein Regelfaktor ist. Der Eingang des Quadrierglieds 12 erweist sich als der Eingang des Rechenglieds 4, der Ausgang dieses Quadrierglieds 12 ist am ersten Eingang des Analogmultiplizierers 13 zugeschaltet, am zweiten Ein­ gang dieses Multiplizierers 13 ist der Ausgang des Operationsverstärkers 14 nachgeschaltet, und der Inversionseingang dieses Operationsverstärkers 14 ist durch den Widerstand 15 am Ausgang des Analogmultiplizierers 13 und durch den Widerstand 16 am Ausgang der Quelle der verstellbaren kon­ stanten Spannung 17 nachgeschaltet. Seinerseits der Rampenspannungsgenerator 7 besteht aus dem Impulsgenerator 18, dessen Eingang sich als Starteingang des Rampenspannungsgenerators 7 erweist, dem Digitalzähler 19 und dem linearen Digital-Analog-Wandler 20, dessen Ausgang sich als der Aus­ gang des Rampenspannungsgenerators 7 erweist. Der Ausgang des Impulsgenerators 18 ist am C- Eingang des Digitalzählers 19 nachgeschaltet, R-Eingang dieses Zählers erweist sich als der Blockie­ rungseingang des Rampenspannungsgenerators 7 und der Ausgang dieses Digitalzählers 19 ist am Eingang des Digital-Analog-Wandlers 20 nachgeschaltet. Am Blockierungseingang des Rampenspan­ nungsgenerators 7 ist der Ausgang des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung 21, an dessen Eingänge ein Sekundärstrom und die entsprechende Sekundärspannung zugeführt sind, nachgeschal­ tet. Mit Hilfe der Funktionseinheiten 3, 4, 6, 7, 8 und 9 ist die invers abhängige Maximalstrom- Zeitkennlinie des Reserveschutzes ausgeführt.The computing element 4 consists of the square element 12 , analog multiplier 13 , operational amplifier 14 , the output of which proves to be the output of the computing element 4 , two resistors 15 and 16 and the source of the adjustable constant voltage U 1 = 0.1 k C '17 , where k is a rule factor. The input of the squaring element 12 proves to be the input of the computing element 4 , the output of this squaring element 12 is connected at the first input of the analog multiplier 13 , at the second input of this multiplier 13 the output of the operational amplifier 14 is connected downstream, and the inversion input of this operational amplifier 14 is through the resistor 15 at the output of the analog multiplier 13 and through the resistor 16 at the output of the source of the adjustable constant voltage 17 downstream. For its part, the ramp voltage generator 7 consists of the pulse generator 18 , the input of which proves to be the start input of the ramp voltage generator 7 , the digital counter 19 and the linear digital-to-analog converter 20 , the output of which proves to be the output of the ramp voltage generator 7 . The output of the pulse generator 18 is connected at the C input of the digital counter 19 , the R input of this counter proves to be the blocking input of the ramp voltage generator 7 and the output of this digital counter 19 is connected at the input of the digital-to-analog converter 20 . At the blocking input of the Rampenspan voltage generator 7 , the output of the threshold switch for the phase shift 21 , at the inputs of which a secondary current and the corresponding secondary voltage are supplied, is switched downstream. With the help of the functional units 3 , 4 , 6 , 7 , 8 and 9 , the inverse-dependent maximum current-time characteristic of the reserve protection is implemented.

Wie bekannt, wählt jede Drehstrom-Brücken-Schaltung immer automatisch aus drei verschiedenen Eingangsströmen einen maximalen gleichgerichteten Ausgangsstrom aus. Also, am Ausgang der Schaltung 1 erscheint bei einem mehrphasigen Kurzschluß im geschützten Kabelnetz ein gleichge­ richteter Sekundärstrom der Einspeisung mit dem maximalen Wert - Imax oder mit dem Wert N, wo N ein Verhältnis Imax/IN ist und IN der Einspeisungsnennstrom ist. Der relative Arbeitswert des Schwellwertschalters 2IN2 = IS2/IN stellt man im Bereich IN2 = (5-7) und der relative Arbeitswert des Schwellwertschalters 3IN3 = IS3/IN im Bereich IN3 = (1,25-1,5) ein. Also, wenn bei einem Kurzschluß im Kabelnetz der gleichgerichtete maximal relative Sekundärstrom der Einspeisung N ≧ (5-7) ist, er­ scheinen die Signale an den Ausgängen der beiden Schwellwertschalter 2 und 3, da aber eine maxi­ male Zeitstufe, die man auf das unabhängige Zeitrelais 5 im Bereich (0,1-0,6) s einstellen kann, 0,6 s gleicht und eine minimale Zeitstufe der invers abhängigen Maximalstrom-Zeitkennlinie immer mehr als 1 s ist, wird der Reserveschutz die Einspeisung im Fall eines Versagens des nachgeschalteten Au­ tomaten für eine kurze Zeit durch den Kreis des Zeitrelais 5 - ODER-Gatters 10 - Ausgangsrelais 11 ausschalten. Dabei ergibt es sich eine Vollselektivität zwischen dem Reserveschutz und dem elektro­ magnetischen Auslöser des nachgeschalteten Automaten (siehe die Kurven 2 und 3 in Fig. 1 im Be­ reich N ≧ 5). Es ist auch notwendig zu sagen, daß die Einstellung IS2 = (5-7) IN zum Ansprechen des Reserveschutzes bei betriebmäßigen Stromspitzen bzw. Motorengruppenanlauf niemals sein darf, da ein maximaler Motorengruppenanlaufstrom, dessen Wert von der Einspeisungsimpedanz abhängt, sich nur im Bereich Ian = (3,55-5) IN ändert (insbesondere im betrachteten Netz 0,4 kV der KKW-Eigenbe­ darfsversorgung).As is known, each three-phase bridge circuit always automatically selects a maximum rectified output current from three different input currents. So, at the output of circuit 1 , a rectified secondary current of the feed appears with a maximum value - I max or with the value N, where N is a ratio I max / I N and I N is the nominal feed current in the event of a multi-phase short circuit in the protected cable network . The relative work value of the threshold switch 2 I N2 = I S2 / I N is set in the range I N2 = (5-7) and the relative work value of the threshold switch 3 I N3 = I S3 / I N in the range I N3 = (1.25 -1.5) a. So if there is a short-circuit in the cable network the rectified maximum relative secondary current of the infeed N 5- (5-7), he seem the signals at the outputs of the two threshold switches 2 and 3 , but since a maximum time that can be applied to the independent Can set time relay 5 in the range (0.1-0.6) s, equals 0.6 s and a minimum time step of the inversely dependent maximum current-time characteristic is always more than 1 s, the reserve protection becomes the feed in the event of a failure of the downstream Turn off the tomatoes for a short time through the circuit of the timing relay 5 - OR gate 10 - output relay 11 . This results in a full selectivity between the reserve protection and the electromagnetic trigger of the downstream machine (see curves 2 and 3 in Fig. 1 in the range N ≧ 5). It is also necessary to say that the setting I S2 = (5-7) I N for responding to the reserve protection during operational current peaks or motor group start-up must never be, since a maximum motor group start-up current, the value of which depends on the supply impedance, is only in the range I an = (3.55-5) I N changes (especially in the considered network 0.4 kV of the NPP's own supply).

Wenn dieser relative gleichgerichtete Sekundärstrom sich im Bereich (1,25-1,5) ≦ N < 5 befindet, erscheint das Signal nur am Ausgang des Schwellwertschalters 3, worauf die Signale an den Eingän­ gen des UND-Gatters 8, des Rampenspannungsgenerators 7, der die Spannung U = pt erzeugt, wo t die laufende Zeit und p ein positiver Proportionalitätsfaktor ist, und des Halteglieds 6 ankommen. Dabei nimmt das Halteglied 6 den Abtastwert der Spannung, die in diesem Moment vom Ausgang des Re­ chenglieds 4 am zweiten Eingang des Halteglieds 6 ankommt, auf. Das heißt, daß das Halteglied 6 den letzten Wert der Spannung, die nach 0,2 Sek nach dem Ansprechen des Schwellwertschalters 3 vom Ausgang des Rechenglieds 4 an ihn geleitet wurde, abtastet, den Abtastwert dieser Spannung speichert und dann seinen ersten Eingang für die Zeit des Auftretens des Signals an diesem Eingang ausschaltet. Lassen wir zeigen, daß der Wert dieser Spannung dem Quadrat des gleichgerichteten Sekundärstroms am Eingang des Rechenglieds 4 indirekt proportional ist. Am Ausgang des Quadrierglieds 12 be­ kommt man die Spannung, die dem Quadrat der Spannung, die an das Rechenglied 4 geleitet wird, d. h. dem Wert mN2, wo m der Proportionalitätsfaktor des Quadrierglieds 12 ist, direkt proportional ist. Diese Spannung ist zum Analogmultiplizierer 13, der in den Kreis der Rückkopplung des Operations­ verstärkers 14 eingeschaltet ist, zugeführt. Wie bekannt, gültig es für solches Schema bei dem Ver­ stärkungsfaktor KV ≧ 100, den jeder Operationsverstärker immer hat, die nächste Gleichung:
If this relative rectified secondary current is in the range (1.25-1.5) ≦ N <5, the signal appears only at the output of the threshold switch 3 , whereupon the signals at the inputs of the AND gate 8 , the ramp voltage generator 7 , which generates the voltage U = pt, where t is the current time and p is a positive proportionality factor, and the holding element 6 arrive. In this case, the holding element 6 takes the sample value of the voltage which arrives at the moment from the output of the computing element 4 at the second input of the holding element 6 . This means that the holding element 6 samples the last value of the voltage which was passed to it from the output of the computing element 4 after 0.2 seconds after the threshold switch 3 has responded, stores the sample value of this voltage and then its first input for the time switches off the occurrence of the signal at this input. Let us show that the value of this voltage is indirectly proportional to the square of the rectified secondary current at the input of the arithmetic element 4 . At the output of the squaring element 12 , one arrives at the voltage which is directly proportional to the square of the voltage which is passed to the computing element 4 , ie the value mN 2 , where m is the proportionality factor of the squaring element 12 . This voltage is supplied to the analog multiplier 13 , which is switched on in the circuit of the feedback of the operational amplifier 14 . As is known, the following equation applies to such a scheme with the gain factor K V ≧ 100, which every operational amplifier always has:

Uaus = R(15) . U1/n . R(16) Uein = R(15) . U1/n . R(16) . mN2 = C'/N2,
U out = R (15). U 1 / n. R (16) R = U a (15). U 1 / n. R (16). mN 2 = C ' / N 2 ,

wo n ein Faktor der Proportionalität des Analogmultiplizierers 13 ist; U1 = kM eine Spannung am Ausgang der Quelle der verstellbaren Spannung 17 ist (k < 1 ist der Regelfaktor, M = 0,1 C' ist eine Konstante für dieses Schema Spannung).where n is a factor of the proportionality of the analog multiplier 13 ; U 1 = kM is a voltage at the output of the source of the adjustable voltage 17 (k <1 is the control factor, M = 0.1 C ' is a constant for this voltage scheme).

Die Werte m, n, R(15) und R(16) wählt man so aus, daß der konstante für das konkrete Kabelnetz Wert C' sich im Bereich (10-100) ändern kann, d. h., daß die Gleichung
The values m, n, R (15) and R (16) are selected such that the constant value C ' for the specific cable network can change in the range (10-100), ie that the equation

n . m . R(16)/R(15) = 10
n. m. R (16) / R (15) = 10

immer ausgeführt werden muß. Dann wird die Spannung Uaus dem Wert der notwendigen Ausschalt­ zeit des zeitabhängigen Teils der Auslösekennlinie direkt proportional.must always be carried out. Then, the voltage U from the value of the necessary OFF time of the time-dependent part of the tripping characteristic is directly proportional.

Also, nach 0,2 sek nach dem Anfang des Kurzschlusses wird im Halteglied 6 eine Spannung, die dem Quadrat des relativen Wertes des Anfangs-Kurzschlußwechselstroms indirekt proportional bzw. der notwendigen Ausschaltzeit direkt proportional ist, gespeichert. Diese im Halteglied 6 gespeicherte Spannung kann nur von der fallenden Flanke der Ausgangsspannung des Schwellwertschalters 3 ge­ löscht werden. Das heißt, daß diese Spannung danach für die ganze Zeit der Kurzschlußexistenz am ersten Eingang des Vergleichers 9 zuführt wird, und dort mit dem sich ändernden Wert der Spannung vom Ausgang des Rampenspannungsgenerators 7 vergleicht. Der Wert der Ausgangsspannung des Rampenspannungsgenerators 7 ändert sich in der Zeit in folgender Weise. Der Impulsgenerator 18 des Rampenspannungsgenerators 7 beginnt nach dem Empfang des Signals vom Schwellwertschalter 3 die Impulse mit der Frequenz f = 1000 Hz zu generieren, die danach am C-Eingang des Digitalzählers 19 ankommen. Die geschriebene in diesem Zähler binäre Zahl, die sich in der laufenden realen Zeit stei­ gert, wird kontinuierlich am Eingang des linearen Digital-Analog-Wandlers 20 geleitet, wo sie sich in die Spannung umwandelt, wobei jedem Hundert der Impulse entspricht eine Spannung p Volt. Solche Umwandlung heißt, daß die Spannung am Ausgang des Rampenspannungsgenerators 7 sich jede Se­ kunde am 10 p Volt steigert, d. h. diese Spannung steigert sich nach einem linearen Gesetz und ist der laufenden realen Zeit direkt proportional. So, after 0.2 seconds after the start of the short circuit, a voltage is stored in the holding member 6 , which is indirectly proportional to the square of the relative value of the initial short-circuit alternating current or directly proportional to the necessary switch-off time. This voltage stored in the holding element 6 can only be deleted by the falling edge of the output voltage of the threshold switch 3 . This means that this voltage is then supplied to the short-circuit existence at the first input of the comparator 9 for the entire time, and compares there with the changing value of the voltage from the output of the ramp voltage generator 7 . The value of the output voltage of the ramp voltage generator 7 changes over time in the following manner. After receiving the signal from the threshold switch 3, the pulse generator 18 of the ramp voltage generator 7 begins to generate the pulses with the frequency f = 1000 Hz, which then arrive at the C input of the digital counter 19 . The binary number written in this counter, which increases in the current real time, is continuously conducted at the input of the linear digital-to-analog converter 20 , where it converts to the voltage, with a voltage p volt corresponding to every hundred of the pulses . Such conversion means that the voltage at the output of the ramp voltage generator 7 increases every second at 10 p volts, ie this voltage increases according to a linear law and is directly proportional to the current real time.

Eine weitere Funktion des Reserveschutzes hängt vom Zustand des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung 21 ab. Wenn beim Ansprechen des Schwellwertschalters 3 der Winkel zwischen dem Einspeisungsstrom und der Spannung an den Sammelschienen großer geworden ist, als der Ar­ beitswert dieses Schwellwertschalters ϕA, stattfindet (d. h., daß im geschützten Netz der Betrieb des Motoranlaufs oder Motorengruppenanlaufs ist), erscheint am Ausgang dieses Schwellwertschalters ein Signal, das am Blockierungseingang des Rampenspannungsgenerators 7 ankommt und weitere Funk­ tion des Reserveschutzes während des ganzen Anlaufsbetriebs verbietet (d. h., die Blockierung der invers abhängigen Maximalstrom-Zeitkennlinie des Reserveschutzes ausführt). Wenn bei Ansprechen des Schwellwertschalters 3 das Verbotssignal vom Ausgang des Schwellwertschalters für die Phasen­ verschiebung 21 am Blockierungseingang des Rampenspannungsgenerators 7 fehlt (d. h., daß der Grund der Sekundärstromvergrößerung ein mehrphasiger Kurzschluß ist), beginnt die Spannung vom Ausgang des Rampenspannungsgenerators 7 (vom Ausgang des linearen Digital-Analog-Wandlers 20), die sich nach dem Gesetz U = pt ändert, zum Vergleicher 9 anzubringen. Wenn der Wert dieser Spannung dem Wert der gespeicherten im Halteglied 6 Spannung gleich geworden ist, erscheint das Signal am Ausgang des Vergleichers 9, und, wenn am ersten Eingang des UND-Gatters 8 das Signal vom Ausgang des Schwellwertschalters 3 existiert, läuft das Signal durch dieses Gatter und danach durch ODER-Gatter 10 und erregt das Ausgangsrelais 11, das die Einspeisung ausschaltet.Another function of the reserve protection depends on the state of the threshold switch for the phase shift 21 . If has become in the response of the threshold switch 3, the angle between the feed stream and the voltage on the busbars large as the Ar beitswert this threshold value φ A, takes place (that is, in the protected network, the operation of engine start-up or motor group start-up is) appears at the output this threshold switch a signal that arrives at the blocking input of the ramp voltage generator 7 and prohibits further function of the reserve protection during the entire start-up operation (ie, the blocking of the inverse-dependent maximum current-time characteristic of the reserve protection). If the response of the threshold switch 3, the prohibition signal from the output of the threshold switch for the phase shift 21 at the blocking input of the ramp voltage generator 7 is missing (ie that the reason for the secondary current increase is a multiphase short circuit), the voltage from the output of the ramp voltage generator 7 (from the output of the linear Digital-to-analog converter 20 ), which changes according to the law U = pt, to be attached to the comparator 9 . When the value of this voltage has become equal to the value of the voltage stored in the holding element 6 , the signal appears at the output of the comparator 9 , and if the signal from the output of the threshold switch 3 exists at the first input of the AND gate 8, the signal runs through this gate and then by OR gate 10 and energizes the output relay 11 which turns off the feed.

Lassen wir zeigen, wie man den konstanten Wert C', sowie den Arbeitswert des Schwellwertschal­ ters für die Phasenverschiebung ϕA für das konkrete Kabelnetz auswählen muß, daß sich die notwen­ dige Ausschaltzeit, sowie eine Selektivität zwischen dem Reserveschutz und thermischen Auslöser des nachgeschalteten Automaten ergibt und im Falle, wenn im Motorenanlaufsbetrieb ein mehrphasigen Kurzschluß eintritt, die Blockierung der invers abhängigen Maximalstrom-Zeitkennlinie des Reserve­ schutzes ohne eine Verzögerung abgenommen wird.Let us show you how to select the constant value C ' , as well as the working value of the threshold switch for the phase shift ϕ A for the specific cable network, that the necessary switch-off time, as well as a selectivity between the reserve protection and the thermal trigger of the downstream machine results and in the case when a multi-phase short circuit occurs in motor start-up operation, the blocking of the inverse-dependent maximum current-time characteristic of the reserve protection is removed without a delay.

Wie bekannt, verringert sich der Anfangs-Kurzschlußwechselstrom im Kabel im Intervall (0-t) we­ gen der Vergrößerung des Widerstandes des Kabelleiters, der sich vom Kurzschlußstrom erhitzt. Diese Verringerung kann man mit Hilfe der unlinearen Funktion von der fließenden Temperatur des Kabel­ leiters [t] beschreiben. Dieses unlineare Gesetz kann man für die Werte des Stroms IA ≦ 7IN (die Grenze des Wirkbereichs des Schwellwertschalters 2 wie folgt beschreiben:
As is known, the initial short-circuit alternating current in the cable decreases in the interval (0-t) because of the increase in the resistance of the cable conductor, which is heated by the short-circuit current. This reduction can be described with the help of the non-linear function of the flowing temperature of the cable conductor [t]. This non-linear law can be described for the values of the current I A ≦ 7I N (the limit of the effective range of the threshold switch 2 as follows:

I = IA . η = IA(1 + αA)/(1 + α[t]),
I = I A. η = I A (1 + α A ) / (1 + α [t]),

wo A - Anfangstemperatur des Kabelleiters vor Kurzschluß;
α - Temperaturkoeffizient des ohmschen Widerstands des Materials des Kabelleiters.where A - initial temperature of the cable conductor before short circuit;
α - temperature coefficient of the ohmic resistance of the material of the cable conductor.

Der Temperatur [t] entspricht die konkrete Zeit der Kurzschlußexistenz, die für die Werte IA ≦ 7IN gleicht
The temperature [t] corresponds to the specific time of the short-circuit existence, which is the same for the values I A ≦ 7I N

wo S - Querschnitt des Leiters des Kabels;
CS - spezifische Wärmekapazität des Materials des Kabelleiters;
γ - spezifische Dichte des Materials des Kabelleiters;
ρ - spezifischer Widerstand des Materials des Kabelleiters, der bei der Temperatur 20°C gemes­ sen worden ist.where S - cross section of the conductor of the cable;
C S - specific heat capacity of the material of the cable conductor;
γ - specific density of the material of the cable conductor;
ρ - specific resistance of the material of the cable conductor, which was measured at 20 ° C.

Wenn man in dieser Gleichung die Temperatur [t] durch die Temperatur der Entzündung der Kabelisolation f wechselt, bekommt man die maximale für das entsprechende Kabel zulässige Auslö­ sezeit tmax, nach der ein Kabelbrand erfolgt. Insbesondere für das Kabel mit den PVC-isolierten Alu­ miniumleitern (f = 350°C) und mit dem minimal für das 0,4 kV-Kabelnetz der KKW-Eigenbedarfs­ versorgung Leiterquerschnitt S = 35 mm2, ist eine Abhängigkeit tmax = f(N) = f(IA/IN) in der Fig. 1 (Kurve 1) gezeigt. Aus der letzten Gleichung und aus der Kurve 1 in der Fig. 1 folgt es, daß für jedes Kabel das Produkt jedes relativen Werts des Kurzschlußstroms in diesem Kabel N und der zulässigen für diesen Kurzschlußstrom Auslösezeit ein konstanter Wert C ist. Für die Verhinderung der Entzün­ dung der Isolation des beschädigten Kabels und dem daraus entsprechenden Brand im Kabelnetz soll die notwendige Auslösekennlinie des Reserveschutzes immer unten der Kurve, die dem Kabel mit dem minimalen in konkretem Kabelnetz Leiterquerschnitt entspricht, liegen. If you change the temperature [t] in this equation by the temperature of the ignition of the cable insulation f , you get the maximum permitted tripping time t max after which a cable fire occurs. A dependency t max = f (in particular for the cable with the PVC-insulated aluminum conductors ( f = 350 ° C) and with the minimum conductor cross-section S = 35 mm 2 for the 0.4 kV cable network of the NPP's own requirements supply ) N) = f (I A / I N ) shown in Fig. 1 (curve 1). From the last equation and from curve 1 in FIG. 1 it follows that for each cable the product of each relative value of the short-circuit current in this cable N and the permissible tripping time for this short-circuit current is a constant value C. To prevent the ignition of the insulation of the damaged cable and the resulting fire in the cable network, the necessary tripping characteristic of the reserve protection should always be below the curve that corresponds to the cable with the minimum conductor cross-section in a concrete cable network.

Für die Werte IA ≦ 7IN gilt ebenfalls die folgende Abhängigkeit:
The following dependency also applies to the values I A ≦ 7I N :

Unter Berücksichtigung dieser Abhängigkeit gleicht der Verringerungskoeffizient
Taking this dependence into account, the reduction coefficient is the same

wo A = 2I2 N . ρ . α/(γ . S2 . CS(1 + αA)) - der Wert, der für den gegebenen Einspeisungsnennstrom IN und jeden Kabeltyp einer Konstante ist;
N1 - das Verhältnis IA/IN, das für die Drehstrom-Brücken-Schaltung 1 (Fig. 2) N1 = N immer gleich ist.where A = 2I 2 N. ρ. α / (γ. S 2. C S (1 + α A )) - the value that is a constant for the given nominal feed current I N and each cable type;
N 1 - the ratio I A / I N , which is always the same for the three-phase bridge circuit 1 ( FIG. 2) N 1 = N.

Jede zur Zeit existierende invers abhängige Maximalstrom-Zeitkennlinie (IAMZ-Kennlinie) kann man mit folgender Gleichung beschreiben:
Each currently existing inversely dependent maximum current-time characteristic (IAMZ characteristic) can be described with the following equation:

wo tS - eine Zeiteinstellung ist, k und a - die konstanten für jeden Kennlinientyp Koeffizienten sind.where t S - is a time setting, k and a - are the constant coefficients for each type of characteristic.

Unter Berücksichtigung des Werts des Verringerungskoeffizienten kann man diese Gleichung wie folgt ausdrücken:
Taking into account the value of the reduction coefficient, this equation can be expressed as follows:

Diese Gleichung hat im allgemeinem keine Endlösung, da bei AN2at < 1 jeder Wert von a diese Gleichung zum undefinierbaren Wert der Art ∞/∞ reduziert. Trotz der physikalischen Grunde ist es klar, das die Temperatur des Kabelleiters, der sich durch den Kurzschlußstrom erhitzt, nicht endlos steigen kann, und ein Wärmegleichgewicht zwischen dem Kabelleiter, der Kabelisolation und der Umgebung kommen muß - der Kabelisolationsbrand ist der Grenzfall solch eines Gleichgewichtes. Dementsprechend hat die Vergrößerung des Widerstands des Kabelleiters auch den Grenzwert. Aus mathematischer Sicht heißt das, daß das Binom (1 + AN2at) immer einen Grenzwert haben muß. Es kommt zu einem Vorfall, wenn
This equation generally has no final solution, since with AN 2a t <1 every value of a reduces this equation to the indefinable value of the type ∞ / ∞. Despite the physical reasons, it is clear that the temperature of the cable conductor, which is heated by the short-circuit current, cannot rise indefinitely, and there must be a thermal balance between the cable conductor, the cable insulation and the environment - the cable insulation fire is the limit of such a balance. Accordingly, the increase in the resistance of the cable conductor also has the limit. From a mathematical point of view, this means that the binomial (1 + AN 2a t) must always have a limit. There is an incident when

(1 + AN2at) ≦ 1(1 + AN 2a t) ≦ 1

Von dieser Ungleichung kommt die Bestimmung des Zeitabstands, während dessen sich der Kabel­ leiterwiderstand vergrößert. Dieser Grenzwert gleicht
From this inequality comes the determination of the time interval during which the cable conductor resistance increases. This limit equals

tlim ≦ 1/AN2 = IN 2/AIA 2,
t lim ≦ 1 / AN 2 = I N 2 / AI A 2 ,

er ist immer kleiner, als tmax, was in der Kurve 1 der Fig. 1 bestimmt wurden können und nach diesem Zeitabstand ist der Leiterwiderstand des beschädigten Kabels praktisch konstant geworden. Der Ver­ ringerungskoeffizient η ist nach diesem Intervall ebenfalls konstant geworden. Er gleicht
it is always smaller than t max , which can be determined in curve 1 of FIG. 1 and after this time interval the conductor resistance of the damaged cable has become practically constant. The reduction coefficient η has also become constant after this interval. It is like

η' = 1/√2η '= 1 / √2

Ein Binom wie (1 + AN2t)a kann in eine unendliche Reihe zerlegt werden. Diese Reihe hat die fol­ gende Form:
A binomial like (1 + AN 2 t) a can be broken down into an infinite series. This series has the following form:

(1 + AN2t) = 1 + aAN2t + a(a - 1)A2N4t2/2! + . . .(1 + AN 2 t) = 1 + AAN 2 t + a (a - 1) A 2 N 4 t 2/2! +. . .

Für die Werte AN2t ≦ 1 kann man alle Glieder, vom dritten beginnend, nicht beachten und für den Zeitabstand 0-tlim beschreiben jede zur Zeit existierte IAMZ-Kennlinie, wie
For the values AN 2 t ≦ 1, all terms starting from the third cannot be taken into account, and for the time interval 0-t lim , each currently existing IAMZ characteristic, such as

Nach Beendigung der Vergrößerung des Widerstands des Kabeleiters kann man diese Kennlinie wie folgt beschreiben:
After the increase in the resistance of the cable conductor has ended, this characteristic curve can be described as follows:

wobei C1 - ein Wert der elektrischen Impulse, die IAMZ-Auslöser der Einspeisung während des Inter­ valls 0-tlim akkumuliert hat, ist.where C 1 - is a value of the electrical impulses that the IAMZ trigger of the feed has accumulated during the interval 0-t lim .

Den Wert C1 kann man wie folgt bestimmen:
The value C 1 can be determined as follows:

und wenn man in dieser Gleichung den Wert tlim substituiert, dann folgt daraus
and if you substitute t lim in this equation, then it follows

C1 = N2a/aA2N4 - N2aln(1 + a)/a2A2N4 - 1/2A2N4
C 1 = N 2a / aA 2 N 4 - N 2a ln (1 + a) / a 2 A 2 N 4 - 1 / 2A 2 N 4

Nun kann man die tatsächliche Ausschaltzeit für jeden Auslöser mit den IAMZ-Kennlinien und unter Berücksichtigung des Phänomens des Wärmerückgangs des Kurzschlußstroms wie folgt be­ stimmen:
Now you can determine the actual switch-off time for each release using the IAMZ characteristics and taking into account the phenomenon of heat return from the short-circuit current as follows:

Die Zahlenberechnungen, die mit dieser Gleichung für die typischen Angaben des Kabelnetzes und der Einspeisung der KKW-Eigenbedarfversorgung (Smin = 35 mm2, IN = 1500 A, IAmax = 20000 A) ausgeführt wurden, haben gezeigt, daß die Ausschaltzeitwerte aller zur Zeit existierten IAMZ- Kennlinien der Einspeisung immer größer sind, als die maximal zulässigen Ausschaltzeiten, die aus der Kurve 1 in der Fig. 1 für dieses Netz und diesen Kurzschlußstellen bestimmt wurden. Das heißt, daß alle heute bekannten invers abhängigen Maximalstrom-Zeitkennlinien für die Vollreservierung des Versagens von den nachgeschalteten Automaten ungültig sind, und sollte ein Kurzschluß im Be­ reich der niedrigen Kurzschlußströme erfolgt und der Automat des beschädigten Kabels versagt, wird immer auch der Schutz der Einspeisung versagen. Man muß auch bemerken, daß eine Verringerung des Wertes C das Problem nicht entscheiden kann, weil in diesem Fall die Selektivität zwischen dem vorgeschalteten und nachgeschalteten Automaten nicht einhalten wird.The numerical calculations carried out with this equation for the typical data of the cable network and the feed-in of the NPP's own power supply (S min = 35 mm 2 , I N = 1500 A, I Amax = 20000 A) have shown that the switch-off time values of all At present, IAMZ characteristics of the supply always exceed the maximum permissible switch-off times, which were determined from curve 1 in FIG. 1 for this network and these short-circuit points. This means that all known inversely dependent maximum current-time curves for the full reservation of the failure of the downstream machines are invalid, and should a short circuit occur in the area of the low short-circuit currents and the machine of the damaged cable fails, the protection of the feed will always be to fail. It should also be noted that a reduction in the value of C cannot solve the problem, because in this case the selectivity between the upstream and downstream machines will not be maintained.

Der Grund des Versagens des Schutzes der Einspeisung ist eine Superposition sowohl des unlinea­ ren Prozesses der Erhitzung des Kabelleiters beim Kurzschlußstrom, als auch einer unlinearen Maxi­ malstrom-Zeitkennlinie des Schutzes der Einspeisung. Für die Verhinderung dieses Versagens zeigt diese Erfindung die Ausführung einer umkehrbaren Abhängigkeit zwischen den Werten N2 und t für IAMZ-Schutz der Einspeisung, die nur im Anfang des mehrphasigen Kurzschlusses berechnet und danach gespeichert wird. Aus mathematischer Sicht kann man diese neu erarbeitete Auslösekennlinie im Bereich der niedrigen Kurzschlußströme, in dem der Schutz der Einspeisung immer eine Reserve­ funktion ausfuhren muß, wie folgt beschreiben:
The reason for the failure of the protection of the infeed is a superposition of both the unlinear process of heating the cable conductor in the event of a short-circuit current and an unlinear maximum current-time characteristic of the protection of the infeed. To prevent this failure, this invention shows the implementation of a reversible dependency between the values N 2 and t for IAMZ protection of the feed, which is calculated and stored only in the beginning of the multiphase short circuit. From a mathematical point of view, this newly developed tripping characteristic in the area of low short-circuit currents, in which the protection of the infeed must always perform a reserve function, can be described as follows:

t = C/KS . N2 = C'/N2,
t = C / K S. N 2 = C ' / N 2 ,

wo KS = 1,1 ein Faktor der Sicherheit ist.where K S = 1.1 is a safety factor.

C' - ein konstanter für das Kabel mit dem minimalen im Kabelnetz Leiterquerschnitt.C ' - a constant for the cable with the minimum conductor cross-section in the cable network.

Insbesondere für das Kabelnetz 0,4 kV der KKW-Eigenbedarfversorgung mit den obengenannten Daten gleichen diese Konstante
This constant is the same for the 0.4 kV cable network of the NPP's own power supply with the above data

C = 52,1 und C' = 47,3,
C = 52.1 and C ' = 47.3,

und die vorgeschlagene Auslösekennlinie des Reserveschutzes der Einspeisung ist in der Fig. 1 (Kur­ ve 2) gezeigt.and the proposed tripping characteristic of the reserve protection of the feed is shown in Fig. 1 (Kur ve 2).

Der Vergleich der Auslösekennlinien des Reserveschutzes (Kurve 2 in der Fig. 1) und nachgeschal­ teten Automaten in diesem Kabelnetz, der einen maximalen für dieses Netz Nennstrom hat, (Kurve 3 in der Fig. 1) zeigt klar, daß sich immer die Vollselektivität zwischen beiden Geräten im Fall, wenn ein Kurzschlußstrom durch diese Geräte fließt, realisiert. Diese Selektivität findet aber bei dem Anlauf des Motors mit dem maximalen Nennstrom nicht statt. Zur Verhinderung des unkorrekten Anspre­ chens des hier erarbeiteten Reserveschutzes in diesem Betrieb schlägt die Erfindung vor, den Betrieb des Motorenanlaufs nach dem Wert des Winkels zwischen dem Einspeisungsstrom und Sammelschie­ nenspeisung mit der Hilfe des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung 21 zu erkennen und danach den Reserveschutz zu blockieren. Dabei muß der minimale Arbeitswert des Schwellwert­ schalters 3 vom Arbeitswert des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung 21 abhängen.The comparison of the tripping characteristics of the reserve protection (curve 2 in FIG. 1) and downstream machines in this cable network, which has a maximum nominal current for this network (curve 3 in FIG. 1), clearly shows that there is always full selectivity between both devices in the case when a short circuit current flows through these devices. This selectivity does not take place when the motor starts up with the maximum rated current. To prevent incorrect addressing of the reserve protection developed here in this operation, the invention proposes to detect the operation of the motor start-up according to the value of the angle between the feed current and busbar feed with the aid of the threshold switch for the phase shift 21 and then to block the reserve protection . The minimum work value of the threshold switch 3 must depend on the work value of the threshold switch for the phase shift 21 .

Für die sichere Blockierung der Funktion des Reserveschutzes (der Wirkung der IAMZ-Kennlinie) bei verschiedenen Motorenanlaufsbetrieben soll der Schwellwertschalter 3 nur bei solchen Einspei­ sungsstromwerten ansprechen, denen ein Winkel zwischen dem Einspeisungsstrom und der Sammel­ schienenspeisung, entspricht, der großer, als der Arbeitswert des Schwellwertschalters für die Phasen­ verschiebung 21 ist. Seinerseits muß der Arbeitswert des Schwellwertschalters für die Phasenver­ schiebung großer sein, als der Winkel zwischen dem Einspeisungsstrom und der Sammelschienenspei­ sung des bei jedem Kurzschluß zu schützendem Kabelnetzes. Bei einem mehrphasigen Kurzschluß in einem Kabel, wenn der Anfangs-Kurzschlußwechselstrom IA ≦ 7IN ist, bestimmt sich dieser Winkel nur aus dem Verhältnis zwischen dem Gleichstromwiderstand des Kabelleiters R' und der induktiven Betriebsreaktanz XL' des beschädigten Kabels. Insbesondere gleicht dieser Winkel für Kabel mit Aluminiumleitern und mit einem maximalen für das Kabelnetz der KKW-Eigenbedarfsversorgung Kabelleiterquerschnitt S = 185 mm2 (R' = 0,159 Ohm/km, XL' = 0,08 Ohm/km)
For the safe blocking of the function of the reserve protection (the effect of the IAMZ characteristic curve) in various motor start-up companies, the threshold switch 3 should only respond at those feed current values to which an angle between the feed current and the busbar feed corresponds, which is greater than the work value of the Threshold switch for the phase shift 21 is. For its part, the working value of the threshold switch for the phase shift must be greater than the angle between the feed current and the busbar supply of the cable network to be protected with each short circuit. In the case of a multi-phase short circuit in a cable, when the initial short-circuit alternating current I A ≦ 7I N , this angle is determined only from the ratio between the DC resistance of the cable conductor R 'and the inductive operating reactance X L ' of the damaged cable. In particular, this angle is the same for cables with aluminum conductors and with a maximum for the cable network of the KKW's own supply of cable conductor cross section S = 185 mm 2 (R '= 0.159 Ohm / km, X L ' = 0.08 Ohm / km)

ϕKab = arctg(R'/XL') = arctg(0,159/0,08) = 27°ϕ Kab = arctg (R '/ X L ') = arctg (0.159 / 0.08) = 27 °

Wenn man den Arbeitswert des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung 21 mit der Formel
If you look at the working value of the threshold switch for the phase shift 21 with the formula

ϕA = KS' . ϕKab = 1,2 . 27° = 33°,
ϕ A = K S '. ϕ Kab = 1.2. 27 ° = 33 °,

in der KS' - ein Faktor der Sicherheit ist, berechnet, muß der Schwellwertschalter 3 nur bei den Ein­ speisungsstromwerten ansprechen, bei denen die Winkel größer als
in the K S '- is a factor of safety, calculated, the threshold switch 3 must respond only at the supply current values at which the angle is greater than

ϕan = KS' . ϕA = 1,2 . 33° = 40°
ϕ an = K S '. ϕ A = 1.2. 33 ° = 40 °

sind. Da während des Anlaufs eines jeden Motors die Bemessungswirkleistung der anderen Motoren, die von Sammelschienen durch die Kabel eingespeist werden, sich nicht ändern soll, d. h. sie in die­ sem Betrieb mit dem Leistungsfaktor ϕL = arccos 0,85 = 31° ihre Arbeit fortsetzen sollen, und für jeden 0,4 kV-Motor bei seinem Anlauf der Leistungsfaktor ϕan = arccos 0,3 = 72,5° ist und die Relati­ on zwischen seinem Anlaufstrom und seinem Nennstrom IanM/INM = 6,5 ist, kann man für diesen Be­ trieb das folgende System der Gleichungen schreiben:
are. Since the rated active power of the other motors that are fed from the busbars through the cables should not change during the start-up of each motor, ie they should continue their work in this mode with the power factor ϕ L = arccos 0.85 = 31 ° , and for each 0.4 kV motor when starting the power factor ϕ an = arccos 0.3 = 72.5 ° and the relation between its starting current and its nominal current I anM / I NM = 6.5 can for this operation, write the following system of equations:

(1 - INM,i/IN)cos 310 + 6,5 INM,i . cos 72,5°/IN = IN3 . cos 40°
(1 - I NM, i / I N ) cos 310 + 6.5 I NM, i . cos 72.5 ° / I N = I N3 . cos 40 °

(1 - INM,i/IN)sin 310 + 6,5 INM,i . sin 72,5°/IN = IN3 . sin 40°,
(1 - I NM, i / I N ) sin 310 + 6.5 I NM, i . sin 72.5 ° / I N = I N3 . sin 40 °,

worauf man den minimalen Arbeitswert des Schwellwertschalters 3IN3 bestimmt. Er gleicht in diesem Fall
whereupon the minimum work value of the threshold switch 3 I N3 is determined. In this case it is the same

IN3 = 1,25.I N3 = 1.25.

Claims (7)

1. Verfahren zum vollselektiven Reserveschutz in Kabelnetzen, welches bei mehrphasigen Kurz­ schlüssen und Versagen von nachgeschalteten Schutzeinrichtungen bzw. Schaltern die Einspeisung abschaltet, bevor die Isolation des beschädigten Kabels sich entzünden könnte, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • 1. - aus den drei gleichgerichteten Sekundärströmen der Einspeisung der maximale Strom Imax aus­ gewählt wird, das Verhältnis N = Imax/IN bestimmt wird, wobei IN der Einspeisungsnennstrom ist, und,
  • 2. - wenn die Ungleichung
    N ≧ (5-7)
    erfüllt wird, nach einer unabhängigen, im Intervall (0,1-0,6) s einstellbaren Auslösezeit oder,
  • 3. - wenn die Ungleichungen
    5 < N ≧ (1,25-1,5)
    erfüllt werden, der für N bestimmte Wert gespeichert und nach einer vom Maximalstrom abhängigen Auslösezeit, welche sich nach der Formel
    t = C'/N2,
    berechnet,
    wobei
    C' eine Konstante für das konkrete Kabelnetz ist,
  • 4. - ein Signal zur Abschaltung der Einspeisung abgegeben wird.
1. A method for fully selective reserve protection in cable networks, which switches off the feed in the event of multiphase short-circuits and failure of downstream protective devices or switches before the insulation of the damaged cable could ignite, characterized in that
  • 1. - the maximum current I max is selected from the three rectified secondary currents of the feed, the ratio N = I max / I N is determined, where I N is the nominal feed current, and,
  • 2. - if the inequality
    N ≧ (5-7)
    is fulfilled after an independent tripping time that can be set in the interval (0.1-0.6) s, or
  • 3. - if the inequalities
    5 <N ≧ (1.25-1.5)
    the value determined for N is saved and after a tripping time dependent on the maximum current, which is based on the formula
    t = C '/ N 2 ,
    calculated,
    in which
    C 'is a constant for the specific cable network,
  • 4. - a signal to switch off the infeed is issued.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. - die Phasendifferenz zwischen einem Sekundärstrom der Einspeisung und der entsprechenden Sekundärspannung bestimmt wird und,
  • 2. - wenn die Ungleichung
    ϕ ≧ ϕA,
    erfüllt wird, wobei ϕA eine Konstante für das konkrete Kabelnetz ist,
  • 3. - das Signal zur Abschaltung der Einspeisung, welches nach der vom Maximalstromwert abhän­ gigen Auslösezeit gemäß Verfahrenschritt (2b) abgegeben wird, blockiert wird.
2. The method according to claim 1, characterized in that
  • 1. - the phase difference between a secondary current of the feed and the corresponding secondary voltage is determined, and,
  • 2. - if the inequality
    ϕ ≧ ϕ A ,
    is fulfilled, where ϕ A is a constant for the specific cable network,
  • 3. - the signal for switching off the infeed, which is given after the tripping time dependent on the maximum current value in accordance with process step ( 2 b), is blocked.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1 unter Verwendung einer Drehstrom-Brücken-Schaltung (1), welche als Ausgangsstrom einen maximalen Strom Imax nach dem Verfahrenschritt (1a) aufweist, der zwei Schwellwertschalter (2,3) mit den Schwellwerten IN2 = (5-7) und IN3 = (1,25-1,5), sowie ein Rechenglied (4), welches die Funktion Uaus = C'/N2 gemäß Ver­ fahrenschritt (2b) realisiert, nachgeschaltet sind, und eines Zeitrelais (5), das dem Schwellwertschalter (2) nachgeschaltet ist,
wobei
der Ausgang des Schwellwertschalters (3) an den ersten Eingang eines Halteglieds (6), an den Star­ teingang des Generators der Rampenspannung U = pt (7),
wobei
t die laufende Zeit und p ein Proportionalitätsfaktor sind, und an den ersten Eingang eines UND- Gatters (8) geschaltet ist, und der Ausgang des Rechenglieds (4) an den zweiten Eingang des Hal­ teglieds (6) geschaltet ist.3. Device for performing the method according to claim 1 using a three-phase bridge circuit ( 1 ), which has as the output current a maximum current I max after the method step ( 1 a), the two threshold switches ( 2 , 3 ) with the Threshold values I N2 = ( 5-7 ) and I N3 = ( 1 , 25-1 , 5 ), as well as an arithmetic element ( 4 ) which implements the function U out = C '/ N 2 according to method step ( 2 b), are connected downstream, and a time relay ( 5 ) which is connected downstream of the threshold switch ( 2 ),
in which
the output of the threshold switch ( 3 ) to the first input of a holding element ( 6 ), to the start input of the generator of the ramp voltage U = pt ( 7 ),
in which
t the running time and p are a proportionality factor, and is connected to the first input of an AND gate ( 8 ), and the output of the computing element ( 4 ) is connected to the second input of the holding element ( 6 ). 4. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 3 unter Verwendung eines Vergleichers (9), an des­ sen Eingänge die Ausgänge des Halteglieds (6) und des Generators für die Rampenspannung U = pt (7) geschaltet sind,
wobei
der Ausgang des Vergleichers (9) an den zweiten Eingang des UND-Gatters (8) geschaltet ist und der Ausgang des UND-Gatters (8) sowie der Ausgang des Zeitrelais (5) an die Eingänge eines ODER- Gatters (10) geschaltet sind, dem ein Ausgangsrelais (11) nachgeschaltet sind.4. Device according to claim 3 using a comparator ( 9 ), at whose sen inputs the outputs of the holding member ( 6 ) and the generator for the ramp voltage U = pt ( 7 ) are connected,
in which
the output of the comparator ( 9 ) is connected to the second input of the AND gate ( 8 ) and the output of the AND gate ( 8 ) and the output of the timing relay ( 5 ) are connected to the inputs of an OR gate ( 10 ) , which are followed by an output relay ( 11 ). 5. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 3 oder 4, wobei das Rechenglied (4) ein Quadrierglied (12), deren Eingang den Eingang des Rechenglieds (4) bildet, einen Analogmultiplizierer (13) und einen Operationsverstärker (14) aufweist, dessen Ausgang den Ausgang des Rechenglieds (4) bildet,
wobei
der Ausgang des Quadrierglieds (12) an den ersten Eingang des Analogmultiplizierers (13) geschaltet ist, an den zweiten Eingang des Analogmultiplizierers (13) der Ausgang des Operationsverstärkers (14) geschaltet ist und der Inverseingang des Operationsverstärkers (14) über den Widerstand (15) an den Ausgang des Analogmultiplizierers (13) und über den Widerstand (16) an den Ausgang der ein­ stellbaren Konstantspannungsquelle (17) mit U1 = 0,1 kC',
wobei
C' eine Konstante für das konkrete Kabelnetz ist und k der Regelfaktor ist, geschaltet ist.5. Device according to claims 3 or 4, wherein the computing element ( 4 ) has a square element ( 12 ), the input of which forms the input of the computing element ( 4 ), an analog multiplier ( 13 ) and an operational amplifier ( 14 ), the output of which has the output the computing element ( 4 ) forms
in which
the output of the Quadrierglieds is connected to the first input of the analog (13) (12) to the second input of the analog multiplier, the output of the operational amplifier (14) is connected (13) and the inverse input of the operational amplifier (14) via the resistor (15 ) to the output of the analog multiplier ( 13 ) and via the resistor ( 16 ) to the output of an adjustable constant voltage source ( 17 ) with U 1 = 0.1 kC ',
in which
C 'is a constant for the specific cable network and k is the control factor. 6. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 3 oder 4, wobei der Rampenspannungsgenerator (7) einen Impulsgenerators (18), dessen Eingang den Starteingang des Generators (7) bildet, einen Digitalzähler (19), dessen R-Eingang den Blockierungseingang des Generators (7) bildet, und einen linearen Digi­ tal-Analog-Wandler (20), dessen Ausgang den Ausgang des Generators (7) bildet, aufweist,
wobei
der Ausgang des Impulsgenerators (18) an den C-Eingang des Digitalzählers (19) geschaltet ist und
der Ausgang des Digitalzählers (19) an den Eingang des Digital-Analog-Wandlers (20) geschaltet ist. 6. Device according to claims 3 or 4, wherein the ramp voltage generator ( 7 ) a pulse generator ( 18 ), the input of which forms the start input of the generator ( 7 ), a digital counter ( 19 ), the R input of which is the blocking input of the generator ( 7 ) forms, and has a linear Digi tal-analog converter ( 20 ), the output of which forms the output of the generator ( 7 ),
in which
the output of the pulse generator ( 18 ) is connected to the C input of the digital counter ( 19 ) and
the output of the digital counter ( 19 ) is connected to the input of the digital-to-analog converter ( 20 ). 7. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 2 mit einem Schwellwertschalter für die Phasenver­ schiebung (21) mit dem Schwellwert ϕA, an dessen Eingänge ein Sekundärstrom der Einspeisung und die entsprechende Sekundärspannung angelegt werden,
wobei
der Ausgang des Schwellwertschalters für die Phasenverschiebung (21) an den Blockierungseingang des Generators (7) geschaltet ist.7. Device according to claim 6 for performing the method according to claim 2 with a threshold switch for the phase shift ( 21 ) with the threshold value ϕ A , at the inputs of which a secondary current of the feed and the corresponding secondary voltage are applied,
in which
the output of the threshold switch for the phase shift ( 21 ) is connected to the blocking input of the generator ( 7 ).
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