DE2022831B2

DE2022831B2 - Arrangement for limiting fundamental-frequency overvoltages in an alternating current network

Info

Publication number: DE2022831B2
Application number: DE19702022831
Authority: DE
Inventors: Bertil Västeraas Thoren (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-11
Publication date: 1972-11-16
Also published as: SE331127B; DE2022831A1; GB1301034A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Begrenzung von grundfrequenten Überspannungen in einem Wechselstromnetz für hohe Spannungen, bestehend aus einem induktiven Nebenschluß, aus einem mit dem induktiven Nebenschluß in Reihe angeordneten und normalerweise offenen Schnellschließer und aus einem das Schließen des Schnell schließurs bei im Wechselstromnetz auftretenden Überspannungen veranlassenden spannungsabtastenden Gerät.The invention relates to an arrangement for limiting fundamental-frequency overvoltages in an alternating current network for high voltages, consisting of an inductive shunt, from a normally open quick-release device arranged in series with the inductive shunt and from a closing of the quick closing mechanism when the AC network occurs Voltage sensing device causing overvoltages.

Zur Begrenzung von grundfrequenten Überspannungen in Wechselstromnetzen, z.B. in Verbindung mit einem Belastungsausfall und/oder einphasigen Erdfehlern, ist es bekannt, induktive Nebenschlüsse zu verwenden. Aus betriebswirtschaftlichen Gründen soll der Nebenschluß bei hoher Belastung des Netzes ausgeschaltet sein, aber um das Netz schützen zu können, muß er in dem Augenblick, wo es notwendig ist, im Netz eingeschaltet sein. Das bedeutet, daß er bei auftretenden Fehlern so schnell eingeschaltet werden muß, daß der Fehler keine nennenswerte Schaden oder Störungen verursachen kann.To limit fundamental-frequency overvoltages in AC networks, e.g. in connection with a load failure and / or single phase earth faults, it is known to have inductive shunts to use. For economic reasons, the shunt should be used when the network is heavily loaded be switched off, but in order to protect the network, it must be switched off at the moment when it is necessary must be switched on in the network. This means that it switches on so quickly if errors occur it must be ensured that the fault cannot cause any significant damage or malfunctions.

Um ein solches schnelles Einschalten zu erreichen, ist es bekannt, den Nebenschluß mit einer Funkenstrecke in Reihe zu schalten, die zündet, wenn die Spannung am Anschlußpunkt zum Netz bis zu einem eingestellten Wert gestiegen ist. Nach der Zündung wird die Funkenstrecke von einem Kurzschlußgerät nebengeschaltel, das den Stom übernimmt und später zum Abschalten des Nebenschlusses benutzt wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß einmal eine spezielle Funkenstrecke erforderlich ist und zum anderen die Überspannungen, die in Verbindung mit dem Abschalten des Nebenschlusses entstehen, so hoch sein können, daß die Funkenstrecke wieder zündet und den Nebenschluß erneut einschaltet.In order to achieve such a rapid switch-on, it is known to shunt with a spark gap to be connected in series, which ignites when the voltage at the connection point to the mains up to one set value has increased. After ignition, the spark gap is made by a short circuit device Nebengeschaltel, which takes over the power and is later used to switch off the shunt. The disadvantage of this arrangement is that on the one hand a special spark gap is required and on the other hand the overvoltages that arise in connection with switching off the shunt, so can be high that the spark gap re-ignites and turns on the shunt again.

Aus der deutschen Patentschrift 419 072 ist es bekannt, zur Unterdrückung von Kurzschlußströmen in einem Hochspannungsnetz einen künstlichen Nullpunkt zu schaffen und diesen über eine Erdschlußdiossel und eine Funkenstrecke zu erden. Im Falle eines Erdschlusses zündet die Funkenstrecke, woduich ein zur Funkenstrecke paralleler Schalter geschlossen wird, der so lange geschlossen bleibt, wie ein Erdstrom fließt. Bei dieser bekannten Anordnung zur Unterdrückung von Kurzschlußströmen sowie bei der eingangs genannten bekannten Anordnung zurFrom the German patent specification 419 072 it is known an artificial zero point to suppress short-circuit currents in a high-voltage network to create and to ground this via a ground fault disconnect and a spark gap. In the event of an earth fault ignites the spark gap, woduich a switch parallel to the spark gap is closed which remains closed as long as an earth current flows. In this known arrangement for suppressing short-circuit currents and in the known arrangement mentioned at the beginning

ίο Unterdrückung von Überspannungen wird der Anstieg des Stromes in der Funkenstrecke durch die in Reihe liegende Induktivität verzögert. Man erreicht somit kein schnelles Einschalten des Nebenschlusses. ίο suppression of surges will increase of the current in the spark gap is delayed by the series inductance. One achieves thus no quick switching on of the shunt.

Ableiter werden hauptsächlich zur Begrenzung von transienten Überspannungen in Kraftnetzen verwendet. Ihre Löschspannung muß jedoch unter Rücksichtnahme auf auftretende grundfrequente Überspannungen gewählt werden. Aus Konstruk-Arresters are mainly used to limit transient overvoltages in power systems. Your erase voltage must, however, take into account the fundamental frequency that occurs Overvoltages are selected. From construct

so tionsgründen ist weiter eine gewisse Marginale zwischen der Zündspannung eines Ableiters, und damit des Schutzniveaus des Netzes, und der Löschspannung des Ableiters erforderlich. Hierdurch werden die grundfrequenten Überspannungen zu einem gross ßen Teil ausschlaggebend dafür, welches Schutzniveau erreicht werden kann. Wenn man also auf irgendeine Weise die grundfrequenten Überspannungen begrenzen kann, kann man die Löschspannung des Ableiters senken, was eine entsprechende Senkung der Zündspannung und damit des Schutzniveaus des Netzes ermöglicht. Das ist von großer Bedeutung bei Netzen für ultrahohe Spannungen, d.h. bei Netzen mit Spannungen von 1 bis 1,5 MV.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung zur Begrenzung von Überspannungen derart weiter zu entwickeln, daß bei Auftritt einer Überspannung das Anschalten des induktiven Nebenschlusses sehr schnell erfolgt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das spannungsabtastende Gerät in Reihe mit der Primärwicklung eines Stromtransformators, dessen Sekundärwicklung an die Relaisspule des Schnellschließers angeschlossen ist, direkt zwischen Wechselstromnetz und Erde angeordnet ist.For this reason, a certain margin is also required between the ignition voltage of an arrester, and thus the protection level of the network, and the extinguishing voltage of the arrester. As a result, the fundamental frequency overvoltages are to a large extent decisive for the level of protection that can be achieved. So if you can limit the fundamental frequency overvoltages in some way, you can lower the extinguishing voltage of the arrester, which enables a corresponding reduction in the ignition voltage and thus the level of protection of the network. This is of great importance in networks for ultra-high voltages, ie in networks with voltages from 1 to 1.5 MV.
The invention is based on the object of further developing the above-described arrangement for limiting overvoltages in such a way that the inductive shunt is switched on very quickly when an overvoltage occurs.
According to the invention, this object is achieved in that the voltage-sensing device is arranged in series with the primary winding of a current transformer, the secondary winding of which is connected to the relay coil of the fast closing device, directly between the alternating current network and earth.

Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß das spannungsabtastende Gerät unverzögert auf eine Überspannung anspricht und den induktiven Nebenschluß an das Netz anschaltet.
An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden:The invention thus ensures that the voltage-sensing device responds without delay to an overvoltage and connects the inductive shunt to the network.
The invention is to be explained in more detail using the exemplary embodiment shown in the drawing:

Die Zeichnung zeigt eine einphasige Ausführungsform der Erfindung. Zwischen dem Netzleiter 1 und Erde befinden sich ein Schnellschließer 2 und ein induktiver Nebenschluß 3. Zwischen Leiter und Erde ist ein spannungsabtastendes Gerät 4 in Form eines Ventilabieiters eingeschaltet. Der Schnellschließer 2 wird von dem durch den Ventilabieiter gehenden Strom gesteuert. Dies ist in der Figur durch einen StromtransformatorS angedeutet, dessen Primärwicklung 6 mit dem Ventilableiter in Reihe geschaltet ist, während die Sekundärwicklung 7 die Relaisspule 8 des Schnellschließers 2 speist. Dem Nebenschluß 3 ist ein weiterer Ableiter 9 parallel geschaltet, der den Nebenschluß gegen zusätzliche Überspannungen schützt, die entstehen können, wenn der Nebenschluß ein- oder ausgeschaltet wird. Dieser zweite Ableiter kann eventuell entbehrlich sein, wenn die Ge-The drawing shows a single-phase embodiment of the invention. Between the network conductor 1 and Earth there is a quick release 2 and an inductive shunt 3. Between the conductor and earth a voltage sensing device 4 in the form of a valve arrester is switched on. The quick closer 2 is controlled by the current going through the valve arrester. This is shown in the figure by a StromtransformatorS indicated, its primary winding 6 is connected in series with the valve arrester, while the secondary winding 7 is the relay coil 8 of the quick closer 2 feeds. Another arrester 9 is connected in parallel to the shunt 3, which protects the shunt against additional overvoltages that can arise if the shunt occurs is switched on or off. This second arrester can possibly be dispensable if the

fahr, daß der Nebenschluß beschädigt werden könnte, gering ist.driving that the shunt could be damaged is low.

Bei Normalbetrieb ist der Schnellschließer 2 offen und der Nebenschluß 3 nicht im Netz eingeschaltet. Wenn die Spannung im Netz die Zündspannung des Ventilableiters übersteigt, zündet dieser, wobei der Schnellschl?pßer2 schließt und der Nebenschluß in das Netz eingeschaltet wird, was in erster Linie zu einer Reduzierung der grundfrequenten Überspannungen im Netz führt. Dadurch sinkt die Spannung, so daß der Ventilableiter erlischt.During normal operation, the quick closing device 2 is open and the shunt 3 is not switched on in the network. If the voltage in the network exceeds the ignition voltage of the valve arrester, it ignites, whereby the Schnellschl? Pßer2 closes and the shunt in the network is switched on, which is primarily to leads to a reduction in the base-frequency overvoltages in the network. This lowers the tension, so that the valve arrester goes out.

Der Schnellschließer 2 kann sehr schnell schalten, und zwar mit einer Funktionszeit von dem Bruchteil einer Millisekunde bis zu einer oder einigen Millisekunden, was dem Ableiter günstige Voraussetzungen für schnelles Erlöschen gibt, so daß ein gewöhnlicher Ableiter benutzt werden kann. Ist der Schnellschließer mäßig schnell, mit einer Funktionszeit von einigen Millisekunden bis zu einer oder einigen Zehntelsekunden, muß der Ableiter während einer längeren ao Zeit eine erhöhte grundfrequente Überspannung aushalten können, was einen kräftigeren und teureren Ableiter erfordert. Im Gegensatz dazu können jedoch der Schnellschließer und sein Auslösungssystem einfacher und billiger ausgeführt werden. Der Schnellschließer muß ein ausreichendes Unterbrechervermögen haben, damit man ihn zum Abschalten des Nebenschlusses verwenden kann, wenn dieser nicht mehi eingeschaltet zu sein braucht. Anderenfalls muß der Schnellschließer mit einer geeigneten Unterbrecheranordnung in Reihe geschaltet werden.The quick closing mechanism 2 can switch very quickly, with an operating time of the fraction one millisecond to one or a few milliseconds, which gives the arrester favorable conditions for quick extinction so that an ordinary trap can be used. Is the quick closer moderately fast, with a function time of a few milliseconds to one or a few tenths of a second, the arrester must withstand an increased fundamental frequency overvoltage for a longer period of time can, which requires a more powerful and expensive arrester. In contrast, however, can the quick release mechanism and its release system can be made simpler and cheaper. The quick closer must have sufficient breaking capacity so that it can be used to switch off the shunt can be used if this does not need to be switched on several times. Otherwise the quick release must be connected in series with a suitable breaker arrangement.

Der Nebenschluß kann beliebiger Art sein, sollte aber vorzugsweise mit Rücksicht auf das Netz gewählt werden, in dem er angewandt werden soll. Einige Verwendungsbeispiele sind lineare oder nichtlineare Nebenschlüsse und kompensierte oder nichtkompensierte Nebenschlüsse. Die Kompensierung kann eine D-Wicklung sein oder ein zusätzlicher Ne-SS¹ The shunt can be of any type, but should preferably be chosen with regard to the network in which it is to be used. Some examples of usage are linear or non-linear shunts and compensated or uncompensated shunts. The compensation can be a D-winding or an additional Ne- SS ¹

DtÄ
daß sie entweder nur m DtÄ
that they either only m

eingeschaltet werden ^
oder daß sie m allebe switched on ^
or that m all

«»■——«» ■ ——

Auslöseimpulse erhalten, i- -d Aus-Trigger impulses received, i- -d Aus

or oder einem anderen spannungsab-SerS Organ zur Begrenzung von hauptsach-S grundfrequenten Überspannungen in den Fällen wo diese weder selbst noch durch dar-2Sende transiente Vorgänge ausrechend sind damit der Ventilableiter zündet. Die leUenannte Methode erlaubteor another voltage drop SerS Organ for the limitation of main-S Fundamental-frequency overvoltages in cases where these are not transmitted either by themselves or by them The valve arrester ignites with sufficient transient processes. The above-mentioned method allowed

spannung^ und solche mit steiler Front braucht.tension ^ and those with a steep front.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for limiting fundamental-frequency overvoltages in an alternating current network for high voltages, consisting of an inductive shunt, one arranged in series with the inductive shunt and normally open quick release and from one the closing of the quick release voltage-sensing voltages that cause overvoltages in the AC network Device, characterized in that the voltage sensing device (4) in Series with the primary winding (6) of a current transformer (5), its secondary winding (7) is connected to the relay coil (8) of the quick release (2), directly between the AC network and earth is arranged.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the voltage sensing device (4) is a valve arrester, its extinguishing voltage is determined by the level of the fundamental frequency overvoltages that occur when the inductive shunt can occur.