DE2105860C3 - Schutz- und Kurzschlußortungssystem für zusammengeschaltete Mehrfachringe - Google Patents

Description

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handenen einfachen, ungerichteten Kurzschlußweiser maschte Mittelspannungsnetze und geschlossene

nicht mehr in der Lage sind, die fehlbehaftete Lei- Ringleitungen eine schnelle, zuverlässige und wir-

tungsstrecke eindeutig anzuzeigen. Als Schutzsystem kungsvolle Kurzschlußortung ermöglicht wird, so

für derartig vermaschte Netze wird meistens der Di- daß durch einen verhältnismäßig geringen Investi-

stanzschutz mit Strom- und Spannungswandlern in 5 lionskostenaufwand auch im Kurzschlußfall eine ma-

den Abspannwerken vorgesehen. Auch ein Differen- ximale Ausnutzung der Ringleitungen erreicht wird,

tiaischutz kommt zur Anwendung, wenn Fernmelde- indem nach, nur kurzzeitiger Unterbrechung die feh-

leitungen zur Verfugung stehen. Die schnelle Ortung lerhafte Leitung selbsttätig abgetrennt werden kann,

eines Kurzschlusses, der jetzt von zwei Seiten ge- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

speist wird, muß demnach über richtungsabhängige io sind nachstehend an Hand der Zeichnung und des

Kurzschlußanzeiger erfolgen. dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Da die Erfassung der Richtung nur über die Ener- Es zeigt

gierichiung vorgenommen werden kann, muß daher F i g. 1 einen schematischen Aufbau eines ge-

sowohl die Spannung als auch der Strom gemessen schlossenen Dreifachringes mit Kurzschlußanzeiger

werden. Zur Anwendung kommen hier Meßwerke ϊ3 nach der Erfindung,

nach dem Ferrarisprinzip oder elektrische Waagen F i g. 2' einen Kurzschlußanzeiger mit einstellbarer

mit empfindlichen Drehspulrelais, die über Wandler Zeitverzögerung und elektrischer Rückstellung nach

oder Hochspannungskondensatoren angeschlossen der Erfindung,

werden. Die F i g. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines

Für den Aufbau eines Mittelspannungsnetzes mit 20 geschlossenen Dreifachringes mit den Netzstationen,

geschlossen betriebenen Mehrfach ringen wird bisher An die Sammelschiene 1 eines Abspannwerkes

ein aufwendiges Schutz- und Kurzschlußortungssy- oder Stützpunktes gehen über Leistungsschalter 2 a,

stem benötigt, damit nicht im Kurzschlußfehlerfall 26,2c — jeder ausgerüstet mit einem ungerichteten

eine größere Anzahl von Netzstationen über eine lan- UMZ-Schutz 3 a, 3 />, 3 c (UMZ = unabhängiges

gere Zeit spannungslos ist. 25 .Maximalstromzeitrelais) — drei Halbringe mit meh-

Soll ein vorhandenes »Halbringnetz« zu einem ge- reren Netzstationen 4, von denen nur eine detaillierschlossenen Mehrfachringnetz zusammengeschaltet ter gezeichnet ist, ab. Die Ausrüstung auf der Oberwerden, so war es bisher schwierig, das nötige Spannungsseite einer Netzstation 4 besteht in bekann-Schutz- und Kurzschlußortungssystem zu installieren. ter Weise z. B. aus den beiden Leitungslasttrenn-Die Schwierigkeiten lagen auf technischen -ind räum- 30 schaltern und dem Lasttrennschalter mit Sicherung liehen Gebieten, wobei besonders die wirtschaftliche für den Transformator. Die drei Halbringe sind über Frage von Bedeutung war, inwieweit die Anschaf- drei Leistungsschalter 5 a, 5 b, Sc — ausgerüstet mit fung der teuren Schutzeinrichtungen, wie z.B. Di- einem gerichteten UMZ-Schutz 6 a, 6b, 6 c—in der stanzschutz und richtungsabhängige Kurzschlußan- Gegenstation 7 zusammengeschaltet,
zeiger, den Gewinn der höheren Kabelausnützung 35 Erfindungsgemäß soll dieser gerichtete UMZ-schmälern. Schutz der Gegenstation gegenüber dem ungerichte-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ten Schutz der Einspeisung in einer kürzeren Zeit an-

Kurzschlußanzeiger für ein Kurzschlußortungssystem sprechen (Schnellzeit). Jeder der beiden oberspan-

für einen geschlossenen Mehrfachringbetrieb zu nungsseitigen Leitungseingänge der Netzstationen

schaffen, der einen einfachen nachträglichen Einbau 40 enthalten erfindungsgemäß einen Kurzschlußanzeiger

zwecks Zusammenschaltung mehrerer Halbringe ge- (F i g. 2) mit einstellbarer Zeitverzögerung 8, wobei

stattet, keine Erhöhung der Anzahl der spannungslos die Verzögerung oberhalb der Schnellzeit des gerich-

werdenden Abnehmer im Fehlerfall verursacht, den teten UMZ-Schutzes liegen muß. Im Kurzschlußfall

vorhandenen UMZ-Schutz im Umspannwerk weiter- auf einem Halbring wird der Kurzschluß von beiden

zuverwenden gestattet, eindeutige Kostenvorteile ge- +5 Seiten gespeist, bis der gerichtete UMZ-Schutz in

genüber den jetzt verwendeten Systemen bringt und Schnellzeit den fehlerbehafteten Halbring von der

mit einfachen Mitteln für eine vollautomatische Feh- Gegenstation trennt. Bis zum Ansprechen des unge-

lerfortschaltung erweitert werden kann. richteten Schutzes wird der Kurzschluß nur von einer

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Seite gespeist.

löst, daß auf dem kurzschlußführenden Leiter ein 50 Die Ortung der Kurzschlußstelle erfolgt e'fin-Stromwandler angeordnet ist, an dessen Ausgangs- dungsgemäß mit zeitverzögerten Kurzschlußanzeiklemmen zwei antiparallelgeschaltcte Zenerdioden gern, die im Gegensatz zu bekannten Anzeigern nicht in Reihe mit einer Gleichrichterbrücke angeschlossen von der magnetischen Wirkung des Stromes für den sind, so daß eine dem Kurzschlußstrom proportio- Meßvorgang Gebrauch machen. Die Zeitverzögerung nale Gleichspannung an den Gleichspannungspolen 55 wird so eingestellt, daß nur der Kurzschlußstrom, der der Gleichrichterbrücke vorliegt, daß an die Gleich- nach dem Abschalten des Halbringes von der Gegenspannungspole der Gleichrichterbrücke eine Span- station fließt, angezeigt wird.

nungsstabilisator-Schaltungsanordnung angeschlos- Das Herausfinden des fehlerbehafteten Teilstückes

sen ist, der ein Fallklappenrelais mit einstellbarer erfolgt bekannterweise entweder durch eine Fernan-

Ansprechverzögerung parallel geschaltet ist, und daß 60 zeige oder durch die Besichtigung der Kurzschlußan-

zur Rückstellung des Fallklappenrelais eine zusatz- zeiger vor Ort.

liehe Wicklung dient, die in Reihe zu der Parallelan- Der Kurzschlußanzeiger (F i g. 2) mit einstellbarer

Ordnung eines Kondensators und eines Widerstandes Zeitverzögerung hat folgenden Aufbau:

und in Reihe zuu einer Diode an die Ausgangsklem- Auf den Sammelschienen bzw. Leitern 15 der Kamen des Stromwandlers angeschlossen ist. 65 bei befindet sich ein Stromwandler 9, der nicht gegen

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile lie- die Leiterspannung isoliert zu sein braucht. Der Segen insbesondere darin, daß durch einfache gerich- kundärstrom dieses Wandlers beträgt bei Nennstrom tete und ungerichtete Kurzschlußanzeiger für ver- des Leiters etwa 0,3 A bei einer Leistung von unge-

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fähr 1 bis 2 Watt. Der Ausgang des Wandlers ist be- Kurzschluß kann auf elektrische Weise oder vor

bürdet Die Spannung an der Bürde ist bei Nenn- Hand erfolgen.

strom kleiner gleich der Durchbruchsspannung von Der elektrischen Zurücksetzung wird der Vorzug

zwei antiparallelgeschalteten Zenerdioden 10, die gegeben, da damit ein weitgehend vereinfachter me·

über eine Gleichrichterbrücke 11 an der Bürde lie- 5 chanischer Aufbau erreicht wird und die Rückstcl-

gen. lung ohne mechanische Berührung vollzogen werden

Im Kurzschlußfall fließt der über dem Nennstrom- kann. Außerdem brauchen die Stationen, falls eine

anteil liegende Strom über die Zenerdioden und die Fernanzeige installiert ist, nicht mehr für eine Rück-

gleichstromseitigc Belastung des Brückengleichrich- stellung betreten zu werden,

ters. ίο Die Rückstellung des Relais 13 wird durch eine

Diese Belastung erfolgt durch eine Spannungssta- weitere Relaiswicklung 16 erreicht,

bilisatorschaltungsanordnung 12, die auf bekannte Diese Wicklung wird mit einer Parallelanordnung

Weise aus einer ÄC-Kombination und einer Zener- von einem Kondensator 17 und einem hochohmigen

diode besteht und die im Kurzschlußfall eine kon- Widerstand 18 über eine Diode 19 an die Bürde ge-

stante Ausgangsgleichspannung liefert, welche ein als 15 legt. Im Normalbetrieb läßt der ständig geladene

Indikator dienendes zeitverzögertes Fallklappenrelais Kondensator 17 keinen für eine Rückstellung der

13 zum Ansprechen bringt. Relais ausreichenden Strom über die Wicklung flie-

Die Zeitverzögerung kann entweder durch eine ßen. Kurzschlußwicklung 14 auf dem Relais, die mit Nur der Einschaltstrom nach einer längeren Pause

einem einstellbaren Widerstand belastet ist, oder ao (Zeitkonstante gegeben durch A₁₈ X C₁₇) läßt einen

durch eine einstellbare ÄC-Kombination bewirkt einmaligen Stromimpuls über die Rückstellwicklung

werden. gelangen, der dann das Relais in die »Nullstellung«

Die Rücksetzung des Fallklappenrelais nach dem bringt. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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sorgen, wird meistens eine zweite Leitung mit ihren Patentanspruch: Netzstationen so verlegt, daß eine Verbindung über

einen Schalter an den⁷ beiden Enden möglich ist.

Kurzschlußanzeiger für ein Schutz- und Kurz- Nach der Heraustrennung des fehlerbehafteien

schlußortungssystem für zusammengeschaltete S Teilstückes werden die Netzstationen vor dem Feh-Mehriachringe, bei denen mit gegenseitiger Zeit- lerort wieder an das Abspannwerk und die Net2stastaffelung ein ungerichteter Schutz auf der Ein- tionen hinter dem Fehlerort an die zweite Leitung Spannseile und ein gerichteter Schutz in der Ge- angeschaltet. Diese Versorgungsart wird als »Speigenstation vorgesehen ist, wobei in jedem Lei- sung über offene Ringe« oder als Halbringbetrieb betungsabgang vor und hinter der Netz- oder io zeichnet.

Transformatorstation ein Kurzschlußanzeiger mit Da die Leistungsfähigkeit eines Ringes für den einelektrischer Rückstellung angeordnet ist, da- fachen Fehlerfall, ausgelegt wird, kann im Normalbedurch gekennzeichnet, daß auf dem trieb der Ring nur i'.u 50 °/o ausgelastet werden, kurzschlußführenden Leiter (15) ein Stromwand- Wegen der hochen Kosten (Lohnkosten) bei der

ler (9) angeordnet ist, an dessen Ausgangsklcm- 15 Verlegung von Freileitungen, besonders aber von men zwei antiparallelgeschaltete Zenerdioden Kabeln, ist ein Netzaufbau, der die Leitung holier

(10) in Reihe mit einer Gleichrichterbrücke (11) ausnützt, zweckmäßig.

angeschlossen sind, so daß eine dem Kurzschluß- Es ist bekannt, daß eine bessere Ausnutzung der

strom proportionale Gleichspannung an den Leitungen durch die Zusammenschaltung von mehr

Gleichspannungspolen der Gleichrichterbrücke 20 als zwei Leitungen erreicht werden kann. Für dun

(11) vorliegt, daß an die Gleichspannurigspole einfachen Fehlerfall können dann mehrere Leitungen der Gleichrichterbrücke (11) eine Spannungssta- die Last der einen fehlerbehafteten Leitung übernchbilisator-Schaltungsanordnung (12) angeschlos- men.

sen ist, der ein Fallklappenrelais (13) mit einstell- Durch diese Verteilung der Reservevorhaltung

barer Ansprechverzögerung parallel geschaltet as kann im Normalbetrieb der Ausnutzungsgrad je l.eiist, und daß zur Rückstellung des Fallklappenre- tung bei drei zusammenschaltbarer. Leitungen auf lais (13) eine zusätzliche Wicklung (16) dient, die 67 °.», bei vier auf 75 % und bei fünf auf 80 ° „ gein Reihe zu der Parallelanordnung eines Konden- bracht werden.

sators (17) und eines Widerstandes (18) und in Die höhere Ausnutzung der Leitungen verlangt je-

Reihe zu einer Diode (19) an die Ausgangsklem- 30 doch — zumindest im Fehlerfall — den Betrieb mit men des Stromwandlers (9) angeschlossen ist. geschlossenem Ring oder Mehrfachring.

Im Gegensatz zum geschlossenen Ringbetrieb läßt sich der offene Ringbetrieb im Aufbau seines Schutz- und Kurzschlußortungssystems einfacher gestalten.

35 Bei diesem offenen Betrieb erhalten die Halbringabgänge von den Abspannwerken oder von den Schaltstationen einen ungerichteten UMZ-Schutz (UMZ - unabhängiges Maximalstromzeitrelais),

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutz- und während die Ein- bzw. Abgänge der Transformator-Kurzschlußortungssystem für zusammengeschaltete 40 Stationen einfache Kurzschlußweiser erhalten. Diese Mehrfachringe, bei denen mit gegenseitiger Zeitstaf- Kurzschlußweiser oder -anzeiger bestehen im einfelung ein ungerichteter Schutz auf der Einspannseite fachsten Fall aus einem ring- oder U-förmigen Wei- und ein gerichteter Schutz in der Gegenstation vorge- cheisenkern, durch den der Stromleiter hindurchgesehen ist, wobei in jedem Leitungsabgang vor und führt wird. Die Enden des Kernes sind als Polschuhe hinter der Netz- oder Transformatorstation ein Kurz- 45 ausgebildet. Hier befindet sich ein mit einem Zeiger Schlußanzeiger mit elektrischer Rückstellung an- versehener Drehanker, der bei einem bestimmten geordnet ist. Strom in eine andere Richtung umkippt (Zeitschrift

Ein Kurzschlußanzeiger für ein Schutz- und Kurz- »Elektrotechnik« 51/1969, Heft 1/2, S. 13 bis 20). schlußortungssystem für einseitig gespeiste Mehr- Im Kurzschlußfall wird der Halbring vom Netz ge-

fachleitungen, bei denen mit einseitiger Zeitstaffe- 50 trennt, und es wird der fehlerbehaftete Leitungsablung ein ungerichteter Schutz in Einspeisenähe und schnitt durch den letzten angeregten Kurzschlußweiein gerichteter Schutz für die fehlerhafte Leitung vor- ser in den einzelnen Netzstationen gekennzeichnet, gesehen ist, ist bekannt (AEG-Druckschrift »Über- Nach dem Auftreten eines Kurzschlusses und dem

stromrichtungsrelais RRSw mit Wandlerstrombetäti- Abschalten werden die einzelnen Netzstationen aufgung«, Januar 1960, Z 25 Ffm-57 514, Inf. Mappe 55 gesucht, um den fehlerbehafteten Abschnitt freizu-33/3). schalten; dabei werden auch die Kurzschlußanzeiger

Ein sehr großer Teil de>- elektrischen Energie wird beispielsweise von Hand mit Hilfe einer Isolierstange von Abspannwerken oder Kraftwerken über ein Mit- in die Ursprungslage zurück gebracht, telspannungsnetz mit Spannungen von 5 kV bis Neben diesen Kurzschlußanzeigern sind auch an-

kV zu den einzelnen Verbrauchergebieten geleitet. 60 dere bekannt, die sich gut zur Fernmeldung eignen Die Transformierung der Mittelspannung auf die (Meldeleitung) und sich auch durch den normalen Verbraucherspannung von 220/380 V erfolgt in Betriebsstrom in die Normallage zurückstellen las- »Netz«- bzw. »Transformatore-Stationen. Von die- sen.

sen Netzstationen befinden sich mehrere auf einer Wird von Mittelspannungsnetzen mit Stichleitun-

Mittelspannungsleitung. 65 gen und offenen Halbringen zu vermaschten Netzen

Um im Fehlerfall auf einem Teilstück der Leitung und geschlossenen Mehrfachringen übergegangen, so die Netzstationen hinter dem Fehlerort von Einspei- erfolgt im Kurzschlußfall die zweiseitige Einspeisung sestelle aus gesehen möglichst schnell wieder zu ver- zur Kurzschlußstelle, was zur Folge hat, daß die vor-