DE2108606C3 - Erdschlußschutzeinrichtung für elektrische Geräte mit in Stern geschalteten Wicklungen - Google Patents

Description

stantstromquelle dilnt, an die ein Widerstand _1O aus, da im zu schuteenden Drehstromsystemtvorhan- (RB 2) unmittelbar und parallel dazu eine Rei- dene und eventuell über Koppelkondensatoren von henschaltung angeschlossen ist, die aus einem angeschlossenen Transformatoren'Eingespeiste Storweiteren Widerstand (RBl) einerseits und aus spannungen der Netzfrequenz außer acht gelassen dem Widerstand (CE, RI) der in Stejn geschalte- werden können.

ten Wicklungen gegen Erde besteht, daß die Erd- i₅ Benutet man als Verlagerungsspannungsquelle schlußerfassungsstufe (GRO an den Ausgang einen mit Thyristoren oder anderen steuerbaren eines Multiplikators (MP) angeschlossen ist, des- Stromrichtern ausgestatteten Wechselrichter, so könsen erste Eingangsklemmen (K 1) an den Wider- nen die vom Netz eingestreuten Storspannungen auf stand (RBl) der Reihenschaltung und dessen die Kurvenform der Ausgangsspannung des Wechselzweite Eingangsklemmen (Kl) an eine Ver- »₀ richten; Einfluß nehmen, so daß Frequenzschwangleichsspannungsquelle (ZWl) angeschlossen kungen der Verlagerungsspannungsquelle mit netzsind, und daß die Vergleichsspannungsquelle fremder Frequenz nicht vollständig ausgeschlossen gleiche Frequenz wie die Verlagerungsspan- werden können.

nungsquelle und gegenüber dieser eine solche Die Erfindung betrifft damit eine Erdschlußschutz-

Phasenlage hat, daß die am Ausgang des Multi- as einrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 plikators (MP) erscheinende Spannung im fehler- beschrieben ist. Eine solche Einrichtung ist bereits freien Betrieb den Wert Null aufweist. aus der o. a. deutschen Auslegeschrift 1 463 574 be-

2. Erdschlußschutzeinrichtung nach An- kannt.

Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

stantstromquelle aus der Reihenschaltung einer ₃₀ Erdschlußschutzeinrichtung mit einer Verlagerungs-Wechselspannnngsquelie mit konstanter Span- spannung netzfremder Frequenz zu schaffen, bei der nung und einem Vorwiderstand (RV) besteht. die Meßgenauigkeit der Erdschlußschuteeinrichtung

3. Erdschlußschuteeinrichtung nach An- durch ins Netz eingestreute Storspannungen prakspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erd- tisch nicht mehr beeinflußt werden kann,
schlußerfassungsstufe (GW) über einen Integra- ₃₅ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die tor (/) an den Ausgang des Multiplikators (MP) kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst,
angeschlossen ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erdschlußschuteein-

4. Erdschlußschuteeinrichtung nach An- richtung ist in einem Obersichtsschaltbild in F i g. 1

■ ; spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver- dargestellt. Fig. 2 und Fig. 3 enthalten Diagramme

; gleichsspannungsquclle aus einer von der Ver- ₄„ _ZUr Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1

lagerungsspannungsquelle abgeleiteten Span- enthaltenen Schaltung. Ein Generator G für ein j nungsquelle mit einstellbarer Phasenlage besteht. Drehstromnete hat drei Wicklungen, die einer-

5. Erdschlußschutzeinrichtung nach An- _seits über Leitungen R, S und Γ an das Netz ange-

j spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schlossen und andererseits zu einem Sternpunkt SP

j Widerstand (RB 1) der Reihenschaltung an die ₄₅ zusammengefaßt sind. Der Generator mit den daran

,1 Sekundärwicklung eines Wandlers (Wl) ange- galvanisch angeschlossenen Teilen (Leitungen,

schlossen ist, dessen Primärwicklung zwischen Transformator usw.) hat die Eigenkapazität CE und

Sternpunkt der in Stern geschalteten Wicklungen den Isolationswiderstand Rl, die gestrichelt zwischen j und Erde eingeschaltet ist. den Leitungen R, S, T des Netzes und Erde E ange-

so deutet sind. Zwischen dem Sternpunkt SP und Er-

deE liegt die Primärwicklung eines Wandlers Wl

(Transformator), dessen Sekundärwicklung an einen

Belastungswiderstand RB angeschlossen ist. Dieser

! Zum Erdschlußschute von in sich geschlossenen Belastungswiderstand RB stellt eine hochohmige

^; Drehstromsystemen mit in Stern geschalteten Wick- 55 Widerstandserdung der Wicklungen des Genera-

! lungen ist es aus der deutschen Auslegeschrift tors G dar und ist bei Generatoren, die über einen

^! 1463 574 bekannt, zwischen Sternpunkt und Erde Transformator in das Netz speisen, ohnehin notwen-

eine Verlagerungsspannung netefremder Frequenz dig, um z.B. die Storspannungen bei oberseitigem einzuschalten. Die Frequenz einer solchen Verlage- Erdschluß klein zu halten oder um transiente Über^ rungsspannung wird mit Rücksicht auf die mit Netz- 60 spannungen zu begrenzen. Zum Anschluß der Erdfrequenz oder mit der Frequenz einer Oberschwin- Schlußschutzeinrichtung weist dieser Belastungsgung im Netz auftretenden Störspannung so gewählt, widerstand RB eine Anzapfung auf, die ihn in zwei daß möglichst keine Störspannung mit einer in der Teile RB1 und RB 2 aufteilt. Zwischen dieser An-Nähe der Frequenz der Verlagerungsspannungsquelle zapfung und einem Endpunkt des Widerstandes RB liegenden Frequenz vorhanden ist. Damit ergibt sich 65 ist über einen Vorwiderstand RV und einen Zwigegenüber anderen Erdschlußschuteeinrichtungen schenwandler ZPFl sowie gegebenenfalls über ein mit Verlagerungsspannung zwischen Sternpunkt und Filter F über einen Leistungsverstärker LV eine Ver-Erde der Vorteil, daß mit Hilfe von Filteranordnun- lagerungsspannungsquelle VS angeschlossen, die

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ζ. B. in einer Wechselrichterschaltung bestehen kann. sich daher aus der Summe der Spannungszeiger UCE An die Verlagerungsspannungsquelle VS ist außer- und URB 1 zusammen, die man — da der Isolationsdem über phasendrehende Elemente, z. B. eine Dros- widerstand Rl vernachlässigt ist — leicht einzeichselspule D1 und einen regelbaren Widerstand nen kann, da sie mit der Basis des Zeigers URB 2 ein RW, die Primärwicklung eines Zwischenwandlers 5 Dreieck bilden müssen, das dem Dreieck aus den ZW2 angeschlossen. Die Sekundärwicklung dieses Zeigern RBl + RCE. R£E und RBl ähnlich ist. Zwischenwandlers ZW 2 stellt damit eine Spannungs- Die phasendrehenden Elemente, Drosselspule D1 quelle dar, deren Frequenz mit der Frequenz der und Regelwiderstand RW in Fig. 1, können nun so Verlagerungsspannungsquelle VS übereinstimmt und eingestellt werden, daß an der Sekundärwicklung des deren Phasenlage einstellbar isL Diese Sekundär- io Zwischenwandlers ZW2 die in Fig.2 mit UZW2 wicklung kt an den Eingang eines Multiplikators MP bezeichnete Spannung vorhanden ist Diese steht geschaltet Der andere Eingang des Multiplikators senkrecht auf dem Spannungszeiger URB1, so daß MP mit den Eingangsklemmen K1 liegt parallel zum bei Bildung des Produktes aus diesen beiden Span-Widerstand RB1. Dieser liegt in Reihe zur Parallel- nungen im Multiplikator MP am Ausgang dieses schaltung aus der Erdkapazität CE und dem Isola- 15 Multiplikators der Wert Null erscheint. An diesen tionswiderstand R/ des Netzes. Ausgang ist in F i g. 1 ein Integrator / und daran eine

Die von der Verlagerungsspannungsquelle VS ab- Grenzwertstufe GW angeschlossen, die als Erdgegebene Spannung wird in dem Leistungsverstärker schlußerfassungssüife angesehen werden kann. Wenn LV verstärkt und fällt zum größten Teil am Vor- der Grenzwert dieser Grenzwertstufe GW überschritwiderstand RV ab. Damit stellt der Abgriff am ao ten wird, so erscheint am Ausgang der Grenzwert-Widerstand RB eine Konstantstromquelle dar. d.h. stufe ein Signal, das zur Anzeige des Erdschlusses über den Vorwiderstand RV und den Abgriff am oder zur Meldung des Erdschlusses verwendet wer-Widerstand RB fließt ein nahezu konstanter Strom, den kann.

der unabhängig ist von dem Widerstand der weite- Das Zeiger^cgra '^{m m} F i g. 3 zeigt die gleichen ren, zwischen diesem Abgriff und dem Anschluß a$ Spannungs- und Widerstandszeiger wie in F i g. 2 bei einer Wicklung des Zwischenwandlers ZW1 liegen- angenommenem satten Erdschluß. Hierbei ist die den Bauelemente, Widerstände u. dgl. Der über die- Eigenkapazität CE kurzgeschlossen, so daß die sen Abgriff A eingespeiste Strom teilt sich im Wider- Widerstände RB1 und RB 2 unmittelbar parallel gestand RB auf. Er fließt einerseits über den Wider- schaltet sind und daher an ihnen gleiche Spannungen stand RB 2 und andererseits über die Reihenschal- 30 URB1 = URB 2 abfallen. Diese liegen in Phase mit tung vom Widerstand RBl und der Sekundärwick- der Spannung URV und in Phase mit der Spannung lung des Wandlers W 1. UZWX, die als Spannung der Verlagerungsspan-

Damit ergibt sich bei fehlerfreiem Betrieb das in nungsquelle VS angesehen werden kann. Die Span-Fig. 1 dargestellte Zeigerdiagramm. Dieses Zeiger- nung UZW2 bleibt unverändert, so daß sich ein von diagramm enthält teilweise Spannungszeiger und teil- 35 90° verschiedener Phasenwinkel zwischen der Spanweise reine Widerstandszeiger; die Maßstäbe wurden nung UZW 2 und der Spannung URB 1 ergibt. Am dabei so gewählt, daß der Spannungszeiger eines Ausgang des Multiplikators wird also ein Signal aufWiderstandes gleichlang wird wie der Widerstands- treten, das die Grenzwertstufe GW aussteuert und zeiger, wenn durch den betreffenden Widerstand der einen Erdschluß anzeigt.

durch den Vorwiderstand R V gegebene Strom fließt. 40 Jede über die Leitungen R, S, T eingestreute StOr-

Zum Zeiger UR V (= Spannung am Vorwiderstand spannung hat keinen Einfluß auf den Strom im Vor-

RK) bzw. zum Zeiger RK addiert sich ein Span- widerstand RV und kann daher auch keinen Einfluß

nungszeiger URB 2, der gegeben ist aus der Parallel- auf die Spannung der Verlagerungsspannungsquelle

schaltung des Widerstandes RB 2 und der Reihen- VS nehmen. Aus diesem Grunde kann unter Umstän-

schaltung aus den Widerständen RB1 und RCE. Die 45 den das Filter F entfallen. Eine Verzerrung der Span-

Widerstandszeiger RBl und RCE (der Isolations- nung am Widerstand RBl hat keinen Einfluß auf

widerstand R/ wurde bei dieser Betrachtung ver- das Meßergebnis, soweit die Frequenz der Störspan-

nachlässigt) addieren sich zu einem Zeiger, der mit nungen von der Frequenz der Verlagerungsspan-

RB1 + RCE bezeichnet ist. Eine Parallelschaltung nungsquelle VS verschieden ist, da sich an der Pha-

dieses Widerstandszeigers RBl + RCE mit dem 50 senlage des Spannungsabfalls am Widerstand RB 1

Widerstandszeiger RB 2 ergibt einen Zeiger, der in hierdurch nichts ändert. Mit dieser Schaltung ist also

F i g. 2 mit URB 2 bezeichnet ist. sichergestellt, daß Verzerrungen in der Spannung der

Da über diese Parallelschaltung wiederum der Strom Verlagerungsspannungsquelle VS durch Störspan-

fließt, der auch über den Vorwiderstand RV fließt, nungen nicht vorkommen können. Damit ist auch die

ist dieser Zeiger URB 2 identisch mit dem Span- 55 Kurvenform der Spannung an der Verlagerungsspan-

nungsabfaii am Widerstand RB 2, so daß er zum Zei- nungsquelle VS weitgehend ohne Einfluß auf das

ger URV addiert die Spannung ZVWl ergibt, die Meßergebnis, so daß als Verlagerungsspannungs-

proportional zur Spannung der Verlagerungsspan- quelle VS ohne weiteres ein Wechselrichter mit einer

nungsquelle VS ist. Der Spannungszeiger URB 2 ist nicht geglätteten Rechteckspannung am Ausgang

jedoch identisch mit der Spannung an der Reihen- 60 verwendet werden kann. Es ist damit auch möglich,

schaltung vom Widerstand RB1 und der Eigenkapa- ohne Einschränkung der Genauigkeit Taktimpulsge-

zität CE der Wicklungen des Generators G. Er setzt ber als Verlagerungsspannungsquelle einzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. gen oder anderen wie eine Filteranordnung wirken-

   PatentansDriiche· den Schaltungen der auf Grund der Verlagerungs-

   ratentansprucne. spannung über die zu schützenden, m Stern geschal-

   I! Erdschlußschuteeinrichtung für elektrische teten geklungen ffießendeSü-om^n <—~

   Geräte mit in Stern geschalteten Wicklungen und 5 emdeut* unte^dueden werto kjum.

   emer zwischen Sternpunkt und Erde eingeschalte- artigen
   ten Verlagerungsspannungsquelle netzfremder