DE2133809C2

DE2133809C2 - Schaltungsanordnung zum Anzeigen von Fehlern in Drehstrom-Hochspannungsnetzen

Info

Publication number: DE2133809C2
Application number: DE2133809A
Authority: DE
Inventors: Michio Tokyo Masui
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1982-04-22
Also published as: CH548129A; CA951382A; GB1316015A; US3735250A; FR2098246A1; FR2098246B1; DE2133809A1; SE381783B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Schaltungsanordnung zum Anzeigen von Fehlern in Drehstrom-Hochspannungsnetzen ist aus der US-PS 34 67 858 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung beschrieben, die auf Leitungsfehler in Drehstrom-Hochspannungsnetzen ansprechen soll und sowohl die Spannungen der Phasenleitungen als auch die über diese fließenden Ströme erfaßt. Um die Hochspannung ohne Beanspruchung der wesentlichen Teile der Schaltungsanordnung durch hohe Potentiale erfassen zu können, sind mit den Phasenleitungen Spannungsteiler verbunden, die aus Widerständen oder Kondensatoren aufgebaut oder durch einen Spannungstransformator ersetzt sein können, und deren Ausgangsspannung durch einen nachgeschalteten Verstärker erfaßt wird. Kapazitive Spannungsteiler lassen sich im allgemeinen mit geringem Aufwand erstellen, wenn sie als Kondensatorkonus ausgeführt sind, der Teil eines Kabelanschlusses, eines Stromwandlers, eines Durchführungsisolators oder dergleichen der Anlage ist. Aber

ίο selbst für den Fall eines speziellen, für die Entnahme von Teilspannungen eines Hochspannungsnetzes vorgesehenen kapazitiven Spannungsteilers ergibt sich ein nur geringer Aufwand, da solche kapazitiven Spannungsteiler mit nur geringer Kapazität auszuführen sind, weil die nachgeordneten Verstärkeranordnungen ohnedies einen Strom liefern, der für die Speisung der Meßvorrichtung, eines Meßwerkes und/oder das Auslösen eines Relaissystems zum Schütze und zur Absicherung des Hochspannungsnetzes ausreicht. Die bekannten Anordnungen zum Anzeigen von Fehlern in Drehstrom-Hochspannungsnetzen weisen, wie auch die der US-PS 34 67 858, den Nachteil auf, daß zwar das Hochspannungsnetz selbst überwacht wird, die möglichen Fehler jedoch nicht vollständig erfaßt werden, und insbesondere solche an kapazitiven Spannungsteilern und den diesen nachgeordneten Verstärkungsschaltungsanordnungen, welche die Zustandsänderungen des Hochspannungsnetzes erheblich verfälschen können, nicht erkennbarsind.

Aus der US-PS 29 31 950 ist eine Schutzschaltungsanordnung für in Starkstromnetzen zur Verbesserung des Phasenwinkels eingesetzte Kondensatorenbatterien mit einem zwischen eine der Phasenleitungen und Erde geschalteten kapazitiven Spannungsteiler bekannt; es sind aber keine Fehler-Indikatoren zur Aufdeckung bzw. Anzeige fehlerhafter Betriebszustände des Leitungssystems offenbart. Aus der DE-AS 11 59 089 ist es weiterhin bekannt, bei SchutzschaltungseinrL-htungen von Elektromotoren die zu einem Temperaturüberwachungselement führenden Leitungen auf Kurzschluß und Unterbrechung zu überwachen, um auch beim Ausfall eines Elementes der Schutzeinrichtung das den Verbraucher speisende und vor von diesem herrührende Überlast zu schützende Netz abzuschalten. Auch dieser

«5 Veröffentlichung ist keine Lehre zu entnehmen, welche die gerügten Nachteile der bekannten gattungsgemäßen Anordnungen zu beheben vermag.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, die bekannte Schahungsanordnung zum Anzeigen von

so Fehlern der eingangs genannten Art so auszubilden, daß weitere Fehler, insbesondere aber Verfälschungen der eigentlichen Überwachungsergebnisse vermieden werden, indem die in ihrem kapazitiven Spannungsteiler oder ihrem Verstärker auftretenden Fehler eine eigene Meldung auslösen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem der Verstärkerschaltungsanordnung und dem kapazitiven Spannungsteiler eine Überwachungsschal· tungsanordnung zugeordnet ist, die einen zweiten

so kapazitiven Spannungsteiler aufweist, der zwischen dieselbe Phasenleitung und Erde geschaltet ist, und eine zweite Verstärkerschaltungsanordnung aufweist, deren Eingang mit dem Abgriff des zweiten kapazitiven Spannungsteilers verbunden ist, indem die Überwachungsschaltungsanordnung weiterhin eine Vergleichseinrichtung aufweist, deren einer Eingang mit dem Ausgang der ersten Verstärkerschaltungsanordnung und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der

zweiten Verstärkerschaltungsanordnung verbunden ist, und indem sie eine Anzeigevorrichtung aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang der Vergleichseinrichtung verbunden ist, und die anspricht, wenn die in der Vergleichseinrichtung gebildeten Abweichungen der Eingangswerte voneinander einen Schwellwert überschreiten. Hierdurch werden die Reduzierung der am Phasenleiter anliegenden Hochspannung wie auch die Funktion des folgenden, eine Verstärkung sowie Impedanzwiiidlung bewirkenden Verstärkers jeweils ι ο zweifach parallel bewirkt, und die Ergebnisse werden miteinander verglichen, und bei Überschreitung einer zulässigen Toleranz wird diese sinnfällig angezeigt, so daß zwar das Hochspannungsnetz weiter betrieben werden kann, hierbei aber deutlich erkennbar wird, wann übermittelte Ergebnisse nicht mehr zuverlässig sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Eingehend sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert Es zeigt hierbei

F i g. 1 im Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zum Aufzeigen von Fehlern und

Fig.2 eine weitere, einen anderen Isolator als Spannungsteiler nutzende Anordnung zum Anzeigen von Fehlern.

Eine Ausführung einer Schaltungsanordnung zum Anzeigen von Fehlern in Drehstrom-Hochspannungs-' netzen ist im Blockschaltbild der F i g. 1 dargestellt. Zwischen einer Phasenleitung 11 eines Drehstrom-Hochspannungsnetzes und der Erde liegt ein kapazitiver Spannungsteiler 10, der aus zwei in Serie geschalteten Kondensatoren 13 und 14 besteht. Die am zwischen den Kondensatoren vorgesehenen Abgriff anstehende Teilspannung ist auf eine Verstärkerschaltungsanordnung 12 geschaltet, die einer Schutzrelaisanordnung 17 vorgeordnet ist Im einzelnen besteht die Verstärkerschaltungsanordnung aus einem Vorverstärker 15, der einen Phasenschieber 16 speist, dem eine Verstärkungsregelungsanordnung 18, ein Regelverstärker 19 und ein Leistungsverstärker 20 folgen. Dem Phasenschieber 16 fällt hierbei die Aufgabe zu, die Phasenlage der Ausgangsspannung so einzustellen, daß sie der der Hochspannung der Phasenleitung 11 entspricht Dies ist erforderlich, wenn die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltungsanordnung 12 in der Schutzrelaisanordnung mit einer anderen elektrischen so Größe, bspw. dem in der Phasenleitung 11 fließenden Strom, verknüpft werden soll. Die Verstärkungsregelungsanordnung 18 erlaubt die Einstellung der am Ausgange des Leistungsverstärkers 20 anstehende Spannung auf unterschiedliche Ansprechschwellen der Schutzrelaisanordnung 17.

Parallel zum Spannungsteiler 10 ist mit der Phasenleitung 11 ein weiterer Spannungsteiler 28 verbunden, der durch einen Kondensator-Durchführungsisolator 21 eines Leistungstransformators 22 gebildet ist, so daß ein gesonderter Spannungsteiler sich erübrigt. Die Zuleitung 23 des Leistungstransformators 22, über einen geschlossenen Schalter 24 mit der Phasenleitung 11 verbunden, führt zu seiner auf einen Kern 26 aufgebrachten Wicklung 25. Zur Steuerung der Spannungsverteilung des Kondensator-Durchführungsisolators ist dieser mit eingelagerten Metallfolien versehen, deren eine als Abgriff des Spannungsteilers 28 wirksam ist, und die am Abgriff entnommene Teiispannung wird über die Zuleitung 27 und den geschlossenen Schalter 29 auf den Eingang einer zweiten Verstärkungsschakungsanordnung 30 gegeben, deren Ausgang einem Eingang

31 einer Vergleichseinrichtung 32 zugeführt wird. Ein zweiter Eingang 33 dieser Vergleichseinrichtung ist mit dem Ausgang der Verstärkerschaltungsanordnung 12 verbunden. Der Ausgang der Vergleichseinrichtung 32 ist auf einen Verstärker 34 geschaltet, dessen Ausgang auf eine Anzeigevorrichtung 35 geführt ist

Die Verstärkung der zweiten Verstärkerschaltungsancrdnung 30 wird derart eingestellt, daß die an den beiden Eingängen 31 und 33 der Vergleichbeinrichtung

32 anstehenden Spannungen beim normalen A.rbeiten der Anordnung übereinstimmen. In diesem Falle tritt am Ausgange der Vergleichseinrichtung 32 kein Signal auf, und dementsprechend zeigt auch die Anzeigevorrichtung 35 kein Ergebnis an. Treten dagegen an den Spannungsteilern 10 und 28 Abweichungen oder Fehler auf, oder ändern sich die Übertragungseigenschaften der Verstärkerschaltungsanordntrigen 12 oder 30, dann geht die Differenz der den beiden Eingängen der Vergleichseinrichtung 32 anliegenden Spannungen nicht mehr gegen Null, sondern nimmt vielmehr deutlich merkbare Werte an, die dann am Ausgange der Vergleichseinrichtung 32 als Ausgangsspannungen auftreten. Übersteigt die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung 32 einen am Verstärker 32 einen am Verstärker 34 einstellbaren vorgegebenen Schwellwert, so gibt dieser ein Ausgangssigml ab, welches die Anzeigevorrichtung 35 zur Angabe des gestörten Betriebszustandes betätigt bzw. auslöst

Wird also die Anzeigevorrichtung 35 betätigt so ist dies stets ein Anzeichen dafür, daß ein Fehler an einem der kapazitiven Spannungsteiler oder mindestens einer der Stufen der Verstärkeranordnungen 12 und 30 vorliegt Die Anzeigevorrichtung kann hierbei so ausgestaltet und bspw. mit einem Relais ausgestattet sein, daß von der Betätigung der Anzeigevorrichtung 35 an eine Rückwirkung auf die Schutzrelaisanordnung 17 erzielt wird, die diese gegen jede Betätigung durch ein Signal der Verstärkerschaltungsanordnung 20 verriegelt und sichert Die Anzeigevorrichtung 35 zeigt jedoch nicht nur Fehler im kapazitiven Spannungsteiler oder den Verstärkerschaltungsanordnungen an, sie spricht auch dann an, wenn Fehler in den Zu- und Abführungsleitungen der kapazitiven Spannungsteiler oder den Zuleitungen zur Vergleichsanordnung auftreten.

Bspw. zu Inspektionszwecken kann der Leistungstransformator 22 durch öffnen des Schalters 24 von der Phasenleitung 11 getrennt werden. Zweckmäßig wird hierbei gleichzeitig auch der Abgriff des Spannungsteiler 28 des Kondensator-Durchführungsisolators 21 durch öffnen des Schalters 29 vom Eingang der Verstärkerschaliungsanordnung 30 getrennt Sodann kann der Schalter 36 geschlossen werden, der die Eingänge des Vorverstärkers 15 und der Verstärkerschaltungsanordnung 30 verbindet, so daß die Überwachungsvorrichtung weiterhin tätig ist und wenigstens die Ver&lärkerschaltungsanordnung 12 überwacht.

Die in F i g. 2 wiedergegebene Blockschal'.ung gleicht im wesentlichen der der Fig. 1, und gleiche Teile sind mit gleichen Referenznummern bezeichnet. Statt eines separaten kapazitiven Spannungsteilers 10 jedoch ist als erster kapazitiver Spannungsteiler ein Abgriff eines Kondensatorkonus eines Stromwandlers 37 vorgesehen, während der zweite kapazitive-Spannungsteiler

durch den als Kondensatorkonus ausgebildeten Isolator 38 eines Kabelanschlusses gebildet wird. In gleicher Weise können auch weitere Durchführungsisolatoren, bspw. für Wanddurchführungen benutzte, als Spannungsteiler eingesetzt werden.

Die Fig. 2 zeigt, wie die Spannungsüberwachung einer Phasenleitung 11 mit geringem zusätzlichen Aufwände ausgeführt werden kann, da die erheblichen und im Aufbau kritischen Anlagenteile, die für hohe Spannungen ausgelegten Spannungsteiler, durch Nutzung ohnedies vorhandener Isolatoren gestellt werden, wobei durch Überwachung sowohl der Spannungsteiler als auch der folgenden Verstärker eine hohe Sicherheit der ermittelten Werte erreicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Anzeigen von Fehlern in Drehstrom-Hochspannungsnetzen mit einem zwischen eine der Phasenleitungen und Erde geschalteten kapazitiven Spannungsteiler, dessen Abgriff mit dem Eingang einer Verstärkerschaltungsanordnung verbunden ist, wobei der Ausgang der Verstärkerschaltungsanordnung auf eine Fehler-Anzeige-Vorrichtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerschaltungsanordnung (12) und dem kapazitivenSpannungsteiler (10; 37) eine Überwachungsschaltanordnung zugeordnet ist, die

a) einen zweiten kapazitiven Spannungsteiler (28; Isolator 38) aufweist, der zwischen dieselbe Phasenleitung und Erde geschaltet ist und

b) eine zweite Verstärkerschaltungsanordnung (30) aufweist, deren Eingang mit dem Abgriff des zweiten kapazitiven Spannungsteilers (28; 38) verbunden ist,

c) eine Vergieichseinrichtung (32) aufweist, deren einer Eingang (33) mit dem Ausgang der ersten Verstärkerschaltungsanordnung (12) und deren zweiter Eingang (31) mit dem Ausgang der zweiten Verstärkerschaltungsanordnung (30) verbunden ist, und

d) eine Anzeigevorrichtung (35) aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang der Vergleichseinrichtung (32) verbunden ist, und die anspricht, wenn die in der Vergleichseinrichtung (32) gebildeten Abweichungen. der Eingangswerte voneinander einen Schwellwert überschreiten.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (35) ein Überwachungsrelais aufweist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der kapazitiven Spannungsteiler (10, 28; 37, 38) durch einen im Hochspannungsnetz vorgesehenen Isolator (21; 38) eines Gerätes oder dergleichen gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler durch Elektroden des Durchführungsisolators (21; 38) eines Transformators, Kabelendverschlusses oder dergleichen gebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (30) der Überwachungsschaltungsanordnung Schalter (29, 36) vorgeordnet sind, welche das wahlweise Anschalten des Verstärkers an einen der beiden Spannungsteiler (37,38; 10,21) gestatten.