DE2648357C3 - Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in kompensierten Hochspannungsnetzen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in kompensierten Hochspannungsnetzen

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DE2648357C3
DE2648357C3 DE19762648357 DE2648357A DE2648357C3 DE 2648357 C3 DE2648357 C3 DE 2648357C3 DE 19762648357 DE19762648357 DE 19762648357 DE 2648357 A DE2648357 A DE 2648357A DE 2648357 C3 DE2648357 C3 DE 2648357C3
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in kompensierten Hochspannungsnetzen, die beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer für einen Erdschluß charakteristischer Betriebsgrößen ein zur selektiven Abschaltung eines betroffenen Bereiches dienendes Ausgangssignal liefert.
Zur Ortung von Erdschlüssen auf Leitungen kompensierter Hochspannungsnetze kommen vielfach wattmetrische Richtungsrelais zum Einsatz, deren Wirkungsweise darauf beruht, die Flußrichtung des an der Fehlerstelle verbleibenden Wattreststromos zu bestimmen (Siemens-Druckschrift »Der Erdschluß im Netzbetrieb«, Ausgabe Juli 1964). Besondere Schwierigkeiten entstehen jedoch dadurch, daß es sich in keinem Fall um einen reinen Wirkstrom handelt, sondern daß immer Blindkomponenten infolge unvollständiger Kompensation vorhanden sind. Dazu kommt nach dem Abklingen der Zündschwingung ein stationärer Oberwellengehalt. Zur eindeutigen Richtungsbestimmung ist eine genaue Messung der Wirkkomponente des Reststromes gegen die Sternpunkterdspannung erforderlich, wodurch eine relativ aufwendige Meßanordnung entsteht. Das Meßprinzip stößt infolge der das Meßergebnis verfälschenden Stromwandlerfehler auf weitere Schwierigkeiten-
Besonders in stärker vermaschten Hochspannungs-
netzen ist es üblich, die Erdschlußrichtung aus den beim Erdschluß auftretenden Einschwinggrößen, der sogenannten Zündschwingung, zu ermitteln. Dieser Stromstoß gibt mit der entstehenden Leiter-Erdspannung die Richtung zur Fehlerstelle an.
Bei Erdschlußrelais dieser Art treten keine meßtechnischen Schwierigkeiten infolge der geringen Größe des Erdschlußstromes auf.
Eine selektive Erfassung von Erdschlüssen im Sammelschienenbereich eines Hochspannungsnetzes ist bisher nicht üblich. Derartigen Schutzeinrichtungen kommt jedoch insbesondere bei SF6-Schaltanlagen erhebliche Bedeutung zu, da hier nicht generell ein Verlöschen eines einmal gezündeten Lichtbogens erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch den Sammelschienenbereif h kompensierter Hochspannungsnetze schutztechnisch erfaßt. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Eingang einer UND-Stufe vom Überstromausgang einer die Stromsumme überwachenden Uberstromstufe belegt ist, daß ein zweiter Eingang der UND-Stufe mit Überstromstufen zur Überwachung der einzelnen Phasenströme in allen mit dem zu überwachenden Anlagenbereichen verbundenen Leitungen oder mit entsprechenden Unterimpedanz-Anregeschaltungen in Verbindung steht, die im Ruhezustand ein Dauersignal an die UND-Stufe abgeben, und daß einem dritten Eingang der das Ausgangssignal licfern-
den UND-Stufe eine Überspannungsstufe zur Messung der Sternpunktverlagcrungsspannung vorgeschallct ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von zwei in
den Fig.! und 2 dargestellten Ausführungsbcispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung.
Fig. 2 ein Blockschaltbild mit mehreren Zusatzeinrichtungen zur Vergrößerung der .Störsicherheit.
In Fig. 1 sind mit 1, 2 Überstromstufen und mit 3, 4 Impulsstufen bezeichnet, wobei die Impulsstufe 3 zur Verlängerung und die Impuisstufe 4 zur Verzögerung von Impulsen dient. Das Blockschaltbild enthält ferner eine Überspannungsstufe 5 sowie eine UND-Stufc6.
Die genannten Teile sind wie folgt zusammengcschaltet: Kernstück der Schaltungsanordnung is: die UND-Stufe 6, die insgesamt vier Eingänge aufweist. Der erste Eingang der UND-Stufe 6 ist über die Impulsstufe 3 mit dem Überstromausgang der als Schwellwertschalter arbeitenden Uberstromstufe 1 verbunden, der eingangsseitig die Stromsumme Σ /aller drei Netzpha-
M) sen R, S. Γ zugeführt ist. Der antivalente Ausgang der Uberstromstufe 1 steht in Verbindung mit dem zweiten Eingang der UN D-Stufe 6.
Der dritte Eingang der UND-Stufe 6 liegt an der Uberstromstufe 2, die eine Überwachung der Ströme in den einzelnen Leitungen Ug. 1 ... Ug. η vornimmt und nur durch Kurzschluß- bzw. Doppelcrdschlußströme .ηiiegbar ist.
Der vierte Eingang der UND-Stufe 6 ist an der
ebenfalls'als Schwellwertschalter wirkenden Überspannungsstufe 5 angeschlossen. Dem Ausgang der UND-Stufe 6 ist die Impulsstufe4 nachgeschaltet.
Die beschriebene Schaltungsanordnung zeichnet sich durch folgende Wirkungsweise aus: Ein in dem zu überwachenden Hochspannungsnetz auftretender Erdschluß hat in jedem Fall einen hohen Anfangsstrom zur Folge. Übersteigt die Stromsumme ΣΙ eine in der Liberstromstufe 1 eingestellte Ansprechschwelle, so gibt diese einen Rechteckimpuls ab, der in der Impulsstufe 3 geringfügig gedehnt wird. Während dieser Zeit liegt am ersten Eingang der UND-Stufe 6 die Durchschaltbedingung vor.
Der für das Ansprechen der Überstromstufe 1 verantwortliche Ar.fangsstrom in der fehlerbehafteten Phase hat die Eigenschaft, mit einer relativ kurzen Zeitkonstante abzuklingen, so daß die Überstromstufe 1 nach einer gewissen Zeit in den Ausgangszustand zurückkippt. Nun liegt auch am zweiten Eingang der UND-Stufe 6 die Durchschaltbedingung vor. Wird ein Rechteckimpuls am Überstromausgangder Überstromstufe 1 beispielsweise um 200 ms gedehnt, so liegt die Durchschaltbedingung an den ersten beiden Eingängen der UND-Stufe 6 auch nur für diesen Zeitraum vor. Die Überstromstufe 2 liefert der UND-Stufe 6 die dritte Durchschaltbedingung, solange die einzelnen Phasenströme in den Leitungen Ltg. 1... Ltg. η unterhalb eines eingestellten Schwellwertes bleiben. Sobald ein Strom in einer oder mehreren Leitungen Ltg. 1 ... Ltg. η des Hochspannungsnetzes den Wert des zu erwartenden Anfangsstromes wesentlich übersteigt, wird die UNO-Stufe 6 also blockiert. Da die Leitungsströme in Kurzschluß- und Doppelerdschlußfällen wesentlich größer als die Anfangsströme beim Erdschluß sind, kann die Schaltungsanordnung eindeutig zwischen diesen Kehlerfä'llen unterscheiden. Anstelle der Überstromstufe 2 können auch Unterimpedanz-Anregcschallungen eingesetzt sein.
Die vierte Durchschaltbcdingung wird schließlich beim Auftreten einer Sternpunktverlagcrungsspannung Ucerfüllt, die ständig von der Überspannungsstufc 5 überwacht wird.
Liegen die aufgeführten vier Bedingungen gleichzeitig an der UND-Stufe 6 an, so liefert diese einen Impuls von einer der Verzögerungszeit der Impulsstufe 3 entsprechenden Breite, der nun zur selektiven Abschaltung des überwachten Netzbereiches heranziehbar ist. Zur Erhöhung der Sicherheit der Schaitungsanordnung gegen Überfunktion durch Störbeeinflussung kann der UND Stufe 6 eine Impulsstufe 4 nachgeschaltet sein, die das Ausgangssignal der UND-Stufe 6 verzögert weiterleitet. Die damit verbundene Verlängerung der Abschaltzeit der Schaltungsanordnung ist bedeutungslos.
Die Störsicherheit gegen Fehlabschaltungen der Schaltungsanordnung läßt sich durch verschiedene Zusatzeinrichtungen vergrößern, von denen einige in Fig. 2 dargestellt sind. Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild enthält drei weitere Impulsstufen 7, 8, 9 und einen Speicher 10. Insgesamt müssen bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig fünf Durehschaltbedingungen an der UND-Stufe 6 vorliegen, ehe eine Abschaltung der Fehlerstelle erfolgen kann.
Durch die Impulsstufen 7, 8 und den Speicher 10 wird aus der Stromsumme Σ1 im Erdschiußfall eine fünfte Durchschaltbedingung abgeleitet, die nur dann erfüllt ist, wenn die Anregezeit der Überstromstufe I einen an der Impulsstufe 7 eingestellten Höchstwert nicht übersteigt. Zu diesem Zweck wird den Imp'jlssiufen 7, 8 das gleiche Eingangssignal wie der Impulsstufe 3 zugeführt. Die Impulsstufe 8 erzeugt bei einem Anregeimpuls der Überstromstufe 1 ein kurzes Ausgangssignal, das den im Ruhezustand gesetzten Speicher 10 zurücksetzt, so dalj ein Signal zur UND-Stufe 6 gelangt. Nach der an der Inipulsstufe 7 eingestellten Verzögerungszeit wird diese Durchschaltbedingung weggeschaltet.
Ferner ist der Überspannungsstufc 5 die Impulsstufe 9 nachgeschaltet, die eine zeitliche Begrenzung der durch die Sternpunktverlagerungssparinung ί/,.„ hervorgerufenen Durchschaltbedingung herbeiführt.
Als weitere, in Fig. 2 nicht dargestellte Maßnahme zur Vergrößerung der Störsicherheit kann der Überstromstufe 1 eine 50 Hz-Sperre vorgeschaltet werden. Da die Einschwingfrequenz des Anfangsstromes praktisch immer > 50 Hz ist, bleiben dann Kurzschlußströme unberücksichtigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in kompensierten Hochspannungsnetzen, die beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer für einen Erdschluß charakteristischer Betriebsgrößen ein zur selektiven Abschaltung eines betroffenen Bereiches dienendes Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang einer UND-Stufe (6) vom Überstromausgang einer die Stromsumme (Σ I) überwachenden Uberstromstufe (1) belegt ist, daß ein zweiter Eingang der UND-Stufe (6) mit Überstromstufen (2) zur Überwachung der einzelnen Phasenströme in allen mit dem zu überwachenden Anlagenbereich verbundenen Leitungen oder mit entsprechenden Unterimpedanz-Anregeschaltungen in Verbindung steht, die im Ruhezustand ein Dauersignal an die UND-Stufe (6) abgeben, und daß einem dritten Eingang der das Ausgangssignal liefernden UND-Stufe (6) eine Uberspannungsslufe (5) zur Messung der Sternpunktverlagerungsspannung (LJC„) vorgeschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Uberstromstufe (1) und der UND-Stufe (6) eine Impulsstufe (3) zur Dehnung der Ansprechsignale eingesetzt ist und daß der antivalente Ausgang der Uberstromstufe (1) einen vierten Eingang der UND-Stufe (6) belegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überspannungsstufe (5) und der UND-Stufc (6) eine Impulsstufe (9) zur zeillichen Begrenzung der Ansprechsignale eingesetzt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der UND-Stufe (6) eine Impulsstufc (4) zur Verzögerung des Ausgangssignales nachgeschaltet ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberstromstufe (I) eine 50 Hz-Sperre vorgeschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Uberstromstufe (I) zwei Impulsstufen (7,8) angeschlossen sind, die in Zusammenarbeit mit einem Speicher (10) verhindern, daß Ansprcchsignale der Uberstromstufe (1) oberhalb einer vorgegebenen Höchstdauer zur UND-Stufe (6) gelangen.
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