DE2713000A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur anzeige von erdschlusswischern in drehstromnetzen - Google Patents

Description

• Verfahren und Schaltungsanoninung
• zur Anzeigc von Erdschluflwischern in Drchstromnetzcn Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Anzeige von Erdschlußwischern in Drehstromnetzen mit isoliertem oder induictiv geerdetem Sternpunkt.
• Verfahren und Anordnungen zur Anzeige von Erdschlußwischern basieren nach dem Stande der Technik zum Beispiel auf der Erfassung der Entladeschwingung, die durch Kurzschließen der Kapazität zwischen der vom Erdschluß betroffenen Phase und Erde entsteht. Gleichzeitig werden hierbei auch die Schwingungen der Aufladung der zwei Übrigen fehlerfreien Leiter erfaßt. Das erfolgt in der Regel durch einen Summenstromwandler, der den Umladevorgang im Netz strommäßig aufnimmt.
• So wird z.fl. in der DT-OS 14 63 729 die erste Halbwelle dieser Umladung nach Umformung in einen Rechteckimpuls definierter Breite polaritätsmäßig vcrglichen mit der in Rechteckimpulse umgeformten netzfrequenten Verlagerungsspannung, die an einer Nachbildung der natÜrlichen Netz-Erde-KapazitSten entsteht. Allerdings ergibt sich hierbei der Nachteil, daß ein Erdschlußwischer, der in der Nähe des Nulldurchgangs auftritt, eine Fehlmeldung zur Folge haben kann, weil das Signal der netzfrequenten Verlagerungsspannung klein gegen das Signal des mittelfrequenten Umladestromes ist.
• Es stellt sich somit die Aufgabe, alle auftretenden Erdschlusse zu erfassen. Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Entladoschwingung jetzt nicht mehr mit der Verlagerungsspannung sondern mit dem Umladestrom einer Nachbildung der Netz-Erde-Kapazitäten verglichen wird. Die Nachbildung der Netz-Erde-KapazitSten erfolgt in bekannter Weise durch drei gleich große Kapazitäten, die nit ihrer einen Seite an den Phasen des Netzes liegen und mit den anderen Seiten zu einem Sternpunkt zusamm£ngefaßt und über einen Stromwandler geerdet sind.
• Ein im Netz auftretender Erdschluß zwischen einer Phase und Erde entlädt die aufgeladene Kapazität zwischen dieser Phase und Erde und lädt die Kapazitäten der beiden anderen Phasen gegenüber Erde auf. Es rcsulticren also zusätzliche Ströme im Netz, die über einen Summenstromwandler (Einzelwandler für jede Phase in llolmgrecn-Schaltung oder Kabelumbauwandler) als Umladestrom meßtechnisch erfaßt werden. Der Umladestrom entspricht einer gedämpften Schwingung nit wesentlich höherer Frequenz als Netzfrequenz.
• Zum anderen wird auch die nachgebildete Netz-Erde-Kapazität.der vom Erdschluß betroffenen Phase entladen und es werden die Kapazitäten der anderen beiden Phasen gegen Erde aufgeladen. Somit hat der künstliche Stern punkt Spannung gegen Erde und es resultiert ein Umladestrom der durch einen Stromwandler meßtechnisch erfaßt wird.
• Beidc Umladevorgänge sind gedämpfte Entladeschwingungen von annähern gleicher Frequenz. So erfolgt die Umladung der "natürlichen" Kapazität Netz-Erde meist mit einer Frequenz von 300 bis 800 Hz.
• Bei der "künstlichen" Kapazitätsnachbildung wählt man die Kapazitesten so, daß z.B. eine mittlere Frequenz aus dem genannten Bereich entsteht.
• Die erfindungsgemäße Schaltung, ihre Funktion sowie das Meßverfahren sollen nun anhand der Zeichnung näher beschrieben werden.
• In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Prinzip-Schaltung dargestellt.
• Figur 2 zeigt eine ausführlichere Schaltung.
• In Figur t unten sind die Kapazitäten 1, 2, 3 angedeutet, die zwischen den Phasen R, S, T des Drehstromnetzes und der Erde vorhandeln sind. Mit dem Blitzsymbol zwischen Phase R und Erde soll ein Erdschluß (Erdschlußwischer) angedeutet werden. Dieser Erdschluß bewirkt einen Entladevorgang der Kapazität 3, d.h. eine gedämpfte Schwingung haherer Frequenz. Der Erdschluß wirkt sich auch auf die Üb'rigon phasen aus, deren Kapazitäten 1, 2 gleichzeitig aufgeladen worden, so daß Umladeströme entstehen, die zur hIessung herangezogen werden über den Summenstromwandler 4. Der aus diesem Summenstronwandler 4 gewonnene Strom wird zum Anpassungswandler 5 geführt.
• Mit den Phasen R, S, T und den untereinander gleich großen Kapazitöten 6, 7, 8 wird ein Netz-Sternpunkt 9 gebildet, der über die Primärseite des Wandlers 10 geerdet ist.
• Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Erdschluß, der von der Meßstelh aus gesehen in Lcitungsrichtung erfolgt, einen Umladestrom der natürlichen Netz-Erde-Kapazitaten (1, 2, 3) erzcugt, der mit dem Umladestrom der Kapazitatsnachbildung (6, 7, 8) gleichphasig erfolgt.
• Bei gegebener Gleichphasigkeit stehen dann am Exklusiv-ODER-Gatter 11 zwei Signale gleicher Polarität an, so daß das Exklusiv-ODF-Gatter Ii dann durchschaltet.
• Dagegen ist bei Erdschluß in Sammelschienenrichtung das Signal, das der Summenstromwandler 4 dem Netz entnimmt, gegenphasig zum Signal des Stromwandlers 10; beide Signale sind also verschiedener Polarität.
• Durch den Inverter 33 wird die Polarität des einen Signals umgckehrt, so daß in diesem Falle das Exklusiv-ODER-Gatter 12 durchschaltet.
• ueber geeignete Operationsverstärker 14 bzw. 15 spricht dann eine der Anzeigevorrichtungen 16 oder 17 an, Und zwar 16 bei Gleichphasigkeit, d.h. bei Erdschluß in Leitungsrichtung und 17 bei Gegenphasigkeit, also bei Erdschluß in Sammelschienenrichtung.
• Die Anzeigevorrichtungen 16, 17 sind im einfachsten Falle Signallampen, z.B. Leuchtdioden oder Glühlämpchen. Sie können auch durch Relais mit an sich bekannter Halteschaltung oder auch durch haftrelais'ersetzt werden, ebenfalls mit bekannter Schaltung.
• Das generelle Meßverfahren und die PrinzipschaltunG dazu (Figur 1) lassen im Übrigen nur das Erkennen von echten Erdschlußwischern zu. Damit soll gesagt sein, daß Schaltungen im Netz wie z.B. Umschaltung von Leitungsteilen, die erdschlußähnliche Umladeströme zur Folge haben, weil infolge ungleichmäßigen Schließens der Kontaktelemente kurzzeitig eine unsymmetrische Netzbelastung auftritt, keine Brdschlußanzelge zur Folge haben. Denn da sich diese Unsymmetrie nur über den Summenstromwandler 4 auswirkt und dagegen keine Verlagerungsspannung im Sternpunkt 9 zur Folge hat, so steht sowohl am Exklusiv-ODER-Gatter 11 als auch am Exklusiv-ODER-Gatter 12 nur je ein Signal an, so daß keines dieser beiden Gatter 73 und 12 durchschaltet und auch keine der Anzeigevorrichtungen 16 bzw.
• 17 anspricht.
• Eine ausfuhrlichere Schaltung für ein Gerät zur erfindungsgemäßen Anzeige von Erdschlußwischern ist in Figur 2 dargestellt. An die Stelle der beiden Stromwandler 5 und 10 treten nun Stromwandler 5a und 10n mit jeweils einer Mittelanzapfung auf der Sekundärseite zwecks Plus-Minus-Bildung.
• Sekundärseitig sind Impulsformer 18, 19 bzw. 20, 21 angeordnet, von denen die einen (18 bzw. 20) nur für positive und die anderen (19 hzw.
• 21) nur für negative Signale leitend sind.
• Geben nun die Stromwandler 5a und 10a zwei gleichphasige Signale ab, so schalten entweder die Impulsformer 18 und 20 oder 19 und 21 durch. Bei Gegenphasigkeit beider Signale schalten dagegen entweder die Impulsiormer 18 und 21 oder 19 und 20 durch.
• Hiermit allein sind jedoch die Koinzidenz -("Und"-)Bedingungen für die UND-Gatter 22, 23 bzw. 24, 25 noch nicht erfüllt. Vielmehr erhält bei Eintritt des Erdschlusses das ODER-Gatter 26 Signal und regt die Verzögerungsstufe 27 an, die das Monoflop 28 verzögert anstößt. In der Ablaufzeit des Monoflop 28 wird die UND-Bcdingung für die RT-Gatter 22 oder 23 bzw. 24 oder 25 erfüllt und es gelangt ein Impuls entweder über das ODER-Gatter 29 oder über das ODER-Gatter 30 zum Schaltverstärker 31 oder 32, der das jeweilige Haftrelais;33 oder 34 betätigt. Wird 33 betätigt, so leuchtet eine (in Figur 2 nicht dargestellte) Signallampe mit der Bedeutung "Erdschluß in Leitungsrichtung" auf. Bei einem Erdschluß in Sammelschlenonrichtung spricht dagegen das IIaf.trelais 34 an und läßt eine zweite (in Figur 2 nicht dargestellte) Signallampe aufleuchten.
• Sollte vorher jeweils das andere Relais angesprochen haben, wird dieses zurückgestellt, bevor das zutreffende anspricht. Jedes der Relais 33 oder 34 kann auch willkürlich von Hand zurückgestellt werden durch Betätigen der Rückstelltaste 35.
• Durch diese Funktion wird immer der zuletzt eriolgte Erdschluß angezeigt, der für eine selektive Messung ausschlaggebend ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur selektiven Erfassung von Erdschlußwischern in dreiphasigen Netzen mit isoliertem oder induktiv geerdetem Sternpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbwelle des Umladestroms der natürlichen Netz-Erde-Kapazitöten (1, 2, 3) polarititsmSßig verglichen wird mit der ersten Halbwelle des Umladestroms von nachgebildeten Netzlcapazit.iten (6, 7, 8) gegen Erde.
2. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nnch Anspruch 1, wobei ein Summenstromwandler (4) die bei Erdschluß im Netz auftretenden Umladeströme der nattrlichen Kapazitäten (1, 2, 3)der PhasenR,S,T gegen Erde erfaßt, dadurch gekennzeich net, daß ein Stromwandler (10) primärseitig an den Sternpunkt (9) der nachgebildeten Netzkapazitäten (6, 7, 8) und an Erde angeschlossen ist und bei Erdschluß die Umladeströme der nachgebildeten Netzkapazitäten (6, 7, 8) erfaßt und daß die Sokundärseiten der Stromwandler (5 bzw. 10) an Eingänge R @iv-ODER-Gattern (11 bzw. 12) angeschlossen sind, deren Ausgänge über Verstärkereinheiten (14 bzw.15) die Anzeigevorrichtungen (16 bzw. 17) steuern.
3. 3. Schaltungsanordnung gemäß Verfahren nach Anspruch 1 sowie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Impulsformerstufen (18, 19, 20, 21) einerseits über je zwei UND-Glieder(22, 23 bzu.

   24, 25) und andererseits Ubor ein vierfaches ODER-Glied (26) mit nachfolgender Verzögerungsstufe (27) und Monoflop (28) ueber je eines der beiden Zw¢ifach-ODER-Glieder (29 oder 30) und Verstärker (31, 32) eines der beiden Haftrelais (33 bzw. 34) ansprechen lassen, je nachdem, ob die zwei miteinander verglichenen Impulse gleiches oder verschiedenes Vorzeichen haben.
4. 4. Schaltungsanordnung gemäß Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung der Netz-Erde-KapazitSt mit solchen Kapazitätswerten erfolgt, daß sich bei Erdschluß eine mittlere Frequenz der Umladeschwingung ergibt.