DE2855965A1

DE2855965A1 - Schaltungsanordnung zur erdschlussanzeige

Info

Publication number: DE2855965A1
Application number: DE19782855965
Authority: DE
Inventors: Hubert Ing Grad Roellecke
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1978-12-23
Filing date: 1978-12-23
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2855965C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur
Erdschlußanzeige in nicht geerdeten Strahlennetzen, deren Kabel jeweils mit Kabelumbauwandlern ausgerüstet sind, die sekundärseitig mit Shunts abgeschlossen sind.
Bei Erdschlüssen in nicht wirksam geerdeten, also isolierten Strahlennetzen fließt der Erdschlußstrom des fehlerbehafteten Kabels über die Kabelkapazitäten zurück. Ein solcher Fehlerfall ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Die jeweils drei Phasenleiter aufweisenden Kabel eines solchen Netzes sind mit A, B, C und N bezeichnet. Die Kabelkapazitäten zur Erde tragen die Bezugszeichen Ka, Kb, Kc und Kn. Wenn nun am Kabel A ein mit dem Hochspannungspfeil angedeuteter Erdschluß auftritt, der die Kapazität Ka überbrückt, fließt der Erdschlußstrom als Verschiebungsstrom über die Kapazitäten Kb, Kc und Kn zurück. Dabei führt das fehlerbehaftete Kabel den größten Erdschlußstrom.
Wenn man grundsätzlich an den einzelnen Kabelabzweigen Vorrichtungen zur Erdschlußstromanzeige vorsieht, ergibt sich das Problem der Fehlerstromüberwachung und des Stromvergleiches zur Auffindung der eigentlichen Schadensstelle.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zu schaffen, die den größten Fehlerstrom anzeigt und die Anzeige aller kleineren Erdschlußströme resp. kapazitiven Rückströme unterdrückt.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, diese Einrichtung mit einer einstellbaren Schwellwertstufe auszurüsten, damit man echte Fehlerströme von sonstigen, kapazitiven Ausgleichsströmen unterscheiden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Shunt ein aus einem Verstärker, einer Diode und einer Rückkopplung bestehender aktiver Gleichrichter nachgeschaltet ist, daß am Ausgang dieses Gleichrichters ein auf den Scheitelwert der Eingangsspannung aufgeladenes RC-Glied liegt, daß jedem RC-Glied ein weiterer aktiver Gleichrichter mit einer Leuchtdiode nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge dieser Gleichrichter auf einer Sammelleitung liegen, die über einen Widerstand mit Nullpotential verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Potential der Sammelleitung auf einen Komparator mit einstellbarer Ansprechschwelle geschaltet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 2 der Zeichnung dargestellt.
Mit A, B, C und N sind wiederum dreiphasige Mittel- oder Hochspannungskabel bezeichnet, die noch innerhalb der Schalt- oder Verteilerstation mit Kabelumbauwandlern Wi, W2, W3, Wn versehen sind. Sekundärseitig sind diese Wandler mit Shunts R1, R2, R3, Rn abgeschlossen, an denen bei gestörten Netzverhältnissen MeB-spannungen abfallen, die dem Erdschlußstrom proportional sind.
Bei symmetrischer Netzbelastung in allen drei Phasen sind diese Spannungen der Umbauwandler gleich Null.
Die Meßspannungen werden den einzelnen, identischen Meßkanälen a, e, c ... n zugeführt. Es genügt daher, den Meßkanal a in seiner Funktion zu beschreiben. Die Meßspannung wird einer Eingangsdiode 4a zugeführt, die jeweils eine Halbwelle abschneidet.
Die Meßspannung liegt am nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstarkers 1a, dem eine Diode 2a nachgeschaltet ist.
Eine hinter der Diode 2a angeschlossene Rückkopplungsleitung 3a führt zum invertierenden Eingang des Verstärkers 1a. Das Potential an der Kathode der Diode 2a ist also identisch mit dem Potential am invertierenden Eingang des Verstärkers la. Die Teile la, 2a, 3a bilden einen sogenannten aktiven Gleichrichter, der sich durch eine fehlende Schleusenspannung auszeichnet, also Meßspannungen von o Volt an als Einweggleichrichter übertragen kann. Dem aktiven Gleichrichter la, 2a, 3a ist ein RC-Glied 5a, 6a nachgeschaltet, das auf die positiven Scheitelwerte der Eingangswechselspannung aufgeladen wird, wobei über den Widerstand 6a nur eine geringe Entladung stattfindet. Die am Kondensator 5 anstehende Spannung weist nur eine geringe Restwelligkeit auf und ist proportional dem Scheitelwert der Eingangsspannung am Verstärker la.
Dem RC-Glied ist ein weiterer aktiver Gleichrichter, bestehend aus dem Verstärker 7a, einer Leuchtdiode 8a und einer Rückkopplungsleitung 9a, nachgeschaltet. Die Kathoden aller Leuchtdioden 8a, 8b, 8c ... 8n sind zu einer Sammelleitung 9 geführt, die über einen gemeinsamen Widerstand 10 an Nullpotential liegt.
Sobald einer der Meßkanäle Strom führt, fällt an dem Widerstand 10 eine Spannung ab, so daß das Potential der Sammelleitung 9 gegenüber Nullpotential angehoben wird. Diese Spannung wird mit Hilfe eines Spannungsmessers 14 angezeigt. Mit dem Durchschalten eines Meßkanals steigt das Potential an den Kathoden der übrigen Leuchtdioden so weit an, daß alle übrigen aktiven Gleichrichter gesperrt bleiben.
Das Potential auf der Sammel.leitung 9 wird zusätzlich durch einen Komparator 11 abgetastet, der mit einem Einstellwiderstand 12 und einen Widerstand 13 zusammengeschaltet ist. Wenn die einstellbare Ansprechschwelle erreicht ist, schaltet der Komparator 11 seinen Ausgang an den Minuspol einer Hilfsspannungsquelle UH so daß ein zusätzlicher Strom über den Widerstand 13, die Leitung 9 und die aktivierte Leuchtdiode fließt, die nun mit maximaler Leuchtdichte aufleuchtet. Dem Komparator 11 ist ein Relais 15 zur Fernsignalisierung nachgeschaltet.
Bei Verwendung von MOS-Fet-VerstGrkern mit eingebauter Schutzdiode können die diskreten Dioden 4 entfallen.
Die nur aus wenigen Bauelementen bestehende Schaltungsanordnung erfüllt zusammengefaßt folgende Funktionen: 1. Auswahl des fehlerbehafteten Meßkanals und Anzeige bei Schwellwertüberschreitung mit einer Leuchtdiode.
2. Anzeige einer fehlerstromproportionalen Spannung.
3. Fernsignalisierung der Schwellwertüberschreitung mittels Relaiskontakt.
In der Praxis ist es üblich, Mittelspannunsanlagen zu errichten, die von einem einzigen Hochspannungstransformator mit maximal etwa 30 Abgängen eingespeist werden. Jeder dieser Abgänge ist mit einem Umbauwandler versehen, dem ein Meßkanal mit einer Leuchtdiode nachgeschaltet ist. Alle Meßkanäle und Leuchtdioden werden vorzugsweise in einem einzigen Anzeigetableau untergebracht.

Claims

Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige Ansprüche: Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige in nicht geerdeten Strahlennetzen, deren Kabel jeweils mit Kabelumbauwandlern ausgerüstet sind, die sekundärseitig mit Shunts abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Shunt (R1, R2, R3, Rn) ein aus einem Verstärker (la, 1b, 1c, in), einer Diode (2a, 2b, 2c, 2n) und einer Rückkopplung (3a, 3b, 3c, 3n) bestehender aktiver Gleichrichter nachgeschaltet ist, daß am Ausgang dieses Gleichrichters ein auf den Scheitelwert der Eingangsspannung aufgeladenes RC-Glied (5a, 6a, 5b, 6b, 5c, 6c, 5n, 6n) liegt, daß jedem RC-Glied ein weiterer aktiver Gleichrichter (7a, 8a, 7b, 8b, 7c, 8c, 7n, 8n) mit einer Leuchtdiode (8a, 8b, 8c, 8n) nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge dieser Gleichrichter (7a, 8a ... 7n, 8n) auf einer Sammelleitung (9) liegen, die über einen Widerstand (10) mit Nullpotential verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der Sammelleitung (9) auf einen Komparator (11, 12, 13) mit einstellbarer Ansprechschwelle geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Shunts (R1, R2, R3, Rn) Dioden (4a, 4b, 4c, 4n) parallelgeschaltet sind, die die zweite Halbwelle der Meßspannung unterarücken.