DE2855965C2

DE2855965C2 - Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige

Info

Publication number: DE2855965C2
Application number: DE2855965A
Authority: DE
Inventors: Hubert Ing.(grad.) 5628 Heiligenhaus Röllecke
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: 1984-07-05
Also published as: DE2855965A1

Description

40

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige in nicht geerdeten strahlenförmig angelegten Kabelnetzen, deren Kabel jeweils mit Kabel-Umbauwandlern ausgerüstet sind, die sekundärseitig mit Shunts abgeschlossen sind.

Erdschlußmessungen bei starr oder halbstarr geerdeten Netzen sind aus dem Aufsatz »Strom- und Spannungswandler für die Erdschlußortung« von H. Kraeft, Elektro-Anzeiger 27, Jg. 1974, Nr. 3, Seite 39-44, bekannt. Als Meßgröße für die Erdschlußorfassung dient der Netz-Erdschlußstrom, der mittels eines die Adern eines Kabels umschließenden Kabelumbau-Stromwandlers erfaßt wird. Eine allgemeine Übersicht über Erdschlußmessungen ergibt der Aufsatz »Kurzschluß in Mittelspannungsnetz.en angezeigt« von H. P. Oberstedten aus elektrotechnik 51, H. 1 /2,1969, Seile 13 — 20.

Bei Erdschlüssen ist nicht wirksam geerdeten, also isolierten Strahlcnnetzen f'ießt der Erdsehlußsirom des fehlerbehafteten Kabels über die Kabelkapazitäten zurück. Ein solcher Fehlerfall ist in Fig. 1 der Zeichnung m> dargestellt. Die jeweils drei Phasenlcitcr aufweisenden Kabel eines solchen Netzes sind mit A. ö. C und N bezeichnet. Die Kabelkapazitätcn zur Erde tragen die Be/ugszeichen Kn. Kb. Kc und Kn. Wenn nun am Kabel A ein mit dem Hochspannungspfeil angedeuteter Erd- hi Schluß auftritt, der die Kapazität Ka überbrückt, fließt der [-!rdschlußstrom 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 Schadenstelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zu schaffen, die den größten Fehlerslrom anzeigt und die Anzeige aller kleineren Erdschlußströme resp. kapazitiven Rückströme unterdrückt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Shunt an dem nicht auf Masse liegenden Anschluß ein aus einem Operationsverstärker mit beschaltetem nichtinvertierenden Eingang, einer nachgeschalteten Diode in Durchlaßrichtung und einer auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers führenden Rückkopplungsleitung bestehender aktiver Gleichrichter nachgeschaltet ist, daß am Ausgang dieses Gleichrichters ein auf den Scheitelwert der Eingangsspannung aufgeladener Kondensator mit parallel geschaltetem Widerstand liegt, daß nachfolgend ein weiterer aktiver Gleichrichter bei dem die Diode durch je eine Leuchtdiode ersetzt ist, nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge dieser weiteren Gleichrichter auf einer Sammelleitung liegen, die über einen Widerstand mit Nullpotcntial verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Potential der Sammelleitung auf einen Komparator mil einstellbarer Ansprechschwelle geschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von F i g. 2 der Zeichnung dargestellt.

Mit A, B, C und N sind wiederum dreiphasige Mitteloder Hochspannungskabel bezeichnet, die noch innerhalb der Schalt- oder Verteilerstation mil Kabel-Umbauwandlern IVl. IV2, VV 3, IVn versehen sind. Sekundärseitig sind diese Wandler mit Shunts R\,R2,R3,Rn abgeschlossen, an denen bei gestörten Netzverhältnissen Meßspannungen 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, b, c ... η 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 Operationsverstärkers la, dem eine Diode 2a nachgeschaltet ist. Eine hinter der Diode 2a angeschlossene Rückkopplungsleitung 3a führt zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers la. Das Potential an der Katode der Diode 2a ist also identisch mit dem Potential am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers la. Die Teile la, 2a, 3a bilden einen sogenannten aktiven Gleichrichter, der sich durch eine fehlende Schleusenspannung auszeichnet, also Meßspannungen von 0 Volt an als Einweggleichrichter übertragen kann. Dem aktiven Gleichrichter la, 2a, 3a ist ein Kondensator mit parallel geschaltetem Widerstand 5a, 6a nachgeschaltet, der auf die positiven Scheitelwerte der Eingangswechsclspannung aufgeladen wird, wobei über den Widerstand 6,7 nur eine geringe Entladung stattfindet. Die am Kondensator 5;; anstehende Spannung weist nur eine gelinge Reslwelligkeil auf und ist proportional dem Seheitelwert der Eingangsspannung am Operationsverstärker la.

Dem /iC'-Glicd ist ein weiterer aktiver Gleichrichter,

jestehend aus dem Operationsverstärker 7a. einer Leuchtdiode 8a und einer Rückkopplungsleitung 9a, nachgeschaltet Die Katoden aller Leuchtdioden 8a. 9b, Sc...Snsind zu einer Sammelleitung9 ge^führt,die über einen gemeinsamen Widerstand 10 an Nullpotentlal 5 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 Katoden der übrigen Leuchtdioden so weit an, daß alle übrigen aktiven Gleichrichter gesperrt bleiben.

Das Potential auf der Sammelleitung 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-Verstärkern mit eingebauter Schutzdiode können die diskreten Dioden 4a—π 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 R^laiskontakt.

In der Praxis ist es üblich, Mittelspannungsanlagen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

50

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige in nicht geerdeten strahlenförmig angelegten Kabelnetzen, deren Kabel jeweils mit Kabel-Umbauwandlern ausgerüstet sind, die sekundärscitig mit Shunts abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Shunt (R 1, R 2. R 3, Rn) an dem nicht auf Masse liegenden Anschluß ein aus einem to Operationsverstärker (la, 16, lc, in)mü beschaltetem nichtinvertierenden Eingang, einer nachgeschalteten Diode (2a, 26, 2c, 2n) in Durchlaßrichtung und einer auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers führenden Rückkopplungsleitung (3a, 36, 3c, 3n) bestehender aktiver Gleichrichter nachgeschalset ist, daß am Ausgang dieses Gleichrichters ein auf den Scheitelwert der Eingangsspannung aufgeladener Kondensator mit parallel geschaltetem Widerstand (5a, 6a; 5b, 6b; 5c, 6c: 5/7, 6n) liegt, daß nachfolgend ein weiterer aktiver Gleichrichter (7a, 8a, 9a; 76,86,96; 7c, 8c, 9c; Tn, Sn. 9n) bei dem die Diode (2a, 26, 2c, 2n) durch je eine Leuchtdiode (8a, 86, 8c, Sn) ersetzt ist. nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge dieser weiteren Gleichrichter 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 jo einstellbarer Ansprechschwelle geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der. Shunts (R 1, R 2, R 3, Rn) Dioden (4a, 46,4c, An) parailelgeschaltet sind, die die zweite Halbwelle der Meßspannung unterdrük- js ken.