DE3540613A1 - Schaltung zur kompensation der kapazitaets- und wirkerdschlussstroeme - Google Patents

Description

Schaltung zur Kompensation der Kapazitäts- und Wirkerdschlußströne

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Komepnsation der Kapazitäts- und der Wirkerdschlußstrime bein Absinken der Impedanz einer Phase durch eine Beschädigung in den Drehstromnetzen mit abisoliertem Nullpunkt. Der Erfindungsgegenstand findet eine breite Anwendung zur Kompensation der Einphasenkurzschlußströme oder des einphasigen Beschädigungsstroaes durch Impedanz mit konstantem oder nichtlinear veränderlichen Wert.

Aus einer polnischen Patentschrift Nr. 92151 ist eine Schaltung zur Kompensation der Kapazitätserdschlußströme bekannt, bestehend aus Kunstkurzschlußblock, der in Reihe mit einer Stromspule des Richtungsrelais geschaltet ist und die Spannungsspule dieses Relais ist paralell mit einer Drosselspule mit regelbarem Luftspalt geschaltet. Die Drosselspule ist in Reihe mit einem geerdeten Absperrkondensator geschaltet und die Kontakte des Richtungsrelais sind in den Stromkreis des Antriebsorganes geschaltet, das mechanisch mit der Drosselspule gekoppelt ist. Der Kunstkurzschlußblock wird durch ein Ausführungsrelais des Zeitprogrammiergliedes ein- und ausgeschaltet,

und zwar atit den durch den Benutzer der Schaltung programmierten Zeitintervallen. Die Arbeitsweise der Schaltung ist auf zyklischer Änderung der Induktivität der Drosselspule auf den Wert abgestützt, bei den der Kapazitätserdschlußstrom kompensiert wird. Ein wesentlicher Nachteil der o/g Schaltung besteht in der Notwendigkeit, des Erdschlusses einer der Arbeitsleitungen des Netzes während der Komepnsation der Kapazitätserdschlußströme, wodurch eine Gefahr des elektrischen Schlages möglich wird· Es ist auch aus einer polnischen Patentschrift Nr. 103180 eine Schaltung zur Kompensation der Kapazitätserdschlußströme bekannt, die einen Meßblock enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Regelblocks geschaltet ist. Die Schaltung ist mit einem Magnetverstärker ausgestattet, dessen Arbeitswicklung paralell mit dem Eingang des Meßblocks geschaltet und zwischen die Erde und den Nullpunkt des Netzes eingeschaltet ist, und die Steuerwicklung des Magnetverstärkers ist mit dem Ausgang des Ausführungselementes des Regel blocks geschaltet. Der Einsatz des Verstärkers macht die Notwendigkeit des Erdschlusses der Arbeitsleitung des Netzes während der Kompensation der Kapazitätserdschlußströme überflüßig, wodurch die Möglichkeit der Gefährdung durch elektrischen Schlag verringert wird. Die Kapensation der Kapazitätsströme

erfolgt automatisch auf kontinuierliche Weise, wobei die Schaltung auf die durch Veränderungen der Netzbetriebsbedingungen hervorgerufenen Kapazitätsänderungen reagiert und dadurch dessen optimale Betriebsparameter gewährleistet.

Ein wesentlicher Nachteil der oben beshcriebenen Schaltung besteht dadurch, daß nur eine Komponente der Kapazitätserdschlußströme kompensiert wird und daß die Schaltung außerdem nur für Netze mit zugänglichem Nullpunkt geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu entwickeln, die die Absenkung der Erdschlußströme und der Schlagströme bei einphasigem elektrischen Schlag unter die Selbstbefreiungsgrenze in den Wechselstromenteen mit isoliertem Nullpunkt ermöglichen würde.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in ein Induktionsgerät ein Impedanzkonverter eingeführt wird, der aus einem Verstärker und aus mit der Arbeitswicklung der Vorrichtung gekoppelten Hilfswicklungen besteht, wobei die derart vorbereitete Einheit zwischen den Kunstnullpunkt des Netzes und die Erde geschaltet wird. Dann wird die Induktivität und die Rückkopplung des Verstärkers des Impedanzkonverters

geregelt, wobei die Induktivität der Vorrichtung zur Resonanz mit der Kapazität des Netzes

gebracht wird, wodurch die Komepnsation der Kapazitäts und der Wirkkomponente des Stromes der beschädigten Phase erreicht wird. Die Regelung wird durch Spannungs- und Stroeanalyse der beschädigten Phase und Vergleich Bit Grenz-Kennwerten durchgeführt* welche in die Kontroll- und Meßeinrichtung eingeführt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung des Induktionsgerätes zwischen den Kunstnullpunkt des Netzes und die Erde, während die Hilfswicklungen auf den Ein- und den Ausgang des Verstärkers des Impedanzkcnrerters geschaltet sind.

Der erste Ausgang des Steuergerätes ist «it dea Verstärker des Impedanzkonverters und der andere Ausgang mit dem Eingang des seine Induktivität regelnden Induktionsgerätes geschaltet, wobei der Eingang des Steuergerätes mit dem Ausgang der Kontroll- und Meßvorrichtung geschaltet ist, die zwischen Netz und Erde eingeschaltet ist.

In einer anderen Abart der Lösung, wenn das Netz asymmetrische Impedanzen gegenüber der Erde aufweist, besteht das Wesen der Erfindung auch darin, daß der dritte Ausgang des Steuergerätes mit einem Netzimpedanzsymmetrierglied geschaltet sit, das zwischen Netz und Erde eingeschaltet ist.

Die erfindungegemäße Lösung erlaubt es, die einphasigen Schlagströae in den Netzen mit abisoliertem Nullpunkt durch Kompensation der Kompensations- und der Wirkkomponente unter die durch die Empfehlungen des Internationalen Ausschußes für Elektrotechnik (IEC) bestimmte Selbstbefreiungsgrenze zu begrenzen. Dadurch bildet die Lösung einen ergänzenden Schutz gegen elektrischen Schläge in den Netzen mit abisoliertem Nullpunkt gegenüber den bisher anzuwendenden Schutzmitteln.

Ein Vorteil besteht auch darin, daß die zur Begrenzung der Schlagströme geregelte Schaltung eine Begrenzung der Erdschlußströme bei einphasigen Kurzschlüssen gewährleistet, wodurch die Erweiterung der einphasigen Kurzschlüße zu zwei- und dreiphasigen Kurzschlüßen begrenzt und dadurch die Explosions- und Brandgefährdung vermindert wird. Durch den Einsatz einer Meß- und Kontrolleinrichtung ist die Regelung der Schaltung möglich, ohne künstliche Erdschlüße durchführen zu müßen, was zusätzlich die Gefährdung durch elektrischen Schlag vermindert. Durch den Einsatz des Netzirapedanzsymmetriergliedes wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltung in asymmetrischen Netzen mit abisoliertem Nullpunkt möglich.

Sie Erfladugn wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näfher erläutert, in welcher eine Blockschaltung gezeigt ist, die die Erreichung der Kompensation τοπ Kapazitätsudn Wirkerdschlußströnen ermöglicht. In der in der Zeichnung dargestellten Schaltung ist die Arbeitswicklung des Induktionsgerätes l_ zwischen den lenstaullpunkt des Netzes 2^ und die Erde eingeschaltet und die Hilfswicklungen sind an den Euingang and den Ausgang des Verstärkers des Iopedanzkon-Terters 3. angeschlossen. Der erste Ausgang des Steuergerätes 4_ ist alt des Verstärker des Impedanzkonvberters 3. und der zweite Ausgang des Setuergerätes 4_ ist ait den Eingang des Induktionsgerätes _1_ zur Regelung seiner Induktivität geschaltet. Die Kontroll- und Meßvorrichtung 5_ ist zwischen Netz und Erde und ihr Ausgang mit den Eingang des Steuergerätes 4_ geschaltet. Außerdem ist der dritte Ausgang des Steuergerätes 4. mit dem Eingang des Netziapedanzsyaaetriergliedes 6_ geschaltet, welches zwischen die Phasen des Netzes und die Erde geschaltet ist.

Die in der Schaltung eingesetzte Kontroll- und Meßvorrichtung 5, ist derart gelöst, daß sie eine Kontrollschaltung für den Schlagstrom und die Kontrollschaltung für die Erdschlußspannungen aufweist. Die

Kontrollschaltung für den Schlagstrom bildet eine Ersatzimpedanz des Benschlichen Körpers entsprechend der durch IEC in der Publikation Nr. 479 empfohlenen Spannungs- und Stromcharakteristik· Die Kontrollschaltung für Erdschlußspannungen besteht aus einem Erdschlußspannungskomparator und einem Ausgangsanalyser, der aus den Filtern fur symmetrische Spannungskomponenten besteht, sovie aus einem Summierverstärker, deren Signale über das Steuergerät 4_ den Wert des ErdschluBstromes der beschädigten Phase regeln.

Das Steuergerät 4, ist derart gelöst, daß es aus einem Differenzierglied, das den Spannungsmindestwert der beschädigten Phase wählt, sovie aus Formgliedern für die Signale zur Steuerung des Induktionsgerätes 2.» des Verstärkers des Impedanzkonverters .3 und des Netzimpedanzsyrametriergliedes 6. zusammengebaut ist.

Im Falle, wenn in der erfindungsgemäßen Schaltung ein Induktionsgerät 1_ eingesetzt wird, dessen Induktivität durch Änderung des Luftspaltes des Kernes geregelt wird, wird in dem Steuergerät 4_ ein Sigbnal erzeugt, mit dessen Hilfe ein Stellgerät betätigt wird, das diesne Spalt verändert. Im Falle hingegen, wenn ein Induktionsgerät l_ eingesetzt wird, dessen Induktivität durch Änderung des Magnetisierungsstromes

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des Transduktor geregelt wird, wird in den Steuergerät A^ ein Signal erzeugt, mit dessen Hilfe in dem Stellgerät der Wert dieses Stromes geändert wird. In einem symmetrischen Netz weist die Resultierende Impedanz der einzelnen Phasen denselben Wert auf, was die Funktion der Schaltung mit abgeschaltetem Netzimpedanzsymmtrisierglied j6 ermöglicht. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung in dem geschützten symmetrischen Netz sieht also folgendermaßen aus· Während Beschädigung einer Phase bewirkt die Kontroll- und Meßeinrichtung 5_ einen Signalfluß zum Steuergerät ,4, welches die Signale zur Regelung des Induktionsgerätes l_ und des Verstärkers des Impedanzkonverters 3^ erzeugt· Das dem Induktionsgerät 1_ zugeführte Signal bewirkt die Änderung seiner Induktivität und führt zur Resonanz mit der resultierenden Kapazität des Netzes und kompensiert dadurch die Kapazitätskomponente des Stromes der beschädigten Phase. Das dem Verstärker des Impedanzkonverter 2 hingegen zugeführte Signal bewirkt eine Änderung des Rückkopplungskoeffizientes in dem Verstärker, der über die Hilfswicklungen des Induk— tionsgerätes J^ auf seine Arbeitswicklung einwirkt, wodurch die Wirkstromkomponente der beschädigten Phase kompensiert wird.

In einem asymmetrischen Netz weist die resultierende Impedanz der einzelnen Phasen unterschiedliche

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Werte auf. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung sieht in eines asymmetrischen Netz folgendermaßen aus,. Die Kontroll- und Meßeinrichtung .5 bewirkt einen Signalfluß zum Steuergerät 4. über den Zustand der Impedanz der Phasen des Netzes gegenüber der Erde.

Das in des Steuergerät ,4 erzeugte Steuersignal wird de» Netzimpedanzsymnetrisierglied 6, zugeführt und ruft den Ausgleich der resultierenden Impedanz der Phasen des Netzes gegenüber der Erde hervor. Der weitere Betrieb der Schaltung bei Beschädigung einer Phase verläuft analogisch wie in der Schaltung zum Schutz eines symmetrischen Netzes.

Claims (2)

1. Patentansprüche

   1· Schaltung zur Compensation der tapazitäts- and Virkerdschlußströme, enthaltend ein Induktionsgerät, dessen Steuerung alt einen Regelblock geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsveicklung des Induktionsgerätes (I) zwischen den künstlichen Nullpunkt des Netzes (2_) und die Erde geschaltet ist und dessen Hilfswicklungen an dne Eingang und den Ausgang des Verstärkers des Impedanzkonverters (3) angeschlossen sind, wobei der erste Ausgang des Steuergerätes (A_-) «it dem Verstärker des Impedanzkonverter (.3) und der zweite Ausgang mit dem Eingang des Induktionsgerätes geschaltet ist, während der Eingang des Steuergerätes (j&) mit dem Ausgang der Kontroll- und Meßeinrichtung (.5) geschaltet ist, die zwischen Netz und Erde geschaltet ist.
2. 2. Schaltung nach Angruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ausgang des Steuergerätes (U) mit einem Netzimpedanzsymmetrisierglied (6) geschaltet ist, das zwischen Netz und Erde geschaltet ist.