DE3610044A1 - Device for common asymmetry protection of lossy series-tuned circuits - Google Patents

Device for common asymmetry protection of lossy series-tuned circuits

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Abstract

In the case of a device for common asymmetry protection of lossy series-tuned circuits which are connected to a three-phase power distribution network for the purpose of compensating for reactive volt amperes (VAR) and for reducing harmonic currents, and in the case of which additional frequencies occur in the network, which are caused by active units (converters etc.), it is intended to prevent erroneous tripping of the protection for the case when, although an odd number of capacitors are used per branch of the series-tuned circuit, the sum of all the capacitor elements is, however, even. This is achieved in that the star points of the series-tuned circuits, consisting of the series circuits of in each case one lossy inductor coil (L11, L12, L13 and L21, L22, L23 respectively) and a capacitor (C11, C12, C13 and C 21, C22, C23 respectively) are connected via the primary winding of a current transformer (W1) in whose secondary winding the respective compensating current on the primary side is transformed, a filter (F) being connected in parallel with an overcurrent trip device (A) in the secondary circuit, which filter (F) is designed such that the harmonic currents which are induced in the secondary circuit are kept away from the overcurrent trip device. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für einen gemeinsamen Unsymmetrieschutz zweier oder mehrerer dreiphasiger, verlustbehafteter Saugkreise gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruches 1.The invention relates to a device for a common Asymmetry protection of two or more three-phase, lossy Suction circles according to the preamble of the present patent claim 1.

Es ist bekannt, daß auf Grund von an ein Netz angeschlossenen Lasten, z. B. durch Stromrichter, induktive Blindströme entstehen. Um diese zu kompensieren und die stromrichterbedingten Oberschwingungsströme abzusaugen, werden derartige Saugkreise an das Netz angeschlossen, die Kondensatoren enthalten und somit kapazitive Grundschwingungsströme liefern. Beim Sternpunktvergleich zweier oder mehrerer dreiphasiger Saugkreise verschiedener Abstimmfrequenz treten im Bereich ihrer Reihen- und Parallelresonanzfrequenzen auf Grund unterschiedlicher Saugkreisimpedanzen zusätzlich zum eigentlich auszuwertenden netzfrequenten Anteil Oberschwingungsströme auf, die von außen eingeprägt werden. Diese führen zu Fehlauslösungen der bekannten Schutzeinrichtungen.It is known that due to loads connected to a network, e.g. B. generated by converters, inductive reactive currents. To this too compensate and extract the harmonic currents caused by the converter, such suction circuits are connected to the network, the capacitors contain and thus deliver capacitive fundamental oscillation currents. When comparing two or more three-phase suction circles with the neutral point different tuning frequencies occur in the range of their series and parallel resonance frequencies due to different suction circuit impedances in addition to the harmonic currents that are actually to be evaluated that are embossed from the outside. This lead to false tripping of the known protective devices.

Unsymmetrie-Schutz ist allgemein bekannt. Bei einem Sternpunktvergleich werden die Potentiale von ohmsch-induktiven bzw. von ohmsch-kapazitiven Verbrauchern verglichen, indem der Ausgleichsstrom zwischen ihren gegenüber der Umgebung isolierten Sternpunkten gemessen wird. Beispielsweise ist für die Anwendung bei Saugkreiskondensatoren in jedem Strang eine geradzahlige Anzahl paralleler Teilkondensatoren notwendig, damit zwei Sternpunkte gebildet werden können. In Fig. 1 sind diese Teilkondensatoren mit C bezeichnet, die über eine verlustbehaftete Induktivität (L, R) ans Netz geschaltet sind und auf die Sternpunkte S 1 und S 2 geführt werden. Diese Sternpunkte sind über die Primärwicklung eines Übertragers W miteinander verbunden. Die Sekundärwicklung wird mit einer Auswerteeinrichtung A verbunden. Beim Überschreiten eines bestimmten Stromes erfolgt die Abschaltung der Saugkreisanlage.Asymmetry protection is well known. In a star point comparison, the potentials of ohmic-inductive or ohmic-capacitive consumers are compared by measuring the compensating current between their star points that are isolated from the environment. For example, an even number of parallel partial capacitors is necessary for the application with suction circuit capacitors in each phase so that two star points can be formed. In Fig. 1, these partial capacitors are denoted by C , which are connected to the network via a lossy inductor ( L, R ) and are led to the star points S 1 and S 2 . These star points are connected to one another via the primary winding of a transformer W. The secondary winding is connected to an evaluation device A. The suction circuit is switched off when a certain current is exceeded.

Grundsätzlich können die Kondensatoren mehrerer Saugkreise unterschiedlicher Abstimmfrequenz in gleicher Weise gemeinsam überwacht werden, wenn in den Strängen der Einzelsaugkreise eine geradzahlige Anzahl paralleler Teilkondensatoren angeordnet sind.Basically, the capacitors of several suction circuits can be different Tuning frequency are jointly monitored in the same way, if there is an even number in the strands of the individual suction circuits parallel partial capacitors are arranged.

Mit dieser Art der Aufteilung der Teilkondensatoren auf zwei Sternsysteme ist sichergestellt, daß deren Strangimpedanzen gleich groß sind. Im übrigen werden nur die Impedanzen der Teilkondensatoren verglichen und überwacht.With this type of division of the partial capacitors into two star systems it is ensured that their string impedances are the same. in the the rest, only the impedances of the partial capacitors are compared and supervised.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der Fehlauslösungen des Schutzes für den Fall verhindert werden, wenn pro Saugkreisstrang zwar eine nicht geradzahlige Anzahl von Kondensatoren verwendet wird, die Summe aller Teilkondensatoren jedoch geradzahlig ist. Bei einer solchen "asymmetrischen" Anordnung treten unterschiedliche Impedanzen in den zu vergleichenden Strängen der Sternsysteme auf. Dies ist besonders für Oberschwingungsströme von Bedeutung, die auch bei fehlerfreien Kondensatoren in die Überwachungseinrichtung fließen und Fehlauslösungen verursachen können.The invention has for its object a device of the beginning Specify the type mentioned, when the protection for the This can be prevented if there is an even number per suction circuit branch Number of capacitors is used, the sum of all partial capacitors however is an even number. With such an "asymmetrical" Different impedances occur in the arrangement to be compared Strands of star systems. This is especially true for harmonic currents of importance, which also in the case of faultless capacitors in the Monitoring device can flow and cause false tripping.

Gemäß der Erfindung wird dies vermieden und die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Als Vorteil ist die freizügige Auswahl von Kondensatorleistungen angesehen worden, da die Anzahl der Kondensatoren eines Saugkreisstranges nicht geradzahlig sein muß. Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird in nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert.According to the invention, this is avoided and the task by Characteristics of claim 1 listed features solved. The free selection of capacitor capacities is considered an advantage since the number of capacitors in a suction circuit strand need not be an even number. The device according to the invention is in Exemplary embodiments described below with reference to the drawing explained in more detail.

Zwischen die Stränge eines dreiphasigen Netzes N sind in der Fig. 2 zwei dreiphasige, verlustbehaftete Saugkreise mit unterschiedlicher Reihenresonanzfrequenz geschaltet, von denen jeder einen Sternpunkt (S 1 resp. S 2) besitzt. Die Saugkreise bestehen aus Reihenschaltungen von verlustbehafteten Drosselspulen L 11, L 12, L 13 bzw. L 21, L 22, L 23 mit den Kondensatoren C 11, C 12, C 13 bzw. C 21, C 22, C 23. Die ohmschen Widerstände der Drosseln sind mit R 11, R 12, R 13 bzw. R 21, R 22, R 23 angedeutet. Es kann sich um einphasige oder dreiphasige Drosselspulen handeln. Die beiden Sternpunkte S 1 und S 2 sind mit je einem Ende der Primärwicklung eines Stromwandlers W 1 verbunden, in dessen Sekundärwicklung der primärseitige Ausgleichsstrom transformiert wird.An die beiden Enden der Sekundärwicklung ist ein Filter F angeschlossen, dem ein Überstromauslöser A parallel geschaltet ist. Mit dem Ansprechen des Überstromauslösers wird die Saugkreisanlage abgeschaltet. Das Filter ist so bemessen, daß die im Sekundärkreis induzierten Oberschwingungsströme vom überstromauslöser ferngehalten werden. Als Filter kann eine 50-Hz-Bandsperre oder ein Hochpaß mit einer Grenzfrequenz größer als 50 Hz verwendet werden.Two three-phase, lossy suction circuits with different series resonance frequencies are connected between the strands of a three-phase network N in FIG. 2, each of which has a star point ( S 1 or S 2 ). The suction circuits consist of series connections of lossy chokes L 11 , L 12 , L 13 and L 21 , L 22 , L 23 with capacitors C 11 , C 12 , C 13 and C 21 , C 22 , C 23 . The ohmic resistances of the chokes are indicated by R 11 , R 12 , R 13 and R 21 , R 22 , R 23 . It can be single-phase or three-phase inductors. The two star points S 1 and S 2 are each connected to one end of the primary winding of a current transformer W 1 , in the secondary winding of which the compensating current on the primary side is transformed. A filter F is connected to the two ends of the secondary winding and an overcurrent release A is connected in parallel. When the overcurrent release trips, the suction circuit system is switched off. The filter is dimensioned so that the harmonic currents induced in the secondary circuit are kept away from the overcurrent release. A 50 Hz bandstop or a high pass filter with a cutoff frequency greater than 50 Hz can be used as a filter.

Fig. 3 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel mit zwei Saugkreisen, bei dem die Kondensatoren des einen Saugkreises in drei Teilkondensatoren pro Strang aufgeteilt sind. Diese sind in der Fig. 3 mit C 111 bis C 113, C 121 bis C 123 und C 131 bis C 133 bezeichnet. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen in Fig. 2.Je zwei dieser Teilkondensatoren pro Strang des einen Saugkreises werden zum Sternpunkt S 1 zusammengefaßt, die restlichen Teilkondensatoren des einen Saugkreises sowie die Kondensatoren des anderen Saugkreises zum Sternpunkt S 2 vereinigt.Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn - wie in der Praxis üblich - alle Kondensatoren C 111, . . ., C 133 sowie C 21, C 22, C 23 etwa gleich große Kapazitäten aufweisen. Fig. 3 shows a special embodiment with two suction circuits, in which the capacitors of the one suction circuit are divided into three partial capacitors per line. These are designated in FIG. 3 with C 111 to C 113 , C 121 to C 123 and C 131 to C 133 . The remaining reference numerals correspond to those in Fig. 2. Two of these partial capacitors per strand of the one suction circuit are combined to the star point S 1 , the remaining partial capacitors of the one suction circuit and the capacitors of the other suction circuit are combined to the star point S 2. This embodiment is then advantageous, if - as usual in practice - all capacitors C 111,. . ., C 133 and C 21 , C 22 , C 23 have approximately the same capacities.

Claims (4)

1. Einrichtung für einen gemeinsamen Unsymmetrie-Schutz zweier resp. mehrerer dreiphasiger verlustbehafteter Saugkreise, die an ein dreiphasiges Energieverteilungsnetz zwecks Blindleistungs-Kompensation und Reduzierung von Oberschwingungsströmen angeschlossen sind, und bei denen im Netz zusätzliche Frequenzen auftreten, die von aktiven Aggregaten (Rundsteuersendern, Umrichtern usw.) verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sternpunkte der Saugkreise, bestehend aus den Reihenschaltungen je einer verlustbehafteten Drosselspule (L 11, L 12, L 13 bzw. L 21, L 22, L 23) mit einem Kondensator (C 11, C 12, C 13 bzw. C 21, C 22, C 23) über die Primärwicklung eines Stromwandlers (W 1) verbunden sind, in dessen Sekundärwicklung der jeweilige primärseitige Ausgleichsstrom transformiert wird, wobei im Sekundärkreis parallel zu einem Überstromauslöser (A) ein Filter (F) gelegt ist, das so ausgelegt ist, daß die im Sekundärkreis induzierten Oberschwingungsströme vom Überstromauslöser ferngehalten werden.1. Device for a common asymmetry protection of two resp. Several three-phase lossy suction circuits, which are connected to a three-phase power distribution network for the purpose of reactive power compensation and reduction of harmonic currents, and at which additional frequencies occur in the network that are caused by active units (ripple control transmitters, converters, etc.), characterized in that the star points the suction circuits, consisting of the series connections of a lossy choke coil ( L 11 , L 12 , L 13 or L 21 , L 22 , L 23 ) with a capacitor ( C 11 , C 12 , C 13 or C 21 , C 22 , C 23 ) are connected via the primary winding of a current transformer ( W 1 ), in whose secondary winding the respective primary compensating current is transformed, a filter ( F ) being placed in the secondary circuit parallel to an overcurrent release ( A ), which is designed such that the harmonic currents induced in the secondary circuit are kept away from the overcurrent release. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufteilung der Saugkreiskondensatoren auf mehrere parallele Teilkondensatoren (C 111, . . ., C 133) eine Zusammenschaltung zu den zwei getrennten Sternpunkten so erfolgt, daß die Anzahl der an die Sternpunkte angeschlossenen Teilkondensatoren gleich ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that when the suction circuit capacitors are divided into a plurality of parallel partial capacitors ( C 111 ,..., C 133 ) an interconnection to the two separate star points takes place so that the number of partial capacitors connected to the star points is the same is. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus einer Bandsperre für 50 Hz besteht.3. Device according to claim 1 or 2 characterized in that the filter consists of a band-stop filter for 50 Hz consists. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus einem Hochpaß mit einer Grenzfrequenz größer als 50 Hz besteht.4. Device according to claim 1 or 2 characterized in that the filter from a high pass with a Cutoff frequency is greater than 50 Hz.
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