DE4413649A1

DE4413649A1 - Meßverfahren und Schaltungsanordnung zur Ortung von Dauererdschlüssen

Info

Publication number: DE4413649A1
Application number: DE4413649A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Rotter; Hanns-Herbert Prien
Original assignee: Metrawatt Gossen GmbH
Current assignee: A. EBERLE GMBH, 90441 NUERNBERG, DE
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2014-04-21
Also published as: ATA66995A; AT408817B; DE4413649C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Dauer erdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem Sternpunkt, wobei die Induktivität einer Erdschluß-Lösch spule periodisch geändert wird und die aus einem Erdschluß im Netz resultierenden periodischen Stromänderungen das Kriterium für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden.

Stand der Technik

Das Auftreten von Erdschlußverbindungen - also zumindest einpoligen Erdverbindungen - in Drehstromnetzen ist uner wünscht, da aufgrund derartiger Erdfehler eine Spannungsüberhöhung in den "gesunden", d. h. nicht geerde ten, Leitungsbereichen und somit die Gefahr eines nochmali gen Erdschlusses mit Kurzschlußwirkung besteht.

Zur Erfassung von Erdschlüssen werden im allgemeinen Erd schluß-Melderelais sowie Erdschluß-Richtungsrelais einge setzt.

Aus der DE-PS 27 11 629 ist ein Verfahren zur Ortung von Erdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem Sternpunkt bekannt. Hierbei wird die Induktivität einer zwischen Sternpunkt und Erde angeschlossenen Erdschluß- Löschspule, welche zur Kompensation eines kapazitiven Erd schlußstroms dient, durch periodisches An- und Abschalten der mit der Sekundärwicklung der Erdschluß-Löschspule ver bundenen Impedanz bewirkt. Ersatzweise kann auch ein Ein phasen-Umspanner parallel zur Erdschluß-Löschspule geschal tet werden und die Impedanz periodisch dem Eingang des Um spanners zu-/abgeschaltet werden.

Im Falle eines Erdschlusses wird nun die Erdschluß-Lösch spule von Strom durchflossen und es ergeben sich somit auf grund der periodisch erfolgenden Induktivitätsänderung der Erdschluß-Löschspule Stromänderungen im Drehstromnetz, wel che durch Einsatz erfindungsgemäßer Schaltanordnungen an geeigneten Stellen des Drehstromnetzes schrittweise geortet werden können.

Die durch Zu-/Abschaltung der Impedanz bewirkte Änderungen der Induktivität der Erdschluß-Löschspule erfolgt perio disch und zeitlich symmetrisch durch einen Taktgeber. Im Falle eines Erdschlusses wird nun an den beschriebenen er findungsgemäßen Schaltungsanordnungen (insbesondere durch Summenstromwandler) erfaßt, gleichgerichtet und geglättet, so daß sich ein symmetrischer, rechteckiger Taktsignalver lauf ergibt.

Dieses soeben beschriebene Meßverfahren eignete sich insbe sondere zum Auffinden von Erdschlüssen niedriger Impedanz. Im Falle von hochohmigen Erdschlüssen (also Erdschlüssen hoher Impedanz) kann das vorgeschlagene Meßverfahren zu Fehlanzeigen führen, da durch einen hohen erheblichen Span nungsabfall an der Stelle des Erdschlusses eine sich im Rhythmus des Taktsignals ändernde Spannung an der Erd schluß-Löschspule einstellt. Dies bewirkt, daß sich in "kranken" - also geerdeten - wie auch in "gesunden" - also nicht geerdeten Leitungsabschnitten das Taktsignal fest stellen läßt, womit also eine Unterscheidung von geerdeten bzw. nicht geerdeten Leitungsabschnitten nicht mehr möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Meßverfah ren zur Ortung von Erdschlüssen in Drehstromnetzen durch periodische Änderung der Induktivität einer Erdschluß- Löschspule dergestalt zu verändern, daß auch Erdschlüsse höherer Impedanz (sogenannte hochohmige Erdschlüsse) geor tet werden können.

Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 gelöst.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die zur Änderung der Induktivität der Erdschluß-Löschspule an die Sekundär wicklung der Erdschluß-Löschspule bzw. an den Eingang eines parallel zur Erdschluß-Löschspule geschalteten Umspanners anschließbare Impedanz zeitlich asymmetrisch zu- bzw. abzu schalten.

Dies wird dadurch erreicht, daß der durch einen Taktgeber gesteuerte Schaltungsvorgang zur Zu-/Abschaltung der Impe danz unterschiedliche Offen- bzw. Geschlossenzeiten auf weist.

Durch das erfindungsgemäße Meßverfahren ist sichergestellt, daß an der Ortungseinrichtung im Drehstromnetz allein in solchen Leitungsabschnitten ein - nun zeitlich asymmetrisch verlaufendes - Taktsignal festgestellt werden kann, welche einen Erdschluß aufweisen.

Durch das geschilderte zeitlich asymmetrische Zu- /Abschalten der Impedanz und der hierdurch bewirkten Ände rungen der Induktivität der Erdschluß-Löschspule sowie durch eine ständige, geringfügige Überkompensation (also zu jedem Zeitpunkt vorliegender Aufhebung des kapazitiven Erd schlußstromes durch einen induktiven Löschstrom aufgrund einer im Erdschlußfall an der Erdschluß-Löschspule auftre tenden Spannung wird sichergestellt, daß auch im Falle ei nes hochohmigen Erdschlusses eine sichere Ortung des Erd schlusses durch erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen stattfindet.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Meßverfahrens so wie der zugehörigen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind anhand von Schaltbildern näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Drehstromnetzes mit einem Erdschluß in der Hauptleitung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Drehstromnetzes mit einem Erdschluß in der Stichleitung,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.

Aus Fig. 1 ist die in einen Einphasen-Umspanner integrierte Erdschluß-Löschspule 2 ersichtlich, deren Induktivität durch zeitlich asymmetrische, durch den Taktgeber 3 gesteu erte, Zuschaltung der als Kapazität 1 ausgeführten Impedanz erfolgt. In der Hauptleitung des Drehstromnetzes liegt nun ein durch das Blitzzeichen gekennzeichneter (hochohmiger) Erdschluß vor, welcher zu orten ist. Aufgrund des vorlie genden Erdschlusses treten im Drehstromnetz zeitlich asym metrisch verlaufende Stromänderungen auf, welche durch den Stromwandler 4, der in Holmgren-Schaltung ausgeführt ist und z. B. mit dem Meßgerät 5 versehen ist sowie der Or tungseinrichtung 6, welche z. B. als Umbauwandler ausgeführt ist, festgestellt. Die ebenfalls z. B. als Umbauwandler aus geführten Ortungseinrichtungen 7 bzw. 8 in der Stichleitung geben keine Meldung ab. Damit ist ersichtlich, daß ein Erd schluß in der Hauptleitung des Drehstromnetzes nach der Or tungseinrichtung 6 vorliegt. Falls kein Erdschluß vorliegt, fließt auch - sonstige Mängelfreiheit des Drehstromnetzes vorausgesetzt - kein Strom durch die Erdschluß-Löschspule. Es erfolgt damit auch keine durch den Taktgeber 3 sowie die Impedanz 1 verursachte zeitlich asymmetrische Stromände rung, welche durch den Stromwandler 4 oder eine der Or tungseinrichtungen 6, 7, 8 festgestellt werden könnte.

Wie in Fig. 2 angedeutet, kann der - wiederum durch Blitz zeichen symbolisierte - Erdschluß auch in der Stichleitung eines Drehstromnetzes auftreten. In diesem Fall fließt nun wiederum durch die Erdschluß-Löschspule 2 ein aufgrund der Wirkungsweise des Taktgebers 3 und der Zuschaltung der Im pedanz 1 zeitlich asymmetrisch verlaufender Strom, welcher nun im Stromwandler 4 (wiederum in Holmgren-Schaltung aus geführt) sowie Ortungseinrichtung 7 festgestellt wird. Die Ortungseinrichtungen 6 und 8 sprechen nicht an. Damit ist der Erdschluß einwandfrei geortet und muß in der Stichlei tung zwischen den Ortungseinrichtungen 7 und 8 liegen. Hierbei ist eine strahlenförmige Struktur des Drehstromnet zes vorausgesetzt.

Im Falle eines Erdschlusses auftretende zeitlich asymme trisch verlaufende Stromänderungen können nun zum einen durch ein Meßgerät 5 (vgl. Fig. 1 und 2) oder eine erfin dungsgemäße Schaltungsanordnung nach Fig. 3 festgestellt werden.

Hierbei wird die vom Stromwandler 4 erfaßte zeitlich asym metrische Stromänderung, welche nach der Vorgabe des Takt gebers 3 pulsiert zunächst durch eine Signalvorverarbei tungsstufe 9 ausgefiltert. Dieser Signalvorverarbeitungs stufe sind ein A/D-Wandler 10 und ein Mikroprozessor 11 nachgeschaltet. Der Mikroprozessor 11 bewertet die Form und die Phasenlage der Eingangsgröße.

Falls nun ein Erdschlußfall vorliegt und somit der Mikro prozessor 11 feststellt, daß ein Grundstrom fließt sowie Form und Phasenlage der Eingangsgröße des Mikroprozessors 11 Störcharakter besitzen, wird das Anzeigeelement 12 akti viert und somit der Erdschluß angezeigt.

Bezugszeichenliste

1 Kapazität
2 Erdschluß-Löschspule
3 Taktgeber
4 Stromwandler
5 Meßgerät
6, 7, 8 Ortungseinrichtung
9 Signalvorverarbeitungsstufe
10 A/D-Wandler
11 Mikroprozessor
12 Anzeigeelement

Claims

1. Meßverfahren zur Ortung von Dauererdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem Sternpunkt, wobei die Induktivität einer Erdschluß-Löschspule periodisch geändert wird und die aus einem Erdschluß im Netz resultierenden Stromänderungen das Kriterium für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Induktivität der Erdschluß- Löschspule zeitlich asymmetrisch erfolgt sowie eine ständige Überkompensation des kapazitiven Erdschluß stromes durch den induktiven Löschstrom der Erd schluß-Löschspule erfolgt.

2. Meßverfahren nach Anspruch l, wobei durch einen Takt geber eine Impedanz periodisch an die Sekundärwick lung der Erdschluß-Löschspule bzw. an einem zur Erd schluß-Löschspule parallel geschalteten Einphasen-Um spanner zu- und abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abschaltung der Impedanz zeitlich asymmetrisch erfolgt.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz vorzugsweise eine Kapazität (1) ist.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, wobei die im Netz resultierenden periodischen Stromänderungen mittels Summenstromwand ler erfaßt und einer Signalvorverarbeitungsstufe zu geführt werden, der Ausgang an einen A/D-Wandler mit nachfolgendem Mikroprozessor angeschlossen ist, des sen Ausgangssignal ein Anzeigeelement betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die im Netz resultierenden periodischen Stromän derungen zeitlich asymmetrisch erfolgen.