DE4413649C2

DE4413649C2 - Meßverfahren und Schaltungsanordnung zur Ortung von Dauererdschlüssen

Info

Publication number: DE4413649C2
Application number: DE4413649A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Rotter; Hanns-Herbert Prien
Original assignee: EBERLE A GmbH
Current assignee: A. EBERLE GMBH, 90441 NUERNBERG, DE
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2014-04-21
Also published as: ATA66995A; DE4413649A1; AT408817B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Dauererdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem Sternpunkt, wobei die Induktivität einer Erdschluß-Löschspule zeitlich asymetrisch geändert wird und die aus einem Erdschluß im Netz resultierenden Stromänderungen durch Ortungseinrichtungen erfaßt werden und das Kriterium für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden.

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

Zur Erfassung von Erdschlüssen werden im allgemeinen Erdschluß-Melderelais sowie Erdschluß-Richtungsrelais eingesetzt.

Aus der DE 27 11 629 C2 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 Erdschlußstroms dient, durch periodisches An- und Abschalten der mit der Sekundärwicklung der Erdschluß-Löschspule verbundenen 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.

Aus DD 80 100 ist ein Verfahren zur selektiven Erfassung von Erdschlüssen in kompensierten Drehstromnetzen bekannt, bei welchem über ein Schaltgerät zeitweilig Widerstände an die Hilfswicklung der Erdschlußspule hinzugeschaltet werden, wodurch eine Impedanzänderung der Hauptwicklung der Erdschlußspule bewirkt wird. Dies bedeutet jedoch, daß im Erdschlußfall ein stoßartiger Kurzschlußstrom fließt, welcher das Drehstromnetz und insbesondere die bereits beschädigten Netzbereiche nochmals erheblich belastet.

Im Artikel von Schuck H.-J.: Erdschlußlokalisierung in MS-Transformatorstationen - zentrale Anzeige in: Elektrizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft 4, S. 152-155 ist ein Verfahren zur Erdschlußlokalisierung beschrieben, bei dem im Erdschlußfall dem fehlerbehafteten Leiter pulsartiger Erdschluß-Wechselstrom aufgeschaltet wird. Der dadurch auftretene Impulsstrorn wird durch Stimmenstromanzeigen erfaßt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Meßverfahren 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) geortet werden können und bei dem im Erdschlußfall eine zusätzliche Netzbelastung durch stoßartig fließende Kurzströme vermieden wird. Ferner soll eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 angegeben werden.

Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. durch die Schaltungsanordnungen nach Anspruch 3 bzw. 4 gelöst.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, daß eine ständige Überkompensation des kapazitiven Erdschlußstromes durch den induktiven Löschstrom der Erdschluß- Löschspule erfolgt und die Änderung der Induktivität der Erdschluß-Löschspule durch Zu- und Abschaltung einer Kapazität an die Sekundärwicklung der Erdschluß- Löschspule bzw. an einem zur Erdschluß-Löschspule parallel geschalteten Einphasen- Umspanner erfolgt.

Dies wird dadurch erreicht, daß der durch einen Taktgeber gesteuerte Schaltungsvorgang zur Zu-/Abschaltung der Impedanz unterschiedliche Offen- bzw. Geschlossenzeiten aufweist.

Durch das erfindungsgemäße Meßverfahren ist sichergestellt, daß an der rtungseinrichtung 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 Änderungen der Induktivität der Erdschluß-Löschspule sowie durch eine ständige, geringfügige Überkompensation (also zu jedem Zeitpunkt vorliegender Aufhebung des kapazitiven Erdschlußstromes 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 in duktiv geerdetem Sternpunkt, wobei die Induktivität einer Erdschluß- Löschspule zeitlich asymmetrisch geändert wird und die aus einem Erdschluß im Netz resultierenden Stromänderungen durch Ortungseinrichtungen erfaßt werden und das Kriterium für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige Überkompensation des kapazitiven Erdschlußstromes durch den induktiven Löschstrom der Erdschluß-Löschspule erfolgt und die Ände rung der Induktivität der Erdschluß-Löschspule durch Zu- und Abschaltung ei ner Kapazität an die Sekundärwicklung der Erdschluß-Löschspule bzw. an ei nem zur Erdschluß-Löschspule parallel geschalteten Einphasen-Umspanner er folgt.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, 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 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.