DE589086C

DE589086C - Protection arrangement for electrical power networks

Info

Publication number: DE589086C
Application number: DEU9912D
Authority: DE
Original assignee: UNION D'ELECTRICITE
Current assignee: UNION D'ELECTRICITE
Priority date: 1927-06-03
Filing date: 1927-10-06
Publication date: 1933-12-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für elektrische Leitungsnetze, bei der ein Wattmeterrelais, das unter dem Einfluß des Stromes und der Spannung steht, bei entsprechenden Strömen und Spannungen, z. B. im Falle eines Erdschlusses die Abschaltung der gefährdeten Leitung bewirkt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schutzanordnungen für Dreileiternetze mitThe invention relates to a protection device for electrical wiring systems which is a wattmeter relay, which is under the influence of current and voltage corresponding currents and voltages, e.g. B. the shutdown in the event of a ground fault the endangered line. The invention relates in particular to protection arrangements for three-wire networks

ίο geerdetem Nullpunkt, bei denen nur ein Wattmeterrelais für alle drei Phasen vorgesehen ist, welches von der asymmetrischen Komponente der Phasenströme und der Phasenspannungen beeinflußt wird.ίο grounded zero point where only one Wattmeter relay is provided for all three phases, which of the asymmetrical Component of the phase currents and the phase voltages is influenced.

Bei Schutzanordnungen dieser Art wird bekanntlich die Stromwicklung des Wattmeterrelais durch in die Leitungen eingeschaltete Stromwandler gespeist; die Spannungswicklung kann entsprechend durch Spannungswandler gespeist werden. Es ist jedoch gleichfalls gebräuchlich, zur Erzeugung der Hilfsspannung für die Spannungswicklung des Wattmeterrelais anstatt der induktiven eine kapazitive Kopplung zu verwenden. Hierbei ist es fernejrbekannt, daß die Leitung selbst die eine Belegung des Kopplungskondensators bilden kann, während die andere Belegung durch eine isolierte Belegung einer Durchführungsklemme gebildet wird.In protection arrangements of this type, as is known, the current winding of the wattmeter relay powered by current transformers switched on in the lines; the voltage winding can be fed accordingly by voltage converters. However, it is also common to generate the auxiliary voltage for the voltage winding of the wattmeter relay instead of the inductive one to use a capacitive coupling. It is also well known that the Line itself which can form an assignment of the coupling capacitor, while the other assignment is formed by an isolated assignment of a feed-through terminal.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzanordnung dieser Art für Leitungsnetze, die bewehrte Kabel enthalten, bei der die Span- · nungswicklung des Wattmeterrelais kapazitiv ■mit den Leitungen gekoppelt ist, wobei die Leitung selbst die eine Belegung des Kopplungskondensators bildet. Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Belegung des Kopplungskondensators durch einen Teil des Kabelmantels oder der Kabelbewehrung gebildet wird, der sorgfältig von Erde und von der übrigen Bewehrung isoliert ist und dessen Länge so gewählt ist, daß die Kapazität des so gebildeten Kondensators ausreicht, um das Wattmeterrelais in der gewünschten Weise zu betätigen.The invention is a protection arrangement of this type for line networks that contain armored cables, in which the voltage winding of the wattmeter relay is capacitive ■ is coupled to the lines, the line itself being the one assignment of the coupling capacitor forms. The invention is now characterized in that the second assignment of the coupling capacitor through a portion of the cable jacket or armor is formed which is carefully removed from Earth and is isolated from the rest of the reinforcement and its length is chosen so that the The capacity of the capacitor formed in this way is sufficient to turn the wattmeter relay into the desired Way to operate.

Die die zweiten Kondensatorbelegungen bildenden Mantelteile können sich innerhalb oder außerhalb der Erde befinden. Im Falle eines Mehrphasennetzes mit Einleiterkabeln werden gemäß der Erfindung die isolierten Mantelteile überbrückt und an das eine Ende der Spannungswicklung des Wattmeterrelais gelegt, während das andere Wicklungsende in bekannter Weise an Erde liegt.The jacket parts forming the second capacitor coverings can be inside or outside of the earth. In the case of a multi-phase network with single-core cables the insulated jacket parts are bridged according to the invention and to one end the voltage winding of the wattmeter relay, while the other end of the winding is in is known to be on earth.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig. ι bis 4 sind schematische Darstellungen der an sich bekannten kapazitiven Kopp-Fig. 1 to 4 are schematic representations the known capacitive coupling

lung der Spannungsspule des Relais mit dem Netz.ment of the voltage coil of the relay with the mains.

Fig. 5 ist eine erste Ausführungsform undFig. 5 is a first embodiment and

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Schutzanordnung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.6 shows a second embodiment of a protective arrangement according to the invention in schematic form Depiction.

In Fig. ι bis 4 sind mit 1, 2, 3 die drei Leiter eines Dreiphasennetzes bezeichnet. Fig. ι zeigt das Wesen der an sich bekannten kapazitiven Ankopplung der Spannungswicklung des Wattmeterrelais an das Netz. Die Leiter 1, 2, 3 sind über Kondensatoren 4, 5, 6 mit dem einen Ende der Spannungswicklung 7 verbunden, deren anderes Ende zur Erde T geführt ist.In Fig. 1 to 4 with 1, 2, 3, the three conductors of a three-phase network are designated. Fig. Ι shows the nature of the known capacitive coupling of the voltage winding of the wattmeter relay to the network. The conductors 1, 2, 3 are connected via capacitors 4, 5, 6 to one end of the voltage winding 7, the other end of which is connected to earth T.

Bezeichnet man mit U₁, U₂, U₃ die Spannungen der Leiter 1, 2, 3 gegen Erde, mit C die Kapazität eines jeden der Kondensatoren 4, 5, 6 und mit ω die Kreisfrequenz des Wechselstromes, so ist der Strom i, der durch die Wicklung 7 hindurchfließt:If one _denotes the voltages of the conductors 1, 2, 3 to earth with U ₁ , U ₂ , U 3, with C the capacitance of each of the capacitors 4, 5, 6 and with ω the angular frequency of the alternating current, then the current i is which flows through the winding 7:

i = C - ω ■ (U₁ + U₂ + U₃), i = C - ω ■ (U ₁ + U ₂ + U ₃ ),

Er ist also proportional der asymmetrischen Komponente U₀ der Spannungen, dennIt is therefore proportional to the asymmetrical component U _{0 of} the voltages, because

U₀ = * (U₁ +Ut +U₃)U ₀ = * (U ₁ + Ut + U ₃ )

und folglichand consequently

i = 3 C · ω · U₀. i = 3 C * ω * U ₀ .

Fig. 2 und 3 zeigen die erfindungsgemäße Anwendung der an sich bekannten kapazitiven Kopplung auf ein Dreiphasennetz mit drei Einleiterkabeln (Fig. 2) bzw. mit einem Dreileiterkabel (Fig. 3). Die Leiter i, 2, 3 bilden hier die eine Belegung der Kopplungskondensatoren, während die andere Belegung durch die isolierten Abschnitte 1', 2', 3' bzw. 8 der Mantel oder Bewehrungen der Kabel gebildet wird. Übrigens ist Fig. 2 auch die schematische Darstellung der bekannten Anordnung, wenn 1', 2', 3' als die isolierten Belegungen der Durchführungsklemmen angesehen werden. Gemäß Fig. 4 kann bei einem Dreiphasenoberleitungsnetz die zweite Belegung auch durch einen isolierten Hilfsleiter 9 gebildet werden, der auf eine gewisse Länge parallel zu den Leitern 1, 2, 3 ausgespannt ist.2 and 3 show the application according to the invention of the capacitive one known per se Coupling to a three-phase network with three single-core cables (Fig. 2) or with one Three-core cable (Fig. 3). The ladder i, 2, 3 form here one assignment of the coupling capacitors, while the other assignment formed by the insulated sections 1 ', 2', 3 'and 8 of the jacket or armouring of the cables will. Incidentally, Fig. 2 is also the schematic representation of the known arrangement, if 1 ', 2', 3 'are viewed as the isolated assignments of the feed-through terminals will. According to FIG. 4, in a three-phase overhead line network, the second assignment also through an insulated auxiliary conductor 9 are formed, which is stretched parallel to the conductors 1, 2, 3 for a certain length is.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 sind Abschnitte 17, l8, 19 der Bleimantel je durch Isolierschichten 14, 15, 16 vom übrigen Kabelmantel und durch Isolierschichten 20, 21, 22 von Erde isoliert. Die elektrischen Ladungen, welche diese Abschnitte 17, 18, 19 erhalten, können also nur zur Erde über die Spannungswicklung 7 des Wattmeterrelais 30 abfließen. Die Stromspule ist in bekannter Weise mit den Sekundärwicklungen von Stromwandlern 10, 11, 12 verbunden, deren Primärwicklungen in die Leiter 1, 2, 3 eingeschaltet sind. Die Schaltspule 13 besorgt die Unterbrechung der Leitungen 1, 2, 3.According to the embodiment of FIG. 5, sections 17, 18, 19 of the lead jacket are each by insulating layers 14, 15, 16 from the rest Cable sheath and isolated from earth by insulating layers 20, 21, 22. The electric Charges which these sections 17, 18, 19 received, so can only to earth via the voltage winding 7 of the wattmeter relay 30 flow away. The current coil is connected in a known manner to the secondary windings of current transformers 10, 11, 12, whose Primary windings in the conductors 1, 2, 3 are switched on. The switching coil 13 worried the interruption of lines 1, 2, 3.

In der Ausführungsform der Fig. 6 befindet sich der isolierte Kabelabschnitt über der Erde. Die aus der Erde austretenden Enden der Leiter eines Dreileiterkabels sind an Klemmen 26, 27, 28 geführt. Zwischen diese Klemmen und die Verteilerschienen 23, 24, 25 ist ein Abschnitt eines Dreileiterkabels eingeschaltet, dessen Mantel 29 von Erde isoliert und mit einem Ende der Spannungswicklung 7 des Wattmeterrelais 30 verbunden ist.In the embodiment of FIG. 6, the insulated cable section is above the Earth. The ends of the conductors of a three-core cable protruding from the earth are on Terminals 26, 27, 28 out. Between these terminals and the distribution bars 23, 24, 25 a section of a three-core cable is connected, the jacket 29 of which is insulated from earth and connected to one end of the voltage winding 7 of the wattmeter relay 30.

Zur Wirkungsweise sind noch folgende Einzelheiten zu bemerken·. -The following details should also be noted regarding the mode of action ·. -

Die Länge L des die zweite Kondensatorbelegung bildenden Mantelabschnittes der Kabel (oder Hilfsleiters der Oberleitung) berechnet sich nach der FormelThe length L of the sheath section of the cable (or auxiliary conductor of the overhead line) forming the second capacitor assignment is calculated according to the formula

,·, ·

3 Uom · C₁ · ω3 Uom · C ₁ · ω

worin i_m den Minimalstrom zur Betätigung des Relais darstellt, U_01n den Minimalwert der asymmetrischen Spannungskomponente, C₁ die Kapazität je Längeneinheit dieser zweiten Belegung in bezug auf jeden Leiter und ω die Kreisfrequenz.where i _{m represents} _{the minimum current} for actuating the relay, U 01n the minimum value of the asymmetrical voltage component, C ₁ the capacitance per unit length of this second assignment in relation to each conductor and ω the angular frequency.

Da die Impedanz" der Relais stets vernachlässigbar ist gegenüber der Impedanz der Kopplungskapazitäten, so ist der Strom in der Spannungswicklung 7 des Relais nahezu 90 ° zur asymmetrischen Komponente der Spannungen in der Phase verschoben. Da andererseits beim Erdschluß die asymmetrische Komponente der Ströme gewöhnlich um nahezu 90⁰ zur asymmetrischen Komponente der Spannungen in der Phase verschoben ist, sind beim Erdschluß der Strom in der Spannungswicklung und der Strom in ioo der Stromwicklung des Relais beinahe in Phase, wodurch die Höchstempfindlichkeit des elektrodynamischen Wattmeterrelais erreicht wird.Since the impedance of the relay is always negligible compared to the impedance of the coupling capacitances, the current in the voltage winding 7 of the relay is shifted by almost 90 ° to the asymmetrical component of the voltages in the phase 90 ⁰ is shifted in phase to the asymmetrical component of the voltages, in the event of a ground fault the current in the voltage winding and the current in the current winding of the relay are almost in phase, whereby the maximum sensitivity of the electrodynamic wattmeter relay is achieved.

Claims

Patent claims:

i. Protection arrangement for electrical power networks, which contain armored cables, with a wattmeter relay, which interrupts one or more conductors in the event of a ground fault, in which the current proportional to the asymmetrical voltage component without a special transformer due to the capacitance effect by means of capacitors is obtained, one assignment of which is formed by a line conductor is, characterized in that the second assignments of the capacitors or the common to all capacitors The second assignment is formed by each part of the armouring of the cables

(ι 7, 18, 19) or through part of the reinforcement of the multiple cable (29), which is carefully insulated from the earth and from the rest of the armouring, and its length as follows is chosen that the capacitance of the capacitors so formed to operate the 'wattmeter relay (30) in the desired Way is enough.

2. Protection arrangement according to claim 1, characterized in that in some Distance from the end of the mantle (17, 18, 19) the cables are interrupted and that the two parts are separated from each other are insulated, the part at the end of the cable also still against earth, for example is insulated by an insulating jacket (20, 21, 22) and with one end the relay winding (7) is connected, the other end of which is connected to earth.

3. Protection arrangement according to claim 1, characterized in that the station rails (23, 24, 25) with the conductors (26, 27, 28) are connected by armored cables (29), the sheath of which is connected to earth are isolated, for example by an insulating sleeve or by arranging the Cable on a base insulated from earth, the jacket being connected to one end of the relay winding (7) the other end of which is on earth.

1 sheet of drawings