DE611476C

DE611476C - Schutzschaltung mit widerstandsabhaengigen Selektivzeitrelais

Info

Publication number: DE611476C
Application number: DE1930611476D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1930-02-22
Filing date: 1930-12-23
Publication date: 1935-04-02

Description

Nach dem Impedanzprinzip arbeitende Selektivzeitrelais erhalten zweckmäßig zur Erfassung von Kurzschlüssen gegen Erde die Spannung gegen Erde der kranken Phase und den entsprechenden Phasenstrom. Damit sollen Auslösezeiten erreicht werden, die entsprechend der Impedanz der Leitung, also der Entfernung des Kurzschlusses ansteigen.

Die von den Relais gemessene Impedanz ist jedoch auch noch von der Stromverteilung ab·- hängig, wie im folgenden gezeigt wird, so daß sie keine eindeutige Funktion der Kurzschlußentfernung ist, wobei die Staffelung und die Angaben der Relais gestört werden können.

Diese Impedanz wird im folgenden gerechnet mit Hilfe der bekannten Methode der symmetrischen Koordinaten von Fortescue. Nach dieser Methode wird das System der drei beliebigen Phasenströme J₁, J₂, J₃ ersetzt durch drei symmetrische Systeme. Das Mitsystem besteht aus drei Strömen Jd, gleich groß in den drei Phasen, aber um 120⁰ im positiven Drehsinn gegeneinander verschoben; das Gegensystem besteht ebenfalls aus drei gleich großen Strömen /,·, jedoch um 120⁰ im negativen Drehsinn verschoben; endlich das Nullsystem besteht aus drei gleich großen und gleichgerichteten Strömen J₀.

Es ist somit

To + Td +.h

= J_{0 +} J_de-J**° +

Der Gesamtspannungsabfall längs der Leitung setzt sich zusammen aus den Einzelspannungsabfällen, verursacht durch die verschiedenen Stromsysteme und berechnet sich für die verschiedenen Störungsfälle wie folgt:

I. ipoliger Erdschluß.

Die Spannung -der kranken Phase gegen Erde an irgendeiner Stelle m des Netzes ist nach der Methode der symmetrischen Komponenten gegeben durch die Formel

E₁ = ZJ 4 + ZtJi +ZJr,

wo Zd, Zu Z₀ die Mit-, Gegen- und Nullimpedanz der Leitung von dieser Stelle m bis zum

Erdschlußort sind. Da für Leitungen Z_d = so wird die obige Gleichung

5 —

(J_d +Ji) + Z₀J₀

(Id + h + Jo) + (Z₀ -J₁ +(Z₀-Z _d) J₀

(2)

Oder auch, da nach (i) 3J₀= J₁ + /_a + /3.

(Jz +Js) ■ (3)

Wie ersichtlich, ist die von den bekannten Relais gemessene Impedanz nach (2)

nicht nur abhängig von den Leitungskonstanten Z_d und Z₀, sondern noch vom Verhältnis -S-

s5 des Nullstromes zum Phasenstrom. Dieses Verhältnis kann aber je nach Kurzschlußstelle und Erdungsart und -ort des Netznullpunktes variieren, so daß die Relais verschiedene Impedanzen bei gleicher Entfernung vom Kurzschlußort messen können.

II. 2poliger Erdschluß, z. B. der Phasen ι und 2. Die zwei Erdschlüsse können an einer einzigen oder an verschiedenen Stellen auftreten.

Die Formehi (2), (3) und (4) gelten hier wieder; es kommen noch dazu die entsprechenden Formehi für Phase 2, z. B.

Hier wiederum sind die von den bekannten

Relais gemessenen Impedanzen (Z = -yM vom Verhältnis -S- bzw. -S- abhängig und außer-

Jx J%

dem verschieden wie im Fall I, da -S- auch

verschieden ist.

III. 3poliger Erdschluß.
Hier ist

J₀ = ο, und es wird E₁ = ZdJ₁ (6) und die gemessene Impedanz

Z = φ. = Z_d, (7)

Ji

d. h. gleich der gewöhnlichen Phasenkurzschlußimpedanz der Leitung. Die Impedanz ist distanzgetreu, jedoch wiederum verschieden von den in den Fällen I und II gemessenen Werfen. I Um die von den Relais gemessene Impedanz unabhängig vom Verhältnis -#- i-j-) und von der Störungsart zu machen, wird erfindungsgemäß den Relais außer dem Phasenstrom noch der Strom

— ι

(8)

zugeführt. Wie aus obigen Formeln (2), (5) und (6) ersichtlich ist, ist dann die von den Relais gemessene Impedanz und dementsprechend auch die Abschaltzeiten

Z =

E₁

Z_d

i/o

somit distanzgetreu und vom Störungsfall unabhängig (J₀ ist ο im Fall III). Der Wert -|| schwankt z. B. für Freileitungen um 4 herum. Man wird in diesem Fall den Relais den Strom 3 J₀, d. h. den Summenstrom der Leitung zuführen. .Selbstverständlich genügt es, wenn die Bedingung (8) nur ungefähr erfüllt ist, da dieser Strom nur als Korrektur wirkt.

Es können auch entsprechend Formel (3) alle drei Ströme J₁, J₂ und J₃ den Relais zugeführt werden, um die gewünschte Wirkung zu erhalten.

Da Formel (2) für jede Erdschlußart gültig ist, wird auch im Falle eines mehrfachen Erdschlusses, d. h. wenn mehrere Phasen auf verschiedene Teilstrecken des Netzes gleichzeitig gegen Erde überschlagen, mit diesen Anordnungen distanzgetreue Messung der Impedanz erreicht.

Obige Verbesserung ist sowohl inFreileitungswie in Kabelnetzen anwendbar und auch für einphasige Anlagen, da für diese obigen Gleichungen auch gültig sind (J₃ = 0). Es ist auch gleichgültig, ob die Relais eine stetige oder eine Stufen-Zeit-Charakteristik haben und ob die Auslösezeiten nur von dem absoluten Wert der Impedanz oder auch noch vom Winkel derselben abhängig sind (Reaktanz, Resistenz). Der Nullstrom /₀ ist z. B. der gemeinsamen Rückleitung zu den drei parallel geschalteten Phasenwandlern zu entnehmen, da nach (1) _ J₁+ J₂ + J₃ .^

τ

j₀ —

Die gewünschte Wirkung kann z. B. gemäß Fig. ι erreicht werden durch Ausführung der Relais mit zwei Stromwicklungen, deren eine z. B. vom Phasenstrom und deren andere vom Nullstrom J₀ nach Formel (8) durchflossen wird. Es können auch entsprechend Formel (3) alle drei Ströme J₁, /_a und J₃ den verschiedenen Spulen der Relais zugeführt werden.

Der gewünschte resultierende Strom J₁ + J₀, Jz + /o> /3 + J₀ kann aber auch außerhalb der Relais, gegebenenfalls mittels passenden Hilfswandlers gemäß Fig. 2, gebildet werden, wobei dann die Relais nur eine Stromwicklung zu haben brauchen.

Claims

Patentansprüche:

i. Schutzschaltung mit widerstandsabhängigen Selektivzeitrelais, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Erdschlüsse außer dem Phasenstrom noch im gleichen Sinne ein positives Vielfaches der Nullkomponente des Stromes oder die Ströme der anderen Phasen im Relais wirksam sind.
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Relais die Nullkomponente des Stromes mit oder an-

nähernd mit dem Koeffizient k = -~ — 1

Zd

im Verhältnis zum Phasenstrom wirksam ist, wobei Z₀ die Nullimpedanz und Z^ die Mitimpedanz der Leitung sind.
3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais mehrere Stromwicklungen besitzen, die getrennt vom Phasenstrom und von der Nullkomponente des Stromes durchflossen sind.
4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte resultierende Relaisstrom außerhalb vom Relais mittels passender Hilfswandler gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen