DE646169C

DE646169C - Procedure for monitoring high-voltage systems with earth fault extinguishers

Info

Publication number: DE646169C
Application number: DES81525D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1927-03-12
Filing date: 1927-09-06
Publication date: 1937-06-09

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 9. JUNI 1937ISSUED ON June 9, 1937

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPECLASS 21c GROUP

S8i525VlIIb\2ic Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: so.S8i525VlIIb \ 2ic Date of publication of the patent grant: Sun.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. September 1927 abPatented in the German Empire on September 6, 1927

Bei Hochspannungsanlagen ist die Erdkapazität und damit auch der Erdschlußstrom sehr veränderlich. Die Kapazität des Netzes ist einerseits betriebsmäßigen Änderungen durch Zu- und Abschaltung von Leitungsteilen unterworfen, andererseits wird die Kapazität durch andere Einflüsse, beispielsweise durch verschieden starken Durchhang, geändert. Solche Änderungen beeinträchtigen bei großen Netzen die Wirkung vorhandener Erdschlußlöscheinrichtungen, da diese dann nicht richtig abgestimmt sind.In high-voltage systems is the earth capacitance and thus also the earth fault current very changeable. The capacity of the network is on the one hand operational changes Subjected by connecting and disconnecting line parts, on the other hand, the capacity is subject to other influences, for example changed by sagging of different strengths. Such changes affect the effect of existing earth-fault extinguishing devices in large networks, as these are then not correctly coordinated.

Um die richtige Löschereinstellung zu finden, ist es bereits vorgeschlagen worden, eine Phase des Netzes über einen Widerstand zu erden und^den in diesem Widerstand fließenden Strom zu messen. Bei richtiger Abstimmung ist dieser Strom ein Minimum. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß aus einer einzigen Messung nicht sofort die richtige Einstellung des Löschers ermittelt werden kann. Vielmehr muß der Löscher von Stufe zu Stufe verstellt werden, so lange, bis der Ausschlag des Instrumentes ein Minimum ergibt.In order to find the correct extinguisher setting, it has already been suggested to use a Phase of the network to ground via a resistor and ^ the flowing in this resistor Measure current. With the right coordination, this current is a minimum. This However, the method has the disadvantage that a single measurement is not immediately the correct one Setting of the extinguisher can be determined. Rather, the extinguisher must be adjusted from level to level, until the deflection of the instrument results in a minimum.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung von Hochspannungsanlagen mit Erdschlußlöschern, bei dem sofort aus einer Messung die richtige Einstellung des Löschers gefunden werden kann.The invention relates to a method for monitoring high-voltage systems with earth fault extinguishers, with which the correct setting immediately from a measurement of the extinguisher can be found.

Gemäß der Erfindung wird ein Meßgerät angewendet, welches die Leitfähigkeit der Anlage selbst gegen Erde, insbesondere die Blindkomponente der Leitfähigkeit, unmittelbar abzulesen gestattet. Ein solches Instrument, welches die Leitfähigkeit anzeigt, er- ' gibt sich auf Grund folgender Überlegungen: Wird beispielsweise eine induktive oder Ohmsche Verbindung zur Erde von bekannter Leitfähigkeit hergestellt oder eine vorhandene Ableitung um einen bestimmten Betrag verändert, so ist die Leitfähigkeit Y in Vektors chreib weiseAccording to the invention, a measuring device is used which allows the conductivity of the system itself to earth, in particular the reactive component of the conductivity, to be read off directly. Such an instrument, which shows the conductivity, arises on the basis of the following considerations: If, for example, an inductive or ohmic connection to earth of known conductivity is established or an existing lead is changed by a certain amount, the conductivity Y is written in vector way

Y^-Y_n Y ^ -Y _n

(I)(I)

Y bedeutet die Leitfähigkeit der Anlage gegen Erde einschließlich der Leitfähigkeit des Erdschlußlöschers, Y_p die zuzuschaltende Leitfähigkeit der Erdverbindung, E₁ die Phasenspannung, P die Nullpunktspannung gegen Erde vor dem Anschalten der zusätzlichen Erdverbindung, P₀ die Nullpunktspanntmg nach deren Anschalten. P₀ — P=V ist daher die infolge der Erdverbindung auftretende zusätzliche Nullpunktverlagerung. Bei ungestörtem Betrieb verschwindet praktisch die Nullpunktspannung P gegen Erde, und es kann P₀ im Zähler annähernd gleich Y means the conductivity of the system to earth including the conductivity of the earth fault extinguisher, Y _p the conductivity of the earth connection to be switched on, E ₁ the phase voltage, P the zero point voltage to earth before the additional earth connection is switched on, P ₀ the zero point voltage after it has been switched on. P ₀ - P = V is therefore the additional zero point shift that occurs as a result of the earth connection. In the event of undisturbed operation, the zero point voltage P to earth practically disappears, and P ₀ in the meter can be approximately the same

der SpannungsVerlagerung V gesetzt werden. Diese reicht also allein zur genäherten Bestimmung der gesuchten Leitfähigkeit aus nach der Gleichung ,. ithe voltage shift V can be set. This alone is sufficient for an approximate determination of the conductivity sought according to the equation,. i

Y =Y =

_Y E₁+ V _Y E ₁ + V ^YP γ— ^Y P γ—

(2) *ί(2) * ί

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung ίο nach der Erfindung veranschaulicht die Fig. i. Hier bedeuten i, 2, 3 die drei Phasen des zu überwachenden Xetzes, an das ein Löschtransformator mit der Primärwicklung P als Erdschlußlöscher angeschaltet ist. Die er-'5 wähnte Erdverbindung wird durch vorübergehendes Anschalten einer Drosselspule 4 an eine Phase hergestellt. Die Drosselspule ist zweckmäßig an eine Phase des Erdschlußlöschers anzuschließen, am besten an eine Anzapfung seiner Sekundärwicklung 5*. Die Anzapfung ist so gewählt, daß die Drosselspule mit einem gewöhnlichen Hebelschalter 5 gefahrlos ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Nullpunktspannung wird nach Größe und Phase durch wattmetrische Messung bestimmt. Es wird entweder die gesamte Nullpunktspannung gegen Erde vor und nach dem Anschalten der Drosselspule gemessen (Gleichung 1) oder auch ihre bloße Änderung (Gleichung 2). Die Wattmeteranordnung ist an eine gesonderte Wicklung des Erdschlußlöschers angeschlossen, im vorliegenden Fall an eine Tertiärwicklung T des Löschtransformators, und besteht hier aus zwei Wattmetersystemen 6, 8 und 7, 9. Die Spannungsspule 6 liegt an der verketteten Spannung der Phasen 2 und 3, die Spannungsspule 7 an einer mit der Sternspannung der Phase 1 der Tertiärwicklung phasengleichen Spannung. Hierzu dient ein Spannungswandler 10 mit einer mittleren Anzapfung. Durch die beiden Stromspulen 8, 9 kann ein der Nullpunktspannung proportionaler Strom gesandt werden, der aus einer gesonderten geerdeten Wicklung 11 über einen Widerstand 12 entnommen wird. Bei ungestörtem Betrieb läßt sich aber der der infolge ungleicher Kapazitäten vorhandenen Nullpunktverlagerung entsprechende Wattmeterstrom kompensieren, so daß erst die zusätzlichen Nullpunktverlagerungen bei Anschalten der Drosselspule 4 einen in den Wattmetern wirksamen Strom hervorrufen. Die Kompensation besorgt ein von den beiden Meßspannungen abgeleiteter Hilfsstrom. Dieser wird vom Hilfsspannungswandler 10 und von der Phase 1 über Einstellwiderstände 13, 14, Umschalter 15, 16 und einen Stromwandler zum Wattmeterstromkreis geleitet. Die Widerstände 13, 14 und die Umschalter 15, 16 Werden bei ungestörtem Betrieb und offenem Schalter 5 so eingestellt, daß die Wattmeter Null zeigen. Nach Schließen des ^Schalters 5 zeigen diese die Komponenten '.. $er Nullspannungsverlagerung in Richtung ...&es Spannungsvektors der Phase 1 und senkrecht dazu an.An embodiment of the device ίο according to the invention illustrates the Fig. I. Here i, 2, 3 mean the three phases of the Xetzes to be monitored, to which a quenching transformer with the primary winding P is connected as an earth fault extinguisher. The earth connection mentioned above is established by temporarily connecting a choke coil 4 to a phase. It is advisable to connect the choke coil to one phase of the earth fault extinguisher, preferably to a tap on its secondary winding 5 *. The tap is chosen so that the choke coil can be switched on and off safely with a conventional lever switch 5. The zero point voltage is determined by wattmetric measurement according to size and phase. Either the total neutral point voltage to earth is measured before and after the choke coil is switched on (equation 1) or its mere change (equation 2). The wattmeter arrangement is connected to a separate winding of the earth fault extinguisher, in the present case to a tertiary winding T of the extinguishing transformer, and here consists of two wattmeter systems 6, 8 and 7, 9. The voltage coil 6 is connected to the interlinked voltage of phases 2 and 3, which Voltage coil 7 at a voltage in phase with the star voltage of phase 1 of the tertiary winding. A voltage converter 10 with a central tap is used for this purpose. A current proportional to the zero point voltage can be sent through the two current coils 8, 9, which current is drawn from a separate grounded winding 11 via a resistor 12. With undisturbed operation, however, the wattmeter current corresponding to the zero point shift present due to unequal capacities can be compensated, so that only the additional zero point shifts when the choke coil 4 is switched on produce an effective current in the watt meters. The compensation is provided by an auxiliary current derived from the two measuring voltages. This is conducted from the auxiliary voltage converter 10 and from phase 1 via setting resistors 13, 14, changeover switches 15, 16 and a current converter to the wattmeter circuit. The resistors 13, 14 and the changeover switches 15, 16 are set with undisturbed operation and open switch 5 so that the wattmeters show zero. After closing the switch 5, these show the components of the zero voltage shift in the direction of the voltage vector of phase 1 and perpendicular to it.

Die gesuchte Nullpunktverlagerung oder die gesuchte Leitfähigkeit ist durch geeignete Ausbildung des Meßinstrumentes unmittelbar aus den Angaben der beiden Wattmeter an einem gemeinsamen Zeigerblatt in einem Koordinatensystem ablesbar. Die Wattmeter sind sogenannte Flachprofilinstrumente, ihre Zeiger bewegen sich senkrecht zueinander über das gemeinsame Zeigerblatt und zeigen an ihrem Kreuzungspunkt die gesuchte Größe an.The desired zero point shift or the desired conductivity is determined by suitable Training of the measuring instrument directly from the specifications of the two wattmeters readable from a common pointer in a coordinate system. The wattmeter are so-called flat-profile instruments, their pointers move perpendicular to each other over the common pointer and show the size you are looking for at their intersection.

In Fig. 2 ist das Zeigerblatt mit den beiden Zeigern 17 und 18 dargestellt, die sich gerade im Punkt 19 kreuzen. Die Zeiger verschieben sich bei Änderung der Anzeige parallel zu sich selbst. Die Verbindung der Nullstellung 0 mit dem jeweiligen Kreuzungspunkt 19 stellt den Vektor V der Nullpunkt- Verlagerung dar.In Fig. 2 the pointer blade is shown with the two pointers 17 and 18 which are crossing at point 19. The pointers move parallel to themselves when the display changes. The connection of the zero position 0 with the respective crossing point 19 represents the vector V of the zero point displacement.

Um sofort die gesuchte Leitfähigkeit Y der Anlage gegen Erde zu erhalten, benutzt man das auf das Zeigerblatt aufgezeichnete Koordinatensystem. Dieses besteht aus zwei sich senkrecht kreuzenden Scharen von einander im Ursprung O berührenden Kreisen. Jeder Kreis der einen Schar 20 ist die sogenannte Ortskurve des Vektors V für einen bestimmten Wert der Wirkkomponente der Leitfähigkeit der Anlage gegen Erde, jeder Kreis der anderen Schar 21 entspricht ebenso einem bestimmten Wert der Blindkomponente der Leitfähigkeit. Die Kreise lassen sich aus der Vektorgleichung (2) unter Einsetzen bestimmter Werte für die Vektoren Y_p und E₁ berechnen. Sie werden entweder in absoluten Werten der Leitfähigkeitskomponenten oder nach Verhältniszahlen in Prozenten der gesamten (Schein)Leitfähigkeit des Erdschluß- löschers beziffert. Einer der Kreise 21 ist die Ortskurve des Vektors V für richtige Abstimmung des Löschers, also der geometrische Ort des Zeigerkreuzungspunktes if) für den gewünschten Betriebszustand. Je nach der Abweichung der Instrumentangabe von dieser Kurve ist 'die Löscherabstimmung in einem oder anderem Sinne zu berichtigen.In order to immediately obtain the required conductivity Y of the system to earth, the coordinate system recorded on the pointer is used. This consists of two vertically crossing groups of circles touching each other at the origin O. Each circle of one group 20 is the so-called locus curve of the vector V for a certain value of the active component of the conductivity of the system to earth, each circle of the other group 21 also corresponds to a certain value of the reactive component of the conductivity. The circles can be calculated from the vector equation (2) by inserting certain values for the vectors Y _p and E _1. They are quantified either in absolute values of the conductivity components or according to ratios as a percentage of the total (apparent) conductivity of the earth fault extinguisher. One of the circles 21 is the locus of the vector V for correct coordination of the extinguisher, that is to say the geometric location of the pointer crossing point if) for the desired operating state. Depending on the deviation of the instrument information from this curve, the extinguisher tuning must be corrected in one sense or another.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for monitoring high-voltage systems with earth fault extinguishers with the help of an artificial neutral point shift, characterized by the use of a measuring device, which is the conductivity of the plant

even to earth, especially the reactive component of conductivity, directly read allowed.

2. The method according to claim i, characterized by the application of v.ön ^; two wattmetric systems whose "voltage coils are connected to a chained voltage and one of the star voltage in phase and whose current coils are traversed by one of the zero point voltage to earth or" their current proportional to the change that occurs when the additional resistor is switched on.

3. The method according to claim 2, characterized in that the earth fault extinguishing device has a special winding to excite the wattmetric arrangement.

4. The method according to claim 2, characterized in that the wattmeter current with operation free of earth faults by means of an auxiliary current derived from the mains voltage is compensated, so that only the change in the current that occurs when the additional resistor is switched on arises, in which watt meters becomes effective.

5. The method according to claim 2, characterized in that the conductivity sought can be read from the details of two wattmetric systems on a coordinate system on the pointer blade.

6. The method according to claim 5, characterized in that the wattmeter is flat profile instruments serve, whose pointers move perpendicular to each other over the pointer blade and at their crossing point display the size you are looking for.

7. The method according to claim 5, characterized in that the coordinate system of the face of the pointer from two groups touching each other at the origin Circles consists, whereby each circle of the one group a certain value of the active component, each circle of the other Schar corresponds to a certain value of the reactive component of the conductivity sought and the locus of the vector represents the stress displacement for this value.

1 sheet of drawings