DE652264C - Anordnung zum Nachweis von Pendelungen in elektrischen Netzen - Google Patents

Description

Gegenstand des Patentes 633 947 ist eine Anordnung, die zum Nachweis von Pendelungen in elektrischen Netzen dient. Das Ansprechen dieser Einrichtung ist davon abhän-5. gig, daß die Effektivwerte von Strom und Spannung gegensinnig über einen Zeitraum sich ändern, der größer ist als die beim Auftreten eines Fehlers bis zum Erreichen des^: maximalen Stoßkurzschlußstromes erforderliehe Zeit. Zu diesem Zwecke wird ein strom- und ein spannungsabhängiges Organ mit Kontaktpaaren verwendet, von denen das eine Paar bei Änderung der überwachten Größe in der einen, das andere Paar in der anderen Richtung betätigt wird. Die Kontaktpaare liegen derart im Steuerstromkreis, daß dieser bei gegensinnigem Ausschlag des strom- und spannungsabhängigen Organes hergestellt wird. Insbesondere werden hierzu zwei Differentialsysteme vorgesehen, deren eine Wicklung jeweils so ausgebildet ist, daß der Strom rascher- zunimmt und abnimmt als der Strom in der anderen Wicklung. Es macht jedoch Schwierigkeiten, beide Wicklungen genau gegeneinander abzustimmen, derart, daß die beabsichtigte Wirkungsweise auftritt.

Dies läßt sich vermeiden, wenn man zum Nachweis von Pendelungen die erste Ableitung der gleichgerichteten und geglätteten Hüllenkurve des Stromes und der Netzspannung derart miteinander vergleicht, daß bei gleichzeitigem positivem Wert der einen und negativem Wert der anderen Netzgröße ein Ansprechen erfolgt. Zu diesem Zwecke läßt man die Netzgröße über Gleichrichter und Siebkreise, die zum Aussieben der Netzfrequenz dienen, Kondensatoren aufladen und vergleicht deren Ladeströme hinsichtlich ihres Vorzeichens miteinander.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. RST stellt die Sammelschienen einer Station dar. Mit 1 ist der Stromwandler im Leiter T, mit 11 der Spannungswandler bezeichnet. Wir betrachten vorerst den an den Stromwandler angeschlossenen Stromkreis. Der Stromwandler ist durch einen Widerstand 2 belastet, der ein besonderer Widerstand oder aber auch die bereits dem Stromwandler zugeordnete Bürde sein kann, die durch Relais und Meßinstrumente bedingt ist. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand hat einen zeitlichen Ver-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr-Ing. Viktor Aigner in Berlin-Charlottenburg.

lauf, der der Schwebung des Stromes entspricht, die links vom Widerstand dargestellt ist.

Der Spannungsabfall .am Widerstand bzw. 5- an der Bürde 2 wird in dem Gleichrichte^ gleichgerichtet, so daß sich am Ausgang des Gleichrichters 3 eine Spannung einstellt, die nur noch die positive Halbwelle aufweist. Der Widerstand 4 belastet den Gleichrichter im ίο Interesse seiner einwandfreien Arbeitsweise. Die Siebkette 5 drosselt die 50-Hz-Schwingungen, die der gleichgerichteten Schwebungskurve überlagert sind, ab, so daß an den Ausgangsklemmen der Siebkette eine Spannung auftritt, die der Hüllkurve der gleichgerichteten Schwebungsspannung, die ihrerseits dem Schwebungsstrom proportional ist, entspricht. Diese Spannung hat nun im ansteigenden Ast eine positive, im absteigenden Ast eine negative Änderungstendenz, die im Zusammenhang mit der analogen Erscheinung in der Spannungskurve als Pendelkriterium benutzt wird.

Die geglättete, gleichgerichtete, dem Schwebungsstrom proportionale Spannung treibt durch den Kondensator 6 einen Strom, der dem ersten Differentialquotienten nach der • Zeit, d. h. der Änderungstendenz des Schwebungstromes, entspricht. Der Strom ist mithin positiv, solange der Schwebungsstrom zunimmt, negativ, solange er abnimmt. Der so gewonnene Strom durchfließt das polarisierte Relais 7 und bedingt bei entsprechender Schaltung des Relais und positiver Polarität eine Berührung des Relaisankers 8 mit dem Kontakt 10, bei negativer Polarität eine Berührung des Relaisankers 8 mit dem Kontakt 9.

In dem an den Spannungswandler 11 angeschlossenen Stromkreis treten gleichartige Vorgänge wie folgt auf. An den Klemmen W-O der Sekundärseite-des Spannungswandler 11 tritt -die Sternspannung Ut—o atjtf, 'die infolge der Pendelung den rechts oben angedeuteten Kurvenverlauf besitzt. Diese entspricht dem Schwebungsverlauf des Stromes in Leiter T und der elektrischen Mitte des pendelnden Netzes. Die Schwebungsspannung wird im Gleichrichter 12, der durch den Widerstand 13 belastet ist, gleichgerichtet und in der Siebkette 14 geglättet, so daß an deren Ausgangsklemmen die geglättete Hüllkurve der Schwebungsspannung auftritt, deren Änderungstendenz an dem rechts* von der Siebkette dargestellten Spannungsverlauf durch Pfeile angedeutet ist. Die so gewonnene Spannung treibt durch den Kondensator 15 einen Strom, dessen Polarität der Änderungstendenz der Schwebungsspannung, also dem ersten Differentialquotienten der gleichgerichteten Hüllkurve der Schwebungsspannung, entspricht. Bei negativer Polarität des Stromes nimmt die Schwebungsspannung ab, bei positiver Polarität nimmt sie zu. Der durch den Kondensator fließende Strom wird dem polarisierten Relais 16 zugeführt, dessen Anker 17 bei positivem Strom beispielsweise den Kontakt 19, bei negativem Strom den Kontakt 18 berührt. An Stelle der Relais 7 und ιό können auch Entladungsgefäße treten.

Ist nun die Änderungstendenz von Strom und Spannung entgegengesetzt, djsr Strom in den beiden polarisierten Relais also gleichfalls von entgegengesetztem Vorzeichen, so wird von der Batterie 20 ein Stromkreis über den Anker 8 und den Kontakt 9 des Relais 7 sowie über den Kontakt 19 und den Anker 17 des Relais 16 und über das Relais 21 geschlossen. Bei einem gleichzeitigen Wechsel der Änderungstendenz von Leiterstrom und Stern-Spannung bleibt der Stromkreis durch Umlegen der Relaisanker auf die Kontakte 10 und 18 aufrechterhalten.

Bei. gleichsinniger Änderungstendenz von Strom und Spannung hingegen schlagen beide Anker nach rechts oder links aus, so daß der Stromkreis über das Relais 21 unterbrochen bleibt.

Das Relais 21 ist ein Relais mit Abfallverzögerung, das dafür sorgt, daß der Kontakt 22 während jener kurzen Zeit geschlossen bleibt, während der die Anker 16 und 17 ihre Ausschlagsrichtung wechseln. Über den Kontakt 22, der als Arbeits- oder Ruhekontakt ausgeführt werden kann, wird die Sperrung des Selektivschutzes während einer Pendelung bewirkt.

Die Einrichtung kann ohne weiteres so abgestimmt werden, daß Fehlschaltungen bei Kurzschlüssen mit wesentlicher Lichtbogenbildung nicht auftreten. Derartige Fehlerfälle zeigen nämlich gleichfalls eine gegensinnige Änderungstendenz von Strom . und Spannung, wie beispielsweise M. Walter in seinem Buch »Kurzschlußströme in Dreh-Stromnetzen«, Abb. 30 und 31 (S. 44 und 45)> nachweist. Im Hauptbereich der dort gebrachten Abbildung liegen Stromänderungsgeschwindigkeiten von etwa 50' A/s und Lichtbogen-Spannungsänderungsgeschwindigkeiten von etwa 6 ... 10 kV/s (ioo-kV-Netz) bzw. 140 A/s und 24W/S (60-kV-Netz) vor. Rechnet man mit Pendelfrequenzen zwischen rund 1,5 und 6 Hz, wie sie praktisch auftreten, und setzt man ferner eine Pendelstromstärke von J = 3000 A bei Phasenopposition der Spannungen voraus, so entspricht die höchste Änderungsgeschwindigkeit des Schwebungsstro-

mes-37- = ω■· J rund 30 000 A/s, -die sich bei

Hz auf rund 120000-A/s erhöhen. Man erkennt mithin, daß innerhalb der-Pendel-

periode bei dem angenommenen Ausgleichsstrom Stromänderungsgeschwindigkeiten auftreten, die das 20ofache der Stromänderungsgeschwindigkeiten auf Grund des L'ichtbogeneinflusses weit überschreiten, so daß praktisch auch noch in unmittelbarer Nähe des Scheitelwertes der Stromschwebung der Pendeleinfluß den Lichtbogeneinfluß überwiegt. Geht man^: von der Betrachtung der Stromänderungsgeschwindigkeiten zur Betrachtung der Spannungsänderungsgeschwindigkeiten über, so ergibt sich bei einem Scheitelwert der Schwebungsspannung von 35 kV (Effektivwert der Sternspannung eines 60-kV-Netzes) bei 1,5 Hz eine maximale Spannungsänderungsgeschwindigkeit von rund 35okV/s, die sich bei 6Hz auf Ϊ400 kV/s erhöht. Diese Werte gelten für die elektrische Leitungsmitte. Der kleinere Wert überschreitet die durchschnittliche Spannungsänderungsgeschwindigkeit unter dem Einfluß des Lichtbogens im 60-kV-Netz und das rund I4,5fache bzw. 58fache bei 6 Hz. Auch hier überwiegt, bezogen auf den kleineren Wert der Änderungsgeschwindigkeit der Schwebungsspannung, die Schwebungsspannung die vom Lichtbogeneinfluß herrührende Spannungsänderung praktisch bis auf etwa 4.. .5° zeitliche Entfernung vom Scheitelwert der Schwebungskurve. Für den Fall des ioo-kV-Netzes ergibt sich bei 1,5 Hz Pendelfrequenz eine maximale zeitliche Änderungsgeschwindigkeit der Schwebungsspannung von etwa 600 kV/s, die bei 6 Hz auf 2400 kV/s anwächst und die mittlere Änderungsgeschwindigkeit, die durch den Lichtbogen bedingt ist, um das etwa ioofache und noch größere Vielfache überwiegt, so daß auch hier der Pendeleinfluß die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung bestimmt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Nachweis von Pendelungen in elektrischen Netzen nach Patent 633 947, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitung der gleichgerichteten und geglätteten Hüllkurven des Stromes und der Netzspannung derart miteinander verglichen werden, daß bei gleichzeitigem positivem Wert der einen und negativem Wert der anderen Netzgröße ein Ansprechen erfolgt.

2. Anordnung'nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kondensatoren (6, 15), die von den Netzgrößen über Gleichrichter (3, 12) und Siebkreise (5,J4) zum Aussieben der Netzfrequenz aufgeladen werden und deren Ladeströme hinsichtlich ihres Vorzeichens miteinander verglichen werden.

3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Netzgröße ein polarisiertes Relais (7, 16) oder eine Entladungsröhre steuert, deren Kontakte (9, 10, 18 und 19) in Reihe geschaltet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß iri den Stromkreis der Relaiskontakte ein Verzögerungsrelais (21) geschaltet ist, dessen Verzögerungszeit größer ist als die Umschaltzeiten der Relais (y, 16).

■ Hierzu 1 Blatt Zeichnungen