DE673208C - Schutzschaltung fuer vermaschte Niederspannungsverteilungsnetze - Google Patents

Schutzschaltung fuer vermaschte Niederspannungsverteilungsnetze

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DE673208C
DE673208C DES100430D DES0100430D DE673208C DE 673208 C DE673208 C DE 673208C DE S100430 D DES100430 D DE S100430D DE S0100430 D DES0100430 D DE S0100430D DE 673208 C DE673208 C DE 673208C
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DES100430D
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/28Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for meshed systems

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  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • Schutzschaltung für vermaschte Niederspannungsverteilungsnetze In die Speiseleitungen von Maschennetzen legt man zwischen Maschennetz und Transformator Rückwattrelais, die ihnen zugeordnete Maschennetzschalter bei einem Rückstrom von Energie aus dem Maschennetz nach der Speiseleitung zur Auslösung bringen. Die üblichen Maschennetzrelais sind so empfindlich eingestellt, daß sie bereits dann, wenn der Magnetisierungsstrom des Transformators vom Netz geliefert wird, ansprechen.
  • Infolge Belastungsschwankungen im Maschennetz kann nun ein Rückfluß der Energie unter bestimmten Betriebsbedingungen eintreten, der ein Ein- und Ausschalten der Maschennetzschalter zur Folge hat. So stellen beispielsweise Aufzugsmotoren eine stark schwankende Netzbelastung dar.
  • Um die Sicherheit der Energieversorgung des Netzes zu erhöhen, ist man ferner zur Kupplung verschiedener Kraftwerke über den Verbraucher übergegangen; man hat getrennte Kraftwerkssammelschienen nur über Speiseleitungen und Maschennetze auf der Niederspannungsseite in Synchronismus,gehalten. Der Erfolg dieser Schaltung ist eine erhebliche Verringerung der Kurzschlußströme. Haben die verschiedenen Speiseleitungen nun aber verschiedene Spannungen, so gleichen sich diese über die Speiseleitungen aus; es fließen in den Speiseleitungen Ausgleichströme. Der Wert der Ausgleichströme reicht oft aus, um die äußerst empfindlichen Rückwattrelais zum-Arbeiten zu bringen. Das Ergebnis ist ebenfalls ein wiederholtes Ein-und Ausschalten der Maschennetzschalter.
  • Die beschriebenen Übelstände werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, däß die Empfindlichkeit des Rückwattrelais in Abhängigkeit vom Belastungsstrom der Speiseleitung selbsttätig derart geändert wird, daß bei kleinen Werten des Belastungsstromes ein verhältnismäßig großer Rückstrom die Auslösung des Rückwattrelais herbeiführt, während bei hohem Belastungsstrom der Speiseleitung ein Ansprechen des Rückwattrelais schon bei kleinem Rückstrom erfolgt. Diese Veränderung der Empfindlichkeit kann durch ein Überstromrelais erfolgen, das einen normalerweise zur Stromspule des Rückwattrelais parallel liegenden Shunt erst bei Überstrom einer bestimmten Größe abschaltet, derart, daß also erst bei fehlerhaftem Netz das Rückwattrelais seine volle Empfindlichkeit besitzt. Es wurde bereits ein Energierichtungsrelais, das bei Änderung der normalen Energierichtung anspricht, vorgeschlagen, an dem das von der Energierichtung abhängige Glied von einem weiteren, im sperrenden Sinne wirkenden System abhängig ist, dessen Kraftwirkung der Fläche des aus den verketteten oder Phasenspannungen des Netzes gebildeten Dreiecks proportional ist. Die Empfindlichkeit dieses Rückwattrelais wird also in Abhängigkeit von den Netzspannungen geändert. Demgegenüber übt bei dem Rückwattrelais der Erfindung der Belastungsstrom der Speiseleitung den geschilderten Einfluß auf die Empfindlichkeit des Relais aus.
  • In der Figur ist eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Die Speiseleitungen i i i und 112 sind über Sehalter 121 und 122 an die Transformatoren 141 und 142 herangeführt: Die Sekundärwicklungen 16 der Transformatoren sind über die Maschennetzschalter 171 und 172 an das Maschennetz 18 angeschlossen. Da die Maschennetzschalter mit ihren Steuerungseinrichtungen im allgemeinen in Unterpflasterstationen, die schlecht zugänglich sind, eingebaut werden, ist eine selbsttätige Steuerung der Schalter ebenso notwendig wie die Möglichkeit einer einfachen Überwachung.
  • Da die Steuereinrichtungen in den verschiedenen Speiseleitungen gleich sind, sind sie im Ausführungsbeispiel nur für die eine Speiseleitung dargestellt.
  • Der Maschennetzschalter 171 wird durch ein Richtungsrelais 2i überwacht, das mit einer Stromwicklung 22, einer Schälterspannungswicklung 23 und einer Spannungswicklung 24 versehen ist. Die Stromspule 22 des Relais 21 ist an den Stromwandler 26 angeschlossen, der zwischen Transformator und Maschennetzschalter liegt. Die Schalterspannungsspule 23 ist an die Klemmen des Maschennetzschalters 174 und zwar in Reihe mit einer als Strombegrenzungswiderstand dienenden Glühlampe 39 gelegt. Die Spannungswicklung 2q. wird entsprechend der Spannung im Maschennetz erregt.
  • Die von der Stromwicklung 22 und der Spannungswicklung 24 erregten Flüsse bewirken gemeinsam die Drehung eines Kontaktgliedes 27, und zwar bei normalen Betriebsverhältnissen im Sinne einer Schließung der Kontakte 28.
  • Der bewegliche Kontakt27 des Relais a1 ist mit der transformatorseitigen Klemme des Maschennetzschalters 171 verbunden. Die Feder 31 sucht die Kontakte 27 und 28 miteinander in Eingriff zu halten. Über diese Kontakte ist der Stromkreis der Einschalt-@ spule 32 des Maschennetzschalters geführt. Der Maschennetzschalter wird durch die Feder 38 in der Ausschaltlage gehalten.
  • Wird nun der Transformator 141 durch Schließen des Schalters igi im Kraftwerk an Spannung gelegt und befindet sich der Maschennetzschalter 171 in der Ausschalt-Stellung; so wird die Einschaltspule 32 über die Kontakte 27 und 28 erregt und der Schalter geschlossen. Der geschlossene Schalter verriegelt sich selbst. Der Ausschaltstromkreis wird gleichzeitig durch die Kontakte 37 und 34 vorbereitet.
  • War beim Einschalten des Schalters i-21 das Maschennetz bereits von einer anderen Speiseleitung unter Spannung gesetzt, so wird der Einschaltvorgang des Maschennetzschälters von der Wirkung des Relais 21 abhängig gemacht. Der Einschaltstromkreis für die Maschennetzschalter ist in diesem Falle nur dann hergestellt, wenn die Kontakte 27, und 28 des zugehörigen Maschennetzrelais entsprechend den erforderlichen Spannungsbedingungen geschlossen bleiben. Dies ist durch das Zusammenwirken - von Spannungsspüle und Schalterspannungsspule dann der Fall, wenn die Spannung in der Speiseleitung größer ist als die Spannung im Netz.
  • Die Schließung des Maschennetzschalters bewirkt nun einen Energiefluß von Transformator 14 nach dem Maschennetz 18 und damit .eine Erregung des Stromwandlers 26. Die Stromwicklung 22 des Relais 21 wird dadurch ebenfalls entsprechend erregt. Gemeinsam mit derSpannungswicklung 24 wirkt nun die Stromwicklung bei normaler Energierichtung im Sinne einer Schließung der Kontakte 27 und 28.
  • Tritt bei den bekannten Mäschennetzrelais ein Energiefluß -vom Maschennetz in den Transformator ein, so werden die Kontakte 27 und 28 geöffnet und dafür die Kontakte 27 und 29 geschlossen. Das nach der Erfindung vorgesehene Relais 42 dient nun dazu, das Maschennetzrelais im normalen Betriebe unempfindlich zu machen.
  • Das Relais 42 besitzt den Eisenkern 43 und die im Hauptstromkreis liegende Wicklung 44. Durch die Feder 47; die an dem Anker 46 angreift, werden normalerweise die Kontakte 48 und 49 geschlossen, durch welche die Sekundärwicklung des Stromwandlers 26 über den Widerstand 41 und den Schalter 5 1 überbrückt wird.
  • Den Eisenkern des Relais 42 kann man vorteilhaft unmittelbar an einem' Kontakt des Maschennetzschalters 171 anbringen, derart, daß der den Kontakt durchfließende Strom im Eisenkern den zur Auslösung des Relais benutzten Fluß-erzeugt.
  • Im normalen Betriebe wird nun durch den Shunt 41 die Rückstromempfindlichkeit des Relais 21 wesentlich herabgesetzt. Den Widerstand 41 wird man mit Vorteil größenordnungsmäßig so dimensionieren, daß er etwa 9o °% des Wandlerstromes aufnimmt, die Stromwicklung des Rückwattrelais 2i also nur - io°% erhält. Bei erheblichen Rückströmen, also bei Fehlern in der Hochspann,un;gsspe.i,seleitung oder im Transformator, arbeitet dann das Maschennetzrelais 2i trotz der Überbrückung durch das Hilfsrelais q.2 unverzögert, da die ihm zugeführte Leistung zur Auslösung noch ausreicht. Eine mit dem Hilfsrelais 42 etwa verbundene geringe Auslöseverzögerung macht sich dann nicht mehr bemerkbar. Die Einstellung des Widerstandes 41 wird im übrigen von den besonderenRigenschaften des zu überwachenden Netzes abhängen.
  • Die Ansprechstromstärke des Relais 42 wird man vorteilhaft einstellbar machen. Da das Relais q.2 nur abhängig von der Stromgröße, jedoch unabhängig von der Stromrichtung arbeitet, ist es erwünscht, daß Ansprechwert und Abfallwert beim Relais möglichst dicht zusammenliegen. Das Relais kann man vorteilhaft so einstellen, daß es anspricht, wenn der Primärstrom 15o bis Zoo °/a des Nennstromes, für den der Maschennetzschalter gebaut ist, erreicht hat.
  • Der Schalter 51 dient dazu, das Relais 42 unwirksam zu machen, so daß das Maschennetzrelais in der bisher üblichen Weise arbeitet. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Maschennetz von einer einzigen Speiseleitung aus gespeist wird. Bei Öffnung des Schalters 51 arbeitet das Maschennetzrelais dann wie die bekannten Relais ohne Einrichtungen nach der Erfindung.
  • Den Wider standq.1 wird man so bauen, daß er im wesentlichen die gleiche Phasenverschiebung wie die Stromwicklung 22 des Relais 21 besitzt, damit die Charakteristik des Relais durch den Anschluß des Widerstandes 41 nicht verändert wird. Man kann im übrigen aber durch Veränderung der Phasenverschiebung im Shunt die Phasenwinkelcharakteristik des Relais beträchtlich beeinflussen.
  • Ein Rückwattrelais mit reiner Wattmetercharakteristik spricht lediglich auf die Wattkomponente des das Relais durchfließenden Stromes an. In manchen Betriebsfällen, z. B. wenn die Primärwicklung 13 des Transformators 1q:1 in der Nähe ihrer Klemmen kurzgeschlossen wird, ist die Leistung des Rückwattrelais überwiegend induktiv. Verbindet man nun mit der Änderung der Empfindlichkeit des Rückwattrelais eine Änderung der Auslösecharakteristik des Rückwattrelais 21, so kann man offenbar erreichen, daß das Rückwattrelais 21, während seine Stromspule 22 .durch den Widerstand 41 geshuntet ist, nicht auf die reine Wattkomponente, sondern auf eine größere Komponente des Stromes anspricht. Man kann den Widerstand so dimensionieren, daß die Auslösecharakteristik des Maschennetzrelais etwa um io bis 30° im Sinne der Nacheilung von der reinen Wattmeterlage aus. gedreht wird; also auch ein Strom, der gegenüber der Netzspannung stark nacheilt, besitzt dann eine beträchtliche im Sinne der Auslösung wirkende Komponente.
  • Dies zeigt sich als besonders vorteilhaft, wenn einmal das Hilfsrelais 42 versagt, da nun das Relais 21 auch bei Überströmen mit niedrigem Leistungsfaktor, z. B. dem eben erwähnten Kurzschluß bei Wicklung 13, noch zuverlässig arbeitet.

Claims (5)

  1. PATRNTA,NSPRÜCIIR: . i. Schutzschaltung für vermaschte Niederspannungsverteilungsnetze mit durch Rückwattrelais gesteuerten Speiseleitungsschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit des Rückwattrelais (2I) in Abhängigkeit vom Belastungsstrom der Speiseleitung selbsttätig derart geändert wird, daß bei kleinen Werten des Belastungsstromes ein verhältnismäßig großer Rückstrom die Auslösung des Rückwattrelais herbeiführt, während bei hohem Belastungsstrom der Speiseleitung ein Ansprechen des Rückwattrelais schon bei kleinem Rückstrom erfolgt.
  2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Überstromrelais (q2), die einen normalerweise zur Stromspule (22) der Rückwattrelais (21) parallel liegenden Shunt (q.1) erst bei Überstrom einer bestimmten Größe abschalten.
  3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (41) die gleiche Phasenverschiebung wie die Stromwicklung (22) des Rückwattrelais (21) besitzt. q..
  4. Schutzschaltung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Empfindlichkeit gleichzeitig eine Drehung der Auslösecharakteristik des Rückwattrelais (21) zur Folge hat.
  5. 5. Schutzschaltung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösecharakteristik des Rückwattrelais (21) bei verringerter Empfindlichkeit, beispielsweise bei geshunteter Stromspule (22), gegenüber der Auslösecharakteristik bei voller Empfindlichkeit um etwa 30° Nacheilung verdreht ist.
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