DE69823936T2 - Erdschlussfehlerschutzschaltung für mehrquellensystem - Google Patents

Erdschlussfehlerschutzschaltung für mehrquellensystem Download PDF

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L. David SWINDLER
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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
    • H02H7/22Emergency 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 for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Erdfehler-Schutzeinrichtungen für elektrische Verteilungssysteme und insbesondere eine Erdfehler-Schutzeinrichtung für Schalttafeln und Schaltanlagen mit mehren Stromquellen und Erdschlüssen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Erdfehler-Schutzeinrichtungen („GFP") werden üblicherweise zur automatischen Schaltkreisunterbrechung nach dem Erfassen von unerwünschten Kurzschlussströmen verwendet, die infolge von Erdfehlerbedingungen in elektrischen Energieverteilungssystemen fließen. Derartige GFP-Einrichtungen umfassen üblicherweise Mittel zum schnellen Erfassen und individuellen Isolieren etwaiger Fehler, die in den jeweiligen Nebenstromkreisen des Energieverteilungssystems auftreten, und verwenden eine selektive Koordination, um sofort anzusprechen und die Energiezufuhr nur für denjenigen Systembereich zu unterbrechen, in dem ein Fehler aufgetreten ist, so dass unnötige Energieverluste in anderen Bereichen verhindert werden. Ein Beispiel einer derartigen GFP-Einrichtung ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 3,259,802 mit dem Titel „Ground Fault Responsive Protective System for Electric Power Distribution Apparatus" beschrieben. Schutzeinrichtungen dieses Typs verwenden bereichsschützende Verriegelungseinrichtungen, die einen Fehler selektiv in einem bestimmten Systembereich beseitigen, ohne die Energiezufuhr zu den anderen Bereichen des Systems zu unterbrechen. Bei derartigen GFP-Einrichtungen wird ein Verzögerungssignal von einem (von der Quelle entfernten) stromabwärtigen Schutzschalter an einen (näher an der Quelle befindlichen) stromaufwärtigen Schutzschalter übertragen, durch das der Schutzschalter veranlasst wird, nicht auszulösen, so dass der stromabwärtige Schutzschalter auslösen und den Fehler isolieren kann. Folglich wird beim Auftreten eines Erdfehlers in einem Nebenschaltkreis verhindert, dass der Hauptschutzschalter unterbricht während ein Schutzschalter im Nebenschaltkreis unterbrechen kann. Die Hauptleitung befindet sich daher weiterhin in Betrieb während der fehlerhafte Nebenschaltkreis unterbrochen und der Fehler isoliert ist.
  • GFP-Einrichtungen dieses Typs können effizient eingesetzt werden bei elektrischen Verteilungssystemen mit nur einer einzigen Stromquelle, bei denen nur ein Schutzschalter erforderlich ist, um auszulösen und den Fehler zu bereinigen. Da jedoch neuere Energieverteilungssysteme immer komplizierter werden und eine Mehrzahl von Stromquellen und Strompfaden verwenden, sind bei derartigen Systemen zusätzliche Schutzschalter für einen angemessenen Schaltkreisschutz erforderlich. Es müssen daher komplizierte Erdfehler-Schutzeinrichtungen vorgesehen werden.
  • Es wurden GFP-Einrichtungen eines anderen Typs mit sekundären Einrichtungen entwickelt, um mehrere Stromquellen unterzubringen; Einrichtungen dieses Typs sind in den U.S.-Patentschriften Nr. 3,949,272; 4,068,275 und 4,110,808 offenbart. Derartige Einrichtungen verwenden eine sekundäre Einrichtung zum Leiten von Steuerungs- oder Auslöseströmen, um Erdfehlerrelais zu betätigen und bestimmte Schutzschalter auszulösen, so dass die Energiezufuhr nur für denjenigen Abschnitt der primären Einrichtung, der den Erdfehler hat, unterbrochen wird. Ein Nachteil dieser Schutzeinrichtung besteht jedoch darin, dass eine Zeit-Strom-Auslösekoordination oder bereichsselektive Verriegelungsschemen erforderlich sind, um einen Erdfehler zu isolieren.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Schutzeinrichtungen besteht darin, dass zusätzliche Steuerkontakte vorhanden sein müssen, um die Schutzschalter zu steuern. Ein Nachteil der in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,110,808 gezeigten Schutzeinrichtung betrifft insbesondere die Schwierigkeit, das Auslösen der speziellen Schutzschalter zu koordinieren. Daher werden bei einem Erdfehler mehr Schutzschalter als nötig ausgelöst, wodurch mehr Lasten als erforderlich von der Leistungszufuhr getrennt werden. Darüber hinaus können bei diesem Einrichtungstyp nicht alle Schutzschalter bei Normalbetrieb geschlossen werden. Einrichtungen dieses Typs, der in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,068,275 gezeigt ist, sind in nachteilhafter Weise kostenaufwendig, da sie mehr Bauteile erfordern, wie z. B. Stromtransformatoren, um die Leistungszufuhr in dem Bereich des Systems, in dem der Erdfehler auftritt, zu isolieren und zu unterbrechen. Ein Nachteil des in der U.S.-Patentschrift Nr. 3,949,272 gezeigten Einrichtungstyps besteht darin, dass die verbesserten Eigenschaften einiger der neuzeitlichen Schutzschalter nicht genutzt werden können.
  • Ein weiterer Typ einer GFP-Einrichtung ist in Swindlers D. L., „Modified differential ground fault protection for systems having multiple sources and grounds", IEEE Transactions und Industrial Applications, Volume 30, Nr. 6, 1. November 1994, Seiten 1490 bis 1504 offenbart. Ein derartiger Einrichtungstyp kann bei Servicegeräten mit mehreren elektrischen Energiequellen verwendet werden, die jeweils mehrere Erdschlüsse aufweisen können. Um Erdschluss-Auslösefunktionseinrichtungen, die zusammen mit herkömmlichen Überstrom-Auslösefunktionseinrichtungen in einem Leistungsschutzschalter vorgesehen sind, zu isolieren, wird für diese Einrichtung ein Hilfstransformator verwendet, so dass die Erdfehler-Auslösefunktionseinrichtung in Abhängigkeit von Strömen betrieben wird, die durch die Hauptleitungssensoren erfasst werden.
  • Folglich besteht der klare Bedarf, eine verbesserte Erdfehler-Schutzeinrichtung zu schaffen, bei der die Einschränkungen nach dem Stand der Technik beseitigt sind und durch welche elektrische Energieverteilungssysteme mit mehreren Energiequellen, Lasten und Erdschlüssen wirksam geschützt werden können während gleichzeitig eine ausreichende Bereichsselektivität geschaffen wird, um unnötige Energieverluste zu verhindern.
  • Bei einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein elektrisches Energieverteilungssystem mit einer Erdfehler-Schutzeinrichtung vorgesehen, wobei das elektrische Energieverteilungssystem mehrere Mehrfasen-Stromquellen mit jeweils mehreren Phasenleitern und einem Neutralleiter, eine Mehrfasen- Hauptsammelleitung, die an jeder Stromquelle angeschlossen ist und mehrere Phasenleiter und einen Neutralleiter umfasst, einen Hauptschutzschalter, der mit jeder Hauptsammelleitung elektrisch verschalten ist, um den Stromfluss durch diese zu unterbrechen, eine Mehrfasen-Verbindungssammelleitung, die zwischen jeder der Hauptsammelleitungen angeschlossen ist und mehrere Phasenleiter und einen Neutralleiter umfasst, und einen Verbindungsschutzschalter, der mit jeder der Verbindungssammelleitungen elektrisch verschalten ist, um den Stromfluss durch diese zu unterbrechen, aufweist, und die Erdfehler-Schutzeinrichtung:
    • – einen Stromsensor, der jeder der Haupt- und Verbindungssammelleitung zugeordnet ist, ein Ausgangsanschlusspaar hat und benachbart zu jeder der Haupt- und Verbindungssammelleitungen angeordnet ist, um einen Auslösestrom an den Ausgangsanschlüssen zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die Phasenleiter und den Neutralleiter an der Stelle des Stromssensors fließen, ändert, und
    • – eine Auslösefunktionseinrichtung, die jedem der Haupt- und Verbindungsschutzschalter zugeordnet ist, wobei der Strom, der durch die Auslösefunktionseinrichtung fließt, den ihr zugeordneten Schutzschalter auslöst, aufweist,
    • – wobei die Auslösefunktionseinrichtungen und Stromsensoren zusammen in mehreren Sensorschaltkreisen angeordnet sind, um jede Auslöseeinrichtung in Abhängigkeit vom Auslösestrom vom Stromsensor bzw. den Stromsensoren innerhalb desselben Sensorschaltkreises auszulösen, wobei jeder fragliche Stromsensor einen Auslösestrom unter bestimmten Bedingungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass
    • – ein Hilfstransformator zum Übertragen eines zusätzlichen Auslösestroms von einem Stromsensor außerhalb eines dieser Sensorschaltkreise zu einer Auslöseeinrichtung innerhalb des Sensorschaltkreises vorgesehen ist, um auf den zusätzlichen Auslösestrom zu den Auslöseströmen von den Stromsensoren innerhalb dieses Sensorschaltkreises anzusprechen.
  • Weitere optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Hilfstransformator überträgt den Auslösestrom nur in diejenigen Abschnitte der Erdfehler-Schutzeinrichtung, die bei der Erdfehler-Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik nicht angeschlossen oder erreichbar sind. Durch die Verwendung des Hilfstransformators sind i.) keine Hilfskontakte erforderlich, ii.) können die Schutzschalter in der Primäreinrichtung zunächst geschlossen sein, und iii.) sind keine Zeit-Strom-Auslösekoordination und bereichsselektive Verriegelungssysteme zum Verhindern eines unnötigen Auslösens von Schutzschaltern im Bereich derjenigen Sammelleitungsabschnitte, die nicht von dem Erdfehler betroffen sind, erforderlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • 1 ein Schaltbild eines gattungsgemäßen Energieverteilungssystems mit einer Erdfehler-Schutzeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 2A2D jeweils ein Schaltbild des in 1 gezeigten Energieverteilungssystems zeigen, die jeweils einen einzelnen Schritt der Schaltkreisanalyse betreffen.
  • Obwohl die Erfindung verschiedene Modifizierungen und alternative Formen zulässt, wird eine spezielle Ausführungsform beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und im Folgenden detailliert beschrieben. Es wird jedoch verstanden, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene spezielle Ausführungsform begrenzt ist, sondern im Gegenteil alle Modifizierungen, Entsprechungen und Alternativen, die in den durch die anhängigen Ansprüche festgelegten Schutzbereich der Erfindung fallen, einschließt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren anderer bzw. weiterer Vorteile und Eigenschaften werden die Folgende Offenbarung und die anhängigen Ansprüche in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Zeichnungen näher betrachtet.
  • 1 zeigt ein Schaltbild eines dreiphasigen, vierdrahtigen elektrischen Energieverteilungssystems 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform. Das System 10 umfasst eine Primäreinrichtung und eine Sekundär- bzw. Erdfehler-Schutzeinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Schutz der Primäreinrichtung gegen Ströme, die aus Erdfehlerbedingungen, die in einem System 10 auftreten können, resultieren. Die Primäreinrichtung besteht aus drei Hauptsammelleitungen 12, 14 und 16 und zwei Verbindungssammelleitungen 18 und 20, die die Hauptsammelleitungen miteinander verbinden. Stromquellen, wie z. B. dreiphasige Transformatoren 22, 24, 26 mit geerdetem Sternpunkt versorgen Lasten 28, 30, 32, die jeweils an die Hauptsammelleitungen 12, 14 und 16 über jeweilige Hauptschalter oder Schutzschalter M1, M2 und M3 angeschlossen sind, mit Energie, wenn die Hauptschutzschalter geschlossen sind. Durch das Öffnen des Hauptschutzschalters M1 wird die Quelle 22 von der ihr zugeordneten Sammelleitung 12 getrennt, durch das Öffnen des Hauptschutzschalters M2 wird die Quelle 24 von der ihr zugeordneten Sammelleitung 14 getrennt und durch das Öffnen des Hauptschutzschalters M3 wird die Quelle 26 von der ihr zugeordneten Sammelleitung 16 getrennt. Die Verbindungssammelleitung 18 umfasst einen Verbindungsschalter oder Schutzschalter T1, der im geschlossenen Zustand die Hauptsammelleitungen 12 und 14 miteinander verbindet und im geöffneten Zustand die Verbindungssammelleitung 18 öffnet, um die Hauptsammelleitungen voneinander zu trennen. Die Verbindungssammelleitung 20 umfasst einen Verbindungsschalter oder Schutzschalter T2, der im geschlossenen Zustand die Hauptsammelleitungen 14 und 16 miteinander verbindet und im geöffneten Zustand die Verbindungssammelleitung 20 öffnet, um die Hauptsammelleitungen voneinander zu trennen. Die Hauptsammelleitungen 12, 14, 16 und die Verbindungssammelleitungen 18 und 20 bestehen jeweils aus drei Phasenleitern, die mit den Bezugzeichen 12a, 14a, 16a, 18a und 20a angegeben sind, und jeweils einem Neutralleiter, die mit den Bezugzeichen 12N, 14N, 16N, 18N und 20N angegeben sind.
  • Die Quellen 22, 24 und 26 bestehen jeweils aus einem Transformator-Sekundärkreis mit drei Phasenwicklungen, die in wye-Konfiguration angeschlossen sind, wobei deren Sternpunkte jeweils bei 22a, 24a und 26a dauerhaft geerdet sind. Der Sternpunkt der Quelle 22 ist mit dem Neutralleiter 12N verbunden während der Sternpunkt der Quelle 24 mit dem Neutralleiter 14N und der Sternpunkt der Quelle 26 mit dem Neutralleiter 16N verbunden sind.
  • Die Erdfehler-Schutzeinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist magnetisch mit der Primäreinrichtung gekoppelt und dient zum Schutz des Systems 10 gegen Erdfehler, die in dem System auftreten können. Tritt zum Beispiel ein Erdfehler auf der Hauptsammelleitung 12 auf, müssen üblicherweise der Hauptschutzschalter M1 und der Verbindungsschutzschalter T1 geöffnet werden, um den Fehler vom verbleibenden System zu isolieren. Unter diesen Umständen sollten die übrigen Schutzschalter M2, M3 und T2 die Stellungen beibehalten, die sie vor dem Auftreten des Erdfehlers hatten, so dass weiterhin eine ununterbrochene Energiezufuhr von den Quellen 24 und 26 über die Hauptsammelleitungen 14, 16, 20 erfolgen kann.
  • In ähnlicher Weise sollten für den Fall, dass ein Erdfehler auf der Hauptsammelleitung 14 auftritt, der Hauptschutzschalter M2 und die Verbindungsschutzschalter T1 und T2 öffnen, um den Fehler von den verbleibenden Sammelleitungen zu isolieren, während die Hauptschutzschalter M1 und M2 geschlossen bleiben, so dass jeweils die Energiezufuhr von den Quellen 22 und 26 zu den jeweiligen Hauptsammelleitungen 12 und 16 aufrechterhalten wird.
  • Die Erdfehler-Auslösefunktionseinrichtung der Hauptschutzschalter M1, M2 und M3 und der Verbindungsschutzschalter T1 und T2 werden jeweils durch Auslösefunktions- oder Erdfehlerrelais, die mit den Bezugzeichen GFM1, GFM2, GFM3, GFT1 und GFT2 angegeben sind, gesteuert. Durch eine ausreichende Versorgung mit Energie dieser Erdfehlerrelais (d. h. durch das Zuführen eines Durchgangsstroms, der über einem vorgegebenen Wert liegt) wird der zugeordnete Schutzschalter für den Fall, dass er geschlossen ist, geöffnet. Übersteigt beispielsweise ein Strom durch das Erdfehlerrelais GFM1 einen vorgegebenen Wert, öffnet der Hauptschutzschalter M1.
  • Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine wirksame Versorgung mit Energie der Erdfehlerrelais GFM1, GFM2, GFM3, GFT1 und GFT2 durch einen Strom gesteuert, der durch die Erdfehler-Schutzeinrichtung fließt. Die Erdfehler-Schutzeinrichtung umfasst die Erdfehlerrelais, Stromsensoren 34, 36, 38, 40 und 42 und einen Hilfstransformator AT. Die Stromsensoren sprechen auf die Vektorsumme der Ströme an, die durch die primären Leiter an den Stellen der einzelnen Sensoren fließen. Der Hilfstransformator AT hat vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 oder 5 : 5.
  • Jeder der Stromsensoren besteht aus vier (nicht gezeigten) Stromtransformatoren zum Erfassen des Stroms, der durch die ihm zugeordneten Phasen- und Neutralleiter fließt. Diese Stromtransformatoren erzeugen Stromsignale charakteristisch für die Ströme, die in den Phasen- und Neutralleitern fließen, um diese separat der Erdfehler-Schutzeinrichtung zuzuführen. Die vier Stromtransformatoren haben Primärwicklungen, die mit den drei Phasen und dem Neutralleiter verbunden sind, und Sekundärwicklungen, die parallel geschaltet sind, wobei die Parallelschaltung Ausgangsanschlüsse aufweist, die mit der Erdfehler-Schutzeinrichtung in Reihe geschaltet sind. Die Stromsensoren erzeugen einen Strom durch ihre Anschlüsse, der im Wesentlichen proportional der Vektorsumme der Ströme ist, die durch die drei Primärleiter und den Neutralleiter an der Stelle des Stromsensors fließen. Solange diese Vektorsumme Null ist, erzeugt der Stromsensor keinen wirksamen Sekundärstrom durch seine Anschlüsse, wobei jedoch dieser sekundäre Strom bei einer Zunahme der Vektorsumme ansteigt. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die Verwendung von Stromsensoren mit vier Stromtransformatoren gezeigt ist, wird darauf hingewiesen, dass Stromsensoren, die eine beliebige Anzahl von Stromtransformatoren haben, eingesetzt werden können, solange dieselben Prinzipien der Stromerfassung befolgt werden. D. h. der Stromsensor erzeugt keinen wirksamen Sekundärstrom durch seine Anschlüsse, wenn die Vektorsumme Null ist, und erzeugt einen Sekundärstrom, wenn die Vektorsumme ungleich Null ist.
  • Die Polaritäten der Stromsensoren 34, 36, 38, 40 und 42 und des Hilfstransformators AT sind durch die rechteckigen schwarzen Punkte (Polaritätsmarkierungen) benachbart zu den Wicklungen angegeben. Insbesondere verlässt, wenn der Primärstrom in eine bestimmte Primärwicklung durch den schwarzen Punkt benachbart zu dieser Primärwicklung fließt, ein Sekundärstrom die zugehörige Sekundärwicklung durch den schwarzen Punkt benachbart zur Sekundärwicklung. Wird die Richtung des Primärstroms umgekehrt, ist die Richtung des Sekundärstroms entsprechend umgekehrt.
  • Der Stromsensor 34 befindet sich im Bereich des Hauptschutzschalters M1 und hat vier (nicht gezeigte) Stromtransformatoren mit Primärwicklungen, die mit der Hauptsammelleitung 12 benachbart zum Hauptschutzschalter M1 gekoppelt sind. Die Sekundärwicklungen sind parallel geschalten, wobei die Parallelschaltung Anschlüsse 34a und 34b hat, die jeweils mit den Knoten 44 und 46 der Erdfehler-Schutzeinrichtung verbunden sind. Der Stromsensor 34 erzeugt einen Strom durch die Anschlüsse 34a und 34b, wobei dieser Sekundärstrom bei einer Zunahme der Vektorsumme ansteigt.
  • Zur Erfassung der Vektorsumme des Stroms durch die Hauptsammelleitung 14 ist der Stromsensor 36 im Bereich des Hauptschutzschalters M2 vorgesehen. Der Stromsensor 36 umfasst vier (nicht gezeigte) Stromstransformatoren mit Primärwicklungen, die mit der Hauptsammelleitung 14 benachbart zum Hauptschutzschalter M2 verbunden sind. Diese Sekundärwicklungen sind parallel geschalten, wobei die Parallelschaltung Anschlüsse 36a und 36b hat, die jeweils mit den Knoten 44 und 47 der Erdfehler-Schutzeinrichtung verbunden sind. Der Stromsensor 36 erzeugt einen Strom durch die Anschlüsse 36a und 36b, der im Wesentlichen proportional der Vektorsumme der Ströme durch die Hauptsammelleitung 14 an der Stelle des Stromsensors ist. Solange die Vektorsumme Null ist, erzeugt der Stromsensor 36 keinen wirksamen sekundären Strom durch die Anschlüsse 36a und 36b; jedoch steigt dieser sekundäre Strom bei einer Zunahme der Vektorsumme an.
  • Zur Erfassung der Vektorsumme des Stroms durch die Hauptsammelleitung 16 ist der Stromsensor 38 im Bereich des Hauptschutzschalters M3 vorgesehen. Der Stromsensor 38 umfasst vier (nicht gezeigte) Stromstransformatoren mit Primärwicklungen, die mit der Hauptsammelleitung 16 benachbart zum Hauptschutzschalter M3 verbunden sind. Diese Sekundärwicklungen sind parallel geschalten, wobei die Parallelschaltung Anschlüsse 38a und 38b hat, die jeweils mit den Knoten 48 und 50 der Erdfehler-Schutzeinrichtung verbunden sind. Der Stromsensor 38 erzeugt einen Strom durch die Anschlüsse 38a und 38b, der im Wesentlichen proportional der Vektorsumme der Ströme durch die Hauptsammelleitung 16 an der Stelle des Stromsensors ist. Solange die Vektorsumme Null ist, erzeugt der Stromsensor 38 keinen wirksamen sekundären Strom durch die Anschlüsse 38a und 38b; jedoch steigt dieser sekundäre Strom bei einer Zunahme der Vektorsumme an.
  • Zur Erfassung der Vektorsumme des Stroms durch die Verbindungssammelleitung 18 ist der Stromsensor 40 im Bereich des Verbindungsschutzschalters T1 vorgesehen. Der Stromsensor 40 umfasst vier (nicht gezeigte) Stromstransformatoren mit Primärwicklungen, die mit der Verbindungssammelleitung 18 benachbart zum Verbindungsschutzschalter T1 verbunden sind. Diese Sekundärwicklungen sind parallel geschalten, wobei die Parallelschaltung Anschlüsse 40a und 40b hat, die jeweils mit den Knoten 46 und 52 der Erdfehler-Schutzeinrichtung verbunden sind. Der Stromsensor 40 erzeugt einen Strom durch die Anschlüsse 40a und 40b, der im Wesentlichen proportional der Vektorsumme der Ströme durch die Verbindungssammelleitung 18 an der Stelle des Stromsensors ist. Solange die Vektorsumme Null ist, erzeugt der Stromsensor 40 keinen wirksamen sekundären Strom durch die Anschlüsse 40a und 40b; jedoch steigt dieser sekundäre Strom bei einer Zunahme der Vektorsumme an.
  • Zur Erfassung der Vektorsumme des Stroms durch die Verbindungssammelleitung 20 ist der Stromsensor 42 im Bereich des Verbindungsschutzschalters T2 vorgesehen. Der Stromsensor 42 umfasst vier (nicht gezeigte) Stromstransformatoren mit Primärwicklungen, die mit der Verbindungssammelleitung 20 benachbart zum Verbindungsschutzschalter T2 verbunden sind. Diese Sekundärwicklungen sind parallel geschalten, wobei die Parallelschaltung Anschlüsse 42a und 42b hat, die jeweils mit den Knoten 52 und 50 der Erdfehler-Schutzeinrichtung verbunden sind. Der Stromsensor 42 erzeugt einen Strom durch die Anschlüsse 42a und 42b, der im Wesentlichen proportional der Vektorsumme der Ströme durch die Verbindungssammelleitung 20 an der Stelle des Stromsensors ist. Solange die Vektorsumme Null ist, erzeugt der Stromsensor 42 keinen wirksamen sekundären Strom durch die Anschlüsse 42a und 42b; jedoch steigt dieser sekundäre Strom bei einer Zunahme der Vektorsumme an.
  • Das Erdfehlerrelais GFT1 ist auf einer Seite am Knoten 44 mit dem Anschluss 34a des Stromssensors 34 verbunden und auf der anderen Seite am Knoten 54 zwischen den Seiten der Erdfehlerrelais GFM1 und GFM2 mit dem Knoten 44 angeschlossen. Die andere Seite des Erdfehlerrelais GFM1 ist am Knoten 46 mit dem Anschluss 34b des Stromsensors 34 und dem Anschluss 40a des Stromsensors 40 verbunden. Die andere Seite des Erdfehlerrelais GFM2 ist mit einem Ende der Primärwicklung des Hilfstransformators AT verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung des Hilfstransformators AT ist mit dem Anschluss 40b des Stromsensors 40, dem Anschluss 42a des Stromsensors 42 und den Knoten 47 und 52 verbunden.
  • Ein Ende der Sekundärwicklung des Hilfstransformators AT ist mit dem Anschluss 34a des Stromsensors 34, dem Anschluss 38a des Stromsensors 38, einem Ende des Erdfehlerrelais GFT2, einem Knoten 60 und den Knoten 44 und 48 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung des Hilfstransformators AT ist mit dem anderen Ende des Erdfehlerrelais GFT2, einem Ende des Erdfehlerrelais GFM3 und einem Knoten 62 verbunden. Das andere Ende des Erdfehlerrelais GFM3 ist mit dem Anschluss 38b des Erdfehlersensors 38 und dem Anschluss 42b des Erdfehlerrelais 42 am Knoten 50 verbunden.
  • Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Erdfehler-Schutzeinrichtung unter verschiedenen Bedingungen beschrieben. Beim Analysieren, wohin die Ströme in der Erdfehler-Schutzeinrichtung fließen, muss berücksichtigt werden, dass, a) um einen merklichen Stromfluss in einer vorgegebenen Sekundärwicklung eines Transformators zu erzeugen, ein entsprechender Stromfluss in seiner Primärwicklung vorhanden sein muss, und (b) die erste Kirchhoff'sche Regel in jedem Verzweigungspunkt oder Knoten erfüllt sein muss (d. h., dass die algebraische Summe aller augenblicklichen Ströme in jedem dieser Knoten gleich Null sein muss).
  • Zum Analysieren der Erdfehler-Schutzeinrichtung müssen bestimmte Annahmen getroffen werden, wie z. B. die Annahme, welche Schutzschalter geschlossen oder geöffnet sind und wohin der Strom über die Haupt- und Verbindungssammelleitungen fließt. In der Figur ist die Stromflussrichtung durch Pfeile angegeben und die Höhe des Stroms in Einheiten angegeben, die neben den Pfeilen aufgetragen sind. Gemäß 2A wird angenommen, dass sämtliche Schutzschalter geschlossen sind und eine Stromeinheit von der Quelle 22 in den Phasenleitern 12a der Hauptsammelleitung fließt, 0,5 Stromeinheiten von der Quelle 24 in den Phasenleitern 14a der Hauptsammelleitung fließen und 0,5 Stromeinheiten von der Quelle 26 in den Phasenleitern 16a der Hauptsammelleitung fießen.
  • Darüber hinaus wird angenommen, dass eine mit GF bezeichnete Erdfehlerbedingung auf der Hauptsammelleitung vorliegt und zwei Stromeinheiten beträgt. Es werden insgesamt zwei Stromeinheiten dem System 10 von den Quellen zugeführt und zwei Stromeinheiten aus dem System in Form eines Erdfehlers abgeführt. Die Summe der Ströme, die in das System 10 fließen und das System 10 verlassen beträgt Null.
  • Gemäß der ersten Kirchhoff'schen Regel muss für den Fall, dass ein Strom von den Quellen fließt, ein Strom zu den Quellen zurückfließen, wobei jeder Strom, der zur Quelle zurückfließt, dem abfließenden Strom entsprechen muss. Bei elektrischen Energieverteilungssystemen sind mehre Pfade vorgesehen, über welche der Strom fließen kann, wenn er zur Quelle zurückfließt. Z. B. kann der Strom im Metallblech eines Gehäuses oder im Neutralleiter fließen. Bei dem gezeigten System ist es wichtig, diejenigen Ströme, die durch die Neutralleiter fließen können, zu berücksichtigen.
  • 2B zeigt die bei der Analyse des Systems 10 getroffene Annahme, wie der Erdfehlerstrom wieder in das System eintreten und zu den Quellen zurückfließen kann. Es wird angenommen, dass 0,5 Stromeinheiten in den geerdeten Neutralleiter 22a der Quelle 22 fließen, 1,5 Stromeinheiten in den geerdeten Neutralleiter 24a der Quelle 24 fließen und 0 Stromeinheiten in den geerdeten Neutralleiter 26a der Quelle 26 fließen. Folglich fließen 2 Stromeinheiten in das System 10 zurück, wodurch die beiden Stromeinheiten, die aus dem System durch den Erdfehler GF fließen, ausgeglichen werden. Der Strom, der zu jeder Quelle zurückfließt, muss gleich dem abfließenden Strom sein. Ist der Strom, der in einem bestimmten Erdungspunkt eintritt, nicht im Gleichgewicht mit dem Strom, der in die Quelle fließt, muss der überschüssige Teil oder der fehlende Teil über den Neutralleiter fließen. Daher müssen die Ströme in den Neutralleitern vom Neutralleiter fließen. Folglich müssen die Ströme in den Neutralleitern 12N, 14N, 16N, 18N und 20N, wie dargestellt, sämtliche zu den Quellen zurückfließende Ströme ausgleichen. Beispielsweise muss eine Stromeinheit in den Neutralleiter 14N fließen und anschließend an einem Knoten 56 verzweigt werden, so dass 0,5 Stromeinheiten in den Neutralleitern 18N und 20N fließen.
  • 2C zeigt die durch die Hauptleiter 12a, 14a, 16a, 18a und 20a fließenden Ströme an jedem der Stromsensoren und zeigt die Ströme, die die Stromsensoren verlassen. Z. B. fließt eine Stromeinheit in das Polaritätszeichen des Stromsensors 34 durch die Phasenstromleiter 12a und 0,5 Stromeinheiten von den Polaritätszeichen des Stromsensors 34 durch den Neutralleiter 12N weg. Die Summe dieser beiden Ströme beträgt 0,5 Stromeinheiten, die in das Polaritätszeichen fließen, so dass sich 0,5 Stromeinheiten ergeben, die von der Sekundärseite des Stromsensors 34 am Anschluss 34a fließen.
  • Am Stromsensor 36 fließen 0,5 Stromeinheiten durch die Phasenleiter 14a in das Polaritätszeichen und eine Stromeinheit durch den Neutralleiter 14N in das Polaritätszeichen. Folglich fließen 1,5 Stromeinheiten vom Anschluss 36a des Stromsensors 36.
  • Am Stromsensor 38 fließen 0,5 Stromeinheiten durch die Phasenleiter 16a in das Polaritätszeichen und 0,5 Stromeinheiten durch den Neutralleiter 16N vom Polaritätszeichen weg. Folglich fließt kein Strom von der Sekundärseite des Stromsensors 38.
  • Am Stromsensor 40 fließt eine Stromeinheit durch den Phasenleiter 18a in das Polaritätszeichen und 0,5 Stromeinheiten durch den Neutralleiter 18N vom Polaritätszeichen weg. Folglich fließen 0,5 Stromeinheiten von der Sekundärseite des Stromsensors 40 am Anschluss 40a.
  • Am Stromsensor 42 fließen 0,5 Stromeinheiten durch die Phasenleiter 20a vom Polaritätszeichen und 0,5 Stromeinheiten durch den Neutralleiter 20N in das Polaritätszeichen. Folglich fließt kein Strom von der Sekundärseite des Stromsensors 42.
  • In 2D ist der in die Erdfehler-Schutzeinrichtung fließende Strom in Einheiten angegeben. Wie 2C zu entnehmen ist, fließen 0,5 Stromeinheiten vom Anschluss 40a zum Knoten 46 ein und verlassen 0,5 Stromeinheiten den Knoten 46 in Richtung zum Anschluss 34b. Da der Strom, der zum Knoten 46 fließt und von diesem wegfließt, ausgeglichen ist, ist kein Stromfluss vom Knoten 46 durch das Erdfehlerrelais GFM1 möglich, wie in 2D gezeigt. Folglich wird durch das Erdfehlerrelais GFM1 der Hauptschutzschalter M1 nicht ausgelöst. Zusätzlich ist der Strom, der vom Erdfehlerrelais GFM1 zum Knoten 54 fließt, gleich Null.
  • In Bezug auf den Knoten 52 in 2C ist erkennbar, dass 0,5 Stromeinheiten abfließen und zum Anschluss 40b fließen müssen, und dass kein Strom vom Anschluss 42a zum Knoten fließt. Folglich müssen 0,5 Stromeinheiten vom Knoten 47 zum Knoten 52 fließen, wie in 2D angegeben. Da 1,5 Stromeinheiten zum Anschluss 36b des Stromsensors 36 fließen, wie in 2C gezeigt, müssen zwei Stromeinheiten vom Knoten 54 durch das Erdfehlerrelais GFM2, durch die primäre oder untere Spule des Hilfstransformators AT und zum Knoten 47 fließen. Diese beiden Stromeinheiten werden dann in 1,5 Stromeinheiten, die vom Knoten 47 in Richtung zum Anschluss 36b des Stromsensors 36 fließen, und 0,5 Stromeinheiten, die von dem Knoten 47 in Richtung zum Knoten 52 fließen, aufgeteilt, wie in 2D gezeigt.
  • Wie in 2D gezeigt, müssen, da zwei Stromeinheiten durch die untere Spule des Hilfstransformators AT fließen, zwei Stromeinheiten durch die sekundäre oder die oberen Spule des Hilfstransformators AT und in den Knoten 60 fließen. Da zwei Stromeinheiten in die obere Spule des Hilfstransformators AT fließen müssen, um die zwei Stromeinheiten, die die obere Spule verlassen, auszugleichen, zwei Stromeinheiten vom Knoten 60 durch das Erdfehlerrelais GFT2 zum Knoten 62 und vom Knoten 62 in Richtung zur oberen Spule des Hilfstransformators AT fließen. Die zwei Stromeinheiten, die durch das Erdfehlerrelais GFT2 fließen, lösen den Verbindungsschutzschalter T2 aus. Da der Strom, der den Knoten 60 in Richtung zum Knoten 62 verlässt, dem Strom entspricht, der zum Knoten 60 vom Hilfstransformator AT fließt, muss der Strom, der zum Knoten 60 vom Knoten 48 fließt, gleich Null sein. 2D zeigt, dass der Strom, der zum Knoten 60 vom Anschluss 38a des Stromsensors 38 fließt, Null ist; daher muss gemäß der ersten Kirchhoff'schen Regel der Strom, der zum Knoten 48 vom Knoten 44 fließt, ebenfalls Null sein.
  • 2D zeigt, dass 0,5 Stromeinheiten vom Anschluss 34a zum Knoten 44 fließen und 1,5 Stromeinheiten vom Anschluss 36a zum Knoten fließen. Da zwischen dem Knoten 44 und dem Knoten 48 kein Strom fließt, werden die 1,5 Stromeinheiten mit den 0,5 Stromeinheiten kombiniert, um zwei Stromeinheiten zu bilden, die vom Knoten 44 und durch das Erdfehlerrelais GFT1 zum Knoten 54 fließen, so dass der Verbindungsschutzschalter T1 ausgelöst wird.
  • Da der Strom, der vom Anschluss 38b und vom Anschluss 42b zum Knoten 50 fließt, Null ist, ist der Strom, der vom Knoten 50 wegfließt, ebenfalls Null. Daher ist der Strom, der durch das Erdfehlerrelais GFM3 fließt, gleich Null, so dass der Hauptschutzschalter M3 nicht ausgelöst wird.
  • Die Erdfehler-Schutzeinrichtung wurde vollständig analysiert, um sicherzustellen, dass sämtliche Regeln der Schaltkreisanalyse erfüllt sind. Der resultierende Strompfad in der Erdfehler-Schutzeinrichtung erzeugt einen Stromfluss durch die Erdfehlerrelais GFT1, GFM2 und GFT2. Der Stromfluss durch diese Erdfehlerrelais löst jeweils die zugeordneten Schutzschalter T1, M2 und T2 aus, so dass die Hauptsammelleitung 14 von den anderen Sammelleitungen des Systems 10 isoliert wird. Man beachte, dass kein Strom durch die Erdfehlerrelais GFM1 und GFM3 fließt, wodurch sichergestellt ist, dass die Hauptschutzschalter M1 und M3 nicht ausgelöst werden und somit die Hauptsammelleitung 12 und die Hauptsammelleitung 16 elektrische Energie zuführen können.
  • Bei anderen Typen von Erdfehler-Schutzeinrichtungen können die Haupt-Schutzschalter M1 und M3 Auslösesignale empfangen, bei denen die jedoch ein Auslösen durch selektive Koordination oder Rückhaltesignale, die von anderen Schutzschaltern übertragen werden, verhindert wird. Der Vorteil der Erdfehler-Schutzeinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch den Aufbau der Erdfehler-Schutzeinrichtung und die Verwendung des Hilfsstromtransformators AT eine Eigenselektivität geschaffen wird. D. h., dass durch die Verwendung der Erdfehler-Schutzeinrichtung der vorliegenden Erfindung keine selektive Koordination oder Rückhaltesignale von anderen Schutzschaltern des Systems erforderlich sind. Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass keine Hilfssteuerkontakte erforderlich sind und die Funktion völlig unabhängig vom Status der Schutzschalterkontakte ist.
  • Es sei darüber hinaus darauf hingewiesen, dass der Strom, der vom Erdfehlerrelais GFM3 zum Knoten 62 fließt, unter allen Umständen gleich Null bleibt, solange der Erdfehler GF auf der Hauptsammelleitung 14 vorhanden ist. Dies ist von Bedeutung, wenn die Arbeits- und Funktionsweise des Hilfsstromtransformators AT jeweils in Bezug auf den Betrieb des Grundfehlerrelais GFT2 betrachtet wird. Es besteht die natürliche Tendenz, dass der Strom vom Hilfsstromtransformator AT auch zum Erdfehlerrelais GFM3 und/oder zu anderen Stellen im rechten Abschnitt der Erdfehler-Schutzeinrichtung fließen kann. Aus dem gleichen Grunde kann, wenn durch das Erdfehlerrelais GFM3 Strom zum Erdfehlerrelais GFTM2 umgeleitet wird, der Strom, der eventuell durch den Hilfstransformator AT durch das Erdfehlerrelais GFM2 übertragen wird, ein Problem darstellen. Der Hilfstransformator AT schafft jedoch einen Isolationsgrad, durch den eine Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Teilen der Erdfehler-Schutzeinrichtung hergestellt werden kann.
  • Die vorhergehende Beschreibung ist nicht auf die beschriebene spezielle Ausführungsform begrenzt sondern durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche festgelegt. Z. B. kann, obwohl die bevorzugte Ausführungsform anhand eines Energieverteilungssystems mit drei Quellen und drei Lasten beschrieben wurde, der Aufbau ohne weiteres bei einem elektrischen Energieverteilungssystem mit mehr als drei Quellen oder drei Lasten angewendet werden. Bei diesen Systemen sind mehr als ein Hilfstransformator erforderlich, um den Auslösestrom an die zuständige Schutzschalter-Auslösefunktionseinheit zu verzweigen.

Claims (9)

  1. Elektrisches Energieverteilungssystem mit einer Erdfehler-Schutzeinrichtung, wobei das elektrische Energieverteilungssystem i) mehrere Mehrphasen-Stromquellen (2226) mit jeweils mehreren Phasenleitern und einem Neutralleiter, ii) eine Mehrphasen-Hauptsammelleitung, die an jeder der Stromquellen angeschlossen ist und mehrere Phasenleiter und einen Neutralleiter umfasst, iii) einen Hauptschutzschalter (M1, M2, M3), der mit jeder der Hauptsammelleitungen elektrisch verschalten ist, um den Stromfluss durch diese zu unterbrechen, iv) eine Mehrphasen-Verbindungssammelleitung, die zwischen jeder der Hauptsammelleitungen angeschlossen ist und mehrere Phasenleiter und einen Neutralleiter umfasst, und v) einen Verbindungsschutzschalter (T1, T2), der mit jeder der Verbindungssammelleitungen elektrisch verschalten ist, um den Stromfluss durch diese zu unterbrechen, aufweist, und die Erdfehler-Schutzeinrichtung – einen Stromsensor (3442), der jeder der Haupt- und Verbindungssammelleitungen zugeordnet ist, ein Ausgangsanschlusspaar hat und benachbart zu jeder der Haupt- und Verbindungssammelleitungen angeordnet ist, um einen Auslösestrom an den Ausgangsanschlüssen zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die Phasenleiter und den Neutralleiter an der Stelle des Stromsensors fließen, ändert, und – eine Auslösefunktionseinrichtung (GFM1, GFT1 usw.), die jedem der Haupt- und Verbindungsschutzschalter zugeordnet ist, wobei der Strom, der durch die Auslösefunktionseinrichtung fließt, den ihr zugeordneten Schutzschalter auslöst, aufweist, – wobei die Auslösefunktionseinrichtungen und Stromsensoren zusammen in mehreren Sensorschaltkreisen (34-GFM1-GFT1; 36-GFT1-GFM2; 38- GFT2-GFM3; usw.) angeordnet sind, um jede Auslöseeinrichtung in Abhängigkeit vom Auslösestrom vom Stromsensor bzw. den Stromsensoren innerhalb desselben Sensorschaltkreises auszulösen, wobei jeder fragliche Stromsensor einen Auslösestrom unter bestimmen Bedingungen erzeugt; dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfstransformator (AT) zum Übertragen eines zusätzlichen Auslösestroms von einem Stromsensor (36) außerhalb eines dieser Sensorschaltkreise (38-GFT2-GFM3) zu einer Auslöseeinrichtung (GFT2) innerhalb des Sensorschaltkreises vorgesehen ist, um auf den zusätzlichen Auslösestrom zusätzlich zu den Auslöseströmen von den Stromsensoren innerhalb dieses Sensorschaltkreises anzusprechen.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem die Stromsensoren, die Auslöseeinrichtungen und der Hilfstransformator so angeordnet sind, dass in Reaktion auf einen Erdfehler (GF) an einer bestimmten Stelle im Energieverteilungssystem die Erdfehler-Schutzeinrichtung den Auslösestrom durch diejenigen Auslöseeinrichtungen umleitet, die die Haupt- und Verbindungsschutzschalter auslösen, die zum Isolieren des Erdfehlers ausgelöst werden müssen.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine der Auslöseeinrichtungen (GFT2), die einem der Verbindungsschutzschalter zugeordnet ist, mit einer Sekundärwicklung des Hilfstransformators parallel geschalten ist.
  4. System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Auslösestrom nur durch die Sekundärwicklung fließt, wenn einer der Verbindungsschutzschalter benötigt wird, um in Reaktion auf den Erdfehler auszulösen.
  5. System nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem der Auslösestrom nicht durch die Primärwicklung fließt, wenn einer der Verbindungsschutzschalter (GFT2) nicht in Reaktion auf den Erdfehler auslösen soll.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mehreren Mehrphasen-Stromquellen wenigstens eine erste Stromquelle (22), eine zweite Stromquelle (24) und eine dritte Stromquelle (26) für mehrere Lasten (2832) umfasst, wobei das elektrische Energieverteilungssystem einen elektrischen Energieverteilungsschaltkreis hat, aufweisend: – eine erste Hauptsammelleitung (12) und einen ersten Hauptschutzschalter (M1), der zwischen der ersten Stromquelle (22) und der ersten Hauptsammelleitung elektrisch angeschlossen ist, – eine zweite Hauptsammelleitung (14) und einen zweiten Hauptschutzschalter (M2), der zwischen der zweiten Stromquelle (24) und der zweiten Hauptsammelleitung elektrisch angeschlossen ist, – eine dritte Hauptsammelleitung (16) und einen dritten Hauptschutzschalter (M3), der zwischen der dritten Stromquelle (26) und der dritten Hauptsammelleitung elektrisch angeschlossen ist, – eine erste Verbindungssammelleitung (18), die zwischen der ersten Hauptsammelleitung und der zweiten Hauptsammelleitung angeschlossen ist, – eine zweite Verbindungssammelleitung (20), die zwischen der zweiten Hauptsammelleitung und der dritten Hauptsammelleitung angeschlossen ist, – einen ersten Verbindungsschutzschalter (T1), der in der ersten Verbindungssammelleitung elektrisch angeschlossen ist, um den Strom, der durch die erste Verbindungssammelleitung fließt, zu unterbrechen, – einen zweiten Verbindungsschutzschalter (T2), der in der zweiten Verbindungssammelleitung elektrisch angeschlossen ist, um den Strom, der durch die zweite Verbindungssammelleitung fließt, zu unterbrechen, und – eine Erdfehler-Schutzeinrichtung (10), die mit dem elektrischen Energieverteilerschaltkreis magnetisch gekoppelt, mit einem Auslösestrom, der nur in Reaktion auf eine Erdfehlerbedingung (GF) im elektrischen Energieverteilerschaltkreis fließt, wobei die Erdfehler-Schutzeinrichtung aufweist: – einen ersten Stromsensor (34), der einen ersten (34a) und einen zweiten (34b) Ausgangsanschluss hat und benachbart zum ersten Hauptschutzschalter angeordnet ist, um den Auslösestrom durch die Ausgangsanschlüsse zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die erste Hauptsammelleitung fließen, ändert, – einen zweiten Stromsensor (36), der einen ersten (36a) und einen zweiten (36b) Ausgangsanschluss hat und benachbart zum zweiten Hauptschutzschalter angeordnet ist, um den Auslösestrom durch die Ausgangsanschlüsse zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die zweite Hauptsammelleitung fließen, ändert, – einen dritten Stromsensor (38), der einen ersten (38a) und einen zweiten (38b) Ausgangsanschluss hat und benachbart zum dritten Hauptschutzschalter angeordnet ist, um den Auslösestrom durch die Ausgangsanschlüsse zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die dritte Hauptsammelleitung fließen, ändert, – einen vierten Stromsensor (40), der einen ersten (40a) und einen zweiten (40b) Ausgangsanschluss hat und benachbart zum ersten Verbindungsschutzschalter angeordnet ist, um den Auslösestrom durch die Ausgangsanschlüsse zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die erste Verbindungssammelleitung fließen, ändert, – einen fünften Stromsensor (42), der einen ersten (42a) und einen zweiten (42b) Ausgangsanschluss hat und benachbart zum zweiten Verbindungsschutzschalter angeordnet ist, um den Auslösestrom durch die Ausgangsanschlüsse zu erzeugen, der sich direkt mit der Vektorsumme der Ströme, die durch die zweite Verbindungssammelleitung fließen, ändert, – eine erste Auslöseeinrichtung (GFM1), die mit dem ersten Hauptschutzschalter verbunden ist, wobei der durch die erste Auslöseeinrichtung fließende Strom den ersten Hauptschutzschalter auslöst, – eine zweite Auslöseeinrichtung (GFM2), die mit dem zweiten Hauptschutzschalter verbunden ist, wobei der durch die zweite Auslöseeinrichtung fließende Strom den zweiten Hauptschutzschalter auslöst; – eine dritte Auslöseeinrichtung (GFM3), die mit dem dritten Hauptschutzschalter verbunden ist, wobei der durch die dritte Auslöseeinrichtung fließende Strom den dritten Hauptschutzschalter auslöst, – eine vierte Auslöseeinrichtung (GFT1), die mit dem ersten Verbindungsschutzschalter verbunden ist, wobei der durch die vierte Auslöseeinrichtung fließende Strom den ersten Verbindungsschutzschalter auslöst, – eine fünfte Auslöseeinrichtung (GFT2), die mit dem zweiten Verbindungsschutzschalter verbunden ist, wobei der durch die fünfte Auslöseinrichtung fließende Strom den zweiten Verbindungsschutzschalter auslöst, und – einen Hilfstransformator (AT) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei die fünfte Auslöseeinrichtung mit der Sekundärwicklung parallel geschalten ist, wobei i) der erste Ausgangsanschluss des ersten Stromsensors mit einer Seite der vierten Auslöseeinrichtung, dem ersten Ausgangsanschluss des zweiten Stromsensors, dem ersten Ausganganschlusses des dritten Stromsensors, einer Seite der fünften Auslöseeinrichtung und einer Seite der Sekundärwicklung des Hilfstransformators verbunden ist, ii) der zweite Ausgangsanschluss des ersten Stromsensors mit dem ersten Ausgangsanschluss des vierten Stromsensors und einer Seite der ersten Auslöseeinrichtung verbunden ist, iii) der zweite Ausgangsanschluss des vierten Stromsensors mit dem ersten Ausgangsanschluss des fünften Stromsensors, dem zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Stromsensors und einer Seite der Primärwicklung des Hilfstransformators verbunden ist, iv) die andere Seite der Primärwicklung des Hilfstransformators mit einer Seite der zweiten Auslöseeinrichtung verbunden ist, v) die andere Seite der zweiten Auslöseeinrichtung mit der anderen Seite der ersten Auslöseeinrichtung und der anderen Seite der vierten Auslöseeinrichtung verbunden ist, vi) der zweite Ausgangsanschluss des fünften Stromsensors mit einer Seite der dritten Auslöseeinrichtung und dem zweiten Ausgangsanschluss des dritten Stromsensors verbunden ist, und vii) die andere Seite der dritten Auslöseeinrichtung mit der anderen Seite der fünften Auslöseeinrichtung und der anderen Seite der Sekundärwicklung des Hilfstransformators verbunden ist.
  7. Elektrisches Energieverteilungssystem nach Anspruch 6, wobei der Hilfstransformator einen ersten Teil der Erdfehler-Schutzeinrichtung von einem zweiten Teil der Erdfehler-Schutzeinrichtung isoliert und den Auslösestrom vom ersten Teil der Erdfehler-Schutzeinrichtung zum zweiten Teil überträgt, so dass die geeignete Auslöseeinrichtung so angeordnet ist, um den Auslösestrom aufzunehmen und den ihr zugeordneten Schutzschalter auszulösen, wenn ein Erdfehler im elektrischen Energieverteilerkreis auftritt.
  8. Elektrisches Energieverteilungssystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Auslösestrom durch die Sekundärwicklung des Hilfstransformators nur fließt, wenn der zweite Verbindungsschutzschalter erforderlich ist, um in Reaktion auf eine Erdfehlerbedingung auszulösen.
  9. Elektrisches Energieverteilungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem der Auslösestrom durch die zweite Auslöseeinrichtung, die vierte Auslöseeinrichtung und die fünfte Auslöseeinrichtung in Reaktion auf die Erdfehlerbedingung auf der zweiten Hauptsammelleitung fließt.
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