-
Schnelldistanzschutzeinrichtung in Einrelaisschaltung Es ist bekannt,
bei Distanzschutzeinrichtungen sog. einsystemige Sparschaltungen vorzusehen, welche
nur ein Distanz- und Energierichtungsglied je Leitungsende verwenden. Bei kurzen
Auslösezeiten können jedoch einige Mängel bei dieser Schaltung auftreten, die in
der Beeinflussung der Distanzmessung durch Fehlerwechsel bestehen, wie dies z. B.
in Höchstspannungsnetzen durch nachträglichen Überschlag des Kurzschlußlichtbogens
auf die ursprünglich noch gesunde dritte Phase möglich ist. Ein solcher Überschlag
bedeutet den Übergang eines zweipoligen Fehlers in einen dreipoligen; was im allgemeinen
bestimmte Umschaltungen in Strom- und Spannungspfad der Relais zur Folge hat, da
eine Angleichung des Meßsystems an die in verändertem- Fehlerfalle maßgebenden elektrischen
Größen erfolgen muß. Beispielsweise wird bei bekannten Schaltungen auf der Abnahmeseite
eines Zwischenwandlers der Strom bei Fehlern, die alle Phasen, in denen der Strom
gemessen wird, betrifft, halbiert. Diese Schaltung arbeitet so lange einwandfrei,
als die Eigenzeit der Meßglieder die Dauer der Umschaltung mit Sicherheit übersteigt.
Im anderen Falle verursacht die bis zur Vollendung der Umschaltung unerwünscht auftretende
kurzzeitige Stromerhöhung im Strompfad des Meßgliedes, daß ein entfernteres Relais,
das nicht auslösen soll, abschaltet.
-
Zur Behebung dieses Mangels wird nun nach der Erfindung die Erregung
des Impedanzmeßwinkels derart beeinflußt, daß die bei einem Fehlerwechsel mögliche,
bis zur Vollendung der erforderlichen Umschaltungen des Strompfades gegebenenfalls
unerwünscht auftretende kurzzeitige Erhöhung des Meßstromes unwirksam gemacht oder
am Entstehen gehindert wird.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
-
Abb. i zeigt eine einsystemige Schaltung für Distanzschützeinrichtungen.
Die Spannungswandler der Phasen r s t sowie die
Stromwandler für
die Phasen R S T sind der Einfachheit halber weggelassen. 2 und 3 sind Gleichrichteranordnungen,
zwischen denen das -NIefglied Z liegt. i ist ein Zwischenwandler rnit einem Parallelwiderstand
d.. Im Sp:t"-nungspfad liegen die Umschalter ca und b, dit: von Anregemagneten .-3
bzw. B betätigt werden. `'erden beide Magnete erregt, so schließt sich auch der
Kontakt ca -[- b.
-
besteht nun an irgendeinem Punkt des geschützten NTetzes zunächst
ein zweipoliger Kurzschluß RS, so ist der Spannungsumschaltkontakt a umgelegt, und
das Meßsystem wird von der Spannung Ujts und dem Strom 7R erregt. Demzufolge fließen
in der Tauchspule des Meßgliedes Z die Ströme i" und ii. Im Stromzeitdiagranim der
Abb. 2 sind diese beiden Größen zunächst so aufgetragen, daß i, um etwa ioOio größer
ist als ii, d. h. der angenommene Kurzschluß Rs befindet sich um diesen Betrag jenseits
der Ansprechgrenze des Impedanzkippgliedes, das seinen Kontakt also geöffnet hält.
Zum Zeitpunkt i (t = (l) möge nun an der Fehlerstelle ein zusätzlicher Überschlag
zur Phase 7' auftreten. Im gleichen Augenblick -wird dann der neu hinzugetretene
Kurzschlußstrorn 7T über den Zwischenwandler i auch auf das Meßsystem übertragen,
das nun zunächst unter dem Einfluß des i,73fachenStroines fi steht. Praktisch -wird
der Meßstrom zwar -wegen der vorhandenen Glättungskondensatoren nicht so plötzlich
ansteigen, wie dies im Diagramm der Einfachheit halber dargestellt ist. Das gleiche
gilt auch für den Abfall der Meßströme, der ebenfalls ntir nach der bekannten e-Funktion
verlaufen kann.
-
Im Spannungspfad wird im Zeitpunkt 2 der _XIeßstrom durch das Öffnen
des Ruhekontalztes b unterbrochen und im Zeitpunkt 3 nach Vollendung der Umschaltung
wieder zugeschaltet. Damit ist wieder die ursprüngliche Höhe des Meßstromes i, erreicht
und die Umschaltung des Spannungspfades restlos vollzogen.
-
Irr. Zeitpunkt d. schließt auch der Kontakt c, + b und erregt damit
das Hilfsrelais-Il, das im Zeitpunkt 5 den Meßstrom i.i durch Kurzschließen der
einen sekundären Wicklungshälfte des Zwischenstromwandlers durch den unterbrechungslos
umschaltenden Kontakt 331- praktisch zum Verschwinden bringt. Im Zeitpunkt
6 ist die Umschaltung dann auch ini Strompfad endgültig vollzogen, und das Meßglied
wird von Strömen i" und il durchflossen, die wieder im gleichen Verhältnis zueinander
stehen wie beim zweipoligen Kurzschluß RS. In der Zwischenzeit ist dies jedoch keineswegs
der Fall. Insbesondere ist in ' dem schraffiert dargestellten Zeitintervall @-ön
i bis 5 der Meßstrom i1 wesentlich größer als i", so daß das Meßglied während der
U nischaltung fälschlicherweise ansprechen kann. 'wenn seine Eigenzeit kurz genug
dazu ist.
-
Wie das Diagramm der Abb.2 deutlich `zeigt, ist die Möglichkeit einer
Fehlschaltung nicht sosehr in der kurzzeitigen Spannungsunterbrechung begründet
als vielmehr in der Vergrößerung des Meßstromes il, die während einer ungleich längeren
Zeit anhält. Die kurz anhaltende Unterbrechung des Spannungspfades infolge der Zeitkonstante
des Kondensatorkreises hat vielmehr nur eine ganz unmerkliche Absenkung des Meßstromes
i" während der Umschaltung zur Folge, so dal also in erster Annäherung mit einer
praktisch konstanten Erregung des Spannungssystems auch beim Fehlerwechsel gerechnet
-werden kann. Im Strompfad kann die Erregung jedoch theoretisch den i,73fachen Betrag
kurzzeitig erreichen.
-
Abb. 3 -neigt die erfindungsgemäße Schall tung, die sich von dein
Strompfad der Anordnung nach Abb. i im -wesentlichen durch die Stromumschaltkontakte
a, und b, unterscheidet, die den Strom erst nach Ansprechen der zugehörigen Anregemagnete
unterbrechungslos auf den Zwischenstromwandler und damit auf das Meßsystem schalten.
Bedingung für diese Schaltung ist, daß der Kontakt a1 ,'- h, höchstens gleichzeitig,
keinesfalls aber nach Betätigung der Phasenstromkontakte a., oder b, umgelegt -wird.
Wie Abb. 3a zeigt, kann der Kontakt a, --,'- b, gegebenenfalls durch zwei
Einzelkontakte a,' und b,' ersetzt -werden.
-
Eine andere erfindungsgemäße Lösung zeigt die Schaltung nach Abb.
4.. Bei dieser Anordnung sind in der mittleren Phase S zwei in Reihe geschaltete
Umschaltkontakte a_ und b= vorgesehen, die im fehlerfreien Betrieb die Zuführung
der Phase S zti dein Zwischenstromwandler i unterbrochen halten und von denen der
eine die Phase S mit der Phase R und der andere die Phase S mit der Phase Z' verbindet.
Bei dieser Schaltung haben die beiden Erregerwicklungen des Zwischenstromwandlers
primärseitig nur je die halbeWindungszahl imVergleich zu derAusfiihrung nach Abb.
3, da infolge der besonderen Anordnung der Umschaltkontakte a.= und b., bei allen
Fehlern stets beide Wich lungslhälften Kurzschlußstrom führen. Hier durch entfällt
die -Notwendigkeit einer Stromhalbierung auf der Sekundärseite; der Uni Schaltkontakt
a, -I- b, wird damit überflüssig.
-
Eine andere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Differenzschaltung
mit elastischer Umschaltung ist in Abb. 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist
grundsätzlich kein Zwischenstromwandler mehr erforderlich Statt dessen sind zwei
'-Nebenschlußwiderstände
R1 und R2 vorgesehen, deren Spannungsabfall
über einen übertrager i' dem Strompfad des Meßsystems zugeführt wird. Dieser Wandler
braucht lediglich die sehr geringe Meßleistung des Irnpedanzmeßgliedes zu übertragen
und kann daher sehr klein gehalten und in das Relaisgehäuse eingebaut werden.
-
Die Schaltung nach Abb. 5 benötigt ebenfalls nur zwei in den Phasen
R und T liegende Umschaltkontaktea3 und b3. Bei einem zweipoligen
Kurzschluß RS wird dem Meßglied der Spannungsabfall am Shunt R1 zugeführt. Der Kontakt
a3 verbindet außerdem den Nebenschlußwiderstand R2 mit dem Anfang einer zweiten
Erregerwicklung des Wandlers i' und bereitet so gleichzeitig die Schaltung auf einen
Übergang in einen dreipoligen Fehler vor. Tritt nun tatsächlich nachträglich ein
Überschlag zur Phase T auf, so kann der hierbei unv erzögert einsetzende Spannungsabfall
am Nebenschlußwiderstand R2 nicht mehr zu einer Erhöhung des Meßstromes am Impedanzglied
führen, so daß eine Fehlmessung ausgeschlossen ist. Nach der Umschaltung des Kontaktes
b liegt nämlich der gesamte Spannungsabfall der Nebenschlttßwiderstände R1 und R2
an der zweiten Erregerwicklung. Diese hat die gleiche Windungszahl wie die beiden
anderen Primärwicklungen zusammengenommen, so daß hiermit gleichzeitig die erforderliche
Halbierung der Meßgröße im Strompfad durchgeführt ist. Auch in diesem Falle ist
eine Umschaltung auf der Sekundärseite nichterforderlich.
-
Besonders einfach gestaltet sich bei der Schaltung nach Abb.5 die
Doppelerdschlußerfassung, wie Abb. 6 zeigt. Zur Einführung des Unsymmetriestromes
ist noch ein Widerstand R, vorgesehen. Im Doppelerdschluß RS und ST wirkt dann im
Impedanzmeßglied eine Meßgröße, die dem Betrage JR -j- To bzw. JT + Ja proportional
ist. Zur Erfassung des Doppelerdschlusses TR ist die Eliminierung des Stromes der
Phase R erforderlich. Dies geschieht durch ein Hilfsrelais, dessen Umschaltkontakte
ebenfalls nicht mehr im direkten Wandlerstrompfad zu liegen braucht. Sein Kontakt
i legt den Spannungsabgriff auf die Erregerwicklung 2 mit doppelter Windungszahl
um, wodurch eine Stromhalbierung im Doppelerdschlußfalle TR nicht mehr notwendig
wird. Im Doppelerdschluß RS oder ST erfolgt die Stromhalbierung beispielsweise mit
Hilfe einer Mittelanzapfung auf der Sekundärseite des -Wandlers i' durch einen Kontakt
d, der von einem in der Nullpunktsleitung liegenden Relais D betätigt wird.