DE839820C - Vergleichsschutzeinrichtung fuer Leitungs- und Sammelschienenfehler in elektrischen Anlagen - Google Patents

Vergleichsschutzeinrichtung fuer Leitungs- und Sammelschienenfehler in elektrischen Anlagen

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DE839820C
DE839820C DEL1315A DEL0001315A DE839820C DE 839820 C DE839820 C DE 839820C DE L1315 A DEL1315 A DE L1315A DE L0001315 A DEL0001315 A DE L0001315A DE 839820 C DE839820 C DE 839820C
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DE
Germany
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protection device
selective protection
line
comparison
relay
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DEL1315A
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DE1612371U (de
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Heinrich Dipl-Ing Borberg
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Vergleichsschutzeinrichtung für Leitungs- und Sammelschienenfehler in elektrischen Anlagen 7tir:\tiregting von Selektivsclititzrelais verwendet man bekanntlich Clterstroni- oder Unterimpedanzamvurf oder Beide gleichzeitig. Besonders in Höchstspanntingsnetzen gilt es aber Betriel>sverliältnisse. bei denen der Ktirzsclilußstrom vorn licti-iel>sstrotn nicht me'lirhinrcichendunterschieden werden kann. :\ttcli tritt höchstens in den der Fehlerstelle nahegelegenen Stationen ein inerkliclier Sliatitititigsztisamnienl>i-ticli ein. Somit liegt das :\nre@,rel<riteritim nur noch für die dem liesch:idigtcn .\nlagenteil zugeordneten Relais vor. Bei Versagern kann tnan daher die weiter zririickliegenden Sclititzrelais nicht mehr als Reserveschutz hetracbteii. da für alle diese helais kein :\ttregelcriteritini mclir besteht.
  • lici Samntelschiencnkurzschlüssen ist aus den gleiclieii Gründen schon für die im ,clititzlwreiclt liegenden Relais eine einwandfreie Anregung in Trage gestellt. Gegenstand der Erfindung ist eine Selektivschutzeinriclitung zur Sicherstellung der Anregung von Sclititzrelais hei Leitungs- und Sammelschienenfehlern in elektrischen Anlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Vergleich sämtlicher zu-und abfließender Ströme der gleichen Netzspannung einer Anlage stattfindet und die Anregung nur auf dein Altz«-eig mit dem größten Strom vorbereitet wird. Die :'nregung für die Schutzrelais der Leitung zwischen zwei Stationen findet erst statt, wenn auf dieser Leitung der größte Strom fließt, ini Vergleich zu den anderen von jeder Station gespeisten Leitungen. Der Vergleich selbst erfolgt in an sich bekannter Weise über Hilfsadern.
  • Bei diesem Verfahren wird von folgender Überlegung ausgegangen: Eine Höchstspannungsanlage kann im allgemeinen von drei Seiten gespeist werden. In die Anlage führt sozusagen eine Durchgangsleitung mit einem Abzweig, über den gleichfalls eingespeist oder Leistung entnommen werden kann. Im Kurzschlußfalle wird daher der vom Fehler betroffene Leitungsabschnitt stets einen höheren Strom führen als die unbeschädigte Leitung, da der Strom der schadhaften Leitung sich aus dem Strom der unbeschädigten Leitung und dem des Abzweiges zusammensetzt. Es wird also in vermaschten Netzen in Verbindung mit Anlagen mit mindestens drei Einspeisungen stets die fehlerhafte Leitung den größten Strom von beiden Seiten zugeführt bekommen. Wendet man in jeder Anlage einen Stromvergleich, wie schon erwähnt, an und benutzt für die Anregung des Relaisschutzes den sich hierbei ergebenden höchsten Strom, so wird zwangsläufig die fehlerhafte Leitung ausgewählt. Eine Anregung des Schutzes darf aber erst erfolgen, wenn das beschriebene Merkmal an beiden Enden der schadhaften Leitung auftritt. Dieser Zustand wird über Hilfsadern in bekannten Anordnungen festgestellt. Hinsichtlich der Schaltung ist das Ruhestromprinzip zu bevorzugen, da jede Unterbrechung unweigerlich gemeldet wird. Tritt eine solche Unterbrechung im Kurzschlußfalle ein, so ist auf alle. Fälle die Auslösung der beschädigten Leitung sichergestellt.
  • Die Anregung nach dem angegebenen Verfahren kann zum Anwurf von zusätzlichen Selektivschutzrelais dienen, aber auch sofort zu :,\uslö:sezw-ecken benutzt werden.
  • Da für die eine oder andere Leitung schon im Normalbetrieb das zuvor definierte Anregekriterium vorhanden sein kann, ist noch ein zweites Merkmal erforderlich. Die Erfahrung hat gezeigt, <laß in Höchstspannungsnetzen praktisch jeder Fehler mit einem Erdschluß beginnt. In Netzen mit, starrer Sternpunktserdung entsteht dann ein einpoliger Erdkurzschluß, der sofort abgeschaltet werden muß. Bei Kombination des lreschrieb.enen Stromvergleichs in Verbindung finit dein Merkmal eines Erdschlusses ist eine einwandfreie Anregung der Relaisanordnung des beschädigten Leitungsabschnittes gegeben.
  • In durch Erdschlußspulen kompensierten Netzen tritt im Erdschlußfalle keine Änderung derEnergieverteilung ein, da der Erdschluß keine Störung iin Kurzschlußcharakter bedeutet. Es muß dann zusätzlich noch ein drittes Kriterium in Form eines Richtungsvergleichs am Anfang und Ende der Leitung hinzugezogen werden, um eine Fehlauslösung; ins Erdschlußfalle zu verhindern. Um die Richtungsrelais nicht dauernd unter Spannung eialten zu müssen, ist eine Befragung erst zweckmäßig, wenn für den Stromvergleich im Falle eines Erdschlusses das Anregekriterium gegeben ist. Im Kurzschlußfalle rnit Erde kann dieses letztere Kriterium wieder wirkungslos gemacht werden, wobei die auftretende Spannungsabsenkung benutzt wird. Dann gelten für einen Kurzschluß mit Erde ici kompensierten Netzen die gleichen Überlegungen wie in starr geerdeten Netzen.
  • Statt des Kriteriums eines Erdschlusses bzw. eines zusätzlichen Richtungsvergleichs kann sowohl in starr geerdeten als auch in kompensierten Netzen der Spannungszusammenbruch als zweites Kriterium herangezogen werden, sofern dieses Merkmal in den der Störungsstelle angrenzenden Anlagen mit Gewißheit vorliegen wird.
  • Selbstverständlich sind auch Kombinationen möglich. In starr geerdeten Netzen kann z. B. neben dem als grundsätzliches Kriterium verwendeten Stromvergleich das Vorliegen eines Erdscblusses und Spannungszusammenbruchs als gleichberechtigtes zusätzliches ':Merkmal zum Einsatz gebracht werden.
  • Vermutlich wird in kompensierten Netzen als erstes Merkmal der Stromvergleich und als zweites der Spannungszusammenbruch genügen. Notfalls wird gleichberechtigt zu letzterem der Erdschluß mit zusätzlichem Richtungsentscheid hinzugefügt, wenn man insbesondere bei Dopl>elerdschlüssen nicht mit einem für das Kriterium genügend großen Spannungszusammenbruch rechnen kann.
  • Auch Sammelschienenkurzschlüsse verlaufen erfahrungsgemäß mit Erdberührung, aber ganz bestimmt mit Spannungszusammenbrüchen. Zur Erfassung dieser Fehler wird des öfteren ein Differentialschutz verwendet. Ein solcher ist aber nicht immer zu verwirklichen, wenn die Samrhelschienenanlage kompliziert ist und sich dieBetriebsverhältnisse sowie Schaltkombinationen lausend ändern. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet dagegen auf alle Fälle richtig, sogar dann, wenn nur zwei- oder einseitige Einspeisung auf den Fehler stattfindet.
  • Benutzt man in kompensierten Netzen als zusätzliches Kriterium den erwähnten Richtungsvergleich, so wäre dieser unter Ausnutzung des Spannungszusammenbruchs wirkungslos zumachen.
  • Zunächst ist das Anrege- und Auslösekriterium für die Leitung gegeben, die den größten Kttrzschlußstrom zur Fehlerstelle führt. Sofort nach Abschaltung der ersten Leitung folgen die weiteren, denKurzschluß speisendenI_eitungen nacheinander. Sind noch zwei Zuspeisungen vorhanden, so ist anzunehmen., daß sie sich hinsichtlich der Höhe des Kurzschlußstroms so weit unterscheiden, daß das Kriterium der Anregung und Auslösung gegeben ist. Die letzte einspeisende Leitung wird dann ebenfalls abgeschaltet.
  • Bei Schalterversagern an dein einen oder andcr.°ir Leitungsende wird der programmatische Ablauf der Schalthandlungen in keiner Weise beeinträchtigt, da es an und für sich gleichgültig ist, ob laei Sammelschienenkurzschlüssen die Schalter in der defekten Anlage oder die korrespondierenden Schalter auslösen. Auch der Stromvergleich wird nicht gestört, da bei Unterbrechung der durch den Schutz ausgewählten Leitung an nur einem Ende die Energiezufuhr über die Leitung aufhört und die Auswahl automatisch auf die nächste Leitung übergeht.
  • Würde bei einem Leitungsfehler ein Schalter versagen, so ist die Anordnung so gewählt, daß das bei Auftreten des Fehlers einmal gewählte Relaiskriterium unverändert bestehenbleibt. Für den in den nächstzurückliegenden Anlagen befindlichen Peserveschutz könnten ohnehin die erforderlichen Anregekriterien nicht eintreten, da das Merkmal des größten Stromes sich nach wie vor auf der fehlerhaften Leitung befindet. Um auch in diesem Falle eine Abschaltung des Fehlers zu erreichen, wird in jeder .Anlage ein Zeitrelais vorgesehen, das zur Anregung kommt, wenn eine Relaisapparatur des Leitungsvergleichsschutzes anspricht, und das sämtliche dem Netz gleicher Spannung zugeordnete Schalter der Anlage mit einer kleinen Zeitverzögerung gegenüber dein Vergleichsschutz zur Auslösung bringt.
  • Die Relaisanordnung ist selbstverständlich so geschaltet, daß sie auch bei einseitiger Belieferung der Fehlerstelle auslöst.
  • Neben der Sicherstellung der Anregung, unabhängig vom Kurzschlußstrom und von der vorliegenden Unterimpedanz, zeichnet sich der beschrielyene Schutz ]in Vergleich mit den handelsüblichen Vergleichsschutzeinricntungen dadurch aus, dali sein Schutzbereich nicht nur auf die zugeordnete Leitung beschränkt bleibt, sondern zwangsläufig ohne Mehraufwand ein Sammelschienenschutz erzielt wird.
  • Auch entfallen zusätzliche Anordnungen für einen Reserveschutz.
  • Rechnet man mit mehrfachen Schalterversagern. so kann man noch eine sogernannte Mitnahmeschaltung in bekannter Form anordnen.
  • Die vorgeschlagenen Relaiseinrichtungen sind in llöchstspannungsnetzen am Platze, wenn AnregeschNvierigkeiten für den üblichen Selektivschutz vorliegen und wenn auf eine Distanzmessung wegen der Möglichkeit von falschen Ergebnissen verzichtet werden soll.
  • Die vorgeschlagene Schaltung ist aber auch für Nlittelspannungsnetze gedacht, wenn wegen kurzer Streckenlängen Distanzrelais nicht mehr Verwendung finden können und Vergleichsschutzeinrichtungen zum Einbau gelangen müssen.
  • In vermaschten Netzen mit Anlagen mit mindestens drei Abzweigen kann die vorgeschlagene Relaisatiocdnung auch als Ersatz des Distanzschutzes dienen.

Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selektivschtitzeinrichtung zur Sicherstellung der Anregung von Schutzrelais 1>e i Leittrogs- und Sammelsdhienenfehlern in elektrischen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich sämtlicher zu- und abfließender Ströme der gleichen Netzspannung einer Anlage stattfindet und die Anregung nur auf dem .\bzweig mit dem gr<iliten Strom vorbereitet wii-<l.
  2. 2. Selektivschutzeinric''htung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung für die Schätzrelais der Leitung zwischen zwei Stationen erst stattfindet, wenn auf dieser Leitun- im Vergleich zu den anderen von jeder Station gespeisten Leitungen der größte Strom fließt.
  3. 3. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich in an sich bekannter Weise über Hilfsadern stattfindet.
  4. 4. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen des Anregekriteriums dieses zur sofortigen Auslösung des beschädigten Leitungsabschnittes benutzt wird.
  5. 5. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich über eine Ruhestromschaltung ausgeführt wird und im Fehlerfalle sichergestellt ist, daß bei Unterbrechung im Strompfad der Hilfsadern trotzdem eine Abschaltung erfolgt.
  6. 6. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Fehlanregungen als zusätzliches Kriterium das Auftreten eines Erdschlusses verwendet wird.
  7. 7. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Fehlanregungen als zusiitzlicli,:" Kriterium ein Energierichtunesvergleich stattfindet. B.
  8. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Fehlanregungen zusätzlich die Höhe der Spannung überwacht wird. g.
  9. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je nach den Betriebsverhältnissen die Maßnahmen der Ansprüche 6 bis 8 beliebig kombiniert angewendet werden. io.
  10. SelektivschutzeinrichtungnachAnspruch'i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß im Fehlerfalle, insbesondere bei Sammelschienenfehlern, der Richtungsentscheid wirkungslos gemacht wird. i i.
  11. Selektivschutzeinrichtungnach°Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß >ei Leitungsfehlern die in den nächstgelegenen Anlagen angeregten Relaisanordnungen den Reserveschutz für sämtliche Schalter der gleichen Spannung der fraglichen Anlagen vorbereiten.
  12. 12. SelektivschutzeinrichtungnachAnspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß der erstmalige Entscheid der Vergleichsanordnung bis zum Verschwinden des Fehlers festgehalten wird.
  13. 13. SelektivschutzeinrichtungnachAnsnruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisanordnung derart geschaltet ist, daß sie auch bei Stichleitungsbetrieb arbeitet.
  14. 14. Selektivschutzeinrichtungnach Anspruch i 1»s 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus Gründen der Sicherheit durch die Relaisanordnung noch ein sogenannter Mitnahmeschutz angeregt wird.
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