DE854965C - Differentialschutzschaltung - Google Patents
DifferentialschutzschaltungInfo
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- DE854965C DE854965C DEP2379A DEP0002379A DE854965C DE 854965 C DE854965 C DE 854965C DE P2379 A DEP2379 A DE P2379A DE P0002379 A DEP0002379 A DE P0002379A DE 854965 C DE854965 C DE 854965C
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency 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
- H02H3/28—Emergency 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
- H02H3/30—Emergency 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 using pilot wires or other signalling channel
- H02H3/305—Emergency 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 using pilot wires or other signalling channel involving current comparison
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Description
- Differentialschutzschaltung Zur Erfassung von Kurzschlüssen auf Strecken, Anlageteilen und Geräten verwendet man in der Hochspannungstechnik Sehutzrelaiis. Weitgehend eingeführt haben sich Überstromrelais mit fester (UMZ-Relais) und von der Höhe des Stromes abhängiger Zeiteinstellung (AMZ-Relais) in strahlenförmig betriebenen Netzen.
- Bei größeren Ansprüchen, z. B. in Ringnetzen, finden vielfach gerichtete Überstromrelais mit gegenläufiger Zeiteinstellung Verwendung, während vollends in vermaschten Hochspannungsnetzen sich das Distanzrelais, eine Kombination eines gerichteten Relais mit einem von der Fehlerentfernung abhängigen Meßglied für den Zeitablauf, seinen Platz gesichert hat.
- Eine Sonderrolle unter denn Schutzrelais nehmen die sogenannten Vergleichsschutzeinrichtungen ein. Unter einem Längsvergleichssch.utz versteht man eine Relaiskombination, bei der - entweder die Stromrichtung oder die Leistungsrichtung am Anfang und Ende des Schützlings über Hilfsadern miteinande- verglichen wird.
- Derartige Anordnungen sind unter dem Namen Differentialschutz, Stromrichtungsvergleichsschutz bzw. Richtungsvergleichssdhutz bekannt.
- Der vorliegende Erfindungsgedanke beschäftigt sich ausschließlich mit dem Differentialschutz. Während man ursprünglich Differentialschutzeinrichtungen schlechthin dreiphasig ausgeführt hat, erkannte man, daß eine zweiphasige Anordnung in Netzen mit freiem oder über Erdschlußspulen geerdetem Sternpunkt genügende Sicherheit bietet, wobei man die Möglichkeit eines Fehlers am Sternpunkt selbst bewußt außer acht läßt. Hierdurch ergab sich schon eine wesentliche Ersparnis an Aufwendungen für Wandler. Die Beschaffungskosten für Relais werden bei zweiphasiger Anordnung des Differentialschutzes nur in geringem Ausmaße beeinflußt.
- Es ist auch keine Differentialschutzschaltung bekannt, bei der auf die zusätzliche Bereitstellung einer getrennten Hilfsstromquelle verzichtet werden konnte.
- Da zur Erzielung einer einwandfreien Differenzbildung in .de:- Wandlerschaltung entweder eine genaue Abgleichung der Wandler notwendig ist, um Fehlauslösungen des bzw. der Differentialrelais zu verhindern, oder die Relais selbst gegen Fehlansprechen bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches gesichert werden müssen, sind somit im allgemeinen weitere Aufwendungen erforderlich.
- Bei dieser Auslegung des Differentialschutzes ging man von der Forderung aus, einerseits die Einrichtung gegen Fe'hlansprec'hen vollkommen zu sichern, andererseits bei Fehlern innerhalb des Schutzbereiches größte Empfindlichkeit zu erzielen. Solche Ansprüche sind oft übertrieben und entbehren im allgemeinen ihrer Realität.
- In den meisten Fällen wird es möglich sein, sich über die minimale Höhe des zu erwartenden Kurzschlußstromes A-ufschluß zu verschaffen. Man wird dann den Schutz auf verhältnismäßig hohen Ansprechstrom einstellen können, und zwar so hoch, daß etwaige Falschströme bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches wirkungslos sind, ohne daß das gewünschte Arbeiten des Schutzes bei Fehlern innerhalb des Schutzbereiches gefährdet ist.
- Erfindungsgemäß ist für die beschriebenen Verhältnisse im Auslösestromkreis des Differentialschutzes ein Überstromrelais, gegebenenfalls mit einer Zeitverzögerung, vorgesehen, dessen Stromeinstellung höher ist als der größtmögliche Fehlerstrom.
- Eine weitere Vereinfachung ist möglich, wenn man auf getrennte Aufstellung einer Stromquelle für die Gleichstromauslösung der Schalter verzichtet und den Strom der Differentialschutzschaltun!g, der bereits zur Anregung des, wie erwähnt, als Überstromzeitrelais durchgebildeten Differentialrelai,s dient, ebenso zur Betätigung der Auslösespulen des bzw. der Schalter innerhalb des Schutzbereiches heranzieht. Im ungestörten Betrieb sind die Auslösespulen durch den Ruhekontakt des Schutzrelais überbrückt. Erst im Störungsfalle öffnet sich dieser Kontakt und gibt die Auslösespule für den Durchfluß des auslösenden Fehlerstromes frei.
- Da bekanntlich Relais einer dauernden Wartung bedürfen, ist eine weitere Vereinfachung dadurch gegeben, daß an Stelle des Schutzrelais eine sogenannte Clevelandschaltung vermittels einer den jeweils zu erwartenden Kurzschlußströmen angepaßten normalen Sicherung tritt. Um Fehlauslösungen bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches durch etwaige Falsch,strörne zu vermeiden, wird man auch für die Sicherung der Clevelandschaltung genau so wie für den beschriebenen Überstrom-
schütz einen gerade noch zulässigen Ansprechstrom wählen. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung,dargestellt. Im ersten Beispiel I sei die Strecke i zwischen zwei Schaltanlagen mit Differentialschutz an bei- den Enden ausgerüstet. Das übliche Differential- relais wird durch die Sicherung 2 der Cleveland- schaltung ersetzt. Im ungestörten Betriebe und bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches fließt der sekundäre Belastungsstrom bzw. Kurzsc!hlußstrom in den beiden Summerwandlern 3 (Zwischen- wandlern) am Anfang und Ende der Strecke in der gleichen Richtung, wie die in der Zeich- nung eingetragenen Pfeile andeuten, so @daß die S:ic!heruiigen 2 und damit auch -die Auslöser 5 stromlos !bleiben. Bei Fehlern innerhalb des Schutzbereiches kehrt sich die eine Stromrichtung am Anfang oder Ende der Strecke um, dann addieren sich die Ströme der Summenwandler 3 und finden über die Sicherungen 2 ihren Rück- schluß. (Vgl. Zusatzbild unterhalb der Strecke i im Beispiel I.) Die Summenwandler 3 werden von den Netzstromwandlern 4 gespeist. Beim Durch- gehen der Sicherungen 2 erhalten die Auslöse- spulen 5 Strom, wodurch die Schalter 6 auslösen. Dabei ist es bedeutungslos, ob die beiden Sicherun- gen 2 am Anfang und Ende einer Strecke gleich- zeitig oder nacheinander auslösen. Die zwischen den beiden Schaltern 6 verlegten Hilfsadern kön- iren gegebenenfalls beschädigt und sogar unter- brochen werden. In diesen Fällen wird durch An@ ordnung je einer Durchschlagsicherung i i zwischen Sicherung 2 und Summenwandler 3 dafür gesorgt, daß der sekundäre Stromkreis, Summenwandler- sicherung bzw. Auslöser, geschlossen bleibt, die Wirkung der Sicherungen 2 also sichergestellt ist. Im zweiten Beispiel II ist der Differential- schutz für einen von einer Schaltanlage gespeisten Ilochspannungsverbraucher 7 dargestellt. Trotz des Dreiwegebereichs wurde lediglich der Durchgangs- weg der Speiseleitung, von der aus der Ver- braucher 7 versorgt wird, differential geschützt, da im Falle eines Fehlers bei diesem eine schnelle Auslösung erwünscht ist. Wegen der im allge- meinen nur kurzen Länge der zu schützenden Strecke (Verlegung innerhalb einer Schaltanlage) kommt man mit nur einer einzigen Sicherung 2 aus. Da zwei Leistungsschalter 6 zur Auslösung kommen müssen, sind deren Auslösespulen 5 in Serie geschaltet. Im übrigen ist die Schaltung grundsätzlich genau so aufgebaut wie im ersten Beispiel. Der Summenwandler 3 für den Strecken- differentialschutz des ersten Beispiels erhält zwei sekundäre Wicklungen, von denen die eine für den Differentialschutz der Fernversorgungsstrecke, die andere für denDifferentialschutz der kurzen Strecke innerhalb der Schaltanlage @dient, an welcher der Verbraucher angeschlossen ist. Das dritte Beispiel III ist der Differential- schutz für einen Netzumspanner 8 der gleichen Anlage des zweiten Beispiels. Dieser Schutz ist als Dreiwegedifferentialschutz durchgebildet. Ober- spannungsseitig sind Stromwandler 4 auf beiden Seiten des Durchgangsweges der Speiseleitung und auch auf der Unterspannungsseite des Um- spanners angeordnet. Zur besseren Unterscheidung sind die Stromwandler auf der linken Seite der Zuspeisung zum Transformator 8 mit 4', die auf der rechten Seite mit 4" und die auf der Unter- spannungsseite mit 4... bezeichnet. Die Strom- wandler 4', 4' der 'kurzen Strecke auf der Anlage werden mit zwei Sekundärwicklungen ausgerüstet, damit sie auch zum Schutz der benachbarten Ab- schnitte verwendet werden können. Der Summen- wandler 3 ist in bekannter Weise als Differential- schutzhilfswandIer für Dreiwicklungsumspanner durchgebildet. Die Auslösewicklung findet ihren Rückschluß über die Sicherung z. Beim Durch- schmelzen derselben bei inneren Fehlern werden die Auslösungen 5 der zwei Hochvolt- und des einen Uiiter@-oltschalters betätigt. Dadurch gelan- gen die zugeordneten Schalter 6 zur Auslösung. Selbstverständlich ist es auch möglich, noch getrennte Auslösespulen io, die von einer beson- deren Spannungsquelle 9, gegebenenfalls der Unter- Voltseite, gespeist werden, für sämtliche drei Schalter 6 des Umspanners vorzusehen und auf diese Buchholzschutz 12 und Thermoschutz 13 wirken zu lassen. Statt des Schalters 6 auf der Unterspannungs- seite des Umspanners 8 kann man eine gesteuerte Sicherung anordnen, die beim Durchgehen der Sicherung 2 vermittels einer Hilfsquelle als Ersatz für den Auslöser 5 zur Auslösung gebracht wird. Wird die Sicherung 2 des betrachteten Um- spannerschutzes als verzögerte Sicherung durch- gebildet, so ist eine Staffelung gegenüber den Sicherungen der Unterspannungsseite möglich. 1n diesem l@ alle kann man die Wandler auf der Unter- spannungsseite, die im allgem.:inen zur Herstellung der Differenzbildung des Stromes im korrekten Differentialschutzkreis dienen, entbehren. Bei einem Fehler auf einem Abzweig der Unter- spannungsseite wird zwar bei Fehlen der unter- silannungsseitig@en Stromwandler in der Auslöse- wicklung des Summenwandlers 3 und damit auch durch die Sicherung 2 ein Strom fließen. Doch wird zuvor die Sicherung des Allzweiges durchgehen, also eine uiigewünsclite Auslösung des Umspanners verhindert. Da bekanntlich Sicherungen nur bis zu bestimm- ten Nennströmen ausgelegt werden können, be- steht die Möglichkeit, die Übersetzung der zwi- schen Sicherung 2 und oberspannungsseitigem Stromwandler ,4 liegenden Summenwandler 3 so zu @vählen, daß der für die Sicherung 2 zulässige Strom niemals überschritten wird. Mit der vorgeschlagenen Schutzeinrichtung läßt sich ein kochqualifizierter Schutz, insbesondere für diel lochspannvqgsspeiseleitungen und Netzstationen mit und ohne direkte Hochspannungsabnehmer, für vermaschte Niederspannungsnetze wirtschaft- lich herstellen, so daß die Vorteile des Maschen- netzes, nämlich gute Spannungshaltung, geringste Verluste, ununterl»-ochene Versorgung der Ab-
Claims (9)
- PATENTANSPRÜCHE: i. Differentialschutz einer Strecke, eines Anlageteiles oder Hochspannungsgerätes in Hochspannungsnetzen mit freiem Sternpunkt oder in erdschlußkompensierten Hochspannungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß, im Auslösekreis des Differentialschutzes ein gegebenenfalls zeitverzögertes Überstromrelais vorgesehen ist, dessen Stromeinstellung höher ist, als der größtmögliche Fehlerstrom.
- 2. Differentialschutz nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aurigabe der Überstromrelais in der Differentialschaltung von einer Sicherung in der an sich bekannten Clevelandschaltung übernommen wird.
- 3. Differentialschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechstrom der Sicherung der Clevelandschaltung höher gewählt wird als der höchstmögliche Fehlerstrom bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches, ohne daß die Ansprechsicherheit bei Fehlern innerhalb des Schutzbereiches gefährdet wird.
- 4. Differentialschutz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung der Auslösekreise von der Sekundärseite der oberspannungsseitigen Stromwandler erfolgt.
- 5. Differentialschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überstromrelais im Differentialschutzkreis einen Ruhekontakt besitzt, der im störungsfreien Betrieb den Auslöser des oder der zugehörigen Schalter überbrückt und durch Öffnen bei Auftreten einer Störung ein Ansprechen der Auslöser zuläßt.
- 6. Differentialschutz nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Auslösern parallel geschaltete Sicherung der Clevelandschaltung nach ihrem Durchbrennen bei Auftreten einer Störung ein Ansprechen der Auslöser zuläßt.
- 7. Differentdalschutz nach An,s,pruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerstrom in der Differentialschutzschaltung nach Durchbrennen der Sicherung der Clevelandschaltung an Stelle von Auslösern zur Betätigung von gesteuerten Sicherungen dient. B.
- Differentialschutz nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung der Clevelandschaltung als verzögerte Sicherung durchgebildet ist.
- 9. Differentialschutz nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedriger Übersetzung der oberspannungsseitigen Stromwandler die Summenwandler des Differentialschutzes eine solche Übersetzung erhalten, daß der durch die Sicherung der Clevelandschaltung fließende Strom von dieser noch beherrscht wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP2379A DE854965C (de) | 1949-03-29 | 1949-03-29 | Differentialschutzschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP2379A DE854965C (de) | 1949-03-29 | 1949-03-29 | Differentialschutzschaltung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE854965C true DE854965C (de) | 1952-11-10 |
Family
ID=7357953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP2379A Expired DE854965C (de) | 1949-03-29 | 1949-03-29 | Differentialschutzschaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE854965C (de) |
-
1949
- 1949-03-29 DE DEP2379A patent/DE854965C/de not_active Expired
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