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Selektivschutz für Sammelschienenanlagen Die selektive Erfassung von
Kurzschlüssen und kurzschlußähnlichen Fehlern auf Leitungen, in Umspannern und Maschinen
ist im allgemeinen mit verhältnismäßig ;einfachen Mitteln zu erreichen. Bekanntlich
verwendet man für diese Zwecke Verglei:chs.schu:tzschaltun;gen, bei denen am häufigsten
Differentialrelais Verwendung finden. Für vermaschte Netze werden Distanzschutzeinrichtiungen
benutzt. Die Anforderungen werden aber komplizierter und die Lösungen ,unübersichtlicher,
wenn es sich um :die Erfassung von Fehlern auf Sammelschienenanla;gen handelt. Zur
Vermeidung besonderer Aufwendungen verzichtet man auch oft auf die Durchbildung
eines besonderen Samm@elschienenschutzes, was gegebenenfalls dann zulässig ist,
wenn die @einzelnen Sammelschienenanlagen über Leitungen verbunden sind, die einen
Schutz durch Distanzrelais aufweisen. Bei Fehlern auf den Sammelschienen lösen :dann
im allgemeinen die den Kurzschluß speisenden Zuhringerleitungen in. den korrespondierenden
Anlagen vermittels des dortigen Distanzschutzes :aus. Es ist aber denkbar, da.ß
die Anregeverhältnisse in den Gegenstationen unzureichend sind -und die unbedingte
Notwendigkeit der Durchführung eines Sammelschienenschutzes vorliegt.
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In: solchen Fällen ist es nahehegend, einen Differentialschutz zu
verwenden, dessen grundsätzliche Anordnung in der Zeichnung dargestellt ist. Dias
Sa!mmelschienensystem i dient als Verteilungsstelle für die anfallenden Leistungen
der Maschienen 2 und 3, des Umspanners 4 und der
Leitungen 5 und
6, Die Stromwandler 7 ,der sich soxnit ergebenden: fünf Abgänge sind in einer Differeneschaltung
zusämmengefaßt. In die Summenschaltung ist das Differantialrelais 8 leingeschleift.
Trotz der einflach erscheinenden Schaltung besitzt diese auch Nachteile-. Zwar wird
bei Fehlern, innerhalb des Schutzbereiches auf jeden Fall eine selektive Erfassung
von. Sammelschienenfehlern erreicht, bei Fehlern außerhalb ,des Schutzbereiches
können aber im, Differenzkreis, also nz Strompfad ,des Dlifferentiualrelais, gleichfalls
Ströme auftreten, obgleich nach oder Schaltung kein Strom. fließen dürfte. Die Ursache
ist auf idie Eigenschaften die, Stromwandler mit Eisenkern zurückzuführen, deren
Keeslinie von gewissen Strömen ab deinen ,gekrümmten Verlatuf Annimmt, so @daß die
von der Primärseite euf die Sekundärseite übertragnen- Ströme- nicht im; Verhältnis
der Wandlerübersetzung erscheinen, sonderreine höhere als ddie Nennübersetzung vorgetäuscht
wird. Befindet sich also ein Fehler auf einem Abgang @außerhalb, des Schutzbereiches,
so wird ,die Stromwandlergruppe dieses Abganges. einen bedeutend höheren Strom führen
als-,die der anderen Abgänge, dann aber sekundärseitig entsprechend deiner .scheinbaren
Vergrößerung oder Wandlerübersdetzungdeinen zu kleinen Strom übertragen. Trotz ides
außerhalb ,des Schutzbereiches liegenden Fehlers wird das ,Gleichgewicht des Schutzes
gestört, und das 8 spricht an. Auch ,das Gleichstromglüed des Kurzschlußstromes
trägt nur zur Vergrößerung ,des Übersetzungsfehlers oder Wandler bei.
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Als Abhilfe könnte man daran ,denken, .den An.-sprerhdstroan des Differentialrelais
heraufzusetzen. Dann besteht aber ,die Gefahr, saß ,,der Schutz im dem seinen ,oder
anderen Fall zu unempfmdlich wird.
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Eine bessere Lösung ist beka=tlich die Anwendna:ng eines Deerentialrelaäs
mit Haltewicklung (stabilisiertes Diffexientiälrela1s). Dann -aber statt ,des gemeinsamen
Differentialrelais ein solches für jeden Abgarig vorgesehen werden, um zu erreichen,
ddaß bei deinem Fehler ädu:ßexhalb ides S@chutzbereiches zum mindesten die Haltewicklung
,des Differentialrelais oder betroffenen Leitrag von einem großen Strom durchflossien
wird und -die :gewünschte Sperrwirkung ausübt.- Sinngemäß müssen die- Auslösewicklungen,
ialler Differentialrelais, in Reihe gestchaltet werden,. Eine Auslösung erfolgt
nur, wenn alle Differentialrelais angesprochen haben..
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Die Stabilisierung ,des Diifferentialschutzes mit Haltewicklung kann
aber bei hohen Kurzscblußströmen außerhalb des, Schutzhereiches unter Umständen
nicht ausreichen, da .das Windungsverhältnis zwischen Halte- und Auslesewicklung
aus Gründen der Sicherheit o,5 ist, so @daß schon eine Auslösung erfolgt, wenn der
Auslesestrom, also gegebenenfalls der Falschstrom, den halben Wert ,des ,durch die
Haltewicklung fließenden Stromes erreicht.
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Die Erfindung bdetrifft nun Anordnungen, nach dienen in den geschilderten
Fällen unter bestimmten Voxatussetzungenebenfalls eine Selektivität sichergestellt
werden. kann. Dabei handelt es sich Um -den Sämmelschienenschutz bei Verwendung
eines Stromdifferentialrel>ais, dessen Schutzbereich durch in Differenzschaltung
angeordnete Stromwandlergruppen der einzelnen Abzweige gebildet wird. Erfmdnmgsgemäß
sind sämtliche den. Schutz begrenzenden Abgänge mit überstromrelais ausgerüstet,
deren Ansprechstrom: so. eingestellt ist, da;I3i sie nur bei Fehlern auf den Abzweigen,
in denen sied eingebaut sind, ansprechen und das Arbeiten des S;ammelsch,enenschutzes
verhindern. An Stelle -des Stromdifferentiasrelais können gleichaxtüge Relais, jedoch
mit Ilaltewicklung, verwendet werden, während gleichzeitig übersstromrelaüs in den
Abgängen bei Fehlern außerhalb ,dies Schutzbereiches als Sperrelais dienen. An Stelle
eines Stromdifferentialrelais bzw. seines Differentialrelais mit Haltewicklung kann
auch ein Distanzrelais bekannter Konstmkti an verwendet werden.
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Blei Sammelschienenfehlern ist im allgemeinen der maximal mögliche
Stromanteil eines jeden Abzweiges zu bestimmen. Im Fall eines Fehlers auf einem:
der Abgänge fließt dort der Summanstrom aller übler das Sammelschienensystem :getriebenen
Stromanteile. je mehr Abgänge vorhanden sind, über die Leistung bezogen werden kann,
desto höher wird der zu erwartende Strom auf dem vom Fehler betroffenen Abzweig
sein. Um: ein Unters:cheidungsmerkmaLzwischen Samm;elschienlenfehlern und solchexl
auf Abgängen. zu haben, wird in jeden derselben. ein besonderes überstromrelais
einsgebaut. Dessen Einstellung wird sch ,gewählt, daß erst bei Überschreitung einfies
bestimmten bei Sammelsehienenkurzschlüssen zu erwartenden höchsten Stromes ,das
Arbeiten ,des Sammelschienenschutzes unterbrochen wird; da in .diesem Fall zweifellos
ein Fehler auf einem Abgang vorliegt. Den Einbau solcher überstromrelais kann man
natürlich auf Abgänge beschränken, :die niedrige Wandlerübersetzungen aufweisen,
so. saß bei Kurzschlüssch außerhalb ,des Schutzbereiches mit große übersetzungsfehlern
zu rechnen ist, cdder auch auf solche, wo nach den vorliegenden Berechnungen im
KurzschluBfa.ll, bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches besonders holhe Ströme
zu erwarten sind.
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Diese als Sperrelais ;geschalteten. Überstromrelais können -in Verbindung
mit -einem einzigen als Sammelschienemschwtzdienenden Strom-Differentialrelais Verwendung
finden, aber auch, wenn ein Sammelschienenachutz verwendet wird, bei dem jodier
Abgang mit einem Differenüahielais mit Haltewicklung ausgerüstet wird.
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Da sich ;gerade im letztem Fall ein unverhältnismäßig großer Aufwand
hergibt, so betrifft die Erfmdrung weiterhin eine Anordnung, bei der der Differenzstrom
ider Differenzschaltung ,dies Sammelsehienenschützes nicht deinem Strom-Diffierentialrelais,
sondern einem Distanzrelais zugeführt wird. Als Spannung verwendet man die an dder
Sammelschiene herrschende Dehlerspannung. Es genügt also-eineinziges, Distanzrelais;
das -die Aufgaben des einfachen Strom-Differentialrelais übernimmt, während ,die
,entgegenwirkende Spannungswicklung den
gleichen Zweck wie die Haltewicklung
des Differen.tialrelais zu erfüllen hat. Der Unterschied zwischen einem Differentialrelais
mit Haltewicklung und einem Distanzrelais besteht darin, @daß die Kennlinie des
Differentialrelais :eine starre Form besitzt, während sich die Kennlinie des Distanzrelais
jie nach der gemessenen Impedanz den Kurzschlußverhälüni.ssen besser anschmiegt.
Überlegungsgemäß ist der Falschstrom bei Kurzschlüssen außerhalb des Schutzbereiches,
auf alle Fälle kleiner als der Differenzstrom beim Sammelschieaenkurzs.chluß selbst.
Daraus kann man folgern, daß der gemessene Impedanzwert bei' Fehlern a!ußerhab des
Schutzbereiches. lauf alle Fälle höher Aals bei Fehlern i#merhalb des. Schutzbereiches
liegt. Dabei ist vorausgesetzt, @daß bei; der Messung zum mindesten eine Lichthogenspanmung
zur Verfügung steht. Um auch metallische Kurzschlüsse selektiv erfassen zu können,
muß man dafür sorgen, daß das Distanzrelais bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches
durch einen etwaigen Falschstrom nicht angeregt wird. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren
nimmt urmau: selbstverständlich in Kauf, daß die Auslösezeit des Sammelschienenschiutzes
keinen festen Wert aufweist, vielmehr distanzabhängig gesteuert wird. Auf alle Fälle
ist erreicht, daß einmal bei Fehlern außerhalb- des. Schutzbereiches ein unerwünschtes
Arbeiten des Sammels;chienenschutzes nicht stattfindet, zum anderen Fehler innerhalb
des Schutzbereiches ordnungsb@wnäß zur Abschaltung kommen.
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Gegebenenfalls könnte man darüber hinaus noch eine weitere Sicherheit
;gegen das Fehlansprechen -des Schutzes bei, Fehlern. außerhalb :des S@chutzbereiche@s,
schaffen, wenn die Abgänge der betreffenden Sammelschiene mit Richtungsgliedern.,
z. $. in Verbindung mit überstromrichtungs,-öder Distanzschutz, ausgerüstet sind.
Das Kriterium für das Sperren des Sammels,chienenschutzes ist dann ,gegeben, wenn
bei iaußenliegenden Fehlern das Richtungsglied in auslösendem Sinne angesprochen
hat. Im übrigen ist es, zweckmäßig, bei verschiedenen Abgängen das fragliche Kriterium
nur für ein einziges Richtungsrelais anzuwenden, da bei vollständigem Spammungszusammenbruch
während des Sammelschienenkurzschlusses, also wenn die Richtungsglieder sich im
indifferenten Zustand befinden, bunter Umständen mehrere Richtungsglieder in auslösendem
Sinne ansprechen können.