DE887227C - Energierichtungsabhaengige Schutzeinrichtung fuer durch Stern-Dreieck-Umspanner verbundene Netze - Google Patents

Description

• Energierichtungsabhängige Schutzeinrichtung für durch Stern-Dreieck-Umspanner verbundene Netze In durch Stern-Dreieck-Umspanner verbundenen Netzen führen bekanntlich bei- zweipoligen Kurzschlüssen in dem einen Netz alle drei Phasenleiter des anderen fehlerfreien Netzes Kurzschlußströme. Es besteht daher die Gefahr, daß die Schutzeinrichtung des nicht vom Fehler betroffenen Netzes infolge falscher Energierichtungsmessung eine Fehlauslösung herbeiführt.
• Um. dies zu vermeiden, wird nach der Erfindung eine Umschalteinrichtung vorgesehen, durch welche bei allen Kurzschlüssen sowohl vor als auch hinter dem Umspanner dem Spannungspfad eines Richtungsgliedes in Abhängigkeit von der Stromverteilung in den Phasenleiteln stets eine solche von der Netz-Spannung abgeleitete Spannung des zum Energierichtungsglied gehörigen Netzteils zugeführt wird, die eine Komponente in der Richtung des Fehlerstromes in diesem Netzteil hat.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Fig. i zeigt in schematischer Darstellung eine Leitungsanlage, bestehend aus zwei über einen Stern-Dreieck-Umspanner i der Schaltgruppe C2 miteinander verbundenen Drehstromleitungssystemen RS T und R' S' T'. 2 und 3 bedeuten die dem Umspanner i zugeordneten Sammelschienen, während q: die Sammelschienen einer anderen Station darstellen. In dieser Station ist eine in der Fig. i mit 5 bezeichnete Schutzrelaiseinrichtung vorgesehen, die nach dem Prinzip des gerichteten überstromzeltSChutzes in Einrelaisschaltung arbeiten möge.
• Fig. 2 zeigt den Wechselstromkreis einer derartigen Schutzeinrichtung. In dem Stromwandlerleitungssystem RSTO sind Anregeglieder A, und A=, die abhängig von den Strömen der Phasen R bzw. T erregt werden, ein Richtungsrelais R sowie ein Differenzrelais C, vorgesehen. Die eine Stromspule des Richtungsgliedes Q wird bei dem gewählten Ausführungsbeispiel von dem Wandlerstrom des Phasenleiters R und die andere Stromspule von dem Wandlerstrom des Phasenleiters T beeinflußt (vektorelle Gegenschaltung); während der Spannungsspule je nach dem Fehlerfall entweder die verkettete Spannung vw oder uw zugeführt wird. Diese Auswahl wird nach der Erfindung durch das Differenzrelais C, mit einem Umschaltkontakt es getroffen, dessen eine Wicklung in dem Phasenleiter T und dessen andere Wicklung in dem Phasenleiter S liegt, dessen Strom das Richtungsglied nicht beeinflußt. Das Differenzrelais ist erfindungsgemäß so eingestellt, daß es nur dann anspricht, wenn der Strom des Phasenleiters S größer ist als derjenige des Phasenleiters T.
• Die Spulen des Stromsystems des Richtungsgliedes sind nach der Erfindung so ausgelegt, daß bei gleichen Wandlerströmen die von dem Phasenleiter R beeinflußte Spule eine höhere Amperewindungszahl, vorzugsweise das Anderthalbfache der Amperewindungszahl, erzeugt als die von dem Phasenleiter T beeinflußte Spule. Dadurch wird erreicht, daß das Steuersystem des Richtungsgliedes auch bei hinter dem Um-Spanner auftretenden Kurzschlüssen stets eine resultierende Erregung erhält, die von Null verschieden ist.
• Dieselbe Wirkung kann natürlich auch bei Verwendung eines normalen Richtungsgliedes, d. h. eines solchen mit nur einer einzigen Stromspule erreicht werden. Nach der Erfindung wird dann das Strom-System des Richtungsgliedes über einen Zwischenwandler mit zwei Primärwicklungen erregt, von denen die eine zwischen zwei Phasenleiter, z. B. R und S, und die andere Wicklung zwischen einem dieser beiden Phasenleiter, z. B. S, und dem dritten Phasenleiter, z. B. T, des Stromwandlerleitungssystems RST geschaltet ist und wobei die erstere Wicklung eine höhere Windungszahl, z. B. die Anderthalbfache, hat als die ,zweite Wicklung. Beim Ansprechen des Differenzrelais wird die normalerweise an dem Spannungskreis des Richtungsrelais liegende Spannung vw des Spannungswandlerleitungssystems uvw abgeschaltet und statt dessen die Spannung uw angelegt. Der Spannungskreis des Richtungsgliedes Q wird in der üblichen Weise von einem Kontakt a,. und a, der Anregerrelais A, bzw. A, derart gesteuert, daß der Spannungspfad des Richtungsgliedes erst im Fehlerfalle an Spannung gelegt wird.
• Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel, bei dem die Schutzeinrichtung 5 vor dem Umspanner i vorgesehen ist, wird bei Kurzschlüssen vor dem Umspanner in den Fehlerfällen RT, ST und RST das Differenzrelais C, nicht zum Ansprechen kommen. Dem Spannungspfad des Richtungsgliedes wird daher dann die verkettete Spannung wv zugeführt, während die Gesamterregung des Stromsystems jeweils den Größen i,-5 ' IR !` JT-JTbzw. i, 5 ' JR A JT entspricht. Bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen R und S wird dagegen das Differenzrelais,C, ansprechen und dem Spannungssystem des Richtungsrelais die verkettete Spannung wu zuführen; das Stromsystem wird dabei von der Größe i, 5 - JR beeinflußt.
• Bei Kurzschlüssen hinter demjUmspanner i wird das Differenzrelais wiederum in den Fehlerfällen R' T', S' T' und R' S' T' in seiner Ruhelage bleiben und die Spannungsspule des Richtungsgliedes daher an der verketteten Spannung wv liegen und lediglich im Kurzschlußfall R' S' zum Ansprechen kommen' und die Spannung wu an den Spannungspfad des Richtungsgliedes anschalten. In allen Kurzschlußfällen wird jedoch die Gesamterregung des Stromsystems der Größe z, 5 - JR A - JT entsprechen.
• Bei Umspannern mit anderer Schaltgruppe, die bei Kurzschlüssen hinter dem Umspanner eine andere Stromverteilung auf der Seite des Relaiseinbauortes bedingen als der Umspanner, wie ihn das Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet, müssen zur sinngemäßen Anwendung der Erfindung geeignete Phasenvertauschungen vorgenommen werden derart, daß dieselben Erregungsverhältnisse für das Richtungsglied wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielt werden.
• Durch die Umschaltung nach der Erfindung im Spannungspfad des Richtungsrelais wird erreicht, daß dem Richtungsglied in jedem Kurzschlußfalle stets eine Spannung zugeführt wird, die eine Komponente in Richtung des Fehlerstromes hat, so daß also stets die richtige Fehlerenergierichtung festgestellt wird.
• Der Erfindungsgedanke kann natürlich auch bei Schutzeinrichtungen in Zwei- oder Dreirelaisschaltung verwirklicht werden. Bei einer Zweirelaisschaltung muß dann eine Änderung der in Fig. 2 dargestellten Schaltung lediglich derart vorgenommen werden, daß sowohl dem Phasenleiter R als auch dem Phasenleiter T ein Richtungsglied mit einer einzigen Stromspule zugeordnet wird, wobei die Stromspule von dem Strom des zugeordneten Phasenleiters R bzw. T beeinflußt wird und die Spannungsspule des dem Phasenleiter R zugeordneten Richtungsgliedes über den Umschaltkontakt cs und den Anregekontakt a, und die Spannungsspule des anderen Richtungsgliedes über den Umschaltkontakt cl, und den Anregekontakt alt an das Spannungswandlersystem uvw angeschlossen werden.
• Im Falle einer Dreirelaisschaltung ist jedem Phasenleiter, z. B. R, ein Richtungsglied mit einer Stromspule und einer Spannungsspule zugeordnet. Die Spannungsauswahl für den Spannungspfad der Richtungsglieder erfolgt dann erfindungsgemäß durch je ein Differenzrelais, das von den Strömen derjenigen Phasenleiter, z. B. S und T, erregt wird, deren Ströme das Stromsystem des zugeordneten Richtungsgliedes nicht beeinflussen. Insgesamt sind also drei Differenzrelais vorgesehen, die ebenso wie bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel nur dann ansprechen, wenn von den beiden das Differenzrelais beeinflussenden Strömen der Strom der nacheilenden Stromphase, z. B. S, überwiegt. Jedes Differenzrelais steuert den Spannungspfad des ihm zugeordneten Richtungsgliedes erfindungsgemäß in der Weise, daß, solange das Differenzrelais nicht angesprochen hat, die Spannungsspule des zugeordneten Richtungsgliedes abhängig von der verketteten Spannung zwischen denjenigen Phasenleitern erregt wird, deren Strom das Stromsystem dieses Richtungsgliedes nicht beeinflußt. Beim Ansprechen des Differenzrelais wird das Spannungssystem des zugeordneten Richtungsgliedes an die verkettete Spannung zwischen dem dem Richtungsglied zugeordneten Phasenleiter und demjenigen Phasenleiter umgeschaltet, dessen Strom desjenigen des ersteren Phasenleiters voreilt.
• Nach der Erfindung wird nun bei Überströmen verschiedener Größe in den Phasenleitern nur dasjenige Richtungsglied zur Einwirkung auf die Schutzeinrichtung gebracht, das den größten Strom führt. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Differenzrelais nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindungmit mehreren Kontakten versehen, die derart in den drei Phasen des Spannungswandlersystems uvw angeordnet sind, daß die angestrebte Wirkung erreicht wird. Zum Beispiel kann die Anordnung derart getroffen werden, däß in jeder der drei Spannungswandlerphasen u, v, w zwei miteinander in Reihe geschaltete Ruhekontäkte liegen, die von denjenigen beiden Differenzrelais betätigt werden, die von dem Strom der der betreffenden Spannungswandlerphase entsprechenden Stromwandlerphase beeinflußt werden.
• Die Auswahl des zur Einwirkung auf die Schutzeinrichtung kommenden Richtungsgliedes kann aber auch durch eine Auswahl zwischen den den Richtungsgliedern zugeordneten Gleichstromkreisen erfolgen. Die Spannungspfade der Richtungsglieder sind dann entweder dauernd angeschlossen oder sie werden ohne Rücksicht auf die Auswahl der Richtungsglieder bei jedem Fehler zugeschaltet.
• Der Vorschlag nach der Erfindung kann z. B. bei allen Schutzeinrichtungen, die zur Überwachung von Drehstromnetzen mit Stern-Dreieck geschalteten Umspannern dienen, darüber hinaus natürlich auch in allen anderen Fällen mit Vorteil Anwendung finden, in denen es auf die Erfassung der richtigen Energierichtung trotz Vorhandenseins von Stern-Dreieck-Umspannern im Netz ankommt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Energierichtungsabhängige Schutzeinrichtung für durch Stern-Dreieck-Umspanner verbundene Netze, gekennzeichnet durch eine solche in Abhängigkeit von der Stromverteilung in den Phasenleitern erfolgende Spannungs- und/oder Richtungsgliedauswahl, daß bei allen Kurzschlüssen sowohl vor als auch hinter dem Umspanner der Spannungspfad des die Auslösung der Schutzeinrichtung steuernden Richtungsgliedes stets eine solche von der Netzspannung abgeleitete Spannung des zum Energierichtungsglied gehörigen Netzteils erhält, die eine Komponente in der Richtung des Fehlerstromes in diesem Netzteil hat.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i für Drehstromsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von drei jedem Phasenleiter zugeordneten Richtungsgliedern (Q) jedes dieser Richtungsglieder (z. B. QR) normalerweise abhängig von dem Strom des zugeordneten Phasenleiters (R) und von der verketteten Spannung (v, w) zwischen den anderen beiden Phasenleitern (S, T) erregt wird, daß jedoch das Spannungssystem des Richtungsgliedes durch die Umschalteinrichtung an die verkettete Spannung (uw) zwischen dem dem betreffenden Richtungsglied zugeordneten Phasenleiter (R) und dem Phasenleiter (T), dessen Strom demjenigen des ersteren Phasenleiters (R) voreilt, angeschaltet wird, sofern der Strom dieses Phasenleiters (T) kleiner ist als derjenige der nacheilenden Stromphase (S).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Richtungsglied j e ein die Umschaltung steuerndes Differenzrelais zugeordnet ist, welches abhängig von den Strömen derjenigen Phasenleiter erregt wird, deren Ströme das Stromsystem des betreffenden Richtungsgliedes nicht beeinflussen, und daß das Differenzrelais nur dann anspricht, wenn von den beiden das Differenzrelais beeinflussenden Strömen der Strom der nacheilenden Stromphase überwiegt. q..
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überströmen verschiedener Größe in den Phasenleitern nur dasjenige Richtungsglied zur Einwirkung auf die Schutzeinrichtung gebracht wird, welches von dem größten Strom beeinflußt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von drei jedem Phasenleiter zugeordneten Richtungsgliedern jedem Richtungsglied stets der Strom des ihm zugeordneten Phasenleiters und die zugehörige Phasenspannung zugeführt wird, und daß die richtige Auswahl des zur Wirkung auf die Schutzeinrichtung kommenden Richtungsgliedes über Kontakte des Gleichstromhilfspfades erfolgt, die von in Abhängigkeit von der Stromverteilung in den Phasenleitern gesteuerten Auswahlrelais betätigt werden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von lediglich zwei Richtungsgliedern die Umschaltung durch ein einziges Differenzrelais gesteuert wird, welches die Auswahl der geeigneten Spannungen für die Richtungsglieder bzw. deren Einwirkung auf die Schutzeinrichtung über den Spannungspfad der Richtungsglieder oder die von diesen gesteuerten Gleichstromkreise bestimmt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzrelais von dem Strom derjenigen Stromphase, die das eine Richtungsglied beeinflußt, und von dem Strom der dieser Stromphase nacheilenden, das andere Richtungsglied nicht beeinflussenden Stromphase erregt wird und die Umschalteinrichtung derart steuert, daß die beiden Richtungsglieder normalerweise abhängig von der verketteten Spannung zwischen den beiden das Differenzrelais beeinflussenden Stromphasen erregt werden, das Spannungssystem der Richtungsglieder jedoch, sofern der Strom der nacheilenden von beiden das Differenzrelais beeinflussenden Stromphasen den Strom der voreilenden Stromphase überwiegt, an die verkettete Spannung zwischen denjenigen Phasenleitern angeschaltet wird, deren Ströme die Richtungsglieder beeinflussen. B. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines einzigen Richtungsgliedes dieses normalerweise abhängig von der Differenz der Ströme zweier Phasenleiter (R, T) und abhängig von der verketteten Spannung zwischen der das Stromsystem des Richtungsgliedes nicht beeinflussenden Stromphase (S) und der dieser voreilenden Stromphase (T) erregt wird, daß jedoch das Spannungssystem des Richtungsgliedes durch die von einem Differenzrelais gesteuerte Umschalteinrichtung an die verkettete Spannung zwischen denjenigen Phasenleitern, deren Ströme das Stromsystem des Richtungsgliedes erregen, angeschaltet wird, sofern der Strom der das Stromsystem des Richtungsgliedes nicht beeinflussenden Stromphase (S) größer ist als derjenige der voreilenden Stromphase (T). g. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtungsglied außer mit einer Spannungsspule mit zwei Stromspülen versehen ist, von denen die eine abhängig von dem Strom eines Phasenleiters (R) und die zweite Stromspule abhängig von dem Strom der voreilenden Stromphase (T), und zwar in vektorieller Gegenschaltung erregt werden. ro. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromspulen des Energierichtungsgliedes derart ausgelegt sind, daß die eine von dem Strom des einen Phasenleiters (R) beeinflußte Stromspule eine höhere Amperewindungszahl, vorzugsweise etwa das Anderthalbfache erzeugt als die von dem Strom der voreilenden Stromphase (T) beeinflußte Stromspule.