DE888573C

DE888573C - Device to differentiate between inrush currents and short circuit currents in differential protection devices for electrical system parts

Info

Publication number: DE888573C
Application number: DEA11853D
Authority: DE
Inventors: Hanns Dipl-Ing Engelhardt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-02-25
Filing date: 1939-02-25
Publication date: 1953-09-03

Description

Einrichtung zur Unterscheidung zwischen Einschaltströmen und Kurzschlußströmen in Differentialschutzeinrichtungen für elektrische .Anlageteile Differentialschutzeinrichtungen neigen bekanntlich beim Einschalten des Schützlings zu FehlauslösungeninfolgeAuftretens desMagnetisierungsstromes, der von einer Seite her aufgenommen wird und somit einen Differentialstrom erzeugt, der nach einer bestimmten Zeit abklingt.Device for differentiating between inrush currents and short-circuit currents in differential protection devices for electrical system components differential protection devices are known to have a tendency to false tripping as a result of occurrence when the protégé is switched on of the magnetization current, which is absorbed from one side and thus a Differential current generated, which decays after a certain time.

Um diese ,Schwierigkeit zu überwinden, wurden Differentialschutzeinrichtungen fürTransformatoren mit Hilfe eines .zusätzlichen Zeitrelais verzögert. Dies hat jedoch den Nachteil, daß Kurzschlüsse ebenfalls mit Verzögerung abgeschaltet werden.To overcome this difficulty, differential protection devices were created for transformers with the help of an additional time relay. this has however, the disadvantage that short circuits are also switched off with a delay.

Es ist daher vorgeschlagen worden, das Relais, die Stromwandler oder ein besonderes Zwischenglied (Drossel, Zwischenwandler) .der Differentialschutzeinrichtung mit einem Material starker magnetischer Nachwirkung zu versehen. Tritt beim Einschaltstoß ein Gleichstrom auf" so werden die genannten Teile derart gesättigt, daß die Wechselstromkomponente das Differentialrelais nicht beeinfiußt. Bekanntlich hat nun aber auch ein Kurzschlüß;strom praktisch fast immer eine Gleichstromkomponente, die zwar einen wesentlich höheren Wert hat als diejenige des Einschaltstromstoßes., dafür aber schneller abklingt. Es ergibt sich nun fast immer, daß die :magnetische Nachwirkung infolge des Gleichstromanteils des Kurzschlußstroms gleich lang, eher länger besteht als die entsprechende Wirkung des Einschaltstroms. Die vorgeschlagene Differentialschutzeinrichtung arbeitet also auch in Kurzschluß.fällen verzögernd, löst also ebenfalls nicht,die gestellte Aufgabe. -Die Erfindung beschreitet nun einen anderen Weg, um die gestellte Aufgabe zu lösen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der arithmetische oder quadratische Mittelwert des Differentialstroms im Fall eines Einschaltvorgangs einen kleineren. Wert, im Kurzschlußfall .dagegen einen höheren Wert hat, und besteht darin, daß: der Ansprechwert des ,Differentialrelais in jedem Zeitpunkt höher liegt als der arithmetische oder quadratische Mittelwert des dem Einschaltstromstoß entsprechenden Differentialstroms. Ein solches Differentialrelais ruft bei Einschaltvorgängen, .da infolge des geringen Mittelwertes des Einschaltstroms der Ansprechwert .des Relais nicht erreicht wird, keine Auslösung hervor, bewirkt dagegen eine Abschaltung bei Auftreten eines Kurzschlusses. Mehrmalige kurzzeitig aufeinanderfolgende Einschaltungen eines Transformators, z. B. infdlge Schalterpumpens, führen ebenfalls zu keiner Fehlauslösung, wie dies unter Umständen bei einem Differentialschutz mit besonderem Zeitrelais vorkommen könnte.It has therefore been proposed that the relay, the current transformer or a special intermediate element (choke, intermediate transformer) of the differential protection device to be provided with a material with a strong magnetic aftereffect. Occurs at the inrush a direct current on "so the named parts are so saturated that the alternating current component does not affect the differential relay. As is well known, however, there is also a short-circuit current practically almost always a direct current component, although a much higher one Has value than that of the inrush current, but decays faster. It almost always follows that: the magnetic aftereffect as a result of the direct current component of the short-circuit current is the same length, rather longer than the corresponding effect of the inrush current. The proposed differential protection device also works in short-circuit cases with a delay, so it does not solve the given task. -The invention now takes a different approach to the posed Task to solve. The invention is based on the knowledge that the arithmetic or root mean square value of the differential current in the event of a switch-on process a smaller one. Value, in the event of a short circuit .on the other hand, has a higher value and exists in that: the response value of the differential relay is higher at every point in time as the arithmetic or root mean square value of that corresponding to the inrush current Differential current. Such a differential relay calls when switching on, .da due to the low mean value of the inrush current, the response value .des Relay is not reached, no triggering, but causes a shutdown when a short circuit occurs. Repeated short-term successive switch-ons a transformer, e.g. B. infdlge switch pumping, also lead to none False tripping, as may be the case with differential protection with special Timing relay could occur.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.The invention is illustrated in the drawing, for example.

Fig. i zeigt .den Verlauf des Einschaltstroms i und des Kurzschlußstroms 2 sowie die Größe ihrer Mittelwerte ia bzw. 2a.Fig. I shows. The course of the inrush current i and the short-circuit current 2 and the size of their mean values ia and 2a.

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, :bei dem das Differentialrelais in :A.bhängigkeit von der Größe des arithmetischen Mittelwertes des Wandlerstroms betätigt wird. Dieser Mittelwert wird in vorliegendem Fall durch die Gleichrichtung des Differenzstroms, die an sich zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Relais ;bekannt ist, gewonnen. Als Differentialrelais wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein,Quotientend'iffercntial.relais mit einer Haltespule 8 und. einer Auslösespüle 9 verwendet. Durch die Anordnung der Haltewicklung wird erreicht, daß bei hohen Belastungsströmen eine hohe Haltekraft vorhanden ist, so daß keine besondere iStabilisierung des Relais durch ein Zusatzrelais und kein Abgleich der Wandler erforderlich ist. Bei kleinem Lastströmen ist die Haltekraft wesentlich geringer, so daß das Relais noch verhältnismäßig empfindlicher arbeitet.Fig.2 shows an embodiment of the invention: in which the differential relay in: A. Dependence on the size of the arithmetic mean value of the transformer current is operated. In the present case, this mean value is determined by the rectification of the differential current, which in itself increases the sensitivity of relays; known is won. A "Quotientend'iffercntial.relais" is used as the differential relay in this exemplary embodiment with a holding coil 8 and. a trigger sink 9 is used. By the arrangement The holding winding achieves a high holding force at high load currents is available, so that no special stabilization of the relay by an additional relay and no calibration of the transducers is required. With small load currents, the Holding force is much lower, so that the relay is relatively more sensitive is working.

Es. ist möglich, sowohl im Stromkreis der Haltespule 8 als auch im Stromkreis der Auslösespule 9 eine Vollweggleichrichteranordnung vorzusehen. Der Haltewicklung kann auch der -Mittelwert des Stroms einer einzigen Wandlergruppe zugeführt werden. 3 ist der Schützling,, der in Form eines Transformators -dargestellt ist. -Selbstverständlich ist die Erfindung auch zum Schutz anderer Apparate oder Maschinen verwendbar. Nicht eingezeichnet ist ein Zwischenwandler, der für den Differentialschutz allgemein üblich ist, um die. verschiedenen Übersetzungsverhältnisse der Wandlergruppen 6 und :7 auszugleichen und insbesondere die Schaltgruppe des Transformators zu berücksichtigen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Auslösewicklung nur der vom Differentialstrom abgeleitete gleichgerichtete.Strom, .der Haltewicklung aber der Differentialstrom selbst zugeführt. Zweckmäßig werden außerdem bekannte Mittel zur Glättung des Gleichstroms vorgesehen, beispielsweise parallel zur Spule und der Gleichrichteranordnung 4 liegende Kondensatoren 5.It. is possible both in the circuit of the holding coil 8 and in the Circuit of the trip coil 9 to provide a full-wave rectifier arrangement. Of the The holding winding can also be the mean value of the current of a single converter group are fed. 3 the protégé is shown in the form of a transformer is. -Of course, the invention is also used to protect other apparatus or Machines usable. An intermediate transformer for differential protection is not shown is common practice to the. different transmission ratios of the converter groups 6 and: 7 and in particular take into account the vector group of the transformer. In the illustrated embodiment, the trigger winding is only that of the differential current derived rectified current, but the holding winding is the differential current self fed. Known means for smoothing the direct current are also expedient provided, for example lying parallel to the coil and the rectifier arrangement 4 Capacitors 5.

Ist der Schützling an ein Dreiphasensystem angeschlossen, so kann ein Differentialrelais mit drei Haltespuken und :drei Auslösespulen verwendet werden. Grundsätzlich ist es jedoch, falls Gleichströme vorhanden :sind, möglich, .diese in bestimmter Weise -:zu addieren. und einem Relais mit nur je einer Halte- und Auslösewicklung zuzuführen. Dieses Relais kann .dann als Kipprelais, Beispielsweise als Tauchsgulkipprelais, ausgeführt sein, wie es z. B. bei Distanzschutzeinrichtungen Verwendung findet. Da dieses Relais eine sehr hohe Empfindlichkeit besitzt, ist es nicht notwendig, den gesamten Sekundärstrom .der Wandler .gleichzurichten. Es genügt vielmehr die Gleichrichtung des Spannungsabfalls .an einem niedrigohmi@gen ,Shunt. Es wird hierdurch eine sehr empfindliche und sickerwirkende Schutzeinrichtung geschaffen, die,die gestellte Aufgabe löst und eine einwandfreie Unterscheidung zwischen. Einschaltstromstößen und Kurzschlußströmen ohne Einführung irgendwelcher Zeitverzögerung ermöglicht.If the protégé is connected to a three-phase system, then a differential relay with three hold-ups and: three trip coils can be used. In principle, however, it is possible, if direct currents are present: .these in a certain way -: to add. and a relay with only one hold and one To supply trigger winding. This relay can then be used as a toggle relay, for example be designed as diving gulkipprelais, as it is, for. B. for distance protection devices Is used. Since this relay has a very high sensitivity it is not necessary to rectify the entire secondary current of the converters. It Rather, it is sufficient to rectify the voltage drop at a low resistance , Shunt. This makes it a very sensitive and seeping protective device created that solves the task at hand and makes an impeccable distinction between. Inrush currents and short-circuit currents without introducing any Time delay allows.

Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen zur Bildung des .Mittelwertes anwendbar. Beispielsweise kann die Abschaltung von der Auslenkung eines Bimeta:llstreifens abhängig gemacht werden. In diesem Fall kann man die Abhängigkeit dieser Auslenkung vom quadratischen Mittelwert des Stroms dazu verwenden, eine noch feinere Unterscheidung bzw. eine .noch größere iSicherheit gegen Fehlabschaltungen zu erzielen. Selbstverständlich ist es auch hier erforderlich, daß die Mittel zur ,Bildung des Mittelwertes auf thermischem Wege möglichst trägheitslos arbeiten. Dies l.äßt sich vorteilhaft .durch Verwendung dünner Bimetallstreifen und verhältnismäßig hoher Heizströme ohne Schwierigkeit erreichen.Of course, other measures for forming the mean value are also possible applicable. For example, the disconnection of the deflection of a bimetallic strip be made dependent. In this case one can see the dependence of this deflection from the root mean square value of the current to use an even finer distinction or to achieve even greater security against incorrect shutdowns. Of course Here, too, it is necessary that the means for forming the mean value work thermally with as little inertia as possible. This can be done advantageously Use of thin bimetal strips and relatively high heating currents without difficulty reach.

Weitere .Mittel zur Bildung des arithmetischen oder quadratischen Mittelwertes sind die Nutzbarmachung der Zugkraft eines Elektromagneten, beispielsweise in einem Kolhledruckregler,, der zur Steuerung es Ansprechstroms für das Schutzrelais bzw. zum Unschädlichmachen der Einschaltstromspitze verwendet werden kann. Andererseits kann die Zugkraft des Magneten-auf hydraulischem oder pnewmatischem Weg zur ,Steuerung .entweder eines Hilfsrelais oder direkt des Leistungsschalters verwendet werden. Man kann auch zweckmäßig den Differenzstrom. dem Gitter einer Entladungsröhre zuführen, um somit eine :Steuerung des Anodenstroms- in Abhängigkeit vom Mittelwert des Differenzstroms zu erhalten.Further means of forming the arithmetic or quadratic Mean values are the utilization of the tensile force of an electromagnet, for example in a piston pressure regulator, which is used to control the response current for the protective relay or can be used to render the inrush current peak harmless. on the other hand The pulling force of the magnet can be controlled by hydraulic or pneumatic means .Either an auxiliary relay or directly from the circuit breaker can be used. You can also expediently the differential current. feed it to the grid of a discharge tube, thus a: control of the anode current depending on the mean value of the differential current to obtain.

Die Verwendung von Halbleiterwiderständen, beispielsweise in Reihe mit der Relaisspule, ergibt ebenfalls die gewünschte Wirkung, da die Erwärmung und damit die %Leitfähigkei.t dieser. Widerstände von dem quadratischen Mittelwert des durchfließenden Stroms abhängig ist.The use of semiconductor resistors, for example in series with the relay coil, also gives the desired effect, since the heating and so that the% conductivity is this. Resistances from the square Average value of the flowing current is dependent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for differentiating between inrush currents and short-circuit currents in differential protection devices for electrical system components, especially for transformers, characterized in that the response value of the Differential relay is higher than the mean value corresponding to the inrush current Differential current.

2. Differential protection device according to claim i, characterized in that that the differential current to the differential relay, but at least to its trip coil is supplied via a rectifier arrangement.

3. Differential protection device according to claim i or 2, characterized in that the measuring element of the relay itself as a resistance with a conductance dependent on the heat of the differential current formed or in series with this such a resistor, for example a Semiconductor resistor, is arranged. q .. differential protection device according to claim.i or the following, characterized in that the tensile force of an alternating current magnet for example via a coal pressure regulator or in a pneumatic or hydraulic one Control device is made usable for the triggering device.