DE905400C - Leitungswaechter fuer Wechselstromanlagen - Google Patents

Description

• Leitungswächter für Wechselstromanlagen Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Leitungen und Verbraucher von Ein- und Mehrphasennetzen nach dem Differentialprinzip, bei der die Summen der Phasenströme am Anfang und Ende der Leitung miteinander verglichen werden und der Überwachungsstromkreis ohne züisätzliche Leiter aus den Phasenleitern selbst und einem Hilfsleiter, z. B. dem Erdleiter, gebildet wird. Die Summierung der Phasenströme erfolgt z. B. durch Gleichrichtung der über Wandler entnommenen Phasenströme in einem der Phasenzahl entsprechenden Vollweggleichrichter.
• Bei der bekannten. Differentialschutzschaltung werden die Ströme jeder Phase am Anfang und Ende der Leitung miteinander verglichen. Das hat den Nachteil, daß für jede Phase zwei Hilfsleitungen, bei Drehstromanlagen im günstigsten Fall vier Hilfsleitungen erforderlich sind. Außerdem sind für jede Phase entsprechende Relais oder Auslöseglieder vorzusehen.
• Bei anderen bekannten Schutzschaltungen für Leitungen wird ein Gleichstrom über den Erdleiter geschickt, der über Gleichrichter der Netzspannung am Ende der Leitung entnommen wird und mit einem am Anfang der Leitung ebenfalls über Gleichrichter bezogenen Gleichstrom verglichen wird. Mit dieser Schaltung können Leitungsbrüche und Erdschlüsse erfaßt werden, nicht aber Fehlerströme zwischen den Phasenleitern.
• Gemäß der Erfindung wird die Summe der Phasenströme am Anfang der Leitung verglichen mit der Summe der Phasenströme am Ende der Leitung.- Dadurch werden alle Fehlerströme zwischen den Phasen und zwischen Phasen tmd Erde erfaßt. Eine Unterbrechung des Erdleiters wird durch die Einführung einer lastunabhängigen Gleichspannung in den überwachungskreis zur Abschalteng der Anlage führen. Dasselbe Ziel wird erreicht, wenn die aus der Summe der Phasenströme abgeleiteten Gleichspannungen nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung von Widerständen oder Wicklungen miteinander verglichen werden, wobei nur der Gleichrichter am Ende der Leitung seinen Strom über den Erdleiter schickt. Um die Anlage ,auch auf Phasenleiterbruch zu überwachen, wird ein Wechselstromrelais parallel zu einem Hilfsgleichrichter geschaltet, das anspricht, wenn infolge der bei einem Phasenleiterbruch eintretenden Verlagerung des Sternpunktes des Verbrauchers ein Wechselstrom über den Erdleiter zum Sternpunkt des Transformators fließt. Auf das Wechselstromrelais kann verzichtet werden, wenn die entstehende Sternpunktspanntmg zur Erzeugung eines zusätzlichen Gleichstromes im überwachten Erdleiter benutzt wird.
• In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Gemäß Fig, i wird der Leitungsstrang über einen Transformator i aus dem Netz RST gespeist. Außer den Netzleitern 2, 3, q: ist ein Erdschutzleiter 5 vorgesehen. Ein Auslöseschütz 6 wird aus seiner Wechselstromquelle 7 über eine Drossel 8 gespeist, deren Vormagnetisierungswicklung 9 über Widerstände io und i i in den Kreis des Erdschutzleiters eingeschaltet ist. Den Widerständen io und ii wird Gleichstrom über je eine Gruppe- von Zweiweggleichrichtern 12 bzw. 13 zugeführt, die über Wandler 1q. bzw. 15 @an die Phasenleitungen 2, 3 und q. angeschlossen sind. Diese Wandler liegen am Anfang und am Ende des zu schützenden Leitungsstranges. Die Widerstände io und i i sind von gleicher Größe und einander entgegengeschaltet, so daß bei ordnungsmäßigem Betrieb des Netzes die beiden Gleichspannungen an io und i i sich einander aufheben. Auf denselben Stromkreis wirkt eine lastunabhängige Gleichspannung, die über Wandler 19 und Gleichrichter 2o erzeugt wird und einen etwa konstanten Gleichstrom über die Spule 9, den Erdleiter 5, den Sternpunkt des Verbrauchers, die Netzleiter 2, 3, :l, den Sternpunkt des Transformators i und zurück zum Gleichrichter 2o schickt. Erhöht sich infolge eines Fehlers die Spannung an io gegenüber der Spannung an i i, so verbleibt -eine Differenzspannung, die der Spannung an 2o entgegenwirkt und somit den Gleichstrom durch die Spule g schwächt bzw. ganz aufhegt. Dadurch erhöht sich der Widerstand der Drossel 8, so daß das Relais 6 abfällt und die Anlage ,abgeschaltet wird. An Stelle des Relais 6 kann auch unmittelbar ein Auslöser des Hauptschalters, z. B. die Schutzspule des Hauptschützes; treten.
• Mit dieser Einrichtung wird die Anlage abgegeschaltet bei Phasen-, Erd- -oder Kurzschluß und bei einer Unterbrechung im überwachungsstromkreis, z. B. bei Erdleiterbruch. Um auch eine Abschaltung bei Bruch eines Phasenleiters zu erreichen, ist ein Relais 17 in Verbindung mit einem Kondensator 18 vorgesehen, das normalerweise stromlos ist, da der Kondensator den Gleichstrom sperrt, den Wechselstrom, der infolge der Sternpunktverlagerung des Verbrauchers bei Phasenleiterbruch über den Erdleiter zum Sternpunkt des Transformators fließt, aber hindurchläßt.
• Bei dem Beispiel nach Fig: 2 werden an Stelle der gegerneinandergeschalteten Widerstände zwei Vormagnetisierungsdrosseln 21, 22 verwendet, die nebst Widerständen 23 in einer Brückenschaltung angeordnet sind, die einerseits von der Wechselstromquel1e 7 gespeist wird, andererseits das Auslöseschütz 6 ,enthält: Die Vormagnetisierungswicklungen 2q. bzw. 25 dieser Drosseln liegen an Gleichrichtern 26 bzw. 27, die an in die Drehstromleitungen 2, 3 und q. eingeschaltete Luftsp.altdrosseln 28 bzw. 29 angeschlossen sind. Als Verbindungsleitung dient der Erdschutzleiter 5, so daß die Brückendrosseln 2i, 22 von dem jeweils bestehenden Zustand der Netzleiter am Anfang und Ende des Leitungsstranges beeinflußt werden. Beim Auftreten eines Fehlers in den Netzleitern oder dem Erdleiter wird das Brückengleichgewicht gestört und das Auslöseschütz in Tätigkeit gesetzt. Auf eine lastunabhängige Hilfsspannung kann bei dieser Schaltung verzichtet werden, da der Strom des Gleichrichters 27 über den Erdleiter geführt wird. Ebenso kann bei dieser Schaltung auf ein besonderes Relais zur Überwachung eines Phasenleiterbruches verzichtet werden. Bei der vorgesehenen Dreiphaseneinwegschaltung des Gleichrichters 27 .erzeugt die bei Phasenleiterbruch entstehende Wechselspannung zwischen dem Sternpunkt des Verbrauchers und dem Sternpunkt des Transformators einen zusätzlichen Gleichstrom über den Erdleiter und die Spule 25, so daß hierdurch die Auslösung erfolgt.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist an die Netzleiter über am Anfang und Ende des Stranges angeordnete Dreiphasenluftspaltdrosseln 27, 28 und den Erdleiter 5 eine Drossel 3o angeschlossen, die über doppeltwirkende Gleichrichter 31 das Auslöseschütz 6 beeinflußt: Auch kann die Spüle 6 zur Vormagnetisierung einer im Auslösekreis angeordneten Drossel dienen. Die Mitte .der Drossel3o ist über einen Begrenzungswiderstand 32 mit dem Nullpunkt des Netztransformators i verbunden. Zur Abgleichung der beiden Stromkreise dient eine Impedanz 33.
• Die Sekundärspannungen der Luftspaltdrosseln 27 und 28 werden über die Drossel 30 miteinander verglichen. Bei gleichen Summenspannungen entsteht in der Drossel nur ein kleiner Spannungsabfall infolge ihres Ohmschen Widerstandes. An den Endpunkten bleibt die Spannung Null, da die Teilspannungsabfälle entgegengesetzte Richtung haben. $ei Fehlern in den Leitungen entsteht an der Drossel eine Wechselspannung, die über die Gleichrichter 3 i zur Auslösung benutzt wird.
• Ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen, können an Stelle des magnetischen Verstärkers auch ;entsprechende Relais Verwendung finden. Der magnetische Verstärker besitzt gegenüber Relais jedoch erhebliche Vorteile, so daß er im allgemeinen Relais vorzuziehen sein wird. Abgesehen davon, daß der magnetische Verstärker keine bewegten und der Abnutzung unterworfenen Teile besitzt, ist es mit seiner Hilfe möglich, mit sehr kleinen Leistungen auszukommen. Dies bedeutet, daß bei großer Empfindlichkeit der Einrichtung die Wandler bzw. Drosseln, die Gleichrichter, Widerstände usw. klein gehalten werden können und daß im Überwachungskreis, also auch im Erdleiter nur eine kleine Stromstärke bei einer ungefährlichen Spannung auftritt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Leitungswächter für Wechselstromanlagen nach dem Differentialprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß die Summen der Phasenströme am Anfang und Ende der Leitung miteinander verglichen werden und daß der überw.achungsstromkreis aus den Phasenleitern und einem Hilfsleiter, z. B. dem Erdleiter, gebildet wird.
2. 2. Leitungswächter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenströme über Stromwandler entnommen und durch einen Vollweggleichrichter gleichgerichtet werden und daß im Überwachungsstromkreis Widerstände liegen, die von Gleichrichtern gespeist werden.
3. 3. Leitungswächter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenströme Luftspaltdrosseln speisen, deren Spannungen gleichgerichtet werden und im Überwachungskreis einander entgegenwirken. q.
4. Leitungswächter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Überwachungskreis eine zusätzliche lastunabhängige Gleichspannung eingeschleift ist.
5. 5. Leitungswächter nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der überwachungsstrom über einen Hilfsleiter, z. B. die Erdleitung, und die Sternpunkte vom Transformator (Generator) und Verbraucher geführt wird.
6. 6. Leitungswächter nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachungsstrom zur Beeinflussung eines magnetischen Verstärkers dient, der seinerseits den Auslösekreis steuert.
7. 7. Leitungswächter nach Anspruch q. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur lastunabhängigen Gleichspannung ein Wechselstromrelais bzw. eine auf Wechselstrom ansprechende Auslöseeinrichtung liegt. B.
8. Leitungswächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Verstärker eine Brückenschaltung darstellt, von der zwei Zweige durch den speisenden Transformator und die anderen beiden Zweige von Drosseln gebildet werden, und daß mindestens eine der beiden Drosseln vom überwachungsstrom vormagnetisiert wird.
9. 9. Leitungswächter nach Ansprwch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Drossel über den Überwachungsstromkreis von der Summe der Ströme am Ende der Leitung und die andere Drossel von der Summe der Ströme am Anfang der Leitung vormagnetisiert wird.