DEP0001877BA - Widerstandsabhängiges Schutzrelais - Google Patents

Description

Bei Impedanzrelais ist es bereits vorgeschlagen worden, den Strom der Leitung und die Spannung der Leitung gleichzurichten und die gleichgerichteten Größen in einem polarisierten Relais zu vergleichen. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise ein Drehspulenrelais mit zwei einander entgegenwirkenden Wicklungen verwenden, von denen eine vom gleichgerichteten Strom, die andere von der gleichgerichteten Spannung erregt wird. Man kann aber auch ein Relais mit nur einer einzigen Wicklung vorsehen und diesem die Differenz der gleichgerichteten Größen zuführen.

Zeichnet man die Ansprechkurve des Relais in einem Diagramm, in welchem in Richtung der x-Achse die Blindkomponente X des Leitungswiderstandes aufgetragen ist, so erhält man als Ansprechkurve für das Relais einen Kreis, dessen Mittelpunkt im Schnittpunkt der Koordinatenachsen liegt. Dies ist in Figur 1 der Zeichnung dargestellt, in welcher der Ortskreis des Impedanzrelais mit K(sub)1 bezeichnet ist. Für alle Impedanzwerte, die innerhalb des Kreises liegen, gibt das Relais die Auslösung frei, für alle Impedanzwerte außerhalb des Kreises sperrt das Relais. In der Figur 1 ist außerdem noch die Gerade Z eingezeichnet, die den Widerstand der Leitung darstellt. Dabei ist die Strecke vom

Relaisort 0, also dem Schnittpunkt der Achsen, bis zu einem Punkt auf dieser Geraden der Entfernung des Fehlers vom Einbauort des

Relais auf der Leitungsstrecke proportinal. Für alle Widerstandswerte der Leitung, die gleich oder kleiner als die Strecke OF - der Punkt F hat die Koordinaten X(sub)1 und R(sub)1 - sind, spricht das Relais an. Dies gilt aber nur, wenn ein metallischer Kurzschluss vorliegt. Ist ein Lichtbogenkurzschluss vorhanden, so erhöht sich die Ohmsche Komponente des Kurzschlusskreises, und zwar beispielsweise um den Betrag R(sub)2. Man sieht, dass das Relais in diesem Falle nicht mehr ansprechen kann, obwohl der Fehler noch in dem Bereich liegt, in welchem das Relais ansprechen sollte.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine dem Strom proportionale gleichgerichtete Größe nicht mit der Spannung allein, sondern mit der gleichgerichteten geometrischen Differenz aus einer der Spannung proportionalen Größe und einer einstellbaren gleichgerichteten, dem Strom proportionalen Größe verglichen und die einstellbare Stromgröße so gewählt, dass der Ortskreis des Relais durch den Widerstandswert der Leitung hindurchgeht, bei welchem das Relais bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch auslösen soll. Wie die folgende Beschreibung zeigen wird, wird dadurch der Einfluss des Lichtbogens auf die Messung der Fehlerentfernung in einem gewissen Bereich vermieden.

Zunächst soll jedoch die Schaltung des Relais erläutert werden. In Figur 2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Mit 1 ist die eine Gleichrichteranordnung, mit 2 die andere Gleichrichteranordnung bezeichnet, deren gleichgerichtete Ströme in Differenzschaltung auf ein Relais 3 einwirken. Der Gleichrichter 1 wird von der Sekundärwicklung eines Wandlers 4 gespeist. Die Primärwicklung des Wandlers 4 ist an einen Ohmschen Widerstand 5 angeschlossen, der parallel zur Sekundärwicklung eines Wandlers 6 liegt, dessen Primärwicklung vom Leitungsstrom durchflossen wird. Die Gleichrichteranordnung 2 wird von der Sekundärwicklung eines Stromwandlers 7 erregt, dessen Primärwicklung über einen Ohmschen Widerstand 9 an die Sekundärwicklung des Spannungswandlers 8 angeschlossen ist. Durch den Wandler 7 fließt demnach ein Strom, der der Leitungsspannung proportional und mit ihr phasengleich ist. Parallel zur Sekundärwicklung des Wandlers 7 liegt die Sekundärwicklung des Wandlers 10, dessen Primärwicklung über einen einstellbaren Ohmschen Widerstand 11 von der Spannung am Widerstand 5 erregt wird. Es wirkt somit auf die Gleichrichter- anordnung 2 bei richtiger Polung der Wandler die geometrische Differenz aus einem der Leitungsspannung proportionalen Strom und einem dem Leitungsstrom proportionalen Strom, die einen Phasenwinkel miteinander einschließen, der gleich dem Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom der Leitung ist. Die geometrische Differenz kann auch magnetisch gebildet werden, indem der Strom über den Widerstand 11, anstatt über den Wandler 10 über eine dritte Wicklung des Wandlers 7 geht. Das Relais 3 wird also von der Differenz aus dem gleichgerichteten dem Leitungsstrom proportionalen Strom (Wandler 4) und der gleichgerichteten geometrischen Differenz aus einem der Spannung (Wandler 4) und einem dem Strom der Leitung (Wandler 10) proportionalen Strom erregt.

Dadurch wird erreicht, dass der Ortskreis des Relais den gleichen Radius beibehält wie der Ortskreis des Impedanzrelais, das von dem gleichen Strom (Wandler 4) und der gleichen Spannung (Wandler 7) beaufschlagt wird. Es wird aber der Mittelpunkt des Kreises auf der R-Achse nach oben verschoben. Man wählt nun die Größe des einstellbaren Stromes, den der Wandler 10 liefert, so, dass der Ortskreis des Relais durch den Widerstandswert hindurchgeht, bei welchem das Relais bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch ansprechen soll. Dieser Kreis ist in Figur 1 mit K(sub)2 bezeichnet. Sein Mittelpunkt m(sub)2 liegt auf der R-Achse. Er besitzt den gleichen Radius wie der Kreis K(sub)1 und geht ebenfalls durch den Punkt F. Man sieht, dass jetzt ein Lichtbogen mit der Widerstandskomponente R(sub)2 auftreten kann und das Relais trotzdem noch auslöst. Da das Relais auch bei jedem metallischen Kurzschluss ansprechen soll, dessen Widerstandswert gleich der Strecke OF oder kleiner als diese ist, kann die Schaltung nur angewendet werden, wenn der Kurzschlusswinkel zwischen Spannung und Strom der Leitung 45° oder größer als 45° ist. Das ist aber bei allen Freileitungen der Fall, bei denen der Kurzschlusswinkel im allgemeinen 70° bis 80° beträgt.

Wie die Figur 1 zeigt, kann jedoch das Relais auch ansprechen, wenn die Fehlerentfernung größer ist als es der Strecke OF entspricht, sofern nicht ein metallischer, sondern ein Lichtbogenkurzschluss mit entsprechend großer Ohmschen Komponente auftritt. Wie Figur 1 zeigt, kann dies bis zu einem Wert OF(sub)1 geschehen. Dies ist im allgemeinen nicht störend, da man die Staffelzeiten entsprechend wählen kann.

Um jedoch diese Überschreitung der Fehlerentfernung kleiner zu halten, kann man den Einfluss des Stromes, der mit der geometrischen Differenz verglichen wird, kleiner machen als bei einem Impedanzrelais, das auf die gleiche Fehlerentfernung eingestellt ist. Man erhält dann z.B. einen Kreis K(sub)3 mit dem Mittelpunkt m(sub)3 auf der R-Achse, der ebenfalls durch den Punkt F hindurchgeht, dessen Radius jedoch kleiner ist als der des Kreises

K(sub)1. Man sieht aus der Figur 2, dass nunmehr die Strecke OF nur noch um ein geringes Maß überschritten werden kann, bei welchem ein Lichtbogenkurzschluss noch eine Auslösung hervorruft. Die GRöße des Lichtbogenwiderstandes, die bei einem Fehler in der Entfernung OF noch zulässig ist, um das Relais zum Ansprechen zu bringen, ist ebenfalls kleiner als beim Kreis K(sub)2.

Die Einstellbarkeit des Stromes, welchen der Wandler 10 liefert, durch den Widerstand 11 hat den großen Vorteil, dass ein und dasselbe Relais den Leitungen mit verschiedenen Kurzschlusswinkeln angepasst werden kann, so dass mit einer einzigen Relaistype für Leitungen verschiedenen Kurzschlusswinkels leicht die richtige Einstellung zur Kompensation des Lichtbogenwiderstandes durchgeführt werden kann.

Claims (2)

1. Widerstandsabhängiges Schutzrelais, bei dem gleichgerichtete Wechselstromgrößen miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Strom proportionale gleichgerichtete Größe mit der gleichgerichteten Differenz aus einer der Spannung proportionalen Größe verglichen wird und die einstellbare Größe so gewählt ist, dass der Ortskreis des Relais durch den Widerstandwert der Leitung geht, bei welchem das Relais bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch ansprechen soll.

2. Widerstandsabhängiges Schutzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Strom proportionale Größe, welche mit der gleichgerichteten Differenz verglichen wird, so im Verhältnis zur Spannung gewählt ist, dass der Radius des Ortskreises kleiner ist als der eine Impedanzrelais, das bei der gleichen vorgegebenen Fehlerentfernung bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch anspricht.