DEP0037153DA

DEP0037153DA - Method for the selective detection of an earth fault in networks with an isolated star point or a neutral point earthed via quenching coils

Info

Publication number: DEP0037153DA
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.-Ing. Schussenried Denzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-03-01

Description

Der häufigste Fehler in elektrischen Netzen ist der Erdschluss, das ist die Verbindung eines Leiters mit Erde. In Netzen mit isoliertem oder über Löschspulen geerdetem Sternpunkt verursacht der Erdschluss ein Ansteigen der Leitererdspannungen der nicht erdgeschlossenen Leiter auf die verkettete Spannung und damit eine erhöhte Beanspruchung ihrer Isolation. Außerdem fließt an der Erdschlussstelle der sogenannte Erdschlussstrom, der in gelöschten Netzen durch den Spulenstrom kompensiert wird. Trotzdem also der Erdschluss keine eigentliche Störung im Sinne einer Unterbrechung der Stromlieferung verursacht, ist man bemüht, die Erdschlussstelle baldmöglichst ausfindig zu machen und abzuschalten. Die einwandfreie Feststellung der Erdschlussstelle bedingt bei vermaschten Leitungen eine Anzeige an beiden Enden der vermaschten Leitung, während bei einseitig gespeisten Abzweigen die Anzeige am Anfang des Abzweiges genügt.The most common fault in electrical networks is the earth fault, that is, the connection of a conductor to earth. In networks with an isolated star point or a neutral point earthed via quenching coils, the earth fault causes the conductor earth voltages of the non-earthed conductors to rise to the line-to-line voltage and thus increased stress on their insulation. In addition, the so-called earth fault current flows at the earth fault point, which is compensated for by the coil current in extinguished networks. Despite the fact that the earth fault does not actually cause a disturbance in the sense of an interruption in the supply of electricity, efforts are made to locate the earth fault point and switch it off as soon as possible. In the case of meshed lines, the correct determination of the earth fault requires a display at both ends of the meshed line, while for unilaterally fed branches the display at the beginning of the branch is sufficient.

Die Feststellung einer Erdschlussstelle erfolgt heute in bekannter Weise durch wattmetrische Relais, die einerseits durch die Sternpunkterdspannung und andererseits in Netzen mit isoliertem Sternpunkt durch den Summenblindstrom der Leiter des Systems bzw. in Netzen mit über Löschspulen geerdetem Sternpunkt durch den Summenwirkstrom von der Erde über die Erdschlussstelle zum erdgeschlossenen Leiter fließt, müssen die Relais so angeschlossen werden, dass sie auf den Summenstrom, der von der Erdschlussstelle weg fließt, ansprechen und bei entgegengesetzter Richtung des Summenstromes sperren. Im Prinzip ergibt sich aus dem Zusammenwirken von Sternpunkterdspannung mit dem Summenstrom nach Größe undThe detection of an earth fault is now done in a known way by wattmetric relays, which on the one hand by the neutral point earth voltage and on the other hand in networks with an isolated neutral point by the total reactive current of the system conductors or in networks with a neutral point earthed via quenching coils by the total active current from the earth via the earth fault point flows to the earth-connected conductor, the relays must be connected in such a way that they respond to the total current flowing away from the earth fault point and block if the total current flows in the opposite direction. In principle, this results from the interaction of the neutral point earth voltage with the total current according to magnitude and

Richtung ein einwandfreies Mittel zur selektiven Erfassung einer Erdschlussstelle. Im Betrieb zeigt sich jedoch, dass die Angaben der auf Grund dieser Größen arbeitenden Relais vielfach unsicher und ungenau sind. Der Grund hierfür ist folgender:Direction is a perfect means of selectively detecting an earth fault. In operation, however, it has been shown that the details of the relays operating on the basis of these variables are often uncertain and inaccurate. The reason for this is as follows:

Die den Relais zuzuführende Sternpunkterdspannung wird über Spannungswandler in verschiedener Schaltung mit genügender Genauigkeit und in genügender Größe gewonnen. Für die Gewinnung des Summenstromes wendet man üblicherweise die Summation der Sekundärströme der in den Leitern des Systems eingebauten Stromwandler an. Nun beträgt der Summenstrom, insbesondere der Summenwirkstrom eines Netzes vielfach nur einige Prozent des Betriebswirkstromes der Leitungen. Außerdem verteilt sich der Summenstrom im vermaschten Netz von der Erdschlussstelle aus nach 2 Seiten, wobei die in beiden Richtungen abfließenden Anteile sehr ungleich sein können. Die Stromwandler des Systems müssen den Betriebsströmen angepasst sein und besitzen dementsprechend Übersetzungsverhältnisse bis 1:100 oder mehr.The neutral point earth voltage to be fed to the relay is obtained with sufficient accuracy and size via voltage converters in various circuits. To obtain the total current, the summation of the secondary currents of the current transformers built into the conductors of the system is usually used. Now the total current, in particular the total active current of a network, is often only a few percent of the operational active current of the lines. In addition, the total current in the meshed network is distributed from the earth fault point to two sides, whereby the portions flowing off in both directions can be very unequal. The system's current transformers must be adapted to the operating currents and accordingly have transformation ratios of up to 1: 100 or more.

Infolgedessen besitzt der durch den Erdschluss bedingte sekundärseitige Summenstrom oft nur die Größe weniger mA. Durch die Summation über die Stromwandler gehen nun die Wandlerfehler nach Größe und Richtung in die Summenbildung ein, ebenso werden andere nicht durch den Erdschluss bedingte Unsymmetrien der Leiterströme des Systems mit erfasst. Bei der Kleinheit des echten durch den Erdschluss bedingten sekundärseitigen Summenstroms können diese an und für sich ebenfalls kleinen Fehlerströme einen über das Relais fließenden Gesamtsummenstrom ergeben, der dem primärseitigen Summenstrom nach Größe und Phasenlage nicht mehr entspricht und infolgedessen das Nichtansprechen oder gar eine Fehleranzeige der Relais verursacht.As a result, the total current on the secondary side caused by the earth fault is often only a few mA. As a result of the summation via the current transformers, the transformer errors are now included in the summation according to size and direction, and other asymmetries in the phase currents of the system that are not caused by the earth fault are also recorded. Given the small size of the real secondary-side total current caused by the earth fault, these fault currents, which are also small in and of themselves, can result in a total total current flowing through the relay, which no longer corresponds to the primary-side total current in terms of magnitude and phase position and consequently causes the relay to fail to respond or even to display an error .

Die vorliegende Erfindung befasst sich damit, den echten, dem Relais zuzuführenden Summenstrom in einer Größe zu erhalten, dass er durch Wandlerfehler und durch kleine Netzunsymmetrien nicht mehr entscheidend beeinflusst werden kann. Die Erfindung geht dabei von folgendem Grundgedanken aus:The present invention is concerned with maintaining the real total current to be fed to the relay in such a size that it can no longer be decisively influenced by converter errors and small network asymmetries. The invention is based on the following basic idea:

Der primäre Summenstrom der Leiter des Systems fließt in gleicher Größe, aber in entgegengesetzter Richtung auch in der Erde. Infolge der magnetischen Verkettung verläuft der in derThe primary total current of the conductors of the system flows in the same size, but also in the opposite direction in the earth. As a result of the magnetic interlinking, the in the

Erde fließende Strom in Freileitungsnetzen entlang der Leitung in geringer Tiefe im Erdboden, bzw. zu einem Anteil in dem mit dem Erdboden verbundenen Blitzschutzseil und in Kabelnetzen zum größten Teil im Bleimantel der Kabel zur Stationserde. Der in der Erdrückleitung fließende Summenstrom kann gemäß der Erfindung ohne Rücksicht auf den Betriebsstrom und das Übersetzungsverhältnis der Leiterstromwandler in seiner ganzen Größe entweder direkt oder über Stromwandler mit niedrigem Übersetzungsverhältnis erfasst werden.Earth flowing current in overhead line networks along the line at a shallow depth in the ground, or in part in the lightning protection cable connected to the ground and in cable networks for the most part in the lead sheath of the cable to the station ground. The total current flowing in the earth return line can, according to the invention, be recorded in its entire size either directly or via current transformers with a low transformation ratio, regardless of the operating current and the transformation ratio of the conductor current transformers.

Praktisch erfolgt in Durchführung des Erfindungsgedanken die Erfassung des in der Erde fließenden Summenstromes in der Weise, dass der Stromteil, der bei Freileitungen in einem unter der Leitung im Erdboden auf einige Mastlängen verlegten Bodenseil zwischen Bodenseil und Stationserde oder in einem Blitzschutzseil zwischen Blitzschutzseil und Stationserde der jeweiligen Leitung, bei Kabelnetzen zwischen Bleimantel und Stationserde des jeweiligen Kabels gewonnen und dem Relais zugeführt wird.In practice, in implementing the idea of the invention, the total current flowing in the earth is recorded in such a way that the part of the current that occurs in overhead lines in a floor cable laid under the line in the ground to a few mast lengths between the ground cable and the station earth or in a lightning protection cable between the lightning protection cable and the station earth respective line, in cable networks between the lead sheath and station ground of the respective cable and fed to the relay.

Claims

Method for the selective detection of an earth fault in networks with an isolated star point or a neutral point earthed via quenching coils, characterized in that the wattmetric total current supplied from the current flowing in the earth return line, depending on the existing arrangement

- as the current flowing to the station earth in a cable laid underneath the lines

or

- than the current flowing in the lightning protection cable to the station earth

or

- as the current flowing in the lead sheath of cables to the station ground

is obtained directly or via current transformers with a low transformation ratio.