NO871020L

NO871020L - Flood relay device.

Info

Publication number: NO871020L
Application number: NO871020A
Authority: NO
Inventors: Hans Hoel
Original assignee: Jacobsen Elektro As
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1988-09-13
Also published as: NO871020D0

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en anordning ved overstrøms-releer for beskyttelse av elektriske flerfaseanlegg, fortrinnsvis flerfaseanlegg, mot for høy strømbelastning. The present invention relates to a device for overcurrent relays for the protection of electrical multiphase systems, preferably multiphase systems, against excessively high current loads.

Helt siden elektrisitetsforsyningens første år har over-strømsreleer vært av stor betydning for beskyttelse av elektriske kraftlinjer og utstyr. Alt etter den tilsiktede anvendelse er releene momentant virkende eller utført med konstant eller strømavhengig tidsforsinkelse, samt kan eventuelt ha retningsvirkning. Kombinasjoner av disse egenskaper kan også være innebygd i releene. Ever since the first years of electricity supply, overcurrent relays have been of great importance for the protection of electrical power lines and equipment. Depending on the intended application, the relays are instantaneously effective or implemented with a constant or current-dependent time delay, and can possibly have a directional effect. Combinations of these properties can also be built into the relays.

Felles for alle kjente releer av denne art er imidlertid at deres virkning bare er avhengig av den høyest forekommende strøm som påvirker releet eller av de strømmer som tilføres releets forskjellige målesystemer. Common to all known relays of this kind, however, is that their effect is only dependent on the highest occurring current affecting the relay or on the currents supplied to the relay's various measuring systems.

Ved et trefasenett vil imidlertid under ellers like forhold en trefaset kortslutning gi ca. 15% større kortslutningsstrøm enn en tofaset kortslutning, som i sin tur vanligvis gir større kortslutningsstrøm enn en enfaset kortslutning eller dobbelt jordslutning, som også virker enfaset for releet. For å sikre nettet bør da overstrømsreleet vanligvis være innstilt for å kunne virke ved tofaset (fase-fase) kortslutning, som hyppigst forekommer i praksis. Dette medfører imidlertid at en kortvarig trefaset toppbelastning under spesielle driftsforhold kan føre til at overstrømsreleet utilsiktet bringes til å virke. In the case of a three-phase network, however, under otherwise equal conditions, a three-phase short circuit will give approx. 15% greater short-circuit current than a two-phase short-circuit, which in turn usually gives greater short-circuit current than a single-phase short-circuit or double earth fault, which also acts as single-phase for the relay. In order to secure the network, the overcurrent relay should usually be set to be able to operate in the event of a two-phase (phase-phase) short circuit, which most frequently occurs in practice. However, this means that a short-term three-phase peak load under special operating conditions can lead to the overcurrent relay being activated unintentionally.

Et slikt tilfelle kan foreligge når en kraftlinje har vært Such a case may exist when a power line has been

utkoblet for vedlikehold eller reparasjon og deretter kobles inn mens tilkoblet strømforbrukende utstyr i stor utstrekning er åpent for maksimalt strømopptak, idet de fleste termostat-er er slått på og et stort antall motorer er tilkoblet i stillestående tilstand. Den resulterende trefasede toppbelastning vil da lett føre til at overstrømsreleet trer i virksomhet, selv om ingen kortslutning eller annen drifts-forstyrrelse egentlig foreligger. disconnected for maintenance or repair and then connected while connected power-consuming equipment is largely open for maximum current consumption, with most thermostats switched on and a large number of motors connected in a stationary state. The resulting three-phase peak load will then easily cause the overcurrent relay to operate, even if no short-circuit or other operating disturbance actually exists.

Et annet eksempel er energipendling i kraftnett.Another example is energy commuting in power grids.

Slike forhold er en ulempe ved drift av elektriske nett, og det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en anordning ved overstrømsreleer av ovenfor angitt art og som kan redusere den nevnte ulempe. Such conditions are a disadvantage in the operation of electrical networks, and it is therefore an object of the present invention to provide a device for overcurrent relays of the above type which can reduce the said disadvantage.

Oppfinnelsen gjelder således en anordning ved overstrømsrele-er for beskyttelse av elektriske flerfaseanlegg, fortrinnsvis trefaseanlegg, mot for høy strømbelastning, idet releet har målesystemer som påvirkes av elektriske parametere avledet fra fasestrømmene til å få releet til å virke ved en innstilt parameterverdi tilsvarende en strømbelastnings-grense. The invention thus relates to a device for overcurrent relays for the protection of electrical multiphase systems, preferably three-phase systems, against excessively high current loads, as the relay has measurement systems that are affected by electrical parameters derived from the phase currents to cause the relay to operate at a set parameter value corresponding to a current load limit.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har så anordningen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den omfatter detektorutstyr anordnet og innrettet for å påvirkes av nevnte avledede elektriske parameter for hver og en av fasene til å innstille den parameterverdi som får releet til å virke til innbyrdes forskjellige strømgrenseverdier i avhengighet av hvor mange faser som fører strøm over strømbelastningsgrensen. On this background of prior art, the device according to the invention has as a distinctive feature that it comprises detector equipment arranged and arranged to be influenced by said derived electrical parameter for each and every one of the phases to set the parameter value which causes the relay to operate to mutually different current limit values depending on how many phases carry current above the current load limit.

En anordning med en sådan virkemåte kan realiseres på mange forskjellige måter i praksis, slik det vil være åpenbart for fagfolk på området så snart det grunnleggende prinsipp for foreliggende oppfinnelse er erkjent, nemlig at strømgrense-verdien av vedkommende parameter automatisk skal innstilles høyere med økende antall faser som fører strøm over belast-ningsgrensen. Anordningen i henhold til oppfinnelsen er således iboende i stand til å avføle hvor mange faser som er gjenstand for overbelastning eller kortslutning og å automatisk innstille releet strømgrenseverdi i samsvar med dette, slik at utkobling finner sted ved 1- eller 2-faset kortslutning uten at trefaset toppbelastning med omtrent samme strømføring utløser overstrømsreleet. A device with such a mode of operation can be realized in many different ways in practice, as will be obvious to experts in the field as soon as the basic principle of the present invention is recognized, namely that the current limit value of the relevant parameter should automatically be set higher with increasing number phases that carry current above the load limit. The device according to the invention is thus inherently able to sense how many phases are subject to overload or short circuit and to automatically set the relay current limit value in accordance with this, so that disconnection takes place in the event of a 1- or 2-phase short circuit without the three-phase peak load with approximately the same current flow triggers the overcurrent relay.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av et enkelt, men hensiktsmessig utførelseseksempel og under hen-visning til den vedføyde tegning, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk et overstrømsrelee med anordning i henhold til oppfinnelsen tilkoblet en trefaset kraftlinje, og Fig. 2 viser forekommende spenningsnivåer og kurveformer ved forskjellige typer kortslutning. The invention will now be explained in more detail with the help of a simple but suitable embodiment and with reference to the attached drawing, on which: Fig. 1 schematically shows an overcurrent relay with a device according to the invention connected to a three-phase power line, and Fig. 2 shows occurring voltage levels and curve shapes for different types of short circuit.

I fig. 1 er det til venstre vist en kraftlinje med tre linje-faser LI, L2 og L3 med tilhørende linjestrømstransformatorer LT1, LT2 og LT3. De sekundære strømmer IN, samt ILI, IL2 og IL3 er tilkoblet primærviklingene for releetransforma torene RT1, RT2 og RT3. Disse transformatorer har luftspalt, og de omsetter derfor strømmen til sekundærspenninger som like-rettes i likeretterbroene Bl, B2 og B3. In fig. 1 shows on the left a power line with three line phases LI, L2 and L3 with associated line current transformers LT1, LT2 and LT3. The secondary currents IN, as well as ILI, IL2 and IL3 are connected to the primary windings of the relay transformers RT1, RT2 and RT3. These transformers have an air gap, and they therefore convert the current into secondary voltages which are rectified in the rectifier bridges Bl, B2 and B3.

Pluss-siden av likeretterbroene er tilkoblet releets målesystemer MSI, MS2 og MS3 i hver sin fase, og summen av strøm-mene gjennom målesystemene, nemlig I+, føres tilbake til minus-siden av likeretterbroene gjennom en motstand R som er parallellkoblet med en kondensator C. The plus side of the rectifier bridges is connected to the relay's measuring systems MSI, MS2 and MS3 in each phase, and the sum of the currents through the measuring systems, namely I+, is fed back to the minus side of the rectifier bridges through a resistor R which is connected in parallel with a capacitor C .

Fig. 2 viser ved de angitte likerettede sinuskurver spenningsfallet over motstanden R for tre kortslutningstyper i det tilfellet kondensatoren C er utkoblet. Fig. 2a viser således enfaset kortslutning, mens fig. 2b viser tofaset kortslutning og fig. 2c trefaset kortslutning, alle med samme kortslut-ningsstrøm. Det vil fremgå av figurene at amplityden for tofaset og trefaset kortslutning blir den samme, og da amplityden og ikke strømmens middelverdi betyr mest for målesys-temenes virkning, vil tofaset og trefaset kortslutning gi omtrent samme strømgrenseverdi. Fig. 2 shows the indicated rectified sine curves the voltage drop across the resistor R for three short-circuit types in the case that the capacitor C is disconnected. Fig. 2a thus shows a single-phase short circuit, while Fig. 2b shows a two-phase short circuit and fig. 2c three-phase short-circuit, all with the same short-circuit current. It will appear from the figures that the amplitude for two-phase and three-phase short-circuits will be the same, and since the amplitude and not the current's mean value is most important for the measurement systems' effectiveness, two-phase and three-phase short-circuits will give approximately the same current limit value.

Hvis imidlertid kondensatoren C er innkoblet, vil spenningsfallet over R stort sett være bestemt av strømmens middelverdi U-l for enfaset kortslutning, samt U-2 for tofaset og U-3 for trefaset korslutning. Spenningsfallet U- vil i alle tilfeller påvirke strømmen til de releeutløsende målesystemer MSI, MS2 og MS3. If, however, the capacitor C is connected, the voltage drop across R will largely be determined by the current's mean value U-1 for a single-phase short-circuit, as well as U-2 for a two-phase and U-3 for a three-phase cross-circuit. The voltage drop U- will in all cases affect the current to the relay triggering measuring systems MSI, MS2 and MS3.

Releet utføres f .eks. hensiktsmessig slik at det har korrekt innstillingsskala for strømbelastningsgrensen ved tofaset kortslutning, og releet vil da utløses ved noe lavere strøm ved enfaset kortslutning samt ved omtrent tilsvarende høyere strøm ved trefaset kortslutning. The relay is carried out e.g. appropriate so that it has the correct setting scale for the current load limit in the case of a two-phase short-circuit, and the relay will then be triggered at a slightly lower current in the case of a single-phase short-circuit and at an approximately correspondingly higher current in the case of a three-phase short-circuit.

Under ellers like forhold vil en trefaset kortslutning giUnder otherwise equal conditions, a three-phase short circuit will result

ca. 15% større korslutningsstrøm enn en tofaset kortslutning. Ved å dimensjonere R og C riktig i forhold til resten av releekretsene kan man da hensiktsmessig få overstrømsreleet til å virke ved 15% større strøm ved trefaset kortslutning enn ved tofaset kortslutning. Når da overstrømsreleet f.eks. er innstilt slik at det virker momentant for kortslutninger på de nærmeste 70% av en kraftlinje ved maksimal, trefaset kortslutningsstrøm, vil releet også dekke omtrent samme linjelengde ved tofaset kortslutning, som under ellers samme forhold gir omtrent 15% mindre kortslutningsstrøm. about. 15% greater short circuit current than a two-phase short circuit. By dimensioning R and C correctly in relation to the rest of the relay circuits, the overcurrent relay can then be appropriately made to operate at 15% greater current in the case of a three-phase short circuit than in the case of a two-phase short circuit. When the overcurrent relay e.g. is set so that it acts momentarily for short circuits on the nearest 70% of a power line at maximum three-phase short-circuit current, the relay will also cover approximately the same line length in the case of two-phase short-circuits, which under otherwise the same conditions gives approximately 15% less short-circuit current.

Det finnes også andre tilfeller hvor det er fordelaktig at overstrømsreleet er i stand til å tilpasse seg kortslutningens art. F.eks. er de største driftsbelastningsstrømmer som regel trefaset, mens de minste kortslutningsstrømmer som releet innstilles for å dekke i praksis vanligvis er tofaset. Ved oppfinnelsens anordning oppnås imidlertid at releet kan innstilles for å virke ved en ca. 15% lavere strømgrenseverdi enn tidligere mulig, uten å risikere at overstrømsreleet ut-løses under ekstreme belastningsforhold, slik som tidligere beskrevet. There are also other cases where it is advantageous for the overcurrent relay to be able to adapt to the nature of the short circuit. For example are the largest operating load currents as a rule three-phase, while the smallest short-circuit currents that the relay is set to cover in practice are usually two-phase. With the device of the invention, however, it is achieved that the relay can be set to operate at an approx. 15% lower current limit value than previously possible, without risking the overcurrent relay tripping under extreme load conditions, as previously described.

I fig. 1 er det vist hvorledes et vanlig overstrømsrelee i henhold til oppfinnelsen kan utstyres med en detektor for av-føling av kortslutningens art og innstilling av målesystem-enes strømgrenseverdi i samsvar med dette. Detektorutstyret utgjøres i dette tilfellet av motstanden R og kondensatoren C, men det finnes naturligvis også en rekke andre mer eller mindre kompliserte kretsløsninger for å oppnå hensiktsmessig samarbeide mellom avledede elektriske parametere fra de tre fasestrømmer, og som har tilsvarende virkning. Blant annet er det mulig å utnytte fasevinkelen mellom strømmene og derved oppnå denønskede ca. 15% forskjell mellom strømgrense-verdiene for henholdsvis tofaset og trefaset kortslutning. In fig. 1 shows how a normal overcurrent relay according to the invention can be equipped with a detector for sensing the nature of the short circuit and setting the measuring system's current limit value in accordance with this. The detector equipment in this case consists of the resistor R and the capacitor C, but there are of course also a number of other more or less complicated circuit solutions to achieve appropriate cooperation between derived electrical parameters from the three phase currents, and which have a similar effect. Among other things, it is possible to utilize the phase angle between the currents and thereby achieve the desired approx. 15% difference between the current limit values for two-phase and three-phase short-circuit respectively.

Claims

1. Device for overcurrent relays for the protection of electrical multiphase systems, preferably three-phase systems, against too high a current load, the relay having measurement systems that are affected by electrical parameters derived from the phase currents to cause the relay to operate at a set parameter value corresponding to a current load limit, characterized in that the device comprises detector equipment arranged and arranged to be affected by said derived electrical parameter for each one of the phases to set the parameter value which causes the relay to operate at mutually different current limit values depending on how many phases carry current above the current load limit.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that the derived electrical parameters are rectified currents or voltages.

3. Device as stated in claim 1 or 2 <*>characterized in that it is designed and arranged to be influenced by the sum of the derived electrical parameters from the currents in the different phases to influence the effect of the relevant parameter on the relay's measurement systems.

4. Device as stated in claim 1, characterized in that the derived electrical parameter for each phase is dependent on the phase angle of the phase current in relation to another phase.

5. Device as specified in claim 1 or 4, characterized in that the derived electrical parameter for each phase is constituted by the vector difference between the relevant phase current and the current in another phase.

6. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the detector equipment consists of an impedance arranged to flow through the sum of diverted rectified currents in series with the overcurrent relay's measuring system in each phase, thereby creating a current limit determining counter voltage against each measuring system and of a size that depends on how many phases carry current above the current load limit.