Selektives Anregeglied für Schutzrelaisanordnungen Die Erfindung betrifft ein selektives Anregeglied für Schutzrelaisanordnungen, insbesondere Distanzschutz relais, für starr geerdete Netze, bei dem die Anregung mittels phasenselektiver Unterimpedanzanregeglieder er folgt.
Bei starr oder niederohmig geerdeten Drehstrom netzen besteht - insbesondere unter ungünstigen Ver hältnissen - im Falle einpoliger Fehler die Schwierigkeit, dass einerseits sich die Leiter-Erdspannung des fehler behafteten Leiters nur relativ geringfügig ändert und ausserdem anderseits auch die nicht fehlerbehafteten Leiter Fehlerströme führen. Dadurch können sich für Distanzrelais falsche Anregungen und damit weiter fal sche Messungen ergeben, die ein fehlerhaftes Arbeiten der Schutzeinrichtungen sowie unerwünschte Betriebs unterbrechungen nach sich ziehen.
Darüber hinaus be steht bei vermaschten Netzen und Fehlern in benachbar ten Leitungsabschnitten die Gefahr, dass infolge des vor stehend dargelegten Verhaltens von Spannungen und Strömen bei starrer oder niederohmiger Erdnung bei einpoligen Fehlern als Reserveschutz vorgesehene Distanzrelais überhaupt nicht angeregt werden.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist bereits ein Anregeglied für Schutzrelaisanordnungen, insbeson dere Distanzschutzrelais bekanntgeworden, bei dem Strom und Spannung jeder Phase für sich als entspre chende elektrische Richtgrösse von gegebenenfalls unter schiedlichem Wert nachgebildet und jeweils die beiden zusammengehörigen Richtgrössen derselben Phase gegeneinandergeschaltet sind,
sowie jeweils der eine Pol der sich so ergebenden resultierenden Richtgrösse je einem nur in einer Stromrichtung ansprechenden Relais zugeführt ist und die anderen Pole aller resultierenden Richtgrössen zusammengefasst und mit den parallel ge schalteten entgegengesetzten Anschlüssen der Relais wicklungen über einen Widerstand verbunden sind.
Das bekannte Anregeglied arbeitet nun zwar bei einpoligen Fehlern selcktiv, jedoch kann es bei zwei- und drei- poligen Fehlern mit unsymmetrischen Phasenspannungen und/oder Strömen nicht einwandfrei arbeiten, da die Phase mit der stärksten auslösewirksamen Richtgrösse die Anregerelais der übrigen Phasen sperrt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein selektiv wirkendes Anregeglied für Schutzrelaisanord- nungen, insbesondere Distanzschutzrelais, für starr ge erdete Netze zu schaffen, das bei einpoligen Fehlern hochempfindlich und dennoch selektiv arbeitet und das bei mehrpoligen Fehlern etwa die Eigenschaften üblicher Unterimpedanzanregeglieder aufweist sowie die Schwie rigkeiten des bekannten Anregegliedes vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass jedem Unterimpedanzanregeglied eine Rich tungsschaltung zugeordnet ist, der der Summenstrom des Netzes und die jeweilige Leiter-Erd-Spannung zuge führt werden und dass die Ausgangsgrösse der Rich tungsschaltung der Unterimpedanzmessung überlagert just. Die erfindungsgemässe Lösung geht von derErkennt- nis aus, dass bei einpoligen Fehlern ein Summenstrom zur Verfügung steht,
der zur Erzielung einer empfind lichen und trotzdem phasenselektiven Anregung ausge nutzt werden kann. Durch die Richtungsschaltung, der der Summenstrom des Netzes und die jeweilige Leiter- Erd-Spannung zugeführt werden, ergibt sich die ge wünschte Selektivität des Anregegliedes. Da weiter das Anregeglied einer Phase unabhängig von den Anrege gliedern der anderen Phasen arbeitet und insbesondere auf letztere nicht sperrend wirkt, ist ein einwandfreies Arbeiten des erfindungsgemässen Anregegliedes auch bei zwei- und dreipoligen Fehlern mit unsymmetrischen Pha senspannungen und/oder Strömen sichergestellt.
Es ist günstig, den Innenwinkel der Richtungsschaltung dem Winkel der zu schützenden Leitung anzupassen, damit der Ausgangsgleichstrom der Richtungsschaltung in der fehlerhaften Phase einen möglichst grossen Wert er reicht.
In einer zweckmässigen Ausführungsform des An regegliedes nach der Erfindung sind bei einer jeweils als Gleichrichterbrückenschaltung ausgeführten Richtungs schaltung und Unterimpedanzanregung die Gleichrichter brücken derart miteinander verbunden, dass bei fehler- haftem Leiter die Anregung durch die Richtungsmessung unterstützt wird.
Für die Anregeglieder der gesunden Phasen ergibt sich dann ein vom Vorliegen eines Sum menstromes abhängiger Zusatz-Gleichstro-m der deren Anregung unempfindlicher macht, da die Spannungen der gesunden Phasen gegenüber der fehlerhaften Leiter- Erdspannung um mehr als 90 verschoben sind.
Dies beseitigt die Gefahr einer falschen Anregung durch Aus gleichströme in gesunden Leitern, wobei die entspre chende Beeinflussung der Anregeglieder lediglich über den Summenstrom und in Abhängigkeit von dessen Vek- torlage zii den Leiter-Erdspannungen erfolgt. Diese hin sichtlich des Aufwandes einfachste Lösung besitzt jedoch die Eigenschaft, dass bei in Sperrichtung beaufschlagten Distanzrelais die Anregung der beiden gesunden Leiter ansprechen könnte, dagegen nicht diejenige des fehler haften Leiters.
Das braucht aber kein Nachteil zu sein, weil diese Distanzrelais selbst bei Anregung der fehler haften Phase doch wieder von den Richtungsrelais ge sperrt würden. Diese Sperrung ergibt sich ebenfalls bei Anregung in den beiden gesunden Leitern. In jedem Falle würden aber die Distanzmessglieder gesunde Mess- grössen erfassen und damit erst mit Endzeit auslösen.
Dieses Verhalten der Anregeglieder lässt sich jedoch beseitigen und auch im Falle sperrend wirkender Ener gierichtung eine Anregung der fehlerhaften Phase sicher stellen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen dazu die Richtungsschaltungen jeweils einen Re- Iaisausgang auf, wobei Kontakte der Relaisausgänge der art geschaltet sind, dass bei einpoliger Kontaktgabe eine Anregung des zugehörigen Leiters, bei zweipoliger Kon taktgabe eine Anregung des dritten Leiters erfolgt.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, aus denen sich weitere Einzel heiten sowie auch weitere Vorteile ergeben.
Figur 1 zeigt in einpoliger Darstellung ein Netz, des sen Sternpunkt starr geerdet ist.
Figur 2 gibt ein Anregeglied nach der Erfindung an, bei dem die Anregung durch eine Richtungsmessung unterstützt wird.
In Figur 3a ist ein weiteres Anregeglied mit zusätz licher Anregung durch eine Richtungsmessung ange geben.
Figur 3b stellt die Schaltung der Kontakte für das Anregeglied nach Figur 3a dar.
Das in Figur 1 gezeigte Netz besitzt Stationen A, B, C, D, zwischen denen Leitungen 11 bis 15 in der darge stellten Weise geschaltet sind. Die Leitungen 11 bis 15 werden durch Distanzrelais 1 bis 10 geschützt. Das ein polig angegebene Netz besitzt eine starre Erdung. Im Falle eines einpoligen Fehlers auf der Leitung 12 in der Nähe der Station C besteht die Gefahr, dass die üblichen Unterimpedanzanregungen (Z-Anregungen) der benach barten Leitungen 11, 13, 15 nicht ansprechen, da sich die Leiter-Erdspannungen für diese Leitungen 11, 13, 15 nur relativ geringfügig ändern. Damit entfällt uner- wünschterweise der Reserveschutz für die Leitung 12.
Um auch in einem derartigen Fall eine Anregung ins besondere der Relais 1, 5, 9 benachbarter Leitungen 11, 13, 15 sicherzustellen, wird unter Verwendung des bei einem einpoligen Fehler in ausreichendem Masse vor liegenden Summenstromes Iü die Unterimpedanzanre- gung entsprechend Figur 2 oder Figur 3 ergänzt.
In Figur 2 ist ein selektives Anregeglied für ein Schutzrelais, insbesondere ein Distanzschu:tzreilais, dar gestellt, bei dem die Anregung mittels eines Unterimpe- danzanregegliedes erfolgt, das aus zwei Gleichrichter brücken 16, 18 sowie einem polarisierten Relais 17 be steht. Der Gleichrichterbrücke 16 wird dabei über Klem men<B>19,20</B> die Phasen-Erdspannung, beispielsweise URE, im sperrenden Sinne, der Gleichrichterbrücke 18 über die Klemmen 21, 20 der zugehörige Phasenstrom IR im auslösenden Sinne zugeführt.
Die Phasenelektivität ergibt sich durch die Anordnung einer Z-Anregung für jede Phase.
Dem Unterimpedanzanregeghed 16, 17, 18 ist eine Richtungsschaltung 25, 27 zugeordnet, der der Sum menstrom h1 über eine Leitung 31 und die entspre chende Leiter-Erdspannung URL über eine Leitung 30 zugeführt werden. Mittels Wandler 28, 29 werden - in an sich bekannter Weise - URE und I\i vektoriell addiert beziehungsweise subtrahiert. An die Sekundärwicklung von 28 ist die auslösend wirkende Gleichrichterbrücke 25, an die Sekundärwicklung von 30 die sperrend wir kende Brücke 27 angeschlossen.
Damit ergibt sich eine auf die Vektorlage des Summenstromes I,1 zur Leiter- Erdspannung URE bezogene Richtungsmessung. Um einen möglichst grossen Wert des Ausgangsgleichstromes der Richtungsschaltung 25, 27 zu erreichen, wird durch nicht darge,stellte Mittel - in an sich bekannter Weise der Innenwinkel der Richtungsschaltung dem Leitungswinkel angepasst. Dies kann durch auf Iai be ziehungsweise URE wirkende phasendrehende Mittel er folgen.
Der von der Richtungsschalung 25, 27 gelieferte Gleichstrom wird der von 16, 17, 18 bewirkten Unter- im:pedanzme.ssunig überlagert, indem die Gleichrichter- brücken 16, 18, 25, 27 derart miteinander verbunden sind, dass bei fehlerhaftem Leiter die Anregung durch die Richtungsmessung unterstützt wird. Diese Unter stützung wirkt vorteilhafterweise nur, wenn ein Sum menstrom h1 fliesst. Dadurch ergibt sich eine erwünschte Steigerung der Empfindlichkeit der Z-Anregung bei ein poligen Fehlern.
(Durch die bekannte Kopplung der Z- Anregung liesse sich in diesem Fall keine selektive An regung erzielen, da die Anregeglieder ohne Heran z1 ehung des Summemisitrom-#s überhaupt nicht ansprechen würden.) Die Phasenselektivität wird durch die Zuord nung je einer Richtungsschaltung zu der Unterimpedanz messung eines jeden Phasenleiters erreicht.
Es kann günstig sein, den Einfluss der Richtungs messung so gross zu bemessen, dass diese - zum Beispiel bei den Relais 1, 5, 9 für den in Figur 1 angegebenen Fehlerfall - bereits allein eine Anregung bewirkt. Zweck- mässigerweise wird die Richtungsmessung von einem nicht gezeigten Anregeglied im Summenstrompfad frei gegeben, das durch Schliessen eines Kontaktes 32 I@i aufschaltet.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Anregegliedes ergibt sich dadurch, dass der von der Richtungsschaltung 25, 27 gelieferte Zusatzgleichstrom in gesunden Phasen die Z-Anregung unempfindlicher macht, da die Spannung gesunder Phasen gegenüber der Spannung der fehlerhaften Leitung um mehr als 90 ver schoben ist. Damit wird die Gefahr einer falschen An regung durch Ausgleichsströme in gesunden Phasen be seitigt. Bezogen auf den in Figur 1 angegebenen Fehler fall bedeutet dies aber, dass bei den in Sperrichtung be- aufschlagten Relais 2, 6, 10 gerade die Anregung in den fehlerfreien Leitern, aber nicht die Anregung im fehler behafteten Leiter ansprechen kann.
Dies braucht jedoch kein Nachteil zu sein; denn selbst bei einer Anregung im fehlerhaften Leiter sperrt das Richtungsrelais der Distanzrelais 2, 6, 10 bei einer Anregung die Auslösung. Bei einer Anregung in den gesunden Phasen sperrt die Impedanzmessung eine Auslösung in den Staffelstufen. Die Distanzrelais 2, 6, 10 können daher erst mit Endzeit auslösen.
Bei dem in Figur 3a, 3b gezeigten Ausführungsbei spiel ist dieses Verhalten der Anregung beseitigt und auch bei sperrender Energierichtung erfolgt nur eine An regung im fehlerhaften Leiter. Impedanzmessung und Richtungsmessung werden in diesem Falle jeweils für sich vorgenommen. Die Richtungsschaltung 25, 27 be sitzt dementsprechend einen Relaisausgang 26. Die Lei tungen 23, 24 der Schaltung nach Figur 2 entfallen. Weitere Unterschiede der Schaltung nach Figur 3a ge genüber der Schaltung nach Figur 2 liegen nicht vor. Auf eine wiederholende Beschreibung kann daher verzichtet werden.
Der Relaisausgang 26 - in der praktischen Ausfüh rung beispielsweise gebildet von einem Drehspulrelais mit nachgeschaltetem Hilfsrelais, das jeweils einen Schliesser r1, einen Öffner r3 und einen Wechsler r2 be sitzt - ist mit seinen Kontakten r1, r2, r3 sowie mit Kon takten s1, s2, s3 und t1, t2, t3 von nicht dargestellten Relaisausgängen der Phasen S und T derart geschaltet, dass bei einpoliger Kontaktgabe eine Anregung bezogen auf den zugehörigen Leiter, bei zweipoliger Kontaktgabe eine Anregung bezogen auf den dritten Leiter erfolgt.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann eine zweipolige Anregung durch Richtungsschaltungen bezüglich der fehlerfreien Leiter bei einem Fehler in Rückwärtsrich- tung auftreten. Daher hat in diesem Fall eine Anregung des Relais des dritten Leiters zu erfolgen.
Um eine derartige Anregung @durch :die Richtungs schaltungen der Phasen R, S, T zu erhalten, sind - wie in Figur 3b dargestellt - die Schliesser r1, s1, t1 der Re- laisiausgän;ge dein Richtwngssehialtungen über Leitungen 42, 43, 44 mit dem positiven Pol der Versorgungsspan nung sowie mit der Wurzel der Wechsler s2, t2, r2 ver bunden.
Der öffnerkontakt von s2 (entsprechend t2, r2) ist über den Öffner t3 (entsprechend r3, s3) und die Lei tung 45 (46, 47) mit dem Hilfsrelais 36 (37, 38) für die Messgrössenauswahl des verbunden. Der Schliesserkontakt von s2 (t2, r2) ist über eine Leitung 48 ' (49. 50) mit der Leitung 47 (45, 46) und damit mit dem Hilfsrelais 38 (36, 37) verbunden.
Durch diese Schaltung wird erreicht, dass bei einem Ansprechen nur einer Richtungsschaltung, beispielsweise 25, 26 der Phase R, das Distanzrelais auf den zugehörigen Leiter geschaltet wird, indem - bezogen auf den angenommenen Fall r1 schliesst, womit das Hilfsrelais 36 anspricht und die erforderlichen Schaltungen im Distanzrelais veranlasst. Bei einem Ansprechen zweier Richtungsschaltungen, bei spielsweise der Phasen S, T, schliessen s1, t1, öffnen s3, t3 und s2, t2 schalten um. Damit wird ebenfalls über 43, isl, t2, 49, 45 das der Phiase R zugeordnete Hilfsrelais 36 erregt.
Das Hilfsrelais 36 (entsprechend 37, 38) kann aus- serdem über die Leitung 39 (40, 41) durch Schliessen 'dies Kontaktes 33 (34, 35) düs polarisierten Relais 17 der Unterimpedanzanregung der Phase R angeregt wer den. Der Kontakt 34 wird vom Relais der Phase S, der Kontakt 35 vom Relais der Phase T der jeweiligen Unterimpedanzanregungen betätigt.
Es kann zweckmässig sein, bei einer Anregung durch Richtungsmessung - entsprechend dem in Figur 3a, 3b angegebenen Beispiel - die Sperrung des Distanzrelais durch dessen Richtungsglied aufzuheben. Dies hat den Vorteil, dass dann bei dem in Figur 1 angegebenen Feh lerfall auch die Distanzrelais 2, 6, 10 auslösen können. Die Distanzrelais 2, 6, 10 messen gegenüber den Di stanzrelais 1, 5, 9 nämlich eine um die jeweilige Lei- itung 11,13,15 verminderte Impedanz. Die Relais 1,<B>5,9</B> können daher leichter in den Bereich der Endzeit gelan gen, in dem eine selektive Zeitstaffelung problematisch wird.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Anregeglied für Schutz relaisanordnungen, insbesondere Distanzrelais, für starr geerdete Netze geschaffen wurde, das bei einpoligen Fehlern hochempfindlich und dennoch selektiv arbeitet und das bei mehrpoligen Fehlern die Eigenschaften üb licher Unterimpedanzanregeglieder aufweist.