DE1081566B

DE1081566B - Ausgleichschaltung fuer einen zu Distanz-schutzzwecken dienenden Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen Spannungsmessers in Hoechstspannungs-netzen

Info

Publication number: DE1081566B
Application number: DEA26050A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alexander Goldstein
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1956-11-09
Filing date: 1956-11-19
Publication date: 1960-05-12

Description

DEUTSCHES

Zur Strommessung, insbesondere in Höchstspannungsanlagen kann, wie bekannt, an Stelle der üblichen Stromwandler, vorteilhaft der magnetische Spannungsmeser verwendet werden. Die Anwendung des magnetischen Spannungsmessers gestattet insbesondere, das Spannungsproblem beim Stromwandler in einfacher Weise zu lösen, indem der magnetische Kern mit seiner Meßspule als Ring mit genügend großem Durchmesser um den Stromleiter gelegt werden kann.

Ein solcher Stromwandler arbeitet praktisch im Leerlauf, was die Anwendung eines Verstärkers mit ausreichend hohem Eingangswiderstand erfordert. In der Meßspule wird eine Spannung induziert, die im stationären Zustand dem zu messenden Strom um 90° vorauseilt. Für viele Anwendungen, z. B. Leistungsmessung, Distanzschutz usw., ist es jedoch wichtig, eine mit dem Primärstrom in Phase liegende Sekundärspannung zu erhalten. Dies kann gemäß Fig. 1 durch einen über einen Widerstands an der Sekundärwicklung 2 mit der Induktivität L₂ angeschlossenen Kondensator mit der Kapazität C erreicht werden. Stimmt man den Sekundärkreis auf die Netz frequenz ab, indem man

Ausgleichschaltung für einen zu Distanzschutzzwecken dienenden Stromwandler

nach dem Prinzip des magnetischen

Spannungsmessers in Höchstspanmmgs-

netzen

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 9. November 1956

Dr.-Ing. Alexander Goldstein, Ennetbaden (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

macht, so wird die am Kondensator liegende Spannung U-T ^M

¹ ~ ·*^χ' ΊΓΠϊ'

wobei U₁₁ in Phase mit dem Strom ist. L bedeutet die Induktivität der Meßspule, I₁ den Strom in der Meßspule und M die Gegeninduktivität des Wandlers.

Eine solche Schaltung hat noch den Nachteil, daß bei Schaltvorgängen auf der Leitung netzfrequenzfremde Vorgänge auf die Sekundärseite übertragen werden. Es handelt sich dabei z. B. um Ausgleichsvorgänge, herrührend von einer abklingenden Gleichstromkomponente bei Kurzschluß.

Macht man weiterhin coC · Rp> 1, d.h., dämpft man den abgestimmten Kreis sehr stark aperiodisch, so bleibt die Proportionalität zwischen U₁₁ und I₁ auch bei nicht netzfrequenten Vorgängen, also z. B. Ausgleichsvorgängen, erhalten und gilt auch für die Momentanwerte M₁₁ und I₁ von U₁₁ bzw I₁.

Dieser Vorgang ist bei Distanzschutzschaltungen von besonderer Bedeutung. In Distanzschutzschaltungen sind die Stromwandler auf Leitungsnachbildungsimpedanzen geschaltet. Um eine korrekte Distanzmessung bei Störungen auch im nicht stationären Zustand zu ermöglichen, soll an diesen Impedanzen bei Kurzschlüssen kein Spannungsabfall auftreten, der von der abklingenden Gleichstromkomponente des Kurzschlußstromes herrührt.

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsschaltung für einen zu Distanzschutzzwecken dienenden Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen Spannungsmessers in Höchstspannungsanlagen, an dessen als Sekundärwicklung dienende Meßspule ein Verstärker angeschlossen ist.

Die Wirkung eines Ausgleichsvorganges auf der Ausgangsseite wird gemäß der Erfindung dadurch wirkungslos gemacht, daß die Sekundärwicklung über einen als Spannungsteiler mit dem Teilverhältnis R₁ zu R₂ ausgebildeten ohmschen Widerstand auf einen Kondensator mit der Kapazität C geschaltet ist, daß zwischen dem Spannungsteilerabgriff und dem gegenüberliegenden Anschluß des Kondensators die den Verstärker steuernde Spannung abgenommen wird und daß

R₁ + R₂^ —- und C-R₂=T ω C

Darin bedeutet T die Abklingzeitkonstante der Gleichstromkomponente des Kurzschlußstromes im Netz und ω das 2 π-fache der Meß frequenz.

Die Spannung CZ₁₁ (vgl. Fig. 2) ist bei diesen Verhältnissen frei von Ausgleichskomponenten und für die Weiterverwendung in Distanzschutzkreisen verwendbar, wobei je nach Bedarf ein oder mehrere Verstärker zwischengeschaltet sein können.

«09 509/177

Wenn die dem Kurzschluß-Phasenwinkel φ der zu schützenden Leitungsstrecke entsprechende Zeitkonstante

T — ^tg<pk
^h~~ ω

verschieden von der Abklingzeitkonstanten T des Netz-Kurzschlußstromes ist, z. B. durch den Einfluß der Impedanzen der speisenden Maschinen, so ist eine Schaltung nach Fig. 3 zweckmäßig. Die abgehende Spannung wird noch zusätzlich über einen Spannungsteiler aus einem Widerstand R₃ und einem Kondensator C₃ geführt und die so erhaltene, neu abgehende Spannung U₁₁₁ am Kondensator abgenommen. Durch diese Schaltung werden zusätzliche Phasenwinkelkorrekturen vorgenommen.

Die Zeitkonstante des aus C₂ und R₂ gebildeten Gliedes wird auch hier gleich der Abklingzeit T der Gleichstromkomponente des Kurzschlußstromes im Netz gewählt, so daß keine entsprechende Gleichspannungskomponente am Kreis auftreten kann. Die Zeitkonstante T_k der zu schützenden Leitung ist in der Regel kleiner als die Abklingzeitkonstante T, d. h. daß der Phasenwinkel 95^ ebenfalls kleiner als der Phasenwinkel φ des Kreises C₂ · R₂ ist. Die Wechselspannung CZ₁₁₁ muß also gegenüber der Wechselspannung U_n zurückgedreht werden, was über C₃ und R₃ geschieht. Die einzelnen Größen stehen dann in folgendem Zusammenhang:

(Q-C₂- Cz(R₂ +R₃) C*+C_a

= ^g (ψ — Ψι)

tgq> = ω · Τ.

Die Spannung CZ₁₁₁ eilt dann dem Strom I₁ und dem Leitungsphasenwinkel φ^ vor.

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Claims

Patentansprüche:

1. Ausgleichschaltung für einen zu Distanzschutzzwecken dienenden Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen Spannungsmessers in Höchstspannungsnetzen, an dessen als Sekundärwicklung dienende Meßspule ein Verstärker angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung über einen als Spannungsteiler mit dem Teilverhältnis R₁+R₂ ausgebildeten ohmschen Widerstand auf einen Kondensator mit der Kapazität C geschaltet ist, daß zwischen dem Spannungsteilerabgrifr und dem gegenüberliegenden Anschluß des Kondensators die den Verstärker steuernde Spannung (CZ₁₁) abgenommen ist und

R₁ +

coC

und C-R₂=T,

d. h. gleich der Abklingzeitkonstante der Gleichstromkomponente des Netz-Kurzschlußstromes, ist.

2. Ausgleichschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Ausgangsspannung zusätzlich über einen Spannungsteiler aus einem Widerstand (R₃) und einem Kondensator (C₃) geführt ist, daß am Kondensator (C₃) die den Verstärker steuernde Spannung (CZ₁₁₁) abgenommen ist und daß die Glieder dieses Spannungsteilers im Sinne der Erzielung einer den Unterschied zwischen der Abklingzeitkonstante T und der Zeitkonstante T_k des zu schützenden Netzteiles berücksichtigenden Meßwertkorrektor bemessen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 609 486;
deutsche Patentanmeldung S 21030 VIIId/21h (bekanntgemacht am 5. 11. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen