DE1125529B

DE1125529B - Selektiver Erdschlussschutz

Info

Publication number: DE1125529B
Application number: DES68427A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Zurowski
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-10
Filing date: 1960-05-10
Publication date: 1962-03-15
Also published as: CH386542A

Description

Selektiver Erdschlußschutz Gegenstand der Erfindung ist ein selektiver Erdschlußschutz für elektrische Maschinen, Transformatoren, Kabel u. dgl- mit einem einzigen Erdstromerzeuger für alle Schützlinge. Die bekannten selektiven Erdschlußerfassungsmethoden arbeiten mit den von der Verlagerungsspannung erzeugenden Erdströmen. Dabei erfolgt die meßtechnische Auswertung des Erdstromes im erdschlußbehafteten Anlageteil über Wandler-Summenschaltungen mit Hilfe wattmetrischer Relais oder kompensierter Stromrelais. Hierzu ist ein sehr großer Aufwand notwendig, um den außerordentlich kleinen Erdstrom von Wandlerfalschströmen einwandfrei unterscheiden zu können.
Der Erfindting liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein unerwünschtes Ansprechen des Erdschlußrelais mit einfachen Mitteln sicher zu vermeiden. Ein solches unerwünschtes Ansprechen könnte beispielsweise durch das Auftreten der unvermeidlichen Wandlerfalschströme in Stromwandlern in Summenschaltung oder durch Ausgleichsströme bei Schaltvorgängen oder auch durch sogenannte Nullströme infolge ungleicher Bebürdung der einzelnen Phasen ausgelöst worden.
Die Lösung dieses Problems gelingt beim Gegenstand der Erfindung auf einfache Weise dadurch, daß das Erdschlußrelais eines jeden Schützlings in Ab- hängigkeit von je einer nur durch codierte Impulssignale betätigbaren Impulseinrichtung gebracht ist, wobei die codierten Signale dem Sekundärkreis des Erdstromerzeugers durch eine Sendeeinrichtung aufgedrückt und vom Primärkreis des Erdstromerzeugers über die Fehlerstelle eines Schützlings zurück zum Erdstromerzeuger gelangen und dabei nur die diesem zugeordnete Empfangseinrichtung betätigen.
Es sind Einrichtungen zur Überwachung des Isolatorzustandes elektrischer Anlageteile bekanntgeworden, die jeweils nur für eine einzelne Maschine oder ein anderes Gerät benutzt werden können, dabei ist eine spannungsmäßige Erdschlußerfassung vorgesehen, in der jeder Schützling einer passend gesonderten Schaltungsanordnung zugeordnet ist, mit einem Spannungswandler und einem gleichstromgespeisten Meßinstrument. Bei Schützlingen, die untereinander über Transformatoren verbunden sind, müßte dabei die sekundäre Seite dieser beiden Transformatoren an eine gemeinsame Sammelschiene angeschlossen werden und jeder Anordnung eine gesonderte überwachungseinrichtung zugeordnet sein, bei galvanischen, miteinander verbundenen Schützlingen wäre dabei jedoch eine selektive Fehleranzeige unmöglich, da dann im Fehlerfalle sämtliche überwachungseinrichtungen ansprechen würden. Es ist ferner ein Staffelschutzsystern für Maschennetze bekannt, das einen gesonderten Hilfsspannungserzeuger für Frequenzen aufweist, die in der Grundwelle oder den Oberwellen der Netzspannung nicht enthalten sind. Die Hilfsspannung wird dem Maschennetz an einer zentralen Stelle aufgedrückt und von dort den einzelnen Stationen zugeleitet, wobei sie durch Spannungs- und Stromwandler dem nachgeschalteten Filter abgenommen wird. An die Ausgänge der Filter sind Spannungs- und Stromwandler angeschlossen, die nur von den Frequenzen des Hilfsspannungserzeugers beaufschlagt werden, so daß nur die Nullspannungen und die Nullströme der Hilfsspannungsquelle auf empfindliche Meßglieder wirken. Diese Meßglieder lösen dann in Abhängigkeit von der Richtung und Größe der Nullspannungen bzw. Nullströme die Schalter gestaffelt aus. Die Selektivität ist hierbei durch richtungsabhängige, Relais mit Zeitgliedern gesichert. Ein Staffelschutz für Maschennetze ist aber nicht Gegenstand der Erfindung, so daß sich das Bekannte hinsichtlich der ProblemsteHung wesentlich von der Erfindung unterscheidet.
Es ist weiterhin bekanntgeworden, eine Überlastung von Relais bei Gestellschlüssen in der Nähe der Klemmen zu vermeiden bzw. ein sicheres Ansprechen der Relais bei stempunktnahen Erdschlüssen zu gewährleisten. Hierzu wird eine impulsweise Betätigung des Relais vorgenommen. Dim Impulse haben jedoch nichts mit den codierten Signalen beim Gegenstand der Erfindung zu tun.
Der beim Gegenstand der Erfindung benutzte Code läßt sich mit den bekannten Mitteln so sicher gestalten, daß Zufälligkeiten beim Auftreten des ErdschJusses, auch wenn er intermittiert, keinen Einfluß ausüben können. Zweckmäßig werden die codierten Signale nicht dauernd aufgedrückt, sondern die Auslösung der Sendeeinrichtung erfolgt vorteilhaft in Abhängigkeit von der im Fehlerfalle an dem Sekundärkreis auftretenden Verlagerungsspannung. Als weiterer Vorteil ergibt sich hierbei, daß der Erdstromerzeuger nicht wie bei den bekannten Erdschlußschutzanordnungen für die volle Erdschlußleistung ausgelegt zu werden braucht, sondern es genügt eine wesentliche geringere Bemessung, weil die Impulssignale kurz gehalten werden können. Das Aufdrücken der codierten Impulssignale geschieht in diesem Falle durch Codieren des Erdstromes selbst, indem der Sekundärkreis durch die Siedeeinrichtung im entsprechenden Takt getastet wird.
Die Codierung des Erdstromes kann zweckmäßig durch kontaktlose Schaltmittel in Gestalt von Magnetverstärkern, Endladungsgefäßen, steuerbaren Halbleiterkörpern u. dgl. erfolgen, wobei gegebenenfalls die Tastung mit einer anderen Frequenz als die Frequenz des Erdstromes vorgenommen wird. Außerdem können durch an sich bekannte, insbesondere elektronische Schaltungen Frequenzteilungen zum Zwecke der Codebildung und/oder zur Einführung einer von der Betriebsfrequenz der Anlage abweichenden Frequenz herangezogen werden.
Als Erdstromerzeuger können alle bekannten Arten Verwendung finden, also solche mit einem Eisenwasserstoffwiderstand oder einem motorisch betätigten Regelwiderstand im Sekundärkreis, ebenso solche mit einem durch eine Auswahlschaltung an die je- weils erdschlußfreie Phase angeschalteten Festwiderstand.
Vorteilhafterweise kann auch ein Erdstromerzeuger Verwendung finden, der aus einer Widerstandsanordnung in Verbindung mit einer von der Verlagerungsspannung steuerabhängigen Induktivität besteht, die einen im wesentlichen konstanten, von der Verlagerungsspannung praktisch unabhängigen Erdstrom erzeugt.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem vereinfachten Ausführungsbeispiel für den Schutz eines Generators näher erläutert.
Zum Schutz eines an die Phasen R-S-T eines Starkstromnetzes angeschlossenen Generators G sind in an sich bekannter Weise in die Generatorphasenleiter in Summenschaltung angeordnete Stromwandler St gelegt, die mit einer nur auf einen bestimmten Impulscode ansprechende Empfangseinrichtung E verbunden sind. An Stelle der Wandler-Summenschaltung (Holmgreen-Schaltung) kann auch ein bzw. mehrere Kabelumbauwandler vorgesehen sein. Der Impulscode wird von einer Sendeeinrichtung SE durch entsprechende Tastung des Sekundärkreises des Erdstromerzeugers EE mittels des Kontaktes K dem Erdstromerzeuger über den Belastungswiderstand B aufgedrückt und auf den Primärkreis transformatorisch übertragen. Bei Erdschluß einer Generatorphase ist ein Stromkreis für den Impulscode gebildet, der vom Primärkreis des Erdstromerzeugers über das Netz, den Stromwandler St, die Erdschlußstelle und über Erde zum Primärkreis zurückführt. Der Stromwandler überträgt den Impulscode auf die Empfangseinrichtung E, die nur darauf anspricht und das Erdschlußrelais ER in an sich bekannter Weise betätigt.
Damit die Tastung des Erdstromes nur im Fehlerfalle erfolgt, ist die Sendeeinrichtung in Auslöseabhängigkeit von der Verlagerungsspannung des Erdstromerzeugers EE gebracht.
Der Kontakt K kann durch kontaktlose Schaltmittel der eingangs erwähnten bekannten Art ersetzt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-. 1. Selektiver Erdschlußschutz für elektrische Maschinen, Transformatoren, Kabel u. dgl. mit einem einzigen Erdstromerzeuger für alle Schützlinge, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdschlußrelais eines jeden Schützlings in Abhängigkeit von je einer nur durch kodierte Impulssignale betätigbaren Impulseinrichtung gebracht ist, wobei die kodierten Signale dem Sekundärkreis des Erdstromerzeugers durch eine Sendeeinrichtung aufgedrückt werden und vom Primärkreis des Erdstromerzeugers über die Fehlerstelle eines Schützlings zurück zum Erdstromerzeuger gelangen und dabei nur die diesem Schützling zugeordnete Empfangseinrichtung betätigen.
2. Erdschlußschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Sendeeinrichtung in Abhängigkeit von der im Fehlerfalle an dem Sekundärkreis auftretenden Verlagerungsspannung erfolgt. 3. Erdschlußschutz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung an die Sekundärseite von in Summenschaltung angeordneten Stromwandlem in dem zu schützenden Anlageteil angeschlossen ist. 4. Erdschlußschutz nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdschlußstrom selbst codiert wird durch entsprechende Tastung des Sekundärkreises des Erdstromerzeugers durch die Sendeeinrichtung. 5. Erdschlußschutz nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung des Erdstromes durch kontaktlose Schaltmittel, z. B. Magnetverstärker, Entladungsgefäße, steuerbare Halbleiterkörper, erfolgt und gegebenenfalls auch eine von der Netzfrequenz abweichende Frequenz für den Impulscode benutzt wird. 6. Erdschlußschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdstromerzeuger für eine kleinere Leistung als die Erdschlußleistung ausgelegt ist. 7. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Erdstromerzeuger eine steuerbare Induktivität in Verbindung mit einer Widerstandsanordnung vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 582 7423 950 737.