DE1173172B

DE1173172B - Procedure for the disconnection of single-pole earth-faulted unloaded three-phase cables with voltages higher than 5 kV and low-resistance inductively earthed star point

Info

Publication number: DE1173172B
Application number: DES78931A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Dieter Kuhn; Dr Techn Ernst Slamecka; Friedrich Richter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-04-11
Filing date: 1962-04-11
Publication date: 1964-07-02

Description

Verfahren zur Abschaltung einpolig erdschlußbehafteter unbelasteter Drehstromleitungen mit Spannungen höher 5 kV und niederohmig induktiv geerdetem Sternpunkt In Drehstromübertragungsnetzen kommt der Behandlung des Sternpunktes eines Drehstromnetzes besondere Bedeutung zu, da hierdurch die elektrischen Verhältnisse bei Erdschlußfehlern beeinflußt werden können. Entsprechend den vorliegenden Netzverhältnissen und den sonstigen betrieblichen Gegebenheiten wählt man einen isolierten Sternpunkt, d. h. vermeidet jede Verbindung zur Erde, oder man legt den Sternpunkt über einen induktiven bzw. ohmschen Widerstand oder auch direkt an Erde.Procedure for disconnection of unloaded unloaded single-pole earth faults Three-phase cables with voltages higher than 5 kV and low-resistance inductively earthed Star point In three-phase transmission networks, the star point is treated a three-phase network is of particular importance, as this reduces the electrical conditions can be influenced in the event of earth faults. According to the existing network conditions and the other operational conditions one chooses an isolated star point, d. H. avoids any connection to earth, or you put the star point over one inductive or ohmic resistance or directly to earth.

Zur Löschung von Lichtbogenfehlern in Netzen, vorzugsweise in geerdeten Netzen ist es bekannt, bei Auftreten eines einpoligen Lichtbogenfehlers auf einer Leitung zunächst den erdschlußbehafteten Phasenleiter und nach einer gewissen Zeit die beiden übrigen Phasenleiter von den Speisequellen zu trennen, worauf nach einer zur Entionisierung des kapazitiven Lichtbogens erforderlichen Zeit dann alle Phasenleiter wieder zugeschaltet werden. Hierbei wird erreicht, daß in der Zeit zwischen der einpoligen und allpoligen Abschaltung der Phasenleiter ein synchronisierendes Moment zur Verhinderung eines Außertrittfallens von Generatoren übertragen wird.For extinguishing arcing faults in networks, preferably in earthed ones Networks, it is known when a single-pole arc fault occurs on one Line first the earth faulty phase conductor and after a certain time to separate the two remaining phase conductors from the supply sources, whereupon after one then all phase conductors required time to deionize the capacitive arc be switched on again. It is achieved that in the time between the Single-pole and all-pole disconnection of the phase conductors is a synchronizing moment is transmitted to prevent generators from stepping outside.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf die Abschaltung von Leitungen in Drehstromnetzen mit niederohmiger Sternpunktserdung, speziell auf ein Verfahren zur Abschaltung einer unbelasteten Leitung mit einem einpoligen Erdschluß, wenn eine niederohmige induktive Sternpunktserdung vorliegt. In solchen Drehstromnetzen können sehr hohe innere überspannungen auftreten. Insbesondere ist dies dann der Fall, wenn eine unbelastete Drehstromleitung mit einem einpoligen Erdschluß abgeschaltet wird.The method according to the invention relates to shutdown of lines in three-phase networks with low-resistance star point earthing, especially on a method for disconnecting an unloaded line with a single-pole earth fault, if there is a low-resistance inductive neutral point earthing. In such three-phase networks very high internal overvoltages can occur. In particular, this is then the Case when an unloaded three-phase line with a single-pole earth fault is switched off will.

Dieser Schaltfall tritt unter den letztgenannten Bedingungen unter anderem praktisch immer dann auf, wenn in einem vermaschten Netz der fehlerbehaftete Leitungszug von beiden Seiten mittels zwei Leistungsschaltern aus dem Netz herausgetrennt werden soll. Da die beiden Leistungsschalter nicht synchron schalten werden, hat der zuletzt schaltende Leistungsschalter die eingangs beschriebene Schaltaufgabe zu bewältigen. Wird nun eine unbelastete Drehstromleitung mit einem einpoligen Erdschluß abgeschaltet, so kann an den fehlerfreien Polen des zugeordneten Leistungsschalters eine höchste Spannungsamplitude auftreten, die etwa gleich der im Fall der Erdschlußlöschung ist. Diese Spannungsamplitude kann jedoch ihren Höchstwert je nach der Frequenz des Nullsystems in einer wesentlich kürzeren Zeit erreichen. Liegt die vorerwähnte Spannungsamplitude so hoch und wird in einer genügend kurzen Zeit erreicht, daß am fehlerfreien Pol eine Rückzündung auftritt, so können je nach der Netzkonstellation für die Isolation gefährlich hohe überspannungen entstehen.This switching case occurs under the latter conditions other practically always when the faulty one in a meshed network Cable run separated from the network on both sides by means of two circuit breakers shall be. Since the two circuit breakers will not switch synchronously, has the last switching circuit breaker performs the switching task described above to manage something. Now becomes an unloaded three-phase line with a single-pole earth fault switched off, so can on the fault-free poles of the assigned circuit breaker a highest voltage amplitude occur, which is approximately equal to that in the case of earth-fault quenching is. However, this voltage amplitude can have its maximum value depending on the frequency of the zero system in a much shorter time. Is the aforementioned The voltage amplitude is so high and is reached in a sufficiently short time that backfire occurs at the fault-free pole, depending on the network constellation Dangerously high overvoltages arise for the insulation.

Die vorgenannten Schwierigkeiten werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt, und zwar unter Anwendung der an sich bekannten Verfahrensschritte, wonach zunächst der einpolig erdschlußbehaftete Phasenleiter erfaßt und dieser einpolig abgeschaltet wird und die beiden anderen Phasenleiter gegenüber dem erdschlußbehafteten Phasenleiter praktisch gleichzeitig mit einer Verzögerung abgeschaltet werden. Die Lösung besteht darin, daß die Verzögerung so bemessen ist, daß die durch die Schwingung des Nullsystems hervorgerufene zusätzliche Spannungsbeanspruchung an den fehlerfreien Polen des zugeordneten Schalters so weit abgeklungen ist, daß die noch zulässige Spannungsbeanspruchung nach der Abschaltung eines kapazitiven Kreises nicht mehr überschritten wird. Während es sich bei dem bekannten Verfahren um Synchronisierungsprobleme, die bei der Auftrennung von elektrischen Netzen auftreten, handelt und dieses davon ausgeht, die fehlerbehaftete Stelle im Netz zu entionisieren, dient die vorliegende Erfindung dazu, die Schaltsicherheit zu erhöhen, wobei der Fehler im Netz als bleibend angenommen wird.The aforementioned difficulties are addressed by the method according to the invention eliminated, using the process steps known per se, after which first the single-pole earth-faulted phase conductor is detected and this single-pole is switched off and the other two phase conductors opposite the earth fault Phase conductors are switched off practically at the same time with a delay. the The solution is that the delay is so dimensioned that by the oscillation the zero system caused additional voltage stress on the error-free Poles of the assigned switch have decayed so far that the still permissible No more voltage stress after switching off a capacitive circuit is exceeded. While the known method involves synchronization problems, which occur when electrical networks are disconnected, and this is what it is assumes that the defective point in the network is deionized, the present one is used Invention to increase the switching reliability, with the fault in the network as permanent Is accepted.

Zur weiteren Erläuterung wird auf das Beispiel in der Zeichnung verwiesen, das schematisch einen Drehstromleitungszug mit niederohmig induktiv geerdetem Sternpunkt des Transformators wiedergibt. Die Sekundärwicklung W2 des Transformators T ist im Stern geschaltet und über eine niederohmige Sternpunktsreaktanz XE von z. B. 20 Ohm an Erde gelegt. An die Enden der Sternpunktswicklung W2 sind die Leistungsschaltereinheiten 1, 2 und 3 des Leistungsschalters L angeschlossen. Mit den Leistungsschaltereinheiten 1, 2 und 3 sind die einzelnen Phasenleiter R, S, T des Drehstromleitungszuges verbunden.For further explanation, reference is made to the example in the drawing, this is a schematic of a three-phase line with a low-resistance inductively earthed star point of the transformer. The secondary winding W2 of the transformer T is star-connected and has a low-resistance star-point reactance XE of z. B. 20 ohms placed on earth. The circuit breaker units are at the ends of the neutral point winding W2 1, 2 and 3 of the circuit breaker L connected. With the circuit breaker units 1, 2 and 3, the individual phase conductors R, S, T of the three-phase line are connected.

Unter niederohmigen induktiven Widerständen wird im hier vorliegenden Zusammenhang ein induktiver Widerstand verstanden, der klein ist gegenüber dem induktiv ohmschen Widerstand bei Erdschlußlöschung des betreffenden Drehstromnetzes.In the present case, the term low-ohmic inductive resistances Relation understood an inductive resistance, which is small compared to the inductive Ohmic resistance in the case of earth fault quenching of the relevant three-phase network.

Tritt ein einpoliger Erdschlußfehler z. B. am Phasenleiter T auf, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, so spricht, wenn keine weiteren Vorkehrungen getroffen sind, zunächst der nicht dargestellte Netzschutz an und bewirkt, daß die dem Leitungszug zugeordneten Leistungsschaltereinheiten 1, 2 und 3 abschalten. Die Leistungsschaltereinheiten 1, 2 und 3 werden im allgemeinen ihren Auslösebefehl gleichzeitig bekommen. Die Stromunterbrechung in den einzelnen Leistungsschaltereinheiten erfolgt dann entsprechend den natürlichen Stromnulldurchgängen. Dadurch kann eine Löschfolge der drei zu unterbrechenden Ströme auftreten, die bewirkt, daß die Pole der Leistungsschaltereinheiten, die den fehlerfreien Phasenleitern zugeordnet sind, spannungsmäßig außergewöhnlich stark beansprucht werden. Das Abschalten einer unbelasteten Drehstromleitung mit einem einpoligen Erdschlußfehler in einem niederohmig induktiv geerdetem Netz bedeutet dann für die Pole der Leistungsschaltereinheiten der fehlerfreien Phasenleiter die Abschaltung eines kapazitiven Stromes unter erschwerten Bedingungen. Sind hierbei die spannungsmäßigen Schalterbeanspruchungen durch die wiederkehrenden Spannungen größer, als es die Spannungsverfestigung der Leistungsschaltereinheiten zuläßt, dann werden Wieder-oder Rückzündungen erfolgen. Im Fall einer Rückzündung während des Abschaltvorganges kapazitiver Ströme können bekanntlich an verschiedenen Netzpunkten beträchtlich unerwünschte Überspannungen die Folge sein.If a single-pole earth fault occurs, e.g. B. on phase conductor T, as shown in the drawing, it speaks if no further precautions are taken are taken, first of all, the network protection, not shown, and causes the Switch off circuit breaker units 1, 2 and 3 assigned to the cable run. the Circuit breaker units 1, 2 and 3 will generally command their trip get at the same time. The current interruption in the individual circuit breaker units then takes place according to the natural current zero crossings. This allows a Quenching sequence of the three interrupted currents occur, which causes the poles the circuit-breaker units that are assigned to the fault-free phase conductors, are extremely stressed in terms of tension. Shutting down an unencumbered Three-phase line with a single-pole earth fault in a low-resistance inductive Earthed network then means for the poles of the circuit breaker units the fault-free one Phase conductor the disconnection of a capacitive current under difficult conditions. Here are the voltage-related switch loads due to the recurring Voltages greater than the stress hardening of the circuit breaker units allows re-ignition or reignition. In the event of a flashback During the disconnection process of capacitive currents, it is known that different Network points can result in considerable undesirable overvoltages.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird, wie vorher bereits erläutert, eine bestimmte Auslösefolge der Leistungsschaltereinheiten erzwungen und werden diese Überspannungen weitgehend vermieden. Tritt nämlich bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wie vorher angenommen ein Erdschlußfehler im Phasenleiter T auf, so spricht auch hier der Netzschutz an, bewirkt jedoch zunächst lediglich eine Auslösung der dem Phasenleiter T zugeordneten Leistungsschaltereinheit 3. Anschließend werden die beiden fehlerfreien Leistungsschaltereinheiten 1 und 2 zur Auslösung angeregt, und zwar mit einer Zeitverzögerung, die so gewählt ist, daß die Spannungsbeanspruchung an den fehlerfreien Polen des zugeordneten Schalters die noch zulässige Spannungsbeanspruchung nach der Abschaltung eines kapazitiven Kreises nicht mehr überschreitet. Die Größe der Zeitverzögerung ist dabei abhängig vom verwendeten Leistungsschalter und den vorliegenden Netzverhältnissen. Sie kann unter Berücksichtigung dieser Daten und unter Berücksichtigung der Wiederverfestigungskurven der verwendeten Leistungsschaltereinheiten berechnet oder durch Versuch am Modell oder im Netz ermittelt werden.According to the method according to the invention, as already explained above, a certain tripping sequence of the circuit breaker units is enforced and these overvoltages are largely avoided. If, as previously assumed, a ground fault occurs in the phase conductor T when using the method according to the invention, the mains protection responds here too, but initially only triggers the circuit breaker unit 3 assigned to the phase conductor T. Then the two fault-free circuit breaker units 1 and 2 stimulated to trigger, with a time delay that is selected so that the voltage stress on the fault-free poles of the associated switch no longer exceeds the permissible voltage stress after the disconnection of a capacitive circuit. The size of the time delay depends on the circuit breaker used and the existing network conditions. It can be calculated taking into account this data and taking into account the reconsolidation curves of the circuit breaker units used, or it can be determined through tests on the model or in the network.

Durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird somit sichergestellt, daß die wiederkehrende Spannung über den Polen der den fehlerfreien Phasenleitern zugeordneten Leistungsschaltereinheiten etwa den Verhältnissen entsprechen, wie sie beim Abschalten eines kapazitiven fehlerfreien Kreises vorliegen. Werden für die Leistungsschaltereinheiten solche Schaltertypen verwendet, die fehlerfreie kapazitive Kreise rückzündungsfrei abschalten können, so erfolgt die Abschaltung unter Vermeidung von Schaltüberspannungen.The application of the method according to the invention thus ensures that the returning voltage across the poles of the faultless phase conductors associated circuit breaker units correspond approximately to the conditions, such as they are present when a capacitive fault-free circuit is switched off. Be for the circuit breaker units used such switch types that are fault-free capacitive Circuits can switch off without backfire, the switch-off takes place with avoidance of switching overvoltages.

Claims

Claim: Method for disconnecting single-pole earth faults unloaded three-phase cables with voltages higher than 5 kV and low-resistance earthed Star point, whereby first the single-pole earth-faulted phase conductor is detected and this is switched off with one pole, and the other two phase conductors are practical are switched off at the same time with a delay, characterized in that that the delay is so dimensioned that the oscillation of the zero system caused additional voltage stress on the fault-free poles of the assigned switch has decayed so far that the still permissible voltage stress is no longer exceeded after a capacitive circuit has been switched off. In Publications considered: German Patent No. 845 362.