DE728883C

DE728883C - Arrangement for recording the sign of transient earth faults in AC systems

Info

Publication number: DE728883C
Application number: DES121814D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Poleck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1936-03-04
Filing date: 1936-03-04
Publication date: 1942-12-04

Description

Anordnung zur Erfassung des Vorzeichens von Erdschlußwischern in Wechselstromanlagen Um das Vorzeichen von Erdschlußwischern zu erfassen, hat man wattmetrische Relais verwendet, die vom Summenstrom und der Nullpiuiktverlagerung&spniiung erregt wer den. Jedoch hat man damit keine befriedigenden Ergebnisse erzielt, weil solche Relais von dem Produkt der Effektivwerte von Strom und Spannung abhängig sind und bei gewissen Phasenverschiebungswinkeln zwischen Strom und Spannung kein ausreichendes Drehmoment entwickeln können, wie es für die Erfassung von kurzzeitigen Wischern notwendig ist.Arrangement for the detection of the sign of earth fault transients in alternating current systems In order to detect the sign of earth faults, wattmetric relays are used used, which is excited by the total current and the zero displacement & voltage will. However, it has not achieved satisfactory results because of such Relays are dependent on the product of the rms values of current and voltage and not sufficient for certain phase shift angles between current and voltage Can develop torque as it is for the detection of short-term wipers necessary is.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zur Erfassung von Erdschlußwischern Röhrenschaltungen zu verwenden, welche gegenüber wattmetrischen Erdschlußanzeigevorrichtungen den Vorteil geringerer Trägheit besitzen. It has also been proposed to detect transient earth faults To use tube circuits, which compared to wattmetric earth fault display devices have the advantage of less inertia.

Man ist jedoch gezwungen, Röhren zu verwenden, die jederzeit stromdurchlässig werden können, und muß dabei in Kauf nehmen, daß diese Rähren von Zeit zu Zeit durch neue ersetzt werden müssen, weil sie nur eine begrenzte Lebensdauer besitzen.However, one is forced to use tubes that are always current-permeable can, and must accept that these spikes through from time to time new ones have to be replaced because they only have a limited lifespan.

Gemäß der Erfindung wird zur Erfassung des Vorzeichens von Erdschlußwischern in Wechselstromanlagen ein unmittelbar, d. h. ohne zwischengeschaltete Gleichrichter, vom Erdschlußstrom erregtes polarisiertes Gleichstromrelais solcher Trägheit angewendet, daß es auf die einzelnen Wechselstromhalbwellen nicht anspricht, so daß seine Ausschlagsrichtung nur von der Richtung der im Erdschlußstrom enthaltenen Gleichstromkomponente abhängig ist. According to the invention, for detecting the sign of transient earth faults in AC systems, a direct, d. H. without intermediate rectifier, polarized DC relay excited by the earth fault current of such inertia applied, that it does not respond to the individual alternating current half-waves, so that its direction of deflection only depends on the direction of the direct current component contained in the earth fault current is.

Man kann sowohl beim Strom wie auch in der Spannung ein entsprechend gesteu,grtes polarisiertes Gleichstromrelais vorsehen, um festzustellen, ob der Wischer während der positiven oder während der negativen Halbwelle der Spannung erfolgt. Die Ausschlagsrichtung des Gieichstrornrelais ist, je nachdem ob der Überschlag während der positiven Halbwelle oder der negativen Halbwelle erfolgt, verschieden, so daß es hier auf die Feststellung ankommt, ob die Gleichstromkomponente im Strom dasselbe oder das entgegengesetzte Vorzeichen hat wie die zu gleicher Zeit in der Spannung auftretende Gleichstromkomponente. Man erhält also eine eindeutige Anzeige dafür, ob der Erdschluß wischer rechts oder links von der Meßstelle aufgetreten ist, wenn man die Ausschlagsrichtungen des vom Strom gesteuerten und des von der Spannung gesteuerten Gleichstromrelais einander derart zuordnet, daß gleiche Ausschlagsrichtungen der beiden Relais stets die Bedeutung haben, daß der Fehler nach der einen Seite vom Relaisort aus betrachtet zu suchen ist, während ungleiche Ausschlagsrichtungen beider Relais die Bedeutung haben, daß der Fehler auf der anderen Seite vom Relaisort aus betrachtet entstanden ist. You can make a corresponding change for both the current and the voltage controlled, provide the largest polarized DC relay to determine whether the Wiper during the positive or negative half-cycle of the voltage he follows. The direction of deflection of the DC relay is, depending on whether the flashover occurs during the positive half-wave or the negative half-wave, different, so that it is important here to determine whether the direct current component in the current has the same or the opposite sign as those at the same time in the Voltage occurring direct current component. So you get a clear indication for whether the earth fault occurred to the right or left of the measuring point is when you look at the deflection directions of the current controlled and the Voltage-controlled DC relays are assigned to one another in such a way that the same deflection directions of the two relays always have the meaning that the error on one side viewed from the relay location is to be looked for, while unequal Directions of deflection Both relays mean that the error is on the other side of the relay location originated from considered.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von schematischen Ausführungsbeispielen erläutert. Further details of the invention are given in schematic form Embodiments explained.

In Fig. 1 sind links ein Stromwandler 1 und rechts ein Spannungswandler 2 dargestellt. Der Stromwandler wird vom Summenstrom erregt, der Spannungswandler von der Nullpunktverlagerungsspannung. Im Sekundärkreis des Stromwandlers I liegt ein polarisiertes Relais 3 mit einem Umschaltkontakt 4. In Fig. 1, a current transformer 1 is on the left and a voltage transformer is on the right 2 shown. The current transformer is excited by the total current, the voltage transformer from the zero point displacement voltage. In the secondary circuit of the current transformer I is located a polarized relay 3 with a changeover contact 4.

Im Sekundärkreis des Spannungswandlers 2 liegt ein polarisiertes Relais 5 mit einem Umschaltkontakt 6. Wenn beide UTmschaltkontakte ihre obere Stellung einnehmen, wird ein Anzeigegerät oder Relais 7 ausgelöst, während, wenn beide Kontakte die untere Stellung einnehmen, ein Anzeigegerät oder Relais 8 erregt wird. Diese Anordnung führt nur dann zu einem Ansprechen der Vorrichtung 7 oder 8, wenn die Relais 3 und 5 gleiche Ausschlagsrichtung besitzen. Wenn beispielsweise die Gleichstromkomponente im Strom positiv ist und desgleichen die Gleichstromkomponente in der Spannung, dann wird die Anordnung 7 ausgelöst wenn aber die Gleichstromkomponenten im Strom und in der Spannung negativ sind, wird die Vorrichtung 8 betätigt. Wenn allein im Strom oder allein in der Spannung eine Gleichstromkomponente auftritt, wird nur der Kontakt 4 oder nur der Kontakt 6 vorübergehend ausschlagen. Eine Anzeige oder eine Relaiswirkung wird dadurch nicht ausgelöst, weil nicht beide Kontakte gleichzeitig geschlossen werden.A polarized relay is located in the secondary circuit of the voltage converter 2 5 with a changeover contact 6. When both changeover contacts are in their upper position take, a display device or relay 7 is triggered, while if both contacts take the lower position, a display device or relay 8 is energized. These Arrangement only leads to a response of the device 7 or 8 when the Relays 3 and 5 have the same deflection direction. For example, if the DC component is positive in the current and likewise the direct current component in the voltage, then the arrangement 7 is triggered if, however, the direct current components are in the current and in the voltage are negative, the device 8 is operated. When alone in Electricity or only a direct current component occurs in the voltage, will only contact 4 or only contact 6 temporarily deflect. An advertisement or a relay effect is not triggered because both contacts are not at the same time getting closed.

Mit den Einrichtungen 7 und 8 kann man beispielsweise Zählwerke verbinden, so daß man nach einer längeren Zeit feststellen kann, daß Erdschlußwischer meistens bei der positiven Halbwelle einer Spannung und seltener bei der negativen Halbwelle eintreten oder umgekehrt. Hieraus können Schlüsse z. B. für erforderliche Schutzmaßnahmen oder Änderungen der Anlage gezogen werden. For example, counters can be connected to devices 7 and 8, so that after a long time you can see that earth faults are mostly with the positive half-wave of a voltage and less often with the negative half-wave enter or vice versa. From this, conclusions can be drawn e.g. B. for necessary protective measures or changes to the system are drawn.

Um nur den ersten Ausschlag zur Anzeige zu bringen, nachträglich Ausschläge jedoch nicht anzuzeigen, kann man eine Schaltung der Signalvorrichtungen 7 und 8 gemäß Fig. 2 vorsehen. Der Erregerkreis für die Fallklappe 7 ist dort davon abhängig, daß nicht zuvor bereits der Erregerkreis der Fallklappe 8 einen Ruhekontakt II geöffnet hat. In order to only display the first rash, retrospectively However, not to indicate rashes, one can use a circuit of the signaling devices 7 and 8 as shown in FIG. The excitation circuit for the drop flap 7 is from there dependent on the fact that the exciter circuit of the drop flap 8 has not previously had a normally closed contact II has opened.

Entsprechend umgekehrt ist die Erregung der Fallklappe 8 unmöglich, wenn vorher bei Erregung der Fallklappe 7 ein Ruhekontakt 12 geöffnet worden ist.Conversely, the excitation of the drop flap 8 is impossible, if a break contact 12 has previously been opened when the drop flap 7 is excited.

Ferner zeigt Fig. 2 Mittel, um die Wechselstrombelastung der Spulen der Relais 3 und 5 zu verringern. Diese Mittel bestehen z. B. darin, daß im Stromwandlersekmidärkreis eine Stromaufteilung zwischen der Spule 3 und einem hohen Wechselstromleitwert I vorgenommen wird. Wenn ferner mit der Relaisspule 3 ein hoher Wechselstromwiderstand 13 in Reihe geschaltet wird, wird dadurch die Wirksamkeit der Stromteilung gesteigert. Im Spannungssystem ist ein Wechselstromleitwert 15 unmittelbar der Wicklung des Relais 5 parallel geschaltet, und dieser Parallelschaltung ist ein hoher NVechselstromwiderstand I6 mit zweckmäßig kleinem Gleichstromwiderstand vorgeschaltet. Furthermore, FIG. 2 shows means for the alternating current load of the coils of relays 3 and 5 to decrease. These funds consist e.g. B. is that in the current transformer secondary circuit a current distribution between the coil 3 and a high AC conductance I. is made. Further, when with the relay coil 3, a high AC resistance 13 is connected in series, the effectiveness of the current division is increased. In the voltage system, an alternating current conductance 15 is directly associated with the winding of the Relay 5 connected in parallel, and this parallel connection is a high AC resistance I6 connected upstream with an appropriately small direct current resistance.

Die Anordnungen in den Fig. 1 und 2 führen nur dann zu einer Anzeige oder einer Relaiswirkung, wenn die Umschaltkontakte, die vom Strom und von der Spannung gesteuert werden, nach der gleichen Seite ausschlagen. Bei entgegengesetztem Ausschlag erfolgt keine Anzeige. The arrangements in FIGS. 1 and 2 only then lead to a display or a relay effect, if the changeover contacts, the current and the voltage be controlled, turn to the same side. With the opposite deflection there is no display.

Fig. 3 dagegen zeigt eine Anordnung, bei der sowohl bei übereinstimmenden Ausschlagsrichtungen als auch bei entgegengesetzten Ausschlags richtungen Anzeigevorrichtungen oder Relais ausgelöst werden. Das Gleichstromrelais 3 steuert dabei zwei Umschaltkontakte 21 und 22. Auch das Gleichstromrelais 5 steuert zwei l; mschaltkontakte 23 und 24. Die Kontakte 22 und 24 sind geschaltet wie die Kontakte-l. und 6 in Fig. 1. Sie steuern je eine Anzeigevorrichtung 7 und 8. Fig. 3, however, shows an arrangement in which both at matching Deflection directions as well as with opposite deflection directions display devices or relays are triggered. The DC relay 3 controls two changeover contacts 21 and 22. The DC relay 5 also controls two l; Switching contacts 23 and 24. The contacts 22 and 24 are connected like the contacts-1. and 6 in Fig. 1. They each control a display device 7 and 8.

Die Kontakte 22 und 23 dagegen rufen nur bei ungleicher Ausschlagsrichtung eine Anzeige hervor. Wenn der Stromkontakt 2I die untere Stellung, der Spannungskontakt 23 dagegen die obere Stellung einnimmt, wird ein Signal 25 und im umgekehrten Fall ein Signal 26 ausgelöst. Diese Anordnung mit vier Signaleinrichtungen zeigt bei gleicher Ausschlagsrichtung beider Relais durch die Signale 7 und 8 an, ob die Gleichstromkomponente im Strom und Spannung positiv oder negativ war. Sie zeigt bei ungleichem Ausschlag der Relais 3 und 5 durch die Signale 25 und 26 an, ob bei der entgegengesetzten Ausschlagsrichtung beider Relais die Stromkomponente positiv und die Spannungskomponente negativ oder umgekehrt die Stromkomponente negativ und die Spannungskomponente positiv war. Man kann aus Fig. 3 entnehmen, daß der Fehler von der Relaisstelle aus nach der einen Seite zu suchen ist, wenn eins der Signale 7 und 8 wirksam wird, und daß die Uberschlagsstelle nach der anderen Seite zu suchen ist, wenn eins der Signale 25 und 26 anspricht. Gleichzeitig erkennt man auch, bei welcher Halbwelle der Spannung der Fehler entstanden ist. Man kann damit auch beispielsweise durch eine Beobachtung über eine längere Zeit hinweg oder durch ein Zählwerk, welches die Uberschläge bei positiver und bei negativer Spannungshalbwelle getrennt zählt, sowie ein weiteres Zählwerk, welches die Uberschläge im Abschnitt rechts von der Überwachungsstelle sowie die Überschläge links von der Uberwachungsstelle zählt, ermitteln, wo die häufigsten Überschläge eintreten und bei welcher Spannungswelle sie sich meistens ereignen.The contacts 22 and 23, on the other hand, only call when the deflection direction is not the same an ad emerges. When the current contact 2I is in the lower position, the voltage contact 23, however, assumes the upper position, a signal 25 and in the opposite case a signal 26 triggered. This arrangement with four signaling devices is shown in signals 7 and 8 indicate whether the direct current component in the current and voltage was positive or negative. It shows when the deflection is uneven the relays 3 and 5 by the signals 25 and 26, whether at the opposite The direction of deflection of both relays is the positive current component and the voltage component negative or vice versa, the current component is negative and the voltage component is positive was. It can be seen from Fig. 3 that the error from the relay point after the one side is to be looked for when one of the signals 7 and 8 becomes effective, and that Look for the point of flashover to the other side when one of the signals 25 and 26 responds. At the same time you can see at which half-wave of the voltage the error arose. It can also be used, for example, through an observation above for a longer period of time or by a counter that shows the rollover when positive and counts separately in the case of a negative voltage half-wave, as well as another counter, which the rollover in the section to the right of the monitoring point as well as the Flashovers to the left of the monitoring point counts, determine where the most common Flashovers occur and at what voltage wave they usually occur.

Die Anordnung in Fig. 3 läßt sich, wie Fig. 4 zeigt, erheblich vereinfachen, wenn es lediglich darauf ankommt, festzustellen, in welcher Richtung vom Relaisort aus die Fehlerstelle zu suchen ist. Es genügt in diesem Fall, wenn nur eins der beiden Relais 3 und 5 zwei Umschaltkontakte besitzt. The arrangement in FIG. 3 can, as FIG. 4 shows, be considerably simplified. when all that matters is to find out in which direction from the relay location the point of failure is to be sought. In this case, it is sufficient if only one of the both relays 3 and 5 has two changeover contacts.

Ferner genügen auch zwei Anzeigevorrichtungen oder Relais 31 und 32, von denen die eine jedesmal in T-ätigkeit tritt, wenn die beiden Relais 3 und 5 nach der gleichen Richtung aus schlagen, während das zweite in Tätigkeit tritt, wenn die Relais nach entgegengesetzten Seiten aus schlagen. In Fig. 4 besitzt beispielsweise das Stromrelais 3 zwei ITmschaltkontakte 35 und 34, während das Spannungsrelais 5 nur einen Umschaltkontakt 35 besitzt. Durch die Kontakte 33 und 35 wird die Signaleinrichtung 3I gesteuert. Durch den Kontakt 34 wird im Verein mit Kontakt 35 die Signaleinrichtung 32 gesteuert, die nur dann ansprechen kann, wenn die Überschlagsrichtung dieser Kontakte entgegengesetzt ist. Furthermore, two display devices or relays 31 and 31 are sufficient 32, one of which is activated every time the two relays 3 and 5 hit in the same direction while the second comes into action, when the relays hit opposite sides. In Fig. 4, for example, has the current relay 3 has two switching contacts 35 and 34, while the voltage relay 5 has only one changeover contact 35. The signaling device is through the contacts 33 and 35 3I controlled. The signaling device is activated by contact 34 in conjunction with contact 35 32 controlled, which can only respond if the rollover direction of this Contacts is opposite.

Es bedeutet das Aufleuchten der Lampe 31, daß der Fehler beispielsweise rechts vom Relaisort entstanden ist, wähnend das Aufleuchten der Lampen 32 anzeigt, daß der Überschlag links vom Relais ort lag.It means the lighting up of the lamp 31 that the error, for example to the right of the relay location, while the lighting of the lamps 32 indicates that the flashover was to the left of the relay.

Es sind in den Schaltungsschemen nicht die Vorrichtungen dargestellt, mit deren Hilfe die Vorrichtungen 7, 8, 25 und 26, 3I und 32 trotz nur vorübergehender Erregung eine Daueranzeige bewirken können. Dieses tritt ein, wenn beispielsweise die Anzeigevorrichtung in Fallklappen besteht, welche nach ihrer Auslösung in der Anzeigestellung liegenbleiben. Auch können Relais mit elektromagnetischer oder mechanischer Selbsthaltung verwendet werden. Die Zurückstellung der Fallklappen oder der Relais mit Selbsthaltung kann dann von Hand erfolgen, wobei zweckmäßig ein Alarm bei der Auslösung dieser Vorrichtungen ertönt, oder auch automatisch durch ein Zeitwerk nach Ablauf einer gewissen Wartezeit und zweckmäßig auch nach vorheriger Registrierung oder Fernmeldung. Es ist auch möglich, die Vorrichtungen nicht unmittelbar, wie dargestellt, zu steuern, sondern sie beispielsweise durch Hilfsrelais zu steuern, wodurch dann z. B. die Verwendung von Lampensignalen an Stelle von Fallklappen möglich wird. Die Verwendung von Hilfsrelais ergibt weiterhin noch die Möglichkeit der Fernanzeige und macht den Anschluß einer Zählvo,rrichtung sehr einfach. The circuit diagrams do not show the devices with the help of which the devices 7, 8, 25 and 26, 3I and 32 despite only temporary Excitation can cause a permanent display. This occurs when, for example the display device consists of drop flaps, which after their release in the Display position remain. Relays can also be electromagnetic or mechanical Self-holding can be used. The resetting of the drop flaps or the relays with self-holding can then be done by hand, where appropriate an alarm at the Triggering of these devices sounds, or also automatically by a timer after a certain waiting time and expediently also after prior registration or remote reporting. It is also possible to not like the devices directly shown to control, but to control them, for example, by auxiliary relays, which then z. B. the use of lamp signals instead of drop flaps is possible will. The use of auxiliary relays also provides the option of remote display and makes the connection of a counting device very easy.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for detecting the sign of transient earth faults in AC systems, characterized by an immediate, d. H. without intermediaries Rectifier, polarized DC relay excited by the earth fault current Inertia that it does not respond to the individual alternating current half-waves, so that its direction of deflection depends only on the direction contained in the earth fault current DC component is dependent.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that e DC current components in the current and in the voltage each act on a direct current relay, which together control another device.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that for detection the direction in which, viewed from the relay, an earth fault or earth fault transient has arisen, the total current and the zero point displacement voltage each to one DC relay act.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the two Direction of deflection of the influenced by the direct current component of the current Relay each with a direction of deflection of the direct current component of the voltage Affected relays are assigned in such a way that the response of a certain among several display devices of the tripped in the event of an earth fault blows of both DC relays is dependent.

5. Arrangement according to claim I to 4, characterized in that one Display device is only triggered if ever one of the DC compe component of a current, in particular the total current, and one of the direct current component a voltage, in particular the zero point displacement voltage, of the same system controlled DC relay close a specific contact at the same time.

6. Arrangement according to claim I to 5 with a plurality of display devices or relay, characterized in that a display device or. a relay which by the component of one or both DC relay to respond was brought, a subsequent response of one or more other relays or display devices prevented.

,. Arrangement according to claim 4, characterized in that with the same Direction of deflection of the DC relay controlled by the current and the voltage controlled another display device or another relay is triggered than with unequal Direction of deflection.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that of the Both DC relays have one or both of them have two changeover contacts.

9. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the alternating current load of the windings of the direct current relay, which is appropriate lie in secondary circuits of transducers, is reduced in a manner known per se.