DE1014635B - Stabilisierungseinrichtung fuer Stromvergleichsschutz fuer den Fall der Laengsinduzierung, bei der in der ueberwachten Leitung kein Kurzschlussstrom fliesst - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Differentialschutzeinrichtungen, insbesondere solche für den Schutz langer Kabel und Leitungen, enthalten bekanntlich Stabilisierungseinrichtungen, um ein Fehlauslösen bei Auftreten von hohen Durchgangskurzschlußströmen zu vermeiden. Diese Anordnungen arbeiten im allgemeinen so, daß das Ansprechen der Differentialrelais in Abhängigkeit von der Höhe und eventuell auch der Richtung der Wandlerströme in der Differentialschaltung erschwert bzw. verhindert wird, wenn der Fehler außerhalb des geschützten Teils liegt.

Wenn es auch beispielsweise möglich geworden ist, die Differentialschutzeinrichtungen völlig sicher gegen Fehlauslösungen bei außenliegenden Fehlern und den dabei auftretenden hohen Durchgangsströmen in dem zugeordneten Schützling zu machen, so besteht jedoch eine andere Gefahr, welche durch die bekannten Einrichtungen nicht beseitigt wird.

Bei einpoligen Erdfehlern in starr geerdeten Netzen oder bei Doppelerdschlüssen, auch in Netzen mit isoliertem Sternpunkt, treten hohe kurzschlußartige ao Ströme über Erde auf. Diese Ströme induzieren bei Parallelführung mit den Hilf sadern der Schutzeinrichtung des Netzsystems in den Hilfsadern erhebliche Längsspannungen.

Erschwerend ist hierbei vor allen Dingen der Fall, wo es sich um vollständig getrennte Netzsysteme handelt. Bei der heute üblichen dichten Belegung der Straßen bzw. Kraftwerksanlagen mit Leitungen kommt es oftmals zu Parallelführungen von Netzsystemen verschiedener Spannungen und Phasenzahl. Wenn nun in einem der Netzsysteme ein Doppelerdschluß auftritt, so ist in diesem Vorgang das andere Netzsystem nicht beteiligt. In diesem tritt also durch den Fehlerstrom keine Stabilisierungsgröße für seinen zugeordneten Differentialschutz auf. Bei entsprechend großer Annäherung und genügend langer Parallelführung zwischen einem Netzsystem und der Schutzeinrichtung eines anderen Netzsystems entstehen in den Hilfsadern erhebliche Längsspannungen, welche bis zu 1000 Volt und mehr betragen können.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Das Kabel 1 enthält in den Stationen A und B Stromwandler 2 und 3, die über übliche Zwischenwandlersätze 4 und 5 ein Hilfskabel 6 speisen, welches z. B. drei Hilfsadern des Stromsystems für den Differentialschutz enthält. Entsprechendes gilt auch für ähnliche Anordnungen, z. B. Schutzeinrichtungen mit zwei Adern oder mehr als drei Adern. Wenn in einem fremden Netzsystem 7 z. B. mit völlig anderer Spannung oder Phasenzahl ein Doppelerd-Schluß auftritt, so kann in der Nachbarschaft des Hilfskabels 6 ein Strom fließen. Ein solcher Strom kann unter Umständen sehr groß sein und bei genügend langer Parallelführung bzw. Annäherung Stabilisierungseinrichtimg

für Stromvergleichsschutz

für den Fall der Längsinduzierung,

bei der in der überwachten Leitung

kein Kurzsctilußstrom fließt

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

sehr hohe Spannungen in dem Hilfskabel 6 hervorrufen.

Bei einwandfreier Isolation des Hilfskabels 6 verläuft das Potential des Hilfskabels in dessen Längsrichtung, und die Spannungen der einzelnen Adern gegen Erde sind fast gleich groß. Wenn das Hilfskabel absolut symmetrisch aufgebaut wäre, so würden diese Spannungen in den Hilfsadern gleich groß sein. Es könnte somit nicht zur Ausbildung von Fehlerströmen innerhalb des Schutzes kommen, wenn die drei Adern des Hilfskabels parallel liegen und jeweils an der gleichen Stelle enden und beginnen.

Es ist aber technisch nicht möglich, die Adern des Hilfskabels so gleichartig auszuführen, daß keine Unterschiede zwischen den Längsspannungen der einzelnen Adern auftreten. Wegen der sehr hohen Längsspannungen der einzelnen Adern können schon Potentialunterschiede sehr geringer prozentualer Werte in dem Hilfskabel einen unerwünschten Fehlerstrom hervorrufen.

Da der Erdschlußstrom aus einem dem überwachten Kabel 1 völlig fremden Netzsystem 7 herrührt, ist der Differentialschutz 8 für das Hauptkabel 1 im Zustand seiner höchsten Empfindlichkeit, da keine vom Hauptkabel 1 ausgehenden Stabilisierungsströme fließen. Dadurch entsteht die Gefahr von Fehlauslösungen. Dies gilt insbesondere für Differentialschutzsysteme, welche über sehr lange Strecken reichen oder Kabel schützen sollen und die deshalb infolge des hohen Widerstandes der Kabel eine verhältnismäßig große Empfindlichkeit

709· 6591/334

aufweisen müssen, um die Spannungsabfälle bei Laststrom in den zulässigen Grenzen zu halten. Besonders empfindlich in dieser Hinsicht sind die meisten Differentialschutzsysteme, welche an Stelle von drei Hilfsadern nur zwei Hilfsadern benutzen.

Eine Stabilisierung des Differentialschutzes bei den genannten Einflüssen wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß durch die Längsspannungen oder die dadurch hervorgerufenen Ströme Stabilisierungsströme erzeugt werden, welche den Differentialschutz auch bei Induzierungen von Doppelerdschlußströmen oder einphasigen Erdströmen aus fremden Stromsystemen stabilisieren.

Die Hilfsadern des Hilfskabels 6 haben eine gleichmäßig verteilte Kapazität gegen Erde. Bei einer Längsinduzierung stellt sich nun die Spannung der Kabeladern gegen Erde so ein, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Sie ist am Leitungsende A mit E₁₁ und am Leitungsende B mit E_b bezeichnet. Wenn die Annäherung vollkommen symmetrisch ist, verläuft diese Spannung linear und geht auf halber Länge des Kabels durch den Nullpunkt. Bei anderen Lagen der verschiedenen Netzsysteme können die Spannungen an beiden Leitungsenden voneinander verschieden große Werte einnehmen. Auf jeden Fall aber besteht an den Enden eine Spannung des Hilf sadersystems gegen Erde. Diese Spannung ist der Höhe des Fehlerstromes im Netzsystem 7 in Fig. 1 proportional; sie kann, wie gesagt, mehrere 1000 Volt betragen.

In Fig. 2 ist noch angedeutet, daß die Spannungen in den Adern 1, 2 und 3 ein wenig voneinander verschieden sind, da die elektromagnetische Kopplung der Kreise unterschiedlich ist. Die zwischen den Adern 6 a, 6 b und 6 c auftretenden Differenzen sind die Ursache für die Fehlbetätigung der Schutzeinrichtung bei Nichtanwendung der Erfindung.

Zur Durchführung des Erfindungsgedankens kann man die Hilfsadern über kleine Kondensatoren 9 mit Erde verbinden. In Fig. 1 ist dies schematisch dargestellt. An den Enden des Hilfskabels sind die Kondensatoren 9 gegen Erde geschaltet. In diesen Kondensatoren tritt jetzt ein kleiner Strom auf, welcher über kleine Zwischenwandler 10 abgenommen und dem Differentialstromkreis in nicht weiter dargestellter Weise zugeleitet wird. Dieser Wandlersekundärstrom, ζ. Β. durch Gleichrichten in einen Gleichstrom verwandelt, wird dann in eine der bekannten Differentialschutzbrückenschal tungen mit Gleichrichtern im Sinne einer Stabilisierung derselben eingeführt. Das Ansprechen der Differentialrelais wird also beim Auftreten von Strömen gegen Erde über die kleinen Wandler 10 erschwert, indem die Ansprechgrenze z. B. auf den zwei- oder dreifachen Ansprechwert heraufgesetzt wird.

Man kann die gezeichneten Kondensatoren 9 entweder an die gleichen oder auch an verschiedene Adern des Hilfsstromsystems 6 anschließen oder auch an Mittelanzapfungen derZwischenstromwandler4bzw.5. Da die Spannung der Adern gegen Erde prozentual nur wenig verschieden ist, kann man jedoch genausogut an eine der Adern unmittelbar anschließen.

An Stelle der Kondensatoren 9 können auch hochohmige Widerstände oder Drosseln oder kleine Transformatoren verwendet werden. Das Arbeitsprinzip nach der Erfindung ist stets das gleiche, nämlich;,es wird ein der Spannung gegen Erde entsprechender Stabilisierungsstrom in das Differentialsystem eingeführt.

Das hier am Beispiel des reinen Stromsystems erläuterte Verfahren kann natürlich in gleicher Form für alle anderen Vergleichsschutzeinrichtungen, welche mit Hilfsadern arbeiten, in grundsätzlich gleicher Weise verwendet werden, z. B. für Differentialschutz mit Leistungsrelais, Erdschlußrelais oder ähnlichen Anordnungen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Stabilisierungseinrichtung für Stromvergleichsschutz für den Fall der Längsinduzierting, bei der in der überwachten Leitung kein Kurzschlußstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Längsspannungen oder die dadurch hervorgerufenen Ströme Stabilisierungsströme erzeugt werden, welche den Differentialschutz auch bei Induzierungen von Doppelerdschlußströmen oder einphasigen Erdströmen aus fremden Stromsystemen stabilisieren.

2. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Hilfsadersystems Kondensatoren gegen Erde geschaltet sind und der Strom über diese Kondensatoren, eventuell über kleine Zwischenwandler, den Stabilisierungseinrichtungen des Differentialschutzes zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Kondensatoren Spannungswandler gegen Erde geschaltet sind und der Strom der Sekundärseite dieser Wandler dem Differentialschutz zugeführt wird.

4. Stabilisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung bekannte Einrichtungen mit Rückzugspulen oder Gleichstrom in Brückenschaltungen usw. vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Vergleichserdschlußschutz oder wattmetrischen Differentialschutz vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 659/334 8.