DE1014635B - Stabilization device for current comparison protection for the case of length induction, in which no short-circuit current flows in the monitored line - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

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.Differential protection devices, especially those for protecting long cables and lines, are included As is known, stabilization devices to prevent false tripping when high through-short-circuit currents occur to avoid. These arrangements generally work so that the response of the Differential relay depending on the level and possibly also the direction of the transformer currents in the Differential switching is made difficult or prevented if the fault lies outside the protected part.

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.If it has also become possible, for example, the differential protection devices are completely safe against False tripping in the case of external faults and the high through-currents occurring in the To make assigned protégé, however, there is another risk, which is caused by the known facilities is not eliminated.

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.In the case of single-pole earth faults in solidly earthed networks or in the case of double earth faults, also in networks with isolated Star point, high short-circuit-like ao currents occur over earth. These currents induce at Parallel routing with the auxiliary sadern of the protective device of the network system in the pilot wires is considerable Longitudinal stresses.

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.This is particularly difficult when the network systems are completely separate acts. With the dense occupation of the streets and power plants with lines that is customary today there are often parallel routing of network systems with different voltages and number of phases. If a double earth fault occurs in one of the network systems, the other is in this process Network system not involved. In this there is no stabilization variable for its due to the fault current assigned differential protection. With a correspondingly close approach and sufficiently long parallel guidance between a network system and the protective device of another network system arise in the pilot wires considerable longitudinal voltages, which can be up to 1000 volts and more.

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 StabilisierungseinrichtimgSuch an arrangement is shown schematically in FIG. The cable 1 contains in the stations A and B current transformers 2 and 3, which feed an auxiliary cable 6 via conventional intermediate transformer sets 4 and 5, which z. B. contains three pilot wires of the power system for differential protection. The same also applies to similar arrangements, e.g. B. Protective devices with two cores or more than three cores. If in a foreign network system 7 z. B. occurs with a completely different voltage or number of phases a double earth fault, a current can flow in the vicinity of the auxiliary cable 6. Such a current can under certain circumstances be very large and, given a sufficiently long parallel guidance or approach, stabilization device

für Stromvergleichsschutzfor current comparison protection

für den Fall der Längsinduzierung,for the case of longitudinal induction,

bei der in der überwachten Leitungwith the one in the monitored line

kein Kurzsctilußstrom fließtno short-circuit current flows

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,
has been named as the inventor

sehr hohe Spannungen in dem Hilfskabel 6 hervorrufen. cause very high voltages in the auxiliary cable 6.

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.If the auxiliary cable 6 is properly insulated, the potential of the auxiliary cable runs in its longitudinal direction, and the tensions between the individual veins and earth are almost the same. When the auxiliary cable were constructed absolutely symmetrically, these voltages in the pilot wires would be the same. It This means that fault currents could not develop within the protection if the three cores of the auxiliary cable are parallel and each end and begin at the same point.

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.However, it is technically not possible to design the cores of the auxiliary cable in such a way that none Differences between the longitudinal voltages of the individual wires occur. Because of the very high longitudinal stresses of the individual cores can already show potential differences of very low percentage values in cause an undesired fault current on the auxiliary cable.

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 EmpfindlichkeitSince the earth fault current originates from a network system 7 that is completely foreign to the monitored cable 1, the Differential protection 8 for the main cable 1 in the state of its highest sensitivity, since none of the main cable 1 outgoing stabilization currents flow. This creates the risk of false tripping. this applies in particular to differential protection systems that extend over very long distances or protect cables should and therefore a relatively high sensitivity due to the high resistance of the cable

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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.must have in order to keep the voltage drops with load current within the permissible limits. Particularly Most differential protection systems, which replace three pilot wires, are sensitive in this regard use only two pilot wires.

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.A stabilization of the differential protection in the case of the influences mentioned is thereby achieved according to the invention achieved that through the longitudinal voltages or the currents caused thereby, stabilization currents are generated, which the differential protection also with induction of double earth fault currents or single-phase earth currents from external power systems stabilize.

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.The auxiliary wires of the auxiliary cable 6 have an evenly distributed capacitance to earth. In the case of a longitudinal induction, the voltage of the cable cores to earth is now set as shown in FIG. 2. It is labeled E ₁₁ at the end of the line A and E _b at the end of the line B. If the approximation is perfectly symmetrical, this voltage is linear and goes through the null point halfway along the cable. In the case of other layers of the various network systems, the voltages at both ends of the line can have different values from one another. In any case, there is a tension between the auxiliary sadersystem and earth at the ends. This voltage is proportional to the level of the fault current in the network system 7 in FIG. 1; As I said, it can be several thousand volts.

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.In Fig. 2 it is also indicated that the voltages in the wires 1, 2 and 3 are slightly different from one another, since the electromagnetic coupling of the circuits is different. The differences occurring between the wires 6 a, 6 b and 6 c are the cause of the incorrect operation of the protective device when the invention is not used.

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.To implement the concept of the invention, the pilot wires can be connected via small capacitors 9 Connect earth. This is shown schematically in FIG. At the ends of the auxiliary cable are the capacitors 9 switched to earth. A small current now occurs in these capacitors, which overflows small intermediate converter 10 removed and the differential circuit in a manner not shown is forwarded. This transformer secondary current, ζ. Β. converted into a direct current by rectification, is then in one of the known differential protection bridge circuits with rectifiers in the sense of a Stabilization of the same introduced. The response of the differential relay is therefore when Flow to earth on the small converter 10 made difficult by the response limit z. B. on the is increased twice or three times the response value.

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.The capacitors 9 shown can either be connected to the same or different wires of the auxiliary power system 6 or to the center taps of the intermediate current transformers 4 or 5. Since the voltage of the wires to earth is only slightly different in percentage terms, one can, however, just as well connect directly to one of the wires.

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. Instead of the capacitors 9, high-resistance resistors or chokes or small transformers can also be used be used. The working principle according to the invention is always the same, namely;, it a stabilizing current corresponding to the voltage to earth is introduced into the differential system.

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.The method explained here using the example of the pure electricity system can of course be used in the same form for all other comparison protection devices that work with pilot wires, basically the same Way to be used, e.g. B. for differential protection with power relays, earth fault relays or the like Arrangements.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Stabilization device for current comparison protection in the event of longitudinal induction, in which no short-circuit current flows in the monitored line, characterized in that Stabilization currents generated by the longitudinal voltages or the currents caused by them which the differential protection also in the case of induction of double earth-fault currents or stabilize single-phase earth currents from external power systems. 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.2. Stabilizing device according to claim 1, characterized in that at the ends of the Auxiliary wire system capacitors are connected to earth and the current through these capacitors, possibly via small intermediate transformers, the stabilizing devices of the differential protection is fed. 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.3. Device according to claim 1, characterized in that instead of capacitors Voltage converters are connected to earth and the current of the secondary side of this converter is dem Differential protection is supplied. 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.4. Stabilizing device according to claims 1, 2 or 3, characterized in that known devices for stabilization with retraction coils or direct current in bridge circuits etc. are provided. 5. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Vergleichserdschlußschutz oder wattmetrischen Differentialschutz vorgesehen ist.5. Device according to the preceding claims, characterized in that it is used for reference earth fault protection or wattmetric differential protection is provided. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 659/334 8.© 709 659/334 8.