DE2039496A1

DE2039496A1 - Nullsystem-Richtungsrelais

Info

Publication number: DE2039496A1
Application number: DE19702039496
Authority: DE
Inventors: Michel Souillard
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1969-08-11
Filing date: 1970-08-08
Publication date: 1971-02-25
Also published as: SE377240B; FR2058166A1; US3651377A; GB1301946A; CH531806A; DE2039496C2

Description

^pL-ing Egon Prinz "' 5.August1370

Dr. Gertrud Hauser _ir„_ib._rfl.r.,r....i9

Dipi.-lng. Gottfried Leiser

Patentanwälte

Telegramm* ι Labyrinth MOnehtn

Telefon. 83 15 10 PoitictiBckkontoi München 117078

Unser Zeichen: C 2782

COMPAGNIE DES COMPIEURS

3» Rue Dosne, Paris I6^e/Prankreich

Nullsystem-Richtungsrelais

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompensiertes Nullsystemrelais, wie es üblicherweise am Beginn einer Drehstromleitung verwendet wird.

Bekanntlich dient ein übliches Nullsystem-Richtungsrelais dazu, die gegenseitige Phasenverschiebung der Seilspannung und des Nullstroms am Anfang einer Leitung zu vergleichen, um die Lage eines Erdschlussfehlers In Bezug auf die Anschlusstelle des Relais am Anfang der Leitung festzustellen, d.h. ob der !Fehler "vor" oder "hinter" dieser Anschlussstelle liegt.

Bei einem Hochspannungsnetz, bei dem zahlreiche Sternpunkte von Transformatoren direkt an Erde liegen können, kann die Nullimpedanz an den Stromschienen der Stationen sehr klein sein, während die Nullimpedanz einer langen Leitung einen hohen Wert in Bezug auf die Nullimpedanz der Quellen hat. Unter diesen Bedingungen kann die am Anfang der Leitung gemessene Nullspannung im Palle eines entfernten Erdschlusses, der in der Nähe des anderen Endes der Leitung auftritt, sehr klein sein.

Lei/Ba

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Die Empfindlichkeit der üblichen Nullsystem-Richtungsrelais ist dann sehr unzureichend, und die Orientierung kann sogar verfälscht werden, wenn die Nullspannung zu '- , klein gegen die Pseudonullspannung ist, die dem Eigenfehler der Spannungswandler innewohnt.

Das Ziel der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile durch Schaffung eines Nullsystan-Richtungsrelais für Drehstromleitungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in die Dreiphasenleiter Stromwandler eingefügt sind, die in Nullstromschaltung eine Bezugsimpedanz speisen, die einem dem Nullstrom proportionale erste Bezugsspannung abgibt, dass an die Dreiphasenleiter Spannungswandler angeschlossen sind, die jeweils einen Transformator speisen, dass die Sekundärwicklungen der Transformatoren zu einem offenen Dreieck geschaltet sind und eine der Nullspannung proportionale zweite Bezugsspannung liefern, und dass eine Phasenvergleichsschaltung vorgesehen ist, die ein logisches Ausgangssignal abgibt, dessen Zustand von der Phasenverschiebung zwischen der ersten Bezugsspannung und einer der Summe der beiden Bezugsspannungen entsprechenden Spannung abhängt.

Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Bezugsspannungen durch die Gegensystem-Strörae und -Spannungen ersetzt, die von Gegensystemfiltern abgegeben und der Phasenvergleichsschaltung zugeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig.1 das einphasige Nullsystem-Ersatzschaltbild für einen allgemeinen Fall zur Erläuterung des erfindungsgemässen Relais und

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Fig.2 das Priazipschaltbilä des erfiodungsgemässen Relais.

Bei dem ia Fig.1 dargestellten allgemeinen Fall können beispielsweise für einen Fehler 1 ,der hinter der Messsteile A liegt, die Beziehungen zwischen den Nullsystemgrössen folgendermassen geschrieben werden:

Vo = - Zos Io
Daraus folgt:

Zo = y§ » - Zos (1)

In diesem Ausdruck sind:

Zo die von der Anschlusstelle des Relais am Anfang der Leitung aus "gesehene" Nullimpedanz;

Yo die Bezugsnullspaonung;
Io der Bezugsnullstrom;

Zos die Nullimpedanz der vor der Anschlussstelle liegenden Quelle.

F'ir einen wor der Messteile A liegenden Fehler 2 lautet der Ausdruck :

Vo = + (Zo₁₁ + Z¹ os) Io
Daraus folgt:

Zo = Jg = Zo₁ + Z'os (2)

In diesem Ausdruck ist Z'os die Nullimpedanz der hinter der Anschlusstelle "liegenden Quelle.

Zur Deutung dieser beiden Fehlerfälle enthält das in Pig.2 dargestellte Nullsystem-Richtungsrelais R eine Bezugsimpedanz Z^, die mit dem Fehlerstrom Io gespeist wird und eine Spannung

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Z_R Io abgibt. Diese Impedanz Zp ist so gewählt, dass ihr Argument demjenigen der Nullimpedanzen der Netzelemente vergleichbar ist. Eine Phasenvergleichsschaltung C empfängt die Bezugsspannungen

(Vo - Z_RIo) und (-Z_RIo)

Die gegenseitige Phasenverschiebung dieser beiden Spannungen ist durch das Argument des Verhältnisses der komplexen Ausdrücke dieser Spannungen ausgedrückt, also:

Vo - ZpIo - ~

I² |a 1 (3)

- Z_RIo ^ZR^{10 Z}R

Darin ist Zo, wie zuvor angegeben wurde, die Nullimpedanz, gesehen am Anschlusspunkt des Relais am Anfang der Leitung·

Wenn die Werte von Zo, d.h. die Ausdrücke (1) und (2) in den für das erfindungsgemässe Relais kennzeichnenden Ausdruck (3):

^ZR
übertragen werden, erhält man :

im Pail des davor liegenden Fehlers'1 :

ff- U)

- im Fall des dahinter liegenden Fehlers· 2:

. Zo₁ +Z'os

^ZR

+ 1 (5)

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Zur Vereinfachung des Ausdrucks ist angenommen worden, dass alle Impedanzen Z das gleiche Argument haben. Der Quotient der Impedanzen wird also eine reelle Zahl, die gleich dem Verhältnis der Beträge der Impedanzen ist.

Die Phasenvergleiohssohaltung Z des Relais spricht dana auf das Vorzeichen der Ausdrücke (4) und (5) an.

So ist für jeden dahinterliegenden Fehler 1 der Ausdruck

Zos , ,,
-— + 1

positiv, selbst in dem Grenzfall einer kleine Quellenitapedanz, d.h. in dem Pail, dass Zos nach Null geht·

Dagegen muss für jeden davor liegenden fehler 2 der Ausdruck Zo₊ZOs

negativ und von Null verschieden sein, damit ein davor liegender Fehler eindeutig gekennzeichnet ist. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn man für die Bezugsimpedanz Z_R einen Wert wählt, der kleiner als die Null* impedanz der Leitung ZOj₁ ist, und zwar unabhängig von den Wert von ZOs. In der Praxis wählt man beispielsweise:

? ^ZoL

Fig.2 zeigt in grösaeren Einzelheiten ein Aueführungsbeispiel des Relais R, das an eine Abzweigung a, b, ο einer mit einem Klemmensatz A, B₁ C verbundenen Drehstromleitung angeschlossen ist. Stromwandler H)O₁, TC₂, TC^ speisen in Nullstromsohaltung die Primärwicklung zr^ der Impedanz Z_R, die duroh eine Gegeηinduktivität dargestellt ist, deren Sekundärwicklung zr₂, die von einem Widerstand r zur Einstellung des Arguments überbrückt

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ist, eine Bezugsspan flung -ZpIo abgibt.

Spannungswandler Ta, Tb, Tc , die an die Leiter a, b, c des Anfangs der Drehstromleitung angeschlossen sind, speisen die Primärwicklungen td.., te.., tf. von drei Hilfstransfor- oatoren Id₁ Te, Tf, deren Sekundärwiokhngen td₂, te₂, tf₂ als offenes Dreieck geschaltet sind, damit eine Spannung Vo zu der Phasenvergleichsschaltung C geliefert wird.

Aus den Bezugsspannungen -ZqIo und Vo lassen sich die Ausdrücke

(Vo - Z_Rlo) und (-Z_RIo)

realisieren, welche den beiden Fällen des ⁿdahinter"liegenden Fehlers und des "davor¹ liegenden Fehlers genügen müssen, die Juden Ausdrücken (4) und (5) definiert sind.

Der Auegang S der Phasenvergleichsschaltung C gibt tinea logischen Befehl ab, dessen Zustand von der gegenseitigen Phasenverschiebung der Eingangsspannungen ä

(Vo - Z_R Io) und ( - Z_RIo) abhängt.

Gemass einer anderen Ausführungefora kann das erfindungsgeoäese Relais R mit dem Gegensystemstrom Ii Und der Gegeneyetemspannung Vi,die eich aus derUnevometrie dta Fehlere ergeben, genau so wie mit den Nullsystemgrössen arbeiten. In diesem Fall ist das Gegensystem-Ereatzschema demjenigen von Pig.1 ähnlich, wobei jedoch die Indices der Grossen auszutauschen sind. Die zur Erläuterung

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des Prinzips der Wirkungsweise verwendeten Pormeln sind die gleichen, umgesetzt auf Gegensystemgrössen. Damit ein richtiger Richtungsbetrieb erhalten wird, ist es erforderlich, dass die Bezugsimpedanz Z_R kleiner als die Gegenimpedanz ZIt der Leitung ist. für die Realisierung des Relais muss die Phasenvergleichsschaltung C mit den Grossen gespeist werden, die von Strom- und Spannungagegensystemfiltern abgegeben werden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Nullsystem-Rlchtungsrelais für Drehstromleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass in die drei Phaeenleiter Stromwandler eingefügt sind, die in Nullstromschaltung eine Bezugs impedanz speisen, die eine dem Nullstrom proportionale erste Bezugsspannung abgibt, dass an die drei Phasenleiter Spannungswandler angeschlossen sind, die jeweils einen Transformator speisen, dass die Sekundärwicklungen der Transformatoren zu einem offenen Dreieck geschaltet sind und eine der Nullspannung proportionale zweite Bezugsspannung liefern, und dass eine Phasenvergleichsschaltung vorgesehen ist, die ein logisches Ausgangssignal abgibt, dessen Zustand von der Phasenverschiebung zwischen der ersten Bezugsspannung und einer der Summe der beiden Bezugsspannungen entsprechenden Spannung abhängt.
2. Nullsystem-Ricttungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bezugs spannungen durch die Gegensystem-Strb'me und -Spannungen ersetzt werden, die von Gegensystemfiltern abgegeben und der Phasenvergleichsschaltung zugeführt werden.

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