DE2908374A1

DE2908374A1 - Einrichtung und anordnung zur erd- schlusserfassung in einem gleichrichtergeraet

Info

Publication number: DE2908374A1
Application number: DE19792908374
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Boettger; Willy Frisse
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2908374C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und Anordnung zur
Erdschlußerfassung bei einem Gleichrichtergerät mit einem Stromrichter, der ohne Trenntransformator an einem Wechselstromnetz mit einem geerdeten Schutzleiter betrieben wird.
Eine derartige Schaltungsanordnung mit je einem Stromrichter und eine Fehlerstrom-Abschalteinrichtung für elektrische Netzgeräte, die an je einem Wechselstromnetz ohne Schutzleiter betrieben werden, sind bekannt durch DE-AS 27 16 605 bzw. DE-OS 27 13 043.
Nach DE-AS 27 16 605 sind bei einem an einem Drehstromnetz betriebenen Stromrichter für hohe Spannungen zur Erdschlußerfassung drei an den drei Drehstromphasenleitern angeschlossene Spannungswandler-Primärwicklungen in Sternschaltung zusammengefaßt, und es sind zwischen Sternschaltung und Erde ein hochohmiger Widerstand und eine Stromerfassungsschaltung, der ein Schaltrelais nachgeordnet ist, in Reihe geschaltet.
Bei einem Erdschluß wird durch ein Meldesignal das Schaltrelais betätigt. Die Spannungswandler-Sekundärwicklungen bilden eine Dreieckschaltung, in die ein ohmscher Widerstand als gemeinsame Bürde eingeschaltet ist.
Nach DE-OS 27 13 043 befindet sich bei einem an einem Einphasennetz betriebenen Gleichrichter, welcher die Eingangsschaltung eines Schaltnetzgerätes bildet, in jedem der zwei Netzanschlußleiter eine Stromwicklung, die (beide) gleichsinnig auf einem Ringkern gewickelt sind. Dazu kommt auf dem Ringkern eine dritte Wicklung, nämlich eine Sättigungswicklung, die mit einem Serienkondensator und einem Schaltrelais einen nichtlinearen Schwingkreis bildet.
Tritt auf der Wechselstromseite zur Gleichstromseite des Gleichrichters ein Fehlerstrom auf, dann wird dadurch eine Änderung des Schwingkreisstromes bewirkt, welche Änderung, mittels des Schaltrelais erfaßt, dasselbe zum Ansprechen bringt. Dabei wird ein die zwei Netzanschlußleiter kurzschließender Thyristor gezündet,und durch den Kurzschluß werden diese Anschlußleiter mittels einer Gerätesicherung unterbrochen.
Mit den vorangehend beschriebenen bekannten Einrichtungen wird ein Erdschluß- oder ein Fehlerstrom, der auf der Wechselstromseite oder Gleichstromseite des Stromrichters bzw.
des Gleichrichters auftritt, in jedem Falle mittels die Wechselspannungsleitungen bzw. die Netzanschlußleiter überwachende Stromerfassungsschaltungen erfaßt. Für die Erdschlußerfassung ist ein nicht geringer Aufwand in der Einrichtung erforderlich, um z.B. den hohen Anteil an Oberschwingungen, die im erdschlußfreien Betrieb in der Erfassungs- oder Meldesignalspannung auftreten, auch nur angenähert zu kompensie-

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Ansprechen der Einrichtung bei normalen Einschaltvorgängen oder bei Unregelmäßigkeiten in der Spannung des speisenden Netzes zu unterdrücken.
Es besteht im Unterschied zur bekannten Erdschluß- und Fehlerstromerfassung die Aufgabe, bei einer Einrichtung und Anordnung der eingangs angegebenen Art, wobei der Stromrichter an einem Wechselstromnetz mit geerdetem Schutzleiter betrieben wird, das Auftreten eines Erdschlusses auf der Gleichstromseite des Stromrichters zu erfassen, um eine Schnellabschaltung der Einrichtung vom Netz zu bewirken, und dabei ein Ansprechen der Einrichtung bei Unregelmäßigkeiten in der Spannung des speisenden Netzes sicher zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst und zwar dadurch, daß je ein Stromerfassungs-Shunt in der Plus- und in der Minusleitung des Stromrichterausgangs liegt, von welchen die Spannungsabfälle des Gleichstromes über je einen Gleichspannungs-Trennverstärker miteinander entgegengeschalteten Ausgängen auf einen Spannungsteiler in Kompensationsschaltung übertragen sind, und von dem Spannungsteiler eine der Differenz der Spannungsabfälle des Gleichstromes proportionale Gleichspannung dem Eingang eines Gleichstromrelais zugeführt ist.
Durch die differenzproportionale Gleichspannung soll das Gleichstromrelais zum Ansprechen gebracht werden, so daß (in bekannter Weise) ein Schaltglied betätigt wird, um die Einrichtung vom Wechselstromnetz abzuschalten. Damit nun die Abschaltung unabhängig vom Auftreten eines Erdschlußstromes oder Fehlerstromes in der Plus- oder in der Minus leitung bewirkt werden kann, ist entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung ein Gleichrichter in Zweiwegschaltung (nach Graetz) zwischen dem Spannungsteiler und dem Gleichstromrelais eingeordnet und es sind die zwei Anschlüsse an der Wechselstromseite des Gleichrichters mit zwei Abgriffen des Spannungsteilers, die zwei Anschlüsse an der Gleichstromseite mit den Eingangsanschlüssen des Gleichstromrelais verbunden.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein auf der Gleichstromseite des Stromrichters auftretender Fehlerstrom und somit ein Erdschluß schon beim Entstehen, wenn die Differenz der Gleichströme in der Plus- und in-der Minusleitung des Stromrichters zunimmt, zuverlässig erfaßt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend beschrieben ist Die Zeichnung zeigt von einer Einrichtung zur Erdschlußerfassung bei einem Gleichrichtergerät die Anordnung (Schaltungsanordnung) der Erfassungsschaltung.
Der Stromrichter 11 des Gleichrichtergerätes 1 wird ohne einen Trenntransformator an einem Wechselstromnetz mit einem geerdeten Schutzleiter betrieben. Im vorliegenden Beispiel wird er an einem Zweiphasennetz R-MP mit dem geerdeten Schutzleiter N betrieben. Eine Erfassungsschaltung 2 für Erdschlüsse oder Fehlerströme ist dem Gleichstromkreis des Stromffichters 11 zugeordnet.
In der Plus- und in der Minusleitung des Stromrichterausganges 11A, an die nicht dargestellte Verbraucher angeschlossen sind, liegt je ein Stromerfassungs-Shunt 12 bzw.
13, von deren Potentialanschlüssen P12 bzw. P13 je zwei Fühlleitungen ausgehen, die separat in je einen Eingang 22E und 23E von Gleichspannungs-Trennverstärkern 22 bzw.
23 geführt sind. An den zwei Ausgängen 22A und 23A der Trennverstärker ist je ein Spannungsteiler 24 und 25 mit ohmschen Widerständen angeschlossen. Die beiden Spannungsteiler sind gegeneinandergeschaltet, so daß die zwei Spannungsteiler eine Kompensationsschaltung bilden. Die Spannungsteiler 24 und 25 haben je einen verstellbaren Abgriff 24A und 25A. Diese zwei Abgriffe sind mit den zwei Wechselstromanschlüssen eines Brückengleichrichters 26 verbunden.
Die zwei Gleichstromanschlüsse des Brückengleichrichters 26 sind mit den zwei Eingangsanschlüssen eines Gleichstromrelais 27 verbunden. Diesem können Schaltkontakte zugeordnet sein, die in einem Signal- oder Meldestromkreis sowie in einem Erregerstromkreis eines Netzschaltschützes liegen.
Wirkungsweise: Befindet sich z.B. in der Minusleitung des Stromrichters oder Gleichrichters 1 an der mit E bezeichneten Stelle ein Erdschluß, dann fließt der Erdschlußstrom durch den Shunt 13 zusätzlich (zum Verbraucherstrom), so daß der Spannungsabfall am Shunt 13 größer ist als der Spannungsabfall am Shunt 12. Die an den Shunt erfaßten Spannungen werden jede für sich durch die Trennverstärker 22 und 23 verstärkt und auf die Spannungsteiler 24 bzw. 25 übertragen. Die Verstärkungsgrade der Trennverstärker sind möglichst gleich hoch gewählt.
Die Auswirkung einer etwa verbleibenden Abweichung der Verstärkungsgrade voneinander läßt sich bei fehlerstromfreier Plus- und Minusleitung, wenn also die Einrichtung erdschlußfrei ist, bequem ausgleichen, indem die Stellungen der Abgriffe 24A und 25A der Spannungsteiler, die in Kompensationsschaltung gegensinnig in Reihe geschaltet sind, geringfügig verändert werden.
Ist nun, wie oben vorausgesetzt, ein Erdschluß vorhanden, dann besteht zwischen den Abgriffen 24A, 25A der Spannungsteiler eine Gleichspannung, die der Differenz der Spannungsabfälle an den Stromerfassungs-Shunts proportional ist. Die Polarität der Gleichspannung zeigt an, ob ein Erdschluß in der Plus- oder in der Minusleitung des Stromrichters gegeben ist.
Bei Verwendung eines zwischen der Kompensationsschaltung der Spannungsteiler und dem Eingang des Gleichstromreiais eingeordneten Zweiweggleichrichters (26) ist die Polarität der Gleichspannung am Ausgang von 26 unabhängig von der Lage der Erdschlußstelle und stets die gleiche. Ein Wechselkontakt des Gleichstromrelais kann zur Steuerung des Stromrichters bzw.
zur Abschaltung des Gleichrichtergerätes herangezogen werden.
Mit den Spannungsteilerwiderständen (24, 25) kann auch der Ansprechwert des Erdschluß- oder Fehlerstromes auf gewünschte Prozentanteile bezüglich des Stromrichter-Nenngleichstromes eingestellt werden.
L e e r s e i t e

Claims

"Einrichtung und Anordnung zur Erdschlußerfassung in einem Gleichrichtergerät" Patentansprüche 1. Einrichtung und Anordnung zur Erdschlußerfassung bei einem eichrichtergerät mit einem Stromrichter, der ohne Trenntransformator an einem Wechselstromnetz mit geerdetem Schutzleiter betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Stromerfassungs-Shunt (12, 13) in der Plus- und in der Minusleitung (+, -) des Stromrichterausgangs liegt, von welchen die Spannungsabfälle der Gleichströme in der Plus- und der Minusleitung des Stromrichterausgangs (11A) über je einen Gleichspannungs-rennverstärker (22, 23) mitleinander entgegengeschalteten Ausgängen(22A, 23A) auf einen Spannungsteiler (24, 25) in Kompensationsschaltung übertragen sind, und von dem Spannungsteiler eine der Differenz der Spannungsabfälle der Gleichströme proportionale Gleichspannung dem Eingang eines Gleichstromrelais (27) zugeführt ist.
2. Einrichtung und Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter (26) in Zweiwegschaltung (nach Graetz) zwischen dem Spannungsteiler (24, 25) und dem Gleichstromrelais (27) eingeordnet ist, und daß die zwei Anschlüsse an der Wechselstromseite des Gleichrichters (26) mit zwei Abgriffen (24A, 25A) des Spannungsteilers, die zwei Anschlüsse an der Gleichstromseite mit den Eingangsanschlüssen des Gleichstromrelais (27) verbunden sind.