DE4413649A1 - Meßverfahren und Schaltungsanordnung zur Ortung von Dauererdschlüssen - Google Patents
Meßverfahren und Schaltungsanordnung zur Ortung von DauererdschlüssenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Dauer
erdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem
Sternpunkt, wobei die Induktivität einer Erdschluß-Lösch
spule periodisch geändert wird und die aus einem Erdschluß
im Netz resultierenden periodischen Stromänderungen das
Kriterium für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden.
Das Auftreten von Erdschlußverbindungen - also zumindest
einpoligen Erdverbindungen - in Drehstromnetzen ist uner
wünscht, da aufgrund derartiger Erdfehler eine
Spannungsüberhöhung in den "gesunden", d. h. nicht geerde
ten, Leitungsbereichen und somit die Gefahr eines nochmali
gen Erdschlusses mit Kurzschlußwirkung besteht.
Zur Erfassung von Erdschlüssen werden im allgemeinen Erd
schluß-Melderelais sowie Erdschluß-Richtungsrelais einge
setzt.
Aus der DE-PS 27 11 629 ist ein Verfahren zur Ortung von
Erdschlüssen in Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem
Sternpunkt bekannt. Hierbei wird die Induktivität einer
zwischen Sternpunkt und Erde angeschlossenen Erdschluß-
Löschspule, welche zur Kompensation eines kapazitiven Erd
schlußstroms dient, durch periodisches An- und Abschalten
der mit der Sekundärwicklung der Erdschluß-Löschspule ver
bundenen Impedanz bewirkt. Ersatzweise kann auch ein Ein
phasen-Umspanner parallel zur Erdschluß-Löschspule geschal
tet werden und die Impedanz periodisch dem Eingang des Um
spanners zu-/abgeschaltet werden.
Im Falle eines Erdschlusses wird nun die Erdschluß-Lösch
spule von Strom durchflossen und es ergeben sich somit auf
grund der periodisch erfolgenden Induktivitätsänderung der
Erdschluß-Löschspule Stromänderungen im Drehstromnetz, wel
che durch Einsatz erfindungsgemäßer Schaltanordnungen an
geeigneten Stellen des Drehstromnetzes schrittweise geortet
werden können.
Die durch Zu-/Abschaltung der Impedanz bewirkte Änderungen
der Induktivität der Erdschluß-Löschspule erfolgt perio
disch und zeitlich symmetrisch durch einen Taktgeber. Im
Falle eines Erdschlusses wird nun an den beschriebenen er
findungsgemäßen Schaltungsanordnungen (insbesondere durch
Summenstromwandler) erfaßt, gleichgerichtet und geglättet,
so daß sich ein symmetrischer, rechteckiger Taktsignalver
lauf ergibt.
Dieses soeben beschriebene Meßverfahren eignete sich insbe
sondere zum Auffinden von Erdschlüssen niedriger Impedanz.
Im Falle von hochohmigen Erdschlüssen (also Erdschlüssen
hoher Impedanz) kann das vorgeschlagene Meßverfahren zu
Fehlanzeigen führen, da durch einen hohen erheblichen Span
nungsabfall an der Stelle des Erdschlusses eine sich im
Rhythmus des Taktsignals ändernde Spannung an der Erd
schluß-Löschspule einstellt. Dies bewirkt, daß sich in
"kranken" - also geerdeten - wie auch in "gesunden" - also
nicht geerdeten Leitungsabschnitten das Taktsignal fest
stellen läßt, womit also eine Unterscheidung von geerdeten
bzw. nicht geerdeten Leitungsabschnitten nicht mehr möglich
ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Meßverfah
ren zur Ortung von Erdschlüssen in Drehstromnetzen durch
periodische Änderung der Induktivität einer Erdschluß-
Löschspule dergestalt zu verändern, daß auch Erdschlüsse
höherer Impedanz (sogenannte hochohmige Erdschlüsse) geor
tet werden können.
Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 gelöst.
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die zur Änderung
der Induktivität der Erdschluß-Löschspule an die Sekundär
wicklung der Erdschluß-Löschspule bzw. an den Eingang eines
parallel zur Erdschluß-Löschspule geschalteten Umspanners
anschließbare Impedanz zeitlich asymmetrisch zu- bzw. abzu
schalten.
Dies wird dadurch erreicht, daß der durch einen Taktgeber
gesteuerte Schaltungsvorgang zur Zu-/Abschaltung der Impe
danz unterschiedliche Offen- bzw. Geschlossenzeiten auf
weist.
Durch das erfindungsgemäße Meßverfahren ist sichergestellt,
daß an der Ortungseinrichtung im Drehstromnetz allein in
solchen Leitungsabschnitten ein - nun zeitlich asymmetrisch
verlaufendes - Taktsignal festgestellt werden kann, welche
einen Erdschluß aufweisen.
Durch das geschilderte zeitlich asymmetrische Zu-
/Abschalten der Impedanz und der hierdurch bewirkten Ände
rungen der Induktivität der Erdschluß-Löschspule sowie
durch eine ständige, geringfügige Überkompensation (also zu
jedem Zeitpunkt vorliegender Aufhebung des kapazitiven Erd
schlußstromes durch einen induktiven Löschstrom aufgrund
einer im Erdschlußfall an der Erdschluß-Löschspule auftre
tenden Spannung wird sichergestellt, daß auch im Falle ei
nes hochohmigen Erdschlusses eine sichere Ortung des Erd
schlusses durch erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen
stattfindet.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Meßverfahrens so
wie der zugehörigen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
sind anhand von Schaltbildern näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Drehstromnetzes mit
einem Erdschluß in der Hauptleitung,
Fig. 2 ein Schaltbild eines Drehstromnetzes mit
einem Erdschluß in der Stichleitung,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.
Aus Fig. 1 ist die in einen Einphasen-Umspanner integrierte
Erdschluß-Löschspule 2 ersichtlich, deren Induktivität
durch zeitlich asymmetrische, durch den Taktgeber 3 gesteu
erte, Zuschaltung der als Kapazität 1 ausgeführten Impedanz
erfolgt. In der Hauptleitung des Drehstromnetzes liegt nun
ein durch das Blitzzeichen gekennzeichneter (hochohmiger)
Erdschluß vor, welcher zu orten ist. Aufgrund des vorlie
genden Erdschlusses treten im Drehstromnetz zeitlich asym
metrisch verlaufende Stromänderungen auf, welche durch den
Stromwandler 4, der in Holmgren-Schaltung ausgeführt ist
und z. B. mit dem Meßgerät 5 versehen ist sowie der Or
tungseinrichtung 6, welche z. B. als Umbauwandler ausgeführt
ist, festgestellt. Die ebenfalls z. B. als Umbauwandler aus
geführten Ortungseinrichtungen 7 bzw. 8 in der Stichleitung
geben keine Meldung ab. Damit ist ersichtlich, daß ein Erd
schluß in der Hauptleitung des Drehstromnetzes nach der Or
tungseinrichtung 6 vorliegt. Falls kein Erdschluß vorliegt,
fließt auch - sonstige Mängelfreiheit des Drehstromnetzes
vorausgesetzt - kein Strom durch die Erdschluß-Löschspule.
Es erfolgt damit auch keine durch den Taktgeber 3 sowie die
Impedanz 1 verursachte zeitlich asymmetrische Stromände
rung, welche durch den Stromwandler 4 oder eine der Or
tungseinrichtungen 6, 7, 8 festgestellt werden könnte.
Wie in Fig. 2 angedeutet, kann der - wiederum durch Blitz
zeichen symbolisierte - Erdschluß auch in der Stichleitung
eines Drehstromnetzes auftreten. In diesem Fall fließt nun
wiederum durch die Erdschluß-Löschspule 2 ein aufgrund der
Wirkungsweise des Taktgebers 3 und der Zuschaltung der Im
pedanz 1 zeitlich asymmetrisch verlaufender Strom, welcher
nun im Stromwandler 4 (wiederum in Holmgren-Schaltung aus
geführt) sowie Ortungseinrichtung 7 festgestellt wird. Die
Ortungseinrichtungen 6 und 8 sprechen nicht an. Damit ist
der Erdschluß einwandfrei geortet und muß in der Stichlei
tung zwischen den Ortungseinrichtungen 7 und 8 liegen.
Hierbei ist eine strahlenförmige Struktur des Drehstromnet
zes vorausgesetzt.
Im Falle eines Erdschlusses auftretende zeitlich asymme
trisch verlaufende Stromänderungen können nun zum einen
durch ein Meßgerät 5 (vgl. Fig. 1 und 2) oder eine erfin
dungsgemäße Schaltungsanordnung nach Fig. 3 festgestellt
werden.
Hierbei wird die vom Stromwandler 4 erfaßte zeitlich asym
metrische Stromänderung, welche nach der Vorgabe des Takt
gebers 3 pulsiert zunächst durch eine Signalvorverarbei
tungsstufe 9 ausgefiltert. Dieser Signalvorverarbeitungs
stufe sind ein A/D-Wandler 10 und ein Mikroprozessor 11
nachgeschaltet. Der Mikroprozessor 11 bewertet die Form
und die Phasenlage der Eingangsgröße.
Falls nun ein Erdschlußfall vorliegt und somit der Mikro
prozessor 11 feststellt, daß ein Grundstrom fließt sowie
Form und Phasenlage der Eingangsgröße des Mikroprozessors
11 Störcharakter besitzen, wird das Anzeigeelement 12 akti
viert und somit der Erdschluß angezeigt.
Bezugszeichenliste
1 Kapazität
2 Erdschluß-Löschspule
3 Taktgeber
4 Stromwandler
5 Meßgerät
6, 7, 8 Ortungseinrichtung
9 Signalvorverarbeitungsstufe
10 A/D-Wandler
11 Mikroprozessor
12 Anzeigeelement
2 Erdschluß-Löschspule
3 Taktgeber
4 Stromwandler
5 Meßgerät
6, 7, 8 Ortungseinrichtung
9 Signalvorverarbeitungsstufe
10 A/D-Wandler
11 Mikroprozessor
12 Anzeigeelement
Claims (4)
1. Meßverfahren zur Ortung von Dauererdschlüssen in
Drehstromnetzen mit induktiv geerdetem Sternpunkt,
wobei die Induktivität einer Erdschluß-Löschspule
periodisch geändert wird und die aus einem Erdschluß
im Netz resultierenden Stromänderungen das Kriterium
für das Vorhandensein eines Erdschlusses bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung der Induktivität der Erdschluß-
Löschspule zeitlich asymmetrisch erfolgt sowie eine
ständige Überkompensation des kapazitiven Erdschluß
stromes durch den induktiven Löschstrom der Erd
schluß-Löschspule erfolgt.
2. Meßverfahren nach Anspruch l, wobei durch einen Takt
geber eine Impedanz periodisch an die Sekundärwick
lung der Erdschluß-Löschspule bzw. an einem zur Erd
schluß-Löschspule parallel geschalteten Einphasen-Um
spanner zu- und abgeschaltet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zu- und Abschaltung der Impedanz zeitlich
asymmetrisch erfolgt.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Impedanz vorzugsweise eine Kapazität (1) ist.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 1, wobei die im Netz resultierenden
periodischen Stromänderungen mittels Summenstromwand
ler erfaßt und einer Signalvorverarbeitungsstufe zu
geführt werden, der Ausgang an einen A/D-Wandler mit
nachfolgendem Mikroprozessor angeschlossen ist, des
sen Ausgangssignal ein Anzeigeelement betätigt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Netz resultierenden periodischen Stromän
derungen zeitlich asymmetrisch erfolgen.
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- 1995-04-19 AT AT0066995A patent/AT408817B/de not_active IP Right Cessation
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