DE598244C - Selective protective circuit for parallel three-phase lines against short circuits with the help of opposing components - Google Patents

Description

Die Theorie der symmetrischen Komponenten zeigt, wie ein beliebiger unsymmetrischer Drehstrom in zwei symmetrische entgegengesetzt laufende Drehstromsysteme und in ein einphasiges System zerlegt werden kann. Das direkte oder mitläufige System dreht im selben Sinne wie der zu zerlegende Drehstrom; das inverse oder gegenläufige System dreht sich entgegengesetzt. Die einphasige Komponente entsteht in einem Netze bei unsymmetrischer einphasiger Belastung, d. h, ^ speziell bei Erdschlüssen. Zur Erfassung von Erdschlüssen sind eine Reihe von Schaltungen bekannt.The theory of symmetrical components shows how any unsymmetrical Three-phase current can be broken down into two symmetrical three-phase systems running in opposite directions and into a single-phase system. The direct or co-rotating system rotates in the same sense as the three-phase current to be broken down; the inverse or counter-rotating system rotates in the opposite direction. The single-phase component arises in a network with asymmetrical single-phase loading, d. h, ^ especially for earth faults. To capture A number of circuits are known to earth faults.

Das gegenläufige System entsteht bei allen unsymmetrischen zweiphasigen Belastungen, d. h. ganz speziell bei Kurzschlüssen zwischen zwei Phasen. Man hat daher schon das gegenläufige System zur Feststellung von Kurzschlüssen herangezogen, speziell mit Hilfe von wattmetriscKen Relais. In Fig. I beiliegender Zeichnung sind vier parallele Leitungen I bis IV dargestellt, welche z. B. die Sammelschienen 1 einer Zentrale mit den Sammelschienen 2 einer Unterstation verbinden. Tritt auf der Leitung IV ein Kurzschluß in K auf, so entsteht eine invers drehende Stromkomponente, die entsprechend den eingezeichneten Pfeilen fließt. Es fällt sofort auf, daß in der Relaisreihe 4 nur das Relais der Leitung IV von einer gegen die Sammelschienen gerichteten Stromkomponente durchflossen ist, während bei den Relais der gesunden Leitungen I bis III der Strom von den Sammelschienen weg gerichtet ist. Man hat nun diese Tatsache benutzt, um ein Schutzsystem zu entwickeln, das nur die Richtung der Stromkomponenten in den verschiedenen parallelen Leitungen vergleicht (s. Revue Generale de l'Electricite vom 7. Juli 1928, S. 29 u. ff.). Sind die Ströme in allen Leitungen gleichgerichtet, so erfolgt keine Auslösung. Sind die Ströme ungleich gerichtet, so werden diejenigen Leitungen ausgeschaltet, bei welchen der Strom gegen die Sammelschienen hin fließt. Es werden zur Verwirklichung der Idee wattmetrische Relais verwendet, die mit einem Umschaltkontakt ausgerüstet sind. Die Schaltung des Hilfskreises ist so getroffen, daß aus der Stellung des Umschaltkontaktes die Richtung des Stromes abgeleitet wird. Die Abschaltung des Fehlers im Punkte K. der Fig. 1 erfolgt, wie in Fig. 2 angegeben ist, durch Auslösen des Schalters 5 durch die Relaisreihe 4, da diese Leitung die einzige aus der Gruppe mit Stromrichtung gegen die Sammelschienen ist. Der Fehler in K ist aber immer noch am Netze der Zen-The opposing system occurs with all asymmetrical two-phase loads, ie especially with short circuits between two phases. The opposite system has therefore already been used to detect short circuits, especially with the help of watt-metric relays. In Fig. I of the accompanying drawings, four parallel lines I to IV are shown which, for. B. connect the busbars 1 of a control center with the busbars 2 of a substation. If a short circuit occurs in K on line IV, an inversely rotating current component is produced which flows in accordance with the arrows shown. It is immediately noticeable that in the relay row 4 only the relay on line IV is traversed by a current component directed against the busbars, while the current is directed away from the busbars in the relays of the healthy lines I to III. This fact has now been used to develop a protection system that only compares the direction of the current components in the various parallel lines (see Revue Generale de l'Electricite of July 7, 1928, p. 29 and ff.). If the currents in all lines are rectified, no tripping occurs. If the currents are directed unevenly, those lines are switched off in which the current flows towards the busbars. To realize the idea, wattmetric relays are used that are equipped with a changeover contact. The circuit of the auxiliary circuit is made in such a way that the direction of the current is derived from the position of the changeover contact. The fault in point K. of FIG. 1 is switched off, as indicated in FIG. 2, by triggering the switch 5 through the relay row 4, since this line is the only one from the group with current direction towards the busbars. The error in K is still in the network of the central

trale ι. Die Richtung der gegenläufigen Stromkomponenten in den parallelen Leitungen I bis IV entspricht nun der Fig. 2. In der Relaisreihe 3 wird einzig das Relais der LeitunglV die Stromrichtung gegen die Sammelschienen feststellen, die anderen Leitungen sind bei einseitiger Netzspeisung stromlos. Es wird also der Schalter der Leitung IV vor den Sammelschienen 1 auslösen, womit der Fehler endlich ganz vom Netze abgetrennt ist. Der Nachteil dieser Schutzschaltung ist, wie oben ersichtlich, daß jeder Fehler erst in zwei Etappen selektiv abgeschaltet wird.trale ι. The direction of the opposite Current components in the parallel lines I to IV now correspond to FIG. 2. In FIG Relay row 3 is only the relay of the line IV the current direction against the busbars determine that the other lines are de-energized in the case of one-sided mains supply. So it becomes the switch of line IV Trip in front of the busbars 1, with which the fault is finally completely separated from the network is. The disadvantage of this protective circuit is, as can be seen above, that every fault is only switched off selectively in two stages.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Schaltung an, mit Hilfe welcher die fehlerhafte Strecke bei Auftreten einer gegenläufigen Stromkomponente gleichzeitig an beiden Enden sofort abgeschaltet wird. Es werden erfmdungsgemäß die gegenläufigen Komponenten des Stromes der parallelen Leitungen in einer Polygonschaltung in Größe und Richtung miteinander verglichen, wobei die wattmetrischen Relais selber auch in einem PoIygon oder in einem Stern zusammengeschaltet sein können. Als Differentialschaltung seien beispielsweise die für den gewöhnlichen Vergleich der Leitungsströme bekannten Polygonschaltungen nach Fig. 3 und Fig. 4 vorgeschlagen. The present invention provides a circuit by means of which the faulty If an opposing current component occurs simultaneously at both ends is switched off immediately. According to the invention, the opposing components are used of the current of the parallel lines in a polygon circuit in size and direction compared with each other, with the wattmetric relays themselves also in a polygon or can be interconnected in a star. As a differential circuit are for example the polygon circuits known for the usual comparison of the line currents proposed according to Fig. 3 and Fig. 4.

Nach Fig. 3, welche die Stromverteilung an den Enden der vier Leitungen bei der Zentrale 1 für den Fehlerfall der Fig. 1 zeigt, sind zwei Polygone vorgesehen. Die Einrichtungen 11 bis 14 sind an sich bekannte Filter, bestehend aus Stromwandlern mit bestimmten Impedenzen, welche die gegenläufigen Komponenten der Ströme in den Leitungen I bis IV heraussieben. Diese Filter 11 bis 14 sind zu einem äußeren Polygon P₁ zusammengeschlossen, während die Relais 15 bis 18 ein inneres Polygon P₂ bilden. Zwischen den Filtereinrichtungen 11 bis 14 und den Relais 15 bis 18 sind die beiden Polygone miteinander verbunden. Diese Schaltung spricht nun nicht nur auf die Richtung der gegenläufigen Stromkomponente an, sondern auch auf Differenzen gleichgerichteter gegenläufiger Stromkomponenten. Die getroffene Leitung führt einen um Δ_; größeren Strom als der Strom i aller andern Leitungen. Der S,tromi fließt über das äußere Polygon. In das innere Relaispolygon dringt nur der Differenzstrom Δ,·, der sich verzweigt als Δ/ über das zur Leitung IV gehörige Relais 18 und als A₁" über die andern Relais 15, 16 und 17. Der durch das Relais 18 fließende Stromanteil A₁' fließt dem Uhrzeigersinne entgegen und löst den Schalter der Leitung IV aus, der an die Sammelschienen ι angeschlossen ist. Untersucht man die Stromverteilung im Polygon bei den Sammelschienen der Station 2, so sieht man, daß infolge der in IV umgekehrten Stromrichtung gegenüber den andern drei Leitungen der dortige Schalter von IV auch ausgeschaltet wird. Es wird also die fehlerhafte Leitung IV bei diesem Schütze sofort und gleichzeitig an beiden Enden abgeschaltet. Dabei haben die Relais nur einen einfachen Auslösekontakt. In der einen Drehrichtung des beweglichen Systems arbeiten sie gegen einen Anschlag, in der andern Richtung machen sie Kontakt und lösen die zugehörigen Schalter aus, bei Arbeitsstrom durch Stromschluß, bei Ruhestrom durch Unterbrechen des Stromkreises der Auslösespule des Schalters.According to FIG. 3, which shows the current distribution at the ends of the four lines at the control center 1 in the event of a fault in FIG. 1, two polygons are provided. The devices 11 to 14 are known filters, consisting of current transformers with specific impedances, which filter out the opposing components of the currents in the lines I to IV. These filters 11 to 14 are combined to form an outer polygon P ₁ , while the relays 15 to 18 form an inner polygon P ₂ . The two polygons are connected to one another between the filter devices 11 to 14 and the relays 15 to 18. This circuit now responds not only to the direction of the opposing current component, but also to differences in rectified opposing current components. The line hit leads a by Δ _; greater current than the current i of all other lines. The S, tromi flows over the outer polygon. Only the differential current Δ, · penetrates into the inner relay polygon, which branches as Δ / via the relay 18 belonging to the line IV and as A ₁ ″ via the other relays 15, 16 and 17. The current component A _{1 flowing through the relay 18} ' flows counter-clockwise and triggers the switch of line IV, which is connected to the busbars ι. If one examines the current distribution in the polygon at the busbars of station 2, one sees that as a result of the current direction reversed in IV compared to the other three Lines the local switch from IV is also switched off. The faulty line IV in this contactor is switched off immediately and simultaneously at both ends. The relays only have a single trip contact. In one direction of rotation of the movable system, they work against a stop, in the other direction they make contact and trigger the associated switches, in the case of working current through a short circuit, in the case of closed current through an interruption en of the circuit of the trip coil of the switch.

Die Relais 15 bis 18 können statt in einem Polygon, wie in Fig. 3, auch zu einem Stern zusammengeschaltet werden, wie in Fig. 4, wobei dasselbe Resultat erreicht wird.The relays 15 to 18 can take place in one Polygon, as in Fig. 3, can also be interconnected to form a star, as in Fig. 4, achieving the same result.

Alle Relais sind wättmetrischer Natur und von derselben Spannung erregt, d. h. von der gegenläufigen Komponente der Spannung, die in einer an sich bekannten Anordnung herausgesiebt wird. Zur Vereinfachung der Schemata sind in den Abbildungen die Spannungsspulen der Relais und ihre Speisung weggelassen worden.All relays are calibrated in nature and energized by the same voltage, i. H. of the opposing component of the voltage, which is screened out in an arrangement known per se will. To simplify the schemes, the voltage coils are in the figures the relay and its supply have been omitted.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Selektive Schutzschaltung für parallele Drehstromleitungen gegen Kurzschlüsse mit Hilfe der gegenläufigen Kornponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenläufigen Komponenten des Stromes der parallelen Leitungen in einer Polygon- ^ schaltung nach Größe und Richtung miteinander verglichen werden.1. Selective protective circuit for parallel three-phase lines against short circuits with the help of the opposing components, characterized in that the opposing components of the current the parallel lines in a polygon circuit according to size and direction with one another be compared. 2. Selektive Sghutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wattmetrischen Relais (15, 16, 17, 18) in einem Polygon zusammengeschaltet sind.2. Selective protection circuit according to claim i, characterized in that the wattmetric relay (15, 16, 17, 18) in are interconnected in a polygon. 3. Selektive Schutzschaltung nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wattmetrischen Relais (15, 16, 17, 18) in einem Stern zusammengeschaltet sind.3. Selective protective circuit according to claim i, characterized in that the wattmetric relay (15, 16, 17, 18) in are interconnected with a star. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings