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Differentialschutz für Zusatztransformator mit an beiden Enden offener
primärer Durchlaufwicklung und elektrisch getrennter sekundärer verketteter Wicklung,
einschließlich zugehörigem Regeltransformator Es ist vorgeschlagen, beim Betrieb
von Netzen mitunter einen Zusatztransformator mit offener Durchlaufwicklung zu verwenden,
um aus einer gegebenen Spannung von z. B. 2:2o li:V auf einer Sammelschiene und
den davon abzweigenden Leitungen eine noch höhere Spannung, z. B. 300 kV,
herzustellen. Eine solche Maßnahme kann notwendig sein, wenn diese Leitungen entsprechend
dem angewachsenen Bedarf für den Leistungstransport nicht mehr ausreichen würden.
Eine Anordnung dieser Art ist in Fig. i schematisch dargestellt. Von den Sammelschienen
i mit Abgängen wird über einen Regler 2 und einen Transformato#r 3 die Sammelschient
4, die ebenfalls mit Abgängen versehen ist, gespeist. Zwecks Einsparung einer weiteren
Transformierun,g auf höhere Spannung wird von der Sammelschiene i über einen Regler
5 ein Zusatztransformator 6 gespeist, dessen Eigenart darin besteht,
daß nur auf einer Spannungsseite eine Verkettung der drei Wicklungen in einem Sternpunkt
stattfindet, während die andere Spannungsseite an beiden Phasenenden offen ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Spannung der Sammelschiene 4 auf eine höhere
Spannung der Sammelschiene 13 zu bringen.
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Es entsteht nun die Frage des Schutzes dieser Anlage. Bekanntlich
hat der Differentialschutz weitgehend Verbreitung gefunden und dient bei
Gene#ratoreii,
Transformatoren und Leitungen zur Erfassung von zwei- und dreipoligen Kurzschlübsen
in Netzen mit ErdschlußkompenGation, und isoliertem Sternpunkt und, von einpoligen
4rdkurzschlüssen. in Netzen, mit starrer Sternpunktserdung. Der Schutzbereich wird
durch Stromwandlergruppen abgegrenzt, von denen der Generator zwischen Sternpunkt
und Lieferseite, der Transformator zwischen Ober- und Unterspannungsseite. und,die
Leitung zwischen Anfang und Ende eingeschlossen ist. Von dieser Anordnungsregel
soll bei Durchbildung eines Schutzes für eine Transformatorkombination nach Fig.
i Gebrauch gemacht werden.
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Es ist naheliegend, den Regler 2 und den Transformator 3 in
bekannter Weise mit einem Differentialschutz, wie oben erwähnt, zu versehen, gegebenenfalls
in Verbindung mit einem Hilfswandler zum Ausgleich der sekundären Ströme und zur
Erzielting eines AW-Gleichgewichts auf beiden Seiten des Schutzes, wobei der durch
die StromwandergruPPen 7 und 8 eingegrenzte Schiltzbereich den Transformator
3 einschließhöli des zugeordneten-. Reglers 2, umfaßt.
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Ferner könnte man den Regler 5 und den Zusatztraneformator
6 in den Differentialschutz ein, beziehen und dessen Bereich durch die StromwandlergrUPPen,
7, 1 o und i i begrenzen, wenn von der Sammelscfiiene 4 reicht weitere Abnehmer
versorgt werden. Es ergibt sich dann ein sogenannter Dreiwegedifferentialschutz.
Weist die Sammelschiene 4 noch zusätzliche Abgänge auf, so könnte eine weitere Abgrenzung
des Schutzbereiches durch Einbau einer Wandlergruppfe 14 im Zuge der Sammelschiene
vorgesehen werdel% und daraus würde sich dann ein Vierwegedifferentialschutz ergeben.
Nachteilig bei dieser Schutzausfü.hrung ist allerdings der sich sehr weit erstreckende
Schutzbereich, der bewirkt, daß bei irgendeinem Fehler innerhalb desselben stets
beide Sammelschienen 4 und 13 ausfaHere, während bei einem Fehler innerhalb des
Reglers 5 und des Zusatztransformators 6 der Regler 2,-, der Transformator
3 und damit die Sammelschiene 4 in Betrieb bleiben könnten. Be-i einem parallelen
Aggregat zum Regler:2 mit Transformator 3 könnte bei deren, Ausfall die Anordnung
des Reglers 5 und des Zusatztransformators 6
weiter betrieben werden.
Es ist also zweckmäßig, den, Regler 5 einschließlich Zusatztransformator
6
für sich allein zu schützen Die Eigenart der Schaltung des, Zusatztransformators
6 erfordert allerdings für -die Anordnung des Differentialschutzes besondere
MaßnahmeiL, Wesentlich ist, daß die Verwendung eines- bereits erwähnten Dreiwegedifferentialschutzes
der üblichen Ausführung, d. h. eine- Schutzbereichbegrenzung zwischen den
beiden Wegen auf der Oberspannungsseite des Zusatztransformators und dem dritten
Weg nach der Unterspannungsseite hin auf Schwierigkeiten stößt.
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Die Erfindung betrifft einen Differentialschuttz für Zusatztransformatoren
mit'an beiden Enden offener primärer Durchlaufwicklung und elektrisch getrennter,
verketteter Sekundärwicklung sowie den. zugehörigen Regeltransformator. Erfindungsgemäß
werden zwei getrennte, voneinander unabhängige Schutzwege mit Hilfe- je--eines Differentialschutzes
gebildet. Zur Erzielung der beiden Differentialschutzanordnungen wird
je ein Stromwandlersatz -am Anfang und Ende eines jeden Schutzbereiches vorgesehen.
Der eine Schutzweg wird durch die Differentialschutzschaltung der Wanidler am An-fang
und Ende der Durchlaufwicklung, der andere durch die- Differentialsähaltung der
Wandler am Ausgang des Regeltransformators und am Sternpunkt der zweiten Wicklung
des Zusatztransformators erreicht. Bei der Anordnung gemäß Fig. i sind zu die#sem
Zwe#cl<- besondere Stromwandlergruppen 7 und 8 bzw. g,'io und ii
vorgesehen. An und für sich könnte man daran denken, die Stromwandlergruppen
9, io und ii der drei Speiserichtungen der TransformatorkombinatiOn
5 und 6 sekundür über einienHilfswandler zu verbinden und auszugleichen.
Bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches ist z war eine Gewähr gegen unerwünschte
Auslösung dies Reglers 5 und des Zusatztransformators 6 vorhanden.
Dagegen ist das Kriterium bei Fehlern innerhalb des Schutzbereiches im Fall der
Verwendung eines Dreiwegedifferentialschutzes nicht korrekt. Zum Beispiel, wird
bei einem Kurzschluß auf der verketteten Wicklung des Zusatztransformators
6 oder im Regler 5 auf der Oberspannungsseite des, Zusatztransformators
auf Grund der Erhaltung des AW-Gleichgewichts ein Stromdurchgang eintreten und hierdurch
eine Lage der Kurzschlußstelle außerhalb des #Schutzbereiches vorgetäuscht. Im Hilfswand-ler
kann sich dann als Summenstrom - Null ergeben-, so daß eine Auslösung nicht
stattfindet.
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Bei Fehlern in der Durchgangswicklung des Zusatztransformators
6 wird sich zwar die Wirkung der Wandlergruppen 9 und i o in. jedem
Fall a-ddieren, und, das Auslösekriterium begünstigen, doch ist die Wandlergruppe
5 je nach Lage des Fehlers positiv oder negativ beteiligt. Im letzten Fall
ist eine einwandfreie Auslösung wiederum in Frage gestellt. Es, wird daher vorgeschlagen,
für die Unter- und Oberspannungswicklung des Zusatztransformators 6 je einen
getrennten Differentialschutz vorzusehen und unterspannungsseitig in diesen noch
den Regler 5 einzubeziehen. Dann werden oberspannungsseitig die Stromwandlergruppen.9
und io mit. dem dazwischengeschalteten Differen,tialrelaisi 15, unterspannungsseitig
die Gruppen ii und 12 mit dem dazwischengeschalteten Differentialrelais 16 benötigt.
Der Stromvergleich erfolgt jeweils Über Stromwand-lergruppen gleicher übersetzung.
Es kann somit ein Stromwandler entbehrt werden. Bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches
beider Differentialschutzanordnungen findet einAnsprechen desselben nicht statt,
während bei Fehlern innerhalb des Schutzbereichs je nach Lage entweder das
eine oder das andere Relais eine Auslösung bewirkt, die in jedem Fall den. Regler
5
zusammen mit dem Zusatztransformator 6 abschaltet.
Da
die Stromwandlergruppen io und 1:2 stets gleichzeitig und gleic#hsinnig vom Kurzschlußstrom
durchflossen werden und, die Unterschiede in ihrer Nennstromstärke nur durch die
übersetzung des Zusatztransformators 6 gegeben sind, genügt insgesamt nur
eine Wandlergruppe, z. B. io. Stehen seitens dieser Wandlergruppe zwei getrennte
Kerne zur Verfügung, dann ist eineAbgrenzung des Differentialschutzes desZusatztransformators6
zwischen den beiden Enden oberspannungsseitig einerseits und des Zusatztransformators
6 oberspannungsseitig nach der Unterspannungsseite hin einschließli-ch des
Reglers 5 andererseits durchführbar. Der letzte Differentialschutz könnte
dann evtl. zur Herstellung des AW-Gleichgewichts auf der Sekundärseite der Wandler
noch über einen Hilfswandler arbeiten.
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Statt der beiden Kerne der Wandlergruppe io kann man auch mit einem
Kern auskommen und ,eine Schaltung gemäß Fig. 2 verwenden. Die Schaltung der Gleichspannungsanlage
ist einpolig dargestellt und entspricht im übrigen der Anordnung gemäß Fig. i. Soweit
Übereinstimmende Teile verwendet wurden, sind die gleichen Bezugszeichen vorgesehen.
Die Wandler 9, io und ii sind jedoch abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel
anders geschaltet. Die drei Sekundärwicklungen der Stromwandlergruppen sind so in
Reihe geschaltet und durch die Differentialrelais 2o, 2.1 überbrückt, daß im Normalbetrieb
keine Auslösung oder An# zeige stattfindet, daß dagegen, bei Störungen innerhalb
des geschützten, Bfereichs durch eine einzelne bzw. kombinierte Anzeige der beiden
Differentialrelais eindeutig die Lage des Fehlers bezeichnet wird. Nimmt man an,
daß die in den Wandlern auftretenden Ströme Jai Jb und 1, im Normalbetrieb
gleichgerichtet sind, dann ergibt sich bei einem Fehler an der Stelle a, daß der
Wandlerstrom J" seine Richtung umkehrt, während die beiden anderen Wandlerströme
unverändert bleiben. Dies hat zur Folge-, daß das Differentialrelais:2o anspricht,
während das Relais 21 in Ruhe bleibt. Bei einem Fehler an der Stelle ß kehren
die Wandlerströme 1" und J, ihre Richtung um, und nur der Wandlerstrom Jb
bleibt unverändert. Daraus folgt, daß das Relais 2o in, Ruhe bleibt, währenddas
Relais:2 i anspricht. Tritt schließlich ein Fehler an der Stelle "
auf, so
bleibt nur die Richtung des Stromes 1, unverändert, während die Wandlerströme
J, und Jb ihreRichtung ändern. In diesem Fall sprechen beide Relais 2o und
2,1 an. Aus der Beobachtung des An# sprechens der einzelnen Relais kann daher eindeutig
ein Schluß auf die Lage der Fehlerstelle gezogen werden.