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Differentialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile
Gegenstand des Stammpatentes Nr. 167797 ist eine Differentialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile mit einem unter dem Einfluss zweier entgegengesetzt gerichteter Kräfte stehenden polarisierten Gleichstromrelais, in dem dem gleichgerichteten Differenzstrom ein ebenfalls gleichgerichteter, dem Durchgangsstrom entsprechender Strom entgegenwirkt. Der Differenzstrom wirkt auf das Relais im auslösenden Sinn und der Durchgangsstrom im sperrenden Sinn. Um eine unerwünschte Auslösung des Schutzrelais bei Stromstössen, insbesondere bei Einschaltung leerlaufender Transformatoren od. dgl. zu verhindern, wird im Stammpatent vorgeschlagen, die in den Stromstössen vorhandenen Oberwellen zur Erhöhung der Sperrwirkung des Schutzrelais heranzuziehen.
Dabei können zur Heraushebung der Oberwellen im Sperrstromkreis bzw. zur Unterdrückung der Oberwellen im Differenzstromkreis an sich bekannte Kombinationen von Drosselspulen und Kondensatoren, insbesondere Serien-oder Parallelresonanzkreise oder Siebketten Anwendung finden. Diese Filteranordnungen haben abgesehen von der Oberwellenverarbeitung einer Reihe von technischen Bedingungen zu genügen, um ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten. So ist insbesondere das Einschwingverhalten der Filter sowie die Verarbeitung der Gleichstromkomponente der Trans- formatoreinschaltströme mitbestimmend für die sichere unterschiedliche Wirkung der Schaltung bei innerem Kurzschluss bzw. bei Einschaltung eines leerlaufenden Transformators.
Gegenstand der Erfindung ist eine Differentialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile gemäss Patent Nr. 167797, mit Zwischenwandlern zur Speisung des Sperr- und Differenzstromkreises, in denen Filterkreise zur Heraushebung bzw. Unterdrückung von in Stromstössen vorhandenen Oberwellen vorgesehen sind. Die erfindungsgemässe Weiterbildung einer derartigen Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Induktivität in den einmaschig ausgebildeten Filterkreisen des Sperrstrom-bzw. Differenzstromkreises die Induktivität des zugehörigen Zwischenwandlers dient.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt im ausserordentlich geringen schaltungstechnischen Aufwand, der sich einerseits dadurch ergibt, dass sich eine eigene Induktivität in den Filterkreisen erübrigt und anderseits dadurch, dass die Zwischenwandler in der erfindungsgemässen Schaltung für kleinere Typenleistung ausgelegt sein können als z. B. bei Verwendung mehrgliedriger Filter.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Differentialschutzeinrichtung für einen Transformator und ist in der Zeichnung einphasig dargestellt. Mit 1 ist der zu schützende Transformator bezeichnet. Die Ströme vor und hinter dem Transformator 1 werden durch Wandler 2,3 in einer Differenzschaltung miteinander verglichen. Das Schutzrelais, z. B. ein Drehspulrelais, ist mit 4 bezeichnet. Wie im Stammpatent näher ausgeführt ist, wirken im Schutzrelais ein dem Durchgangsstrom entsprechender gleichgerichteter Strom und ein dem Differenzstrom entsprechender gleichgerichteter Strom einander entgegen.
Der dem Differenzstrom entsprechende Strom wirkt auslösend und der dem Durchgangsstrom entsprechende Strom sperrend auf das Schutzrelais 4
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in diesem Kreis vorgesehene und im wesentlichen auf die Grundwelle des Transformatorwechselstromes abgestimmte Filter besteht aus der inneren Induktivität des Zwischenwandlers 6 und der parallel dazu lie-
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genden Kapazität S'. Für harmonische Oberwellen zur Grundwelle bedeutet dieser Kondensator 8 fast einen Kurzschluss. Derartige Oberwellen gelangen damit nicht zum Gleichrichter 7 und sind in dem auf das Schutzrelais 4 im auslösenden Sinn einwirkenden Gleichstrom praktisch nicht enthalten. Der Sperrstromkreis 9 wird vom Zwischenwandler 10 gespeist und enthält den Gleichrichter 11.
Hier ist als Filter ein Resonanzkreis vorgesehen, der aus der inneren Induktivität des Zwischenwandlers 10 und der Kapazität 12 besteht. Dieses Filter hat Hochpasscharakter und ist auf eine Oberwelle, z. B. vorzugsweise die zweite Oberwelle, abgestimmt, so dass im Sekundärkreis des Zwischenwandlers durch Resonanzwirkung ein Vielfaches des Oberwellenstromes gegenüber dem durch das Zwischen wandlerübersetzungsverhältnis bedingten Strom auftritt. Die Abstimmung dieses die Oberwellen gegenüber der Grundwelle hervorhebenden Filter- 'kreises könnte auch auf eine andere als die zweite Oberwelle vorgenommen werden.
Eine genaue Untersuchung hat nämlich gezeigt, dass kurz nach dem Schalten die zweite Oberwelle relativ stark vertreten ist, dass aber im Laufe des Abklingens des Einschaltstromstosses neben der zweiten auch die höheren Harmonischen mit grossen Amplituden in Erscheinung treten. Als Zwischenwandlers 6 und 10 eignen sich vorteilhaft solche mit Luftspalt im Eisenkern.
Die Schaltung wird so ausgelegt, dass bei innerem Fehler im Differenzstromkreis 5 ein grösserer Strom fliesst als im Sperrstromkreis 9. Über die Kombination der Gleichrichter 7 und 11 wirkt jeweils die Differenz dieser Ströme auf das Schutzrelais 4 ein, so dass das Relais bei innerem Kurzschluss ausgelöst wird, wobei es hier nur auf die Wirkung der Grundwelle ankommt. Treten, wie z. B. bei Einschaltung eines leerlaufenden Transformators, neben der Grundwelle auch Oberwellen auf, so werden diese im Differenzstrom-
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gewünscht,stromstosses ist dabei dadurch gesichert, dass die Amplituden der höheren Oenvellen mit Abklingen des
Einschaltstromstosses anteilmässig grösser werden.
Die Dosierung des Oberwelleneinflusses erfolgt mittels des Widerstandes 13. Eine Beeinflussung der
Abstimmung der Schaltung auf die Grundwelle tritt dabei nicht ein, so dass die Stabilisierungskennliniefur
Grundwellen und die Stabilisierungskennlinie für Oberwellen unabhängig voneinander einstellbar sind.
Damit die Schaltung sowohl bei innerem Fehler als auch bei Einschaltung eines leerlaufenden Trans- formators schutzmässig sofort wirksam werden kann und die Unterscheidung dieser beiden Fälle sicher getroffen werden kann, werden die Einschwingzeiten der Filterkreise möglichst Idein gehalten. Dabei ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Abstimmung der Dämpfung in den Filterkreisen die
Ausbildung des Stromes im Différenzstromkreis 5 gegenüber der im Speastromlje ! s9 verzögert. Diese Be- messung gestattet es ohne Verwendung von Relaisverzögerungen bei der Entscheidung, ob ein innerer Kurz- schluss oder Leereinschaltung vorliegt, auszukommen.
Die bei Einschaltung eines leerlaufenden Transfor- mators auftretenden Einschaltstromstösse besitzen eine abklingende Gleichstromkomponente, die die Filter zu Eigenschwingungen anstösst. Der im Sperrstromkreis 9 liegende Filterkreis mit Hochpasscharakte- ristik gibt die Schaltvorgänge sofort wieder, so dass schon unmittelbar nach der Einschaltung des Transfor- mators ein beträchtlicher Sperrs rom fliesst, wogegen die Ausbildung des auslösend wirkenden Differenz- stromes infolge der stärkeren Dämpfung des zugehörigen Filterkreises etwas verzögert wird, so dass der I Sperrstrom sicher überwiegt, und eine Fehlauslösung unter allen Umständen vermieden ist.
Im einge- schwungenen Zustand der Filter bleibt die in den langsamer abklingenden Einschaltstromstössen vorhandene Gleichstromkomponente unwirksam. Bei innerem Kurzschluss überwiegt der Audösestrom den Sperrstrom an sich so stark, dass ebenfalls das richtige Arbeiten des Schutzrelais gewährleister ist, wobei die oben besprochene Verzögerung praktisch ohne Einfluss ist.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Differentialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile gemäss Patent Nr. 167797 mit Zwischen- wandlern zur Speisung des Sperr-und Differenzstromkreises, in denen Filterkreise zur Heraushebung bzw.
Unterdrückung von in Stromstössen vorhandenen Oberwellen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Induktivität in den einmaschig ausgebildeten Filterkreisen des Sperr- und Differenzstromkreises die In- duktivität des zugehörigen Zwischenwandlers dient.