Distanzrelaisanordnung für die Abschaltung von Doppelerdschlüssen in Hochspannungsanlagen Distanzrelais für Hochspannungsnetze sind übli cherweise so ausgeführt, dass bei Doppelerdschlüssen immer nur eine Leitung aus dem Netz herausgetrennt wird, während die zweite Leitung mit dem anderen Erdschlusspunkt in Betrieb bleibt (sogenannte Phasen bevorzugung). Man will auf diese Weise erreichen, dass der Netzbetrieb nur in geringstmöglichem Um fange beeinträchtigt wird. Falls der verbleibende Erd- schluss nicht durch Petersen-Spulen gelöscht werden kann, wie dies z.
B. bei sattem Erdschluss der Fall ist, schaltet man die zweite Leitung zu einem betrieb lich günstigen Zeitpunkt von Hand ab, nachdem vor her gegebenenfalls andere Leitungen zur Entlastung eingeschaltet worden sind. Hierzu ist es jedoch zu nächst erst notwendig festzustellen, welche der in Betrieb gebliebenen Leitungen mit Erdschluss behaftet ist. Dies ist nicht immer einfach und zwingt häufig zur probeweisen Abschaltung einzelner Strecken, bis die tatsächlich fehlerhafte Leitung gefunden ist.
In den letzten Jahren ist noch eine weitere Schwierig keit hinzugekommen, weil die Netze inzwischen we sentlich umfangreicher geworden und vielfach auch Netze verschiedener Elektrizitätsversorgungsunter- nehmen galvanisch miteinander gekuppelt sind. Da durch ist die Wahrscheinlichkeit wesentlich grösser geworden, dass sich aus dem verbliebenen Einfach- Erdschluss ein neuer Doppelerdschluss entwickelt, der eine weitere Relaisauslösung zur Folge hat. Solche Folgefehler können sogar mehrfach nacheinander auf treten, so dass schliesslich ein regulärer Netzzusam menbruch entstehen kann.
Man ist deshalb neuerdings bestrebt, von der bisherigen Phasenbevorzugung im Doppelerdschluss- fall abzugehen und möglichst beide mit Erdschluss behafteten Leitungsstrecken abzuschalten. Die heute in den weitaus meisten Fällen eingebauten Distanz relais arbeiten in der sogenannten Einrelais-Schaltung, einer einsystemigen Sparschaltung, die nur ein ein ziges Impedanz- und Richtungssystem enthält. Manch mal sind hierbei ausserdem auch noch Impedanz- und Richtungsglied zu einem einzigen Relais vereinigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders zweckmässige Distanzrelaisanordnung für die Ab schaltung von Doppelerdschlüssen in Hochspannungs anlagen. Sie besteht darin, dass ausser dem Impedanz- und Richtungsglied für die bevorzugte Abschaltung einer fehlerhaften Leitung ein zweites Impedanz- und Richtungsglied vorgesehen ist, das im Doppelerd- schlussfall beispielsweise über eine Auswahlschaltung, die Abschaltung der nicht bevorzugten zweiten fehler haften Leitung bewirkt und den Fehler durch Signale anzeigt.
Dabei wird also die Phasenbevorzugung der bisherigen Distanzrelais auch dann beibehalten, wenn allseitige Doppelerdschluss-Abschaltung gewünscht wird. Damit ist zunächst einmal die Abschaltung der einen erdschlussbehafteten Leitung gesichert. Das zweite Impedanz- und Richtungsglied wird im Dop- pelerdschlussfall abgefragt und orientiert sich dann auf den jeweils nicht bevorzugten fehlerstromführenden Leiter. Hierzu ist im allgemeinen eine Auswahlschal tung erforderlich, die von derjenigen des Grund schutzes ganz oder auch nur teilweise getrennt sein kann.
In Einphasen-Netzen, wie z. B. den mit 162e Hz betriebenen 110-kV-Leitungen der Bahnstromver sorgung, sind nur zwei Leiter vorhanden, deren einer bereits in der bisher üblichen Art mit Distanzrelais ausgerüstet ist. In diesem Falle erübrigt sich natür lich eine besondere Auswahlschaltung, weil hier die zusätzlichen Messglieder fest auf den zweiten Leiter orientiert werden können.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun ein von der Zusatzeinrichtung erteilter Aus lösebefehl nicht sofort an den Leistungsschalter wei- tergegeben, sondern zunächst für eine gewisse Zeit gespeichert, also beispielsweise auf ein Zeitrelais ge geben. Dies hat einen doppelten Zweck. Man muss nämlich erstens damit rechnen, dass der Ausiösebefehl des Grundschutzes evtl. erst mit Staffelzeit erfolgt, was z. B. bei einseitiger Lage des Erdfehlers auf dem bevorzugten Leiter der Fall ist.
Wenn dann ein etwa in Schnellzeit abgegebener Auslösebefehl des Zusatz schutzes in der zweiten fehlerhaften Leitungsstrecke zuvor ausgeführt wird, kann hierdurch bereits die Doppelerdschlussschleife von innen heraus aufgetrennt sein. Es fliesst dann von diesem Moment ab kein Kurzschlussstrom mehr, so dass den Grundrelais die Basis für den weiteren Ablauf entzogen ist und nun mehr gerade der bisher bevorzugte Fehler nicht abge schaltet würde.
Man wird deshalb die Ausführung des Auslösekommandos für die bisher nicht bevorzugte Fehlerstelle, wie oben angegeben, zumindest so lange verzögern, dass erst einmal eine Abschaltung der be vorzugten Fehlerstelle auch bei einseitiger Fehler lage möglich ist.
Man kann die Auslösung des Zusatzschutzes aber auch noch etwas länger verzögern und zunächst ein mal noch kurze Zeit abwarten, ob der verbleibende einpolige Erdschluss auf dem nicht bevorzugten Leiter durch die Erdschlussspule gelöst wird. Ist dies der Fall, so wird man auf die Durchführung des infolge der erfolgreichen Löschung überflüssig gewordenen Ausschaltbefehles verzichten und damit den Eingriff in den Netzbetrieb auf den geringstmöglichen Um fang reduzieren. Erlischt der Erdschluss jedoch nicht, so wird man nach Ablauf der am Zeitrelais einge stellten Verzögerung die Auslösung vornehmen und damit das Entstehen weiterer Folgefehler verhindern.
Man muss nun aber weiterhin bedenken, dass durch die Abschaltung des bevorzugten Erdschluss- punktes dem Zusatzschutz für den anderen Erdpunkt der Kurzschlussstrom und damit die Basis für dessen weiteren Ablauf entzogen wird. Da dies in der Mehr zahl der Fälle bekanntlich mit Schnellzeit geschieht, soll die Messung des Zusatzschutzes gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eben falls innerhalb der Schnellzeit abgeschlossen sein und durch Selbsthaltung festgehalten werden. Das erstere ist für Fehler im mittleren Teil der Lei tungsstrecke von selbst der Fall.
Liegt der nicht be vorzugte Erdpunkt aber einseitig auf der Leitung, so müsste bei den üblichen Distanzschutz-Einrichtungen erst der Ablauf der ersten Staffelzeit abgewartet wer den, worauf dann der Messbereich des Distanzgliedes erweitert wird. Dies ist aber aus den angeführten Gründen nicht zweckmässig. Deshalb soll bei der Zusatzeinrichtung die Reichweite der ersten Stufe auf 100% oder noch etwas darüber eingestellt werden, um auch bei einseitiger Lage des Fehlers eine Impe- danzmessung in Schnellzeit zu ermöglichen.
Man kann aber für die Zusatzeinrichtung auch zwei Distanzmess- glieder vorsehen, deren eines beispielsweise auf 90% und deren anderes auf 120% der Leitungslänge ein gestellt wird. Beide Messsysteme wirken dann auf getrennte Hilfsrelais mit Selbsthaltung. Das Zeitrelais wird dann mit zwei Kontakten ausgerüstet und die Schaltung so ausgeführt, dass das auf 120% einge stellte Messglied mit einer etwas höheren Zeit aus löst als das auf 90% eingestellte.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert.
Fig. 1 zeigt zunächst eine der gebräuchlichsten Schaltungen für normale Distanzrelais mit Phasen bevorzugung im Doppelerdschlussfall, wobei nur die Teile eingezeichnet ist, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich sind.
In Fig. la sind die Strom- und Spannungswand- leranschlüsse dargestellt. Darin bedeutet 1 eine Sam melschiene, von der u. a. eine Drehstromleitung 2 über einen Leistungsschalter 3 abgehen möge. Das Di stanzrelais für diese Leitung ist spannungsseitig an den Sekundärklemmen<I>u,</I> v, w und mp der Spannungs- wandler 4 angeschlossen. Der Strompfad wird von den Stromwandlern 5 gespeist.
Er führt über Anrege glieder JR, J" und Jm zu einem in Stern geschalteten vierpoligen Shunt, an dessen Eingangsklemmen<I>r, s, t</I> und m die der jeweiligen Fehlerart entsprechenden stromproportionalen Messgrössen für das Impedanz- und Richtungsglied des Distanzrelais von vorge schalteten Auswahlkontakten abgegriffen werden.
Die Auswahlschaltung selbst ist in Fig. 1 b dar gestellt. Sie zeigt eine Anordnung von Umschaltkon takten, die von den Anregegliedern betätigt werden, was meist über nachgeschaltete Hilfsrelais geschieht. Es sind zwei Kontaktgruppen eingezeichnet, deren eine an die Sekundärklemmen<I>u,</I> v, w und @mp der Spannungswandler führt, während die andere Gruppe die Auswahl der Strommessgrösse besorgt und an die Eingänge r, s,<I>t, m</I> des vierpoligen Shunts angeschlos sen ist.
Die Ausgänge der Strom- und Spannungs- Auswahlschaltung führen zu den Messkreisen des Impedanz- und Energierichtungsgliedes, die auf diese Weise bei jeder zu erfassenden Fehlerart mit den hier für notwendigen Messgrössen des Drehstromsystems beaufschlagt werden. Wie ersichtlich, wird die Mes sung im Doppelerdschlussfall RS - also beim An sprechen der Anregung JR und Jas - auf den Leiter R orientiert, der damit der bevorzugte Leiter ist.
Das Distanzrelais bringt also bei Doppelerdschluss RS diejenige Leitung zur Abschaltung, die den Erd- schiusspunkt des Leiters R enthält, während die Lei tung mit dem Erdschlusspunkt in S nicht abgeschaltet wird. In analoger Weise wird von der dargestellten Auswahlschaltung in den Doppelerdschlüssen <I>ST</I> und TR der Leiter T bevorzugt, während jeweils die ver bleibenden Erdschlüsse in S bzw. R nicht erfasst werden.
Fig. 2 zeigt nun das Ausführungsbeispiel der Er findung mit einem zusätzlichen Relais, das auch die Abschaltung der vom Distanzrelais nach Fig. 1 nicht miterfassten Leitungen ermöglicht.
In Fig. 2a ist zunächst die Auswahlschaltung dar gestellt. Wie ersichtlich, ist der Ausgang des Strom- und Spannungspfades des Mess- und Richtungsgliedes an die Punkte<I>m</I> und mp (siehe Fig. la) angeschlos sen, so dass grundsätzlich die Messwerte gegen Erde erfasst werden. Weiterhin ist im Leiter S ein Anrege glied Js vorgesehen, das über nachgeschaltete Kon takte die Eingänge des Messkreises jeweils auf den richtigen Phasenleiter orientiert.
Spricht im Doppel- erdschluss das Anregerelais Js an, so kann es sich nur um einen Fehler zwischen den Leitern R und S oder <I>S</I> und<I>T</I> handeln. Da das Hauptrelais in diesen beiden Fällen den Leiter S unberücksichtigt lässt, muss dieser von dem Zusatzrelais erfasst werden.
Dieses wird durch Ansprechen von Js auf den Leiter S geschaltet und misst daher die Entfernung des Erdschlusspunktes in S vom Relais-Einbauort. Spricht dagegen im Dop- pelerdschluss Js nicht an, so handelt es sich um einen Fehler zwischen den Leitern R und T, bei welchen vom Hauptrelais der Leiter T bevorzugt wird. Das Zusatzrelais nach Fig.2 misst dementsprechend in diesem Falle die Schleife R gegen Erde aus.
Fig. 2b zeigt im Prinzip eine Ausgestaltung des zugehörigen Betätigungsstromkreises. Der Kontakt i"" der in Abhängigkeit vom Summenstrom durch das Anregeglied J,#I betätigt wird, fragt im Doppelerd- schlussfall die Kontakte<I>n</I> des Richtungsgliedes und<I>d</I> des Distanzrelais ab. Liegt ein Fehler im Schutz bereich vor, so schliesst sich<I>d,</I> und<I>n</I> bleibt geschlos sen. Es wird also das Hilfsrelais H erregt, das sich über seinen Kontakt h selbst hält, solange der Doppel- erd'schluss besteht, solange also i", geschlossen bleibt.
Der Kontakt hs bringt das Zeitrelais T zum Anlaufen, um den Auslösebefehl des Hilfsrelais H zunächst zu speichern, und zwar mindestens so lange, bis die Hauptrelais die Leitung mit dem bevorzugten Erd- fehler abgeschaltet haben. Es kann jedoch die Zeitver zögerung noch etwas länger eingestellt werden, um zunächst einmal abzuwarten, ob der verbleibende Einfach-Erdschluss durch die Petersen-Spule gelöscht wird und sich damit eine weitere Leitungsabschaltung erübrigt.
Da durch die Abschaltung des bevorzugten Erd- fehlers der in der Erde fliessende Kurzschlussstrom unterbrochen wird, fällt in diesem Moment natürlich das Anregerelais Jm zurück und öffnet seinen Kon takt i",. Damit würde aber unerwünschterweise auch der gespeicherte Auslösebefehl wieder gelöscht.
Um dies zu verhindern, ist ein nicht dargestelltes Span nungsrelais UEm vorgesehen, das von der Sternpunkt- Erdspannung erregt wird und seinen dargestellten Kontakt ue," noch so lange geschlossen hält, wie der zurückgebliebene Einfach-Erdschluss bestehen bleibt. Damit wird über den Kontakt h2 :ein weiterer Selbst haltekreis für den gespeicherten Auslösebefehl wirk sam, der erst beim Erlöschen des Erdschlusses unter brochen wird, wodurch das Zusatzrelais wieder in die Grundstellung zurückfällt.
Erlischt der Erdschluss nicht von selbst, so wird schliesslich nach Ablauf des Zeitrelais<I>T</I> die Abschaltung durch den Kontakt<I>t</I> vorgenommen. Der Kontakt h2 soll verhindern, dass bereits bei Auftreten eines Einfach-Erdschlusses ein Auslösebefehl gespeichert wird. Beim Schutz von Einphasen-Leitungen mit nur zwei Leitern kann statt der Sternpunkt-Erdspannung auch die Spannung zwischen dem nicht bevorzugten Phasenleiter und Erde überwacht werden.
Die Selbst haltung über h2 würde in diesem Fall so lange auf rechterhalten werden, bis die normale Spannung die ses Leiters gegen Erde wiederkehrt.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, und zwar mit zwei nicht dargestellten Distanzmessgliedern D1 und' D2, wobei D1 auf eine selektive Reichweite von etwa 90% und D2 auf etwa 120% eingestellt wer den kann. Die Auswahlschaltung hierzu kann wie derum der Fig. 2a entsprechen.
Die Schaltung des Betätigungsstromkreises in Fig. 3 entspricht im Prin zip derjenigen nach Fig. <I>2b.</I> Die beiden Messglieder, von denen nur die Kontakte d1 und d2 dargestellt sind, arbeiten aber auf getrennte Hilfsrelais H1 und H2. Zu dem Hilfsrelais H1 gehören die Kontakte hi, hi und<B>h31</B> Analog besitzt das Hilfsrelais H2 die Kontakte hl,<I>h2</I> und h2.
Da d2 immer auch dann schliesst, wenn d1 an spricht, genügt es, das zweite Zeitrelais T von einem Kontakt des Hilfsrelais H2 zu starten. Die erste Zeit stufe (Kontakt t1) wird nur dann wirksam, wenn ein Fehler in der ersten Zone (max. etwa 90%) liegt und damit H1 zum Ansprechen kommt. Bei weiter entfern ten Fehlern, auf die nur D2 anspricht, wird nur die zweite Zeitstufe (Kontakt t2) wirksam.
Die Ausgestaltung der vorliegenden Relaisanord nung ist selbstverständlich in mannigfacher anderer Weise möglich. So können z. B. auch die Zusatz glieder gleich von vornherein ganz oder wenigstens teilweise konstruktiv mit dem Grund-Distanzschutz vereinigt werden. Weiterhin kann man natürlich bei Verwendung eines einzigen Distanz-Messgliedes dieses auch auf die streng selektive Entfernung von etwa 90"/o statt 100 /" oder darüber einstellen. In diesem Falle ist die zweite erdschlussbehaftete Leitung zu mindest an einem Ende selektiv gekennzeichnet.
Im Bedarfsfall kann auch eine Übertragung an das an dere Ende über einen Hilfskanal, z. B. HF-Kanal, erfolgen. Dieses Signal kann nach Belieben zur Ab schaltung der Leitung oder auch nur zur Kennzeich nung des Erdschlusses ausgenutzt werden.