Elektronische Schutzeinrichtung zur selektiven Erfassung von Dauererdschlüssen und Erdschluss- wischern in Netzen mit nicht wirksam geerdeten Sternpunkten Die Erfindung betrifft eine elektronische Schutzein richtung zur selektiven Erfassung von Dauererdschlüs- sen und Erdschlusswischern in Netzen mit nicht wirksam geerdeten Sternpunkten, bei der als Messgrössen der Summennullstrom und die Verlagerungsspannung über Eingangsglieder mit ihnen geschalteten,
sich gegenseitig verriegelnden Speichern einer Koinzidenzstufe zum Po laritätsvergleich zugeführt werden.
Es ist bekannt, die selektive Dauererdschlusserfas- sung auf der Grundlage der eingeschwungenen Zustands- grössen der Verlagerungsspannung UE@I und des Sum- mennullstromes 3 Io vorzunehmen. Diese Anzeige weist erfahrungsgemäss durch Wandlerunsymmetrien, Un gleichheiten der Leiterimpedanzen bei Doppelleitungen usw., erhebliche Unsicherheiten auf, so dass nach die sem Verfahren nur ein kleiner Prozentsatz sämtlicher Erdfehler, und diese nur mit unzureichender Sicherheit, selektiv erfasst werden.
Es ist weiterhin bekannt, dass mit der Erfassung der Polaritäten der ersten Amplitude des Summennullstro- mes 3 Io und der Verlagerungsspannung UE,NI eine ein wandfreie Erfassung sämtlicher Erdschlüsse möglich ist. Die Erfassung der ersten Amplitude erfordert jedoch Relais mit kürzesten Arbeitszeiten, die nur von elektro nischen Relais erreicht werden.
Es wurde eine grundsätzliche Schaltung bekannt, in der die Polarität der ersten Amplitude von UE,I und 3 Io erfasst und gespeichert wird. Ein Ausgangssignal erfolgt nur dann, wenn die Polarität des Strom- und Spannungs pfades übereinstimmend ist. Diese grundsätzliche Schal tung hat den Nachteil, dass sie sowohl auf kurzzeitige Nullaststösse als auch auf Störimpulse, hervorgerufen durch Schalthandlungen usw., reagiert.
In Weiterentwicklung des Grundgedankens wurden Schaltungen bekannt, bei denen die Anzeige bzw. Ab gabe des Ausgangssignals erst dann erfolgt, wenn bei erfüllter Polaritätsbedingung die Verlagerungsspannung UEm länger als eine vorgegebene Zeit ansteht. Dabei wurde die Erkenntnis ausgenutzt, dass in kompensierten Netzen selbst kürzeste Erdschlusswischer eine nennens werte Spannungsverlagerung für eine Zeit von mehr als 100 ms Dauer hervorrufen. Obwohl das Überschreiten dieses Zeitkriteriums ein Merkmal für einen echten Erd- schlussvorgang in kompensierten Netzen ist, sind damit noch nicht alle Mängel beseitigt.
Die Erfahrung zeigte, dass kurzzeitige Störimpulse, deren Dauer meist weniger als 1 ms beträgt, durchaus einen der insgesamt vier Po laritätsspeicher betätigen können. Da in diesem Falle die Und-Bedingung der Polaritäten nicht erfüllt wird, ent steht zwar kein Ausgangssignal, aber durch die fälschli cherweise erfolgte Speicherung kann der nächste wirk liche Erdschlussvorgang nur mit 50 Rio Wahrscheinlich keit richtig erfasst werden.
Dieser grundsätzliche Mangel wird auch nicht durch weitere bekannt gewordene Verbesserungen an e!ektro- nischen Erdschlussrelais behoben. Der Vorschlag, das Ausgangssignal beim Ansprechen eines überspannungs- Ableiters zu löschen, bzw. zu unterdrücken, führt zwar zur Unterscheidung der echten Erdschlussvorgänge von den Vorgängen beim Ansprechen eines Ableiters, er möglicht aber nicht die Eliminierung der Fehlentscheide durch die weitaus häufigeren Störimpulse.
Zur Verbesserung der Polaritätserfassung bei Erd- schlusseinsatz in Nähe des Nulldurchganges der betref fenden Leiter-Erdspannung wurde vorgeschlagen, den Ansprechwert der spannungsseitigen Impulsformerstufe durch das Ansprechen der polaritätsmässig zugeordne ten stromseitigen Impulsformerstufe herabzusetzen.
In weiteren Lösungen wird die Anwendung von spe ziellen i requenzfiltern, vor allem im Strompfad verwen det. Diese Filter sollen besonders entweder den Entlade- oder den Umladevorgang hervorheben und damit die exakte Erdschlusserfassung verbessern. Wie aber nach zuweisen ist, können kurzzeitige Störimpulse über ka- pazitive Kopplungen zwischen Leitern, zwischen Leitern und Gehäuse und auf anderen Wegen trotz Anwesenheit der Frequenzfilter in die Schaltungen gelangen.
Da ausserdem die Frequenzen der Entlade- und Umlade schwingungen in sehr weiten Grenzen von den jeweili- gen Netzverhältnissen abhängen, können Frequenzfilter noch weitere Nachteile mit sich bringen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, zur selektiven Fehlererfassung die Speicherung von Störgrös sen in einer elektronischen Schutzeinrichtung unwirksam zu machen und damit die Mängel der bekannten Anord nungen zu beheben sowie die Erfassung von Erdschlüs- sen in der Nähe des Nu]ldurchganges der Leiter-Erd- spannung zu verbessern.
Die 2rfiiidungsgemässe Einrichtung ist dadurch Ge- kennzeiclinet, dass das Ausgangssignal eines jeden Spei chers ztisätzlicli übe; ein Oder-Gatter mit nachgeschal tetem Zeitglied auf den einen Eingang eines Und-Gatters und das negierte;
Atisbanbssignal eines die VerlaGerunos- spannung überwachenden Schwellenwertschalters auf den anderen Eingang des Und-Gatters geschaltet und der Ausgang des Und-Gatters mit den Löscheingängen der Speicher in der Weise verbunden ist, dass nach Ab lauf einer Verzöberiingszcit des Zeitgliedes und Unter schreiten oder Nichterreichen des am Schwellenwert- schalter eingestellten Ansprechwertes der Verlagerungs spannung ein Löschsignal den Speichern zugeführt wird.
Nach einer zweckmässigen Ausführun? der Erfin dung steuert das dem Oder-Gatter nachgeschaltete Zeit glied ein weiteres Zeitglied an, welches nach Ablauf einer Verzögerungszeit den Polaritätsvergleich der Mess grössen in der Koinzidenzstufe freigibt. Auch kann das Ausgangssignal jedes der stromseitigen Speicher dem spannungsseitigen Eingangsglied zugeführt werden, um so eine Ansprechwerterniedrigung des spannungsseitigen Eingangsgliedes für beide Polaritäten zu bewirken.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung zur selektiven Erdschlusserfassung ist aus der beigefüg ten Zeichnung zu entnehmen.
Die Fehlergrössen Summennullstrom 3 1o und Ver lagerungsspannung UEU werden den Eingangsgliedern 1 und 2 zugeführt. Die Polarität der ersten Halbwelle des Ausgleiclisvorbanbes bei Fehlereinsatz wird erfasst und in den stromseitigen Speichern 3, 4 bzw. den span- nungsseitigen Speichern 5, 6 festbehalten. Die Speicher 3, 4 und die Speicher 5, 6 sind gegenseitig verriegelt und arbeiten so, dass nur der zuerst betätigte Speicher eines Paares am Ausgang L-Signal führen kann.
Die Verknüp fung der Ausgangssignale der Speicher 3, 4, 5, 6 erfolgt in einer Koinzidenzstufe 7. Die Koinzidenzbedingung ist erfüllbar, sobald gleichsinnige Polarität der ersten Halb welle von Strom und Spannung vorliegen, d. 1i. die Spei cher 3 und 5 oder die Speicher 4 und 6 angeregt wurden und am Ausgang L-Signal führen. Ein Ausgangsverstär ker 8 wird jedoch erst dann betätigt, nachdem bei erfüll ter Polat-itätsbedingung eine Verzögerungszeit am Zelt glied 11 abgelaufen ist.
Bei Anregung wenigstens eines der Speicher 3, 4, 5, 6 wird über ein Oder-Gatter 9 ein Zeitglied 10 ange regt, das nach Ablauf einer Verzögerungszeit (t, S 4 ms) L-Signal an ein Und-Gatter 14 anstehen lässt. Die Ver lagerungsspannung Urft wird von einem Schwellenwert schalter 12 überwacht. Das Ausgangssignal des Schwel lenwertschalters 12 wird über einen Negator 13 dem Und-Gatter 14 zugeführt.
Sobald die Verlagerungs spannung Ur;,[ einen Festwert (Urei > 15 V) über schreitet, liebt an dem Und-Gatter 14 0-Signal, da das Ausgangssignal des Schwellenwertschalters 12 über den Negator 13 zugeführt wurde. Solange an dem Und-Gat- ter 14 noch ein 0-Signal ansteht, kann kein Löschsignal an den Löscheingängen der Speicher 3, 4, 5, 6 zur Lö schung derselben wirksam werden.
Damit ist gewährlei-
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stet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Speicherwerte <SEP> in <SEP> der <SEP> Koinzidenzstufe
<tb> nach <SEP> Wirksamwerden <SEP> der <SEP> Verzögerungszeit <SEP> des <SEP> zwei
<tb> Zeitgliedes <SEP> 11, <SEP> das <SEP> vom <SEP> Zeitglied <SEP> 10 <SEP> angesteuert <SEP> wur
<tb> ausgewertet <SEP> werden <SEP> können <SEP> und <SEP> bei <SEP> gleicher <SEP> Polar]
<tb> der <SEP> ersten <SEP> Halbwelle <SEP> von <SEP> Strom <SEP> und <SEP> Spannung <SEP> der <SEP> A
<tb> gangsverstärker <SEP> 8 <SEP> betätigt <SEP> wird.
<tb> Störimpulse, <SEP> die <SEP> durch <SEP> Schalthandlungen <SEP> oder
<tb> dere <SEP> Ursachen <SEP> hervorgerufen <SEP> werden, <SEP> können <SEP> die <SEP> Bete:
<tb> gung <SEP> eines <SEP> der <SEP> stromseitig <SEP> beaufschlagten <SEP> Speicher <SEP> 3
<tb> und/oder <SEP> eines <SEP> der <SEP> spannungsseitig <SEP> beaufschlagten <SEP> SF
<tb> eher <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> bewirken. <SEP> In <SEP> diesem <SEP> Falle <SEP> werden <SEP> die <SEP> Speie!
<tb> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> nach <SEP> Wirksamwerden <SEP> der <SEP> Verzögerungs7
<tb> des <SEP> Zeitgliedes <SEP> 10 <SEP> gelöscht, <SEP> denn <SEP> das <SEP> Hauptkriterium
<tb> einen <SEP> echten <SEP> Erdfehler, <SEP> das <SEP> Vorhandensein <SEP> einer <SEP> N-l
<tb> desthöhe <SEP> der <SEP> Verlagerungsspannung <SEP> (Urei <SEP> >_ <SEP> 15 <SEP> V),
<tb> nach <SEP> Ablauf <SEP> der <SEP> Verzögerungszeit <SEP> nicht <SEP> erfüllt, <SEP> so <SEP> d:
<tb> am <SEP> Ausgang <SEP> des <SEP> Negators <SEP> 13 <SEP> L-Signal <SEP> ansteht <SEP> und
<tb> Löschbedingung <SEP> am <SEP> Und-Gatter <SEP> 14 <SEP> erfüllt <SEP> wird. <SEP> L
<tb> ,ausgangssibnal <SEP> des <SEP> Und-Gatters <SEP> 14 <SEP> bewirkt <SEP> die <SEP> L
<tb> schung <SEP> der <SEP> Speicher <SEP> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6.
<SEP> Damit <SEP> ist <SEP> gewährleist
<tb> dass <SEP> ein <SEP> nachfolgender <SEP> Erdschlussvorgang <SEP> richtig
<tb> fasst <SEP> wird.
<tb> Die <SEP> überwachung <SEP> der <SEP> Verlagerungsspannung <SEP> U
<tb> im <SEP> Schwellenwertschalter <SEP> 12 <SEP> kann <SEP> ausserdem <SEP> ausgenu
<tb> werden, <SEP> um <SEP> bei <SEP> Verschwinden <SEP> des <SEP> Erdfehlers, <SEP> der <SEP> i
<tb> einem <SEP> Rückgang <SEP> der <SEP> Verlagerungsspannung <SEP> UEM
<tb> Werte <SEP> unter <SEP> 15 <SEP> V <SEP> verbunden <SEP> ist, <SEP> die <SEP> Löschung <SEP> der <SEP> SF
<tb> eher <SEP> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> nach <SEP> einem <SEP> echten <SEP> Fehler <SEP> vorzunehm
<tb> Durch <SEP> die <SEP> Erfindung <SEP> wird <SEP> damit <SEP> gleichzeitig <SEP> gewähr
<tb> stet,
<SEP> dass <SEP> nur <SEP> ein <SEP> Fusspunkt <SEP> eines <SEP> möglichen <SEP> Dopr
<tb> Erdfehlers <SEP> erfasst <SEP> wird <SEP> und <SEP> eine <SEP> erneute <SEP> Einspeichert
<tb> erst <SEP> nach <SEP> Erdfreiheit <SEP> des <SEP> Netzes <SEP> erfolgen <SEP> kann. <SEP> Es
<tb> ausserdem <SEP> eine <SEP> fehlerabhängige <SEP> Rückstellung <SEP> der <SEP> Rel,
<tb> entscheide <SEP> möglich,
<SEP> die <SEP> in <SEP> unbesetzten <SEP> Stationen <SEP> von <SEP> 1
<tb> deutung <SEP> ist.
<tb> Zur <SEP> Verbesserung <SEP> der <SEP> Polaritätserfassung <SEP> bei <SEP> E
<tb> schlusseinsatz <SEP> in <SEP> derNähe <SEP> des <SEP> Spannungsnulldurchganl
<tb> wird <SEP> die <SEP> Ansprechwerterniedrigung <SEP> der <SEP> spannungsse
<tb> gen <SEP> Eingangslieder <SEP> 2 <SEP> für <SEP> beide <SEP> Polaritäten <SEP> durch <SEP> jec
<tb> der <SEP> beiden <SEP> stromseitigen <SEP> Polaritätsspeicher <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> bewii
<tb> Die <SEP> entsprechende <SEP> Wirkverbindung <SEP> ist <SEP> im <SEP> Ausführun
<tb> beispiel <SEP> gestrichelt <SEP> dargestellt.