CH411104A - Einrichtung zur selektiven Erfassung von Erdschlüssen, insbesondere von Erdschlusswischern - Google Patents

Description

      Einrichtung    zur selektiven     Erfassung    von Erdschlüssen, insbesondere  von     Erdschlusswischern       Tritt in einem z. B. induktiv geerdeten Netz eine  Erdberührung ein, bedeutet es für das gesamte Netz  gebilde eine plötzliche Zustandsänderung, also einen  Schaltvorgang. Die im Augenblick des Erdschlusses  auf der Leitung herrschende Ladungsverteilung gleicht  sich daher in Form einer Wanderwelle hoher Fre  quenz aus.

   Neben diesen schnell abklingenden Wan  derwellen findet noch ein mittelfrequenter     Umladevor-          gang    statt; dabei bilden die Netzkapazitäten und     In-          duktivitäten    einen Schwingkreis, wobei aber die     Pe-          tersenspule    noch nicht zur Wirkung kommt. Erst nach  Beendigung der     Umladevorgänge    setzt der eigentliche  stationäre Erdschluss ein, und die     Petersenspule    kom  pensiert den     kapazitiven        Erdschlussstrom.     



  Es ist natürlich von grossem Interesse, gerade die  wieder verschwindenden     Lichtbogenerdschlüsse    (Wi  scher) festzustellen. Denn auf jeden Fall ist an einer       Wischerstelle    der Isolationspegel herabgesetzt. An  dererseits ist es aber wichtig,     dass    das Ansprechen  eines Rohrableiters keinen Erdschluss vortäuscht.  



  Die bisher verwendeten wattmetrischen     Erdschluss-          relais    mit mechanischem Messwerk kann man grund  sätzlich ohne zusätzliche schaltungstechnische     Mass-          nahmen    nicht zur     Wischererfassung    verwenden. Es  besteht nämlich die Gefahr, dass durch die     mittel-          frequenten        Umladevorgänge    die Kontakte fehlerhaft  betätigt werden. So wird die Richtungsangabe nicht  mehr eindeutig.

   Nach einem Vorschlag des DBP  886.937 mit Zusatz 952.832     K1.    21c     Gr.        685     ist dieser  Nachteil durch ein schnell arbeitendes Richtungsre  lais in Verbindung mit einem sich im Verhältnis zur  Dauer der bei Erdschlüssen auftretenden Schwin-         gungsvorgängen    nur langsam     aufladenden    Kondensa  tor, der seine Ladung beim ersten Ansprechen des  Richtungsrelais an einen von zwei Steuerstromkreisen  für weitere Schaltmittel abgibt, beseitigt worden.  



  Eine andere Lösung benutzt die Wanderwellen  vorgänge zur selektiven     Wischererfassung.    Da aber die  Grenzfrequenz der herkömmlichen Wandler unter  halb der     Wanderwellenfrequenz    liegt, ist diese Va  riante nicht ohne besondere Einrichtungen zur über  tragung der     herabtransformierten    Wanderwellen an  das Relais (z. B.     Hochspannungsshunts)    zu verwenden.  



  Es ist natürlich auch möglich, die Grösse der Um  ladeströme selbst zu erfassen. Bei normalen Leitungen  (keine Parallelleitungen, Sammelschienen oder ähnli  chen) erhält man eine gewisse Selektivität, weil die  Amplitude des     Io-Stroms    hinsichtlich der Entfernung  von der Fehlerstelle abgestuft ist. Diese Messwerte  können durch     Fallbügelinstrumente    festgehalten wer  den. Die Auswertung der Anzeige ist aber schwierig,  da immer mehrere Messwerte miteinander zu verglei  chen sind.  



  Ausser der Variante, welche die Wanderwelle zum  Richtungsentscheid benutzt, kann man auf keinem der  vorgeschlagenen Lösungswege einen     Erdschluss-Wi-          scher    von einem  Wischer  infolge des     Ansprechens     eines     überspannungsableiters    unterscheiden.  



  Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selek  tiven Erfassung von Erdschlüssen, insbesondere von       Erdschluss-Wischern,    in einem Netz auf der Grund  lage der     mittelfrequenten        Umladevorgänge,    bei der  in einem ersten oder zweiten Und-Gatter einer ersten  Schaltungsanordnung kontaktlos die Polarität der      durch eine polaritätsabhängige     Impulsverlängererstufe     in einem     Rechteckimpuls    umgewandelten ersten Halb  welle des Umladestromes mit der Polarität der durch  einen polaritätsabhängigen     Schwellwertschalter    in  einen Impuls definierter Grösse umgeformten     Unsym-          metriespannung    verglichen 

  wird; einem dritten     Und-          Gatter    wird ausser dem Ausgangssignal des ersten  bzw. zweiten Gatters das Ausgangssignal einer an den       Überspannungsableiter    der Station angekoppelten  Kippstufe sowie das auf analoge Weise gewonnene  Ausgangssignal einer am anderen Ende des Leitungs  abschnittes liegenden zweiten, gleichen Schaltungsan  ordnung zugeführt.  



  Das Prinzip der Einrichtung soll an Hand der       Fig.    1-3 beispielsweise zunächst kurz erläutert werden.  Es stellen dar:       Fig.    1 Blockschaltbild der Schaltungsanordnung  für Leitungsende 1. Es bedeuten:  M1, 2; l', 2' -     Impulsverlängererstufen     M3;

   M3' - Kippschaltung mit bestimmten  Zeitverhalten  S1, 2; 1', 2' -     Schwellwertschalter     t - Zeitglied  Z - Zählschaltung  V -     RC-Glied     A -     Anzeigeschaltung     0 1, 2, 3; l',2',3' -     Undgatter     Die in der Beschreibung mit dem Index (') be  zeichneten Baugruppen befinden sich am Leitungsen  de 2 und sind in     Fig.    1 nicht eingezeichnet, die ohne  Index am Leitungsende 1.  



       Fig.    2 Kurvenverlauf in den charakteristischen  Punkten der Schaltung, die durch römische Zahlen       bezeichnet    sind.  



       Fig.    3 Schaltbeispiel für einen zu schützenden Lei  tungsabschnitt.  



  Der Richtungsentscheid wird wie folgt getroffen:  Kontaktlos wird die Polarität der durch eine pola  ritätsabhängige     Impulsverlängererstufe    (M1) bzw. (M2)  in einen     Rechteckimpuls    umgewandelten ersten Halb  welle des Umladestromes mit der Polarität der durch  einen polaritätsabhängigen     Schwellwertschalter    (S1)  bzw. (S2) in einen Impulse definierter Grösse umge  formten     Unsymmetriespannung    in einem Und-Gatter       (,a1)    bzw.

   ($2) verglichen, und einem weiteren     Und-          Gatter        (, & 3)    wird ausser dem Ausgangssignal     (-(, & l)     des Gatters     ( & l)    bzw. ($2) das Ausgangssignal     (yM3)     der an den     Überspannungsableiter    der Station, induk  tiv angekoppelten Kippstufe (M3) sowie das auf ana  loge Weise wie     (-(ü3)    gewonnene Ausgangssignal       (-(e3')    der am anderen Ende des Leitungsabschnittes  liegenden gleichen Schaltungsanordnung zugeführt.  



  Durch die beschriebene kontaktlose Schaltung ist  es nun möglich, die Richtungsentscheide an beiden  Leitungsenden miteinander zu vergleichen und einen       Erdschluss-Wischer    selektiv anzuzeigen.  



  Die Kippschaltungen (M3 bzw. M3') werden im  mer dann ausgelöst, wenn der entsprechende Über  spannungsableiter angesprochen hat (induktiv ange  koppelt).    Eine nähere Erläuterung der Einrichtung und ihrer  Eigenschaften erfolgt an Hand des nachstehenden  konkreten Beispiels.  



  Die z. B. positive Halbwelle des     Umladevorganges     löst M1 aus. Am Ausgang erscheint das Signal M1  und wird dem Eingang von 0 zugeführt. Ist gleich  zeitig eine     Uo-Spannung    gleicher Polarität vorhanden,  deren Grösse über dem Schwellwert von     S1    liegt,  gelangt an den Eingang von     a1    noch das Signal     ySl.     Folgen zeitlich sehr kurze Wischer schnell aufeinander,  ist     Uo    noch nicht genügend weit abgeklungen, und es  könnte zu Fehlentscheiden kommen. Deshalb muss  für die Dauer der ausschwingenden     Uo-Spannung    die  Anzeige gesperrt werden. Dazu dient das Zeitglied t.

    Nur wenn es nicht ausgelöst ist, liegt     -(t    an dem Ein  gang von     al    an, und die      Und -Bedingung        (yM1,        yS1     und     yt    vorhanden) ist erfüllt. Am Ausgang entsteht       -(,a1.    Über das     RC-Glied    V wird das Zeitglied t  durch J angeregt. Nach einer äusserst kurzen Zeit,  die kleiner als die Dauer der ersten Halbwelle des       Umladevorganges    sein muss, wird t ausgelöst und       -(t    verschwindet.

   Jetzt ist für     e1    und     a2    die     Undbe-          dingung    nicht mehr erfüllt, und es kann für die Ablauf  zeit des Zeitgliedes t kein erneuter Richtungsentscheid  erfolgen. Das Ausgangssignal von $1     (yal)    gelangt  auch an ä3.

   Lag der Wischer innerhalb der Leitungs  enden 1 und 2, wobei also die     1"-Ströme    alle zur     Erd-          schlussstelle    hin gerichtet sind (die Polarität von     U.     ist zum gleichen Zeitpunkt im ganzen Netz gleich),  so ist für das Gatter     al'    bzw.     a2'    die     Undbedingung     bei entsprechender Polarität der     Schwellwertschalter     erfüllt. Das Ausgangssignal wird     -a3'    zugeführt.

   Ist  tatsächlich ein Wischer vorhanden gewesen, bleibt  M3' in der Ausgangslage und an     Ü3'    ist die     Undbe-          dingung    erfüllt. Das Ausgangssignal     ya3'    von $3'  wird     ,a3    zugeführt; dort ist jetzt die     Undbedingung     ebenfalls erfüllt, wenn der     überspannungsableiter    am  Leitungsende 1 nicht angesprochen hat (M3 ist nicht  gekippt). Das Ausgangssignal     y0    von 33 bewirkt die  Auslösung der Anzeige A und das     Weiterzählen    der  Zählschaltung Z um einen Wert. Die Anzeige ist  von Hand zurückzustellen.

   Um die Störeinflüsse der  Wanderwellen zu vermeiden, werden vorzugsweise  Zwischenwandler geringer Grenzfrequenz verwendet.  



  Natürlich braucht nicht unbedingt der Entscheid  der beiden Leitungsenden durch eine Fernübertragung  verglichen zu werden. Ein Abfragen ist ebenfalls  möglich.  



  Die beschriebene Schaltungsanordnung ist beson  ders vorteilhaft für einen grossen Netzverband zu  verwenden. Führt man sämtliche Entscheide der ein  zelnen Relaiskombinationen in einer zentralen Stelle,  beispielsweise auf einem Blindschaltbild, zusammen,  in dem die Anzahl der Wischer als Ziffernanzeige im  jeweiligen Leitungsabschnitt auftauchen, so ist es dann  leicht möglich, Rückschlüsse hinsichtlich des Isola  tionszustandes des Netzes zu ziehen. Durch eine bei  spielsweise an den     Schwellwertschalter        S1    angeschlos  sene     Anzeigeschaltung    E wird der     Dauererdschluss     signalisiert.

   Der betroffene Leiterabschnitt wird durch      die     Wischeranzeige    signalisiert, da der Anfangszu  stand eines     Dauererdschlusses    ebenfalls von     Umla-          devorgängen    begleitet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur selektiven Erfassung von Erd- schlüssen, insbesondere von Erdschluss-Wischern, in einem Netz auf der Grundlage der mittelfrequenten Umladevorgänge, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten oder zweiten Und-Gatter (131 bzw. b2) einer ersten Schaltungsanordnung kontaktlos die Po larität der durch eine polaritätsabhängige Impuls verlängererstufe (M1 bzw.

   M.) in einen Rechteckim- puls umgewandelten ersten Halbwelle des Umlade stroms mit der Polarität der durch einen polaritätsab hängigen Schwellwertschalter (S1 bzw. S_) in einen Impuls definierter Grösse umgeformten Unsymme- triespannung verglichen wird und dass einem dritten Und-Gatter ($3) ausser dem Ausgangssignal (y131, -02) des ersten bzw. zweiten Gatters (131 bzw.

   Ü2) das Ausgangssignal (yM3) einer an den überspan- nungsableiter der Station angekoppelten Kippstufe (M3) sowie das auf analoge Weise wie (-(,33) gewon nene Ausgangssignal (y$3') einer am anderen Ende des Leitungsabschnittes liegenden zweiten, gleichen Schaltungsanordnung zugeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ausgangssignal vom dritten Gatter (-a3') der zweiten Schaltungsanordnung dem dritten Gatter (0) der ersten Anordnung zugeführt und das Ausgangssignal der ersten Anordnung zur Anzeige des Wischers benutzt wird. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in jeder der Schaltungsanordnun gen an den beiden Leitungsenden der Richtungsent scheid direkt angezeigt wird und von einer Zentrale abgefragt werden kann. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schaltungsanordnungen ein Zeitglied (t) besitzt, wel ches durch einen Messstrom (J0) angeregt wird und für die Ausschwingdauer der zugeordneten Mess- spannung (U0) oder einen Bruchteil davon einen er neuten Richtungsentscheid an den Gattern unmöglich macht. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (t) über ein RC-Glied (V), dessen Zeit konstante kleiner als die Dauer der ersten Halbwelle des Umladevorganges ist, verzögert angeregt wird. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die nach dem Ansprechen einer der Impulsverlängererstufen einen erneuten Richtungsentscheid infolge der nachfolgen den Halbwelle des Umladevorganges verhindert. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrvorrichtung das Zeitglied (t) verwendet ist. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwandler für den Io-Strom eine solche Grenz- frequenz besitzen, die der Entladefrequenz des Netzes entspricht. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Ausgangsimpuls eine Zähleinrichtung (Z) betätigt wird. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwertschalter (S1, S2; S1', S2') so eingestellt sind, dass infolge einer vorhandenen zulässigen Unsymme- triespannung kein Ausgangssignal abgegeben wird. 10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert der Impulsverlängererstufe einstellbar ist. 11.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der stationären Erdschlüsse über einen der Schwellwertschalter mit Hilfe einer nachgeschalteten Anzeigekippschaltung (E) erfolgt. 12. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Transistoren aufgebaut ist. 13. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass schaltungsmässig die Entscheide der dritten Gatter (a3) und die Ergebnisse der Zähl schaltung (Z) in einer zentralen Stelle zusammenge- fasst sind.