Wischerrelais für hochohmige, intermittierende
und wiederzündende Erdschlüsse (Teil 2)

Info-Brief Nr. 18

Stationärer Erdschluss

Für die Betrachtung des stationären Erdschlusses kann auch Bild 3 verwendet werden. In einem isolierten Netz fließt der gesamte kapazitive Strom von allen Abgängen über die Fehlerstelle. Die Relais in den gesunden Abgängen messen einen kapazitiven Nullstrom und das Relais im erdschlussbehafteten Abgang misst einen induktiven Nullstrom. Beim stationären Erdschluss ist die Größe des induktiven Nullstromes, gleich wie im vorherigen Abschnitt, die Summe der Nullströme der gesunden Abgänge im Rücken des Relais.

Bei kompensierten Netzen ändert sich die Situation. In diesem Fall überlagert sich der Strom durch die Petersen-Spule und reduziert den kapazitiven Strom über die Fehlerstelle. In einem ideal abgestimmten Netz wird der kapazitive Strom über die Fehlerstelle vollständig kompensiert. Aus Bild 3 ist ersichtlich, dass in diesem Fall das Relais im erdschlussbehafteten Abgang auch einen kapazitiven Nullstrom misst, genauso wie die Relais in den gesunden Abgängen. Daher ist in einem kompensierten Netz der induktive Charakter des Nullstromes nicht mehr ein Indikator für einen erdschlussbehafteten Abgang. Durch die Verwendung einer Petersen-Spule kann der Strom bis auf einen kleinen Wirkstrom, der üblicherweise im Bereich von 2% bis 3% vom gesamten kapazitiven Leiter-Erde-Strom liegt, reduziert werden.

Überlagerung

Mit der ersten Zündung des Lichtbogens beginnt die Überlagerung der drei Vorgänge.

In den nächsten Bildern sind zwei unterschiedliche Erdschlüsse für ein kompensiertes 20 kV Netz mit drei Abgängen und einem kapazitiven Strom von 108 A und5 A Überkompensation dargestellt. Das Netz entspricht der Konfiguration im Bild 3. Der niederohmige Erdschluss hat einen Wert von 10 Ohm und der hochohmige Erdschluss einen Wert von 2000 Ohm. Die Aufzeichnung erfolgte mit einer Abtastrate von 10 kHz.

Im Falle des niederohmigen Erdschlusses ist die hochfrequente Entladeschwingung größer.

Im Falle des hochohmigen Fehlers erreicht die Nullspannung im stationären Zustand nur 40%.

Konventionelle Wischer-Relais

Die konventionellen Wischer-Relais werten den Aufladevorgang für den Richtungsentscheid des Erdschlusses aus. Wenn die Verlagerungsspannung u0 eine eingestellte Ansprechschwelle überschreitet, wird ein schmales Fenster zur Messung des Nullstromes i0 verwendet. Die Richtungsentscheidung erfolgt durch den Vergleich des Vorzeichens von i0 mit dem Vorzeichen von u0 während diesem Messfenster.

Der Erdschluss liegt in Richtung des Abganges wenn das Vorzeichen von i0 nicht dem Vorzeichen von u0 entspricht. Wenn die Vorzeichen identisch sind liegt der Fehler in Richtung Sammelschiene.

Wenn die Zündung zum Zeitpunkt u1E = 0 V erfolgt, entsteht keine Entladeschwingung

Die Aufladeschwingung ist auf alle Fälle vorhanden und kann vom Wischer-Relais ausgewertet werden.

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