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8 FUNKTIONSWEISE
Signifikante Gegensystemströme sind nur während Fehlern vorhanden, und zwar sind in allen außer bei ausgeglichenen
Dreiphasenfehlern vorhanden. Es gibt keine signifikante Gegensystemkomponente des Laststroms. Diese Punkte zusam-
mengenommen machen den reinen Gegensystemstrom ideal für einen Phasenvergleich, abgesehen davon, dass der bei
Dreiphasenfehlern nicht funktioniert. Ähnliche Anmerkungen können zum Phasenvergleich mit reinem Nullabfolgestrom
gemacht werden, mit der zusätzlichen Beschränkung, dass dieser nicht bei Phase-zu-Phase-Fehlern funktioniert. Es
scheint, dass es keine einzelne Sequenzkomponente oder einen einzelnen Phasenstrom gibt, der in einem Phasenver-
gleichsschema für den Schutz vor allen Fehlertypen verwendet werden kann.
Es gibt verschiedene mögliche Ansätze, um ein vollständiges Schema zu bieten. Am offensichtlichsten wäre es wohl, den
Phasenvergleich auf jeder Phase separat durchzuführen. Dies ist aber aufgrund der hohen Kosten, die durch die Erforder-
nis von drei Kommunikationskanälen entstehen würden, nicht wünschenswert. Ein weiterer Ansatz wäre, zwei separate
Phasenvergleichsmessungen und Kommunikationskanäle zu verwenden – einen für reine Mitsystem- und den anderen für
reine Gegensystemströme. Letzterer würde Schutz vor allen nicht ausgeglichenen Fehlern bieten, während ersterer die
Dreiphasenfehler behandeln und außerdem eine Möglichkeit zum Backupschutz vor schweren nicht ausgeglichenen
Fehlern bieten würde. Auch hier spielen die Kosten eine wichtige Rolle.
Wenn in Betracht gezogen wird, einen separaten Phasensequenzvergleich mit Mitsystem- und Gegensystemstrom zu
verwenden, ergibt sich die Idee eines Wechsels zwischen den beiden von selbst. Solche Schemata sind verfügbar. Sie
umfassen Detektoren, die getrennt von der Phasenvergleichsfunktion sind und zwischen Dreiphasenfehlern und anderen
Arten unterscheiden. Bei Dreiphasenfehlern ist das Gegensystemnetzwerk nicht ausgeglichen, sodass es einen Ausgang
sowohl für Mitsystem- als auch für Gegensystemstrom erzeugt. Das Schema soll normalerweise einen Phasenvergleich
mit Gegensystemstrom für alle nicht ausgeglichenen Fehler bieten. Wenn ein Dreiphasenfehler auftritt, werden die Drei-
phasendetektoren an beiden Enden der Leitung aktiviert, damit sie die entsprechenden Gegensystemnetzwerke automa-
tisch aus dem Gleichgewicht bringen und sie sensibel für Mitsystem- und Gegensystemströmen machen. Da es sich bei
dem Fehler um einen Dreiphasenfehler handelt, wird kein Gegensystemstrom erzeugt. Der Phasenvergleich erfolgt also
rein auf Basis des Mitsystemstroms. Dies wird alles mithilfe eines gemeinsamen Kommunikationskanals für beide Modi
erreicht.
Ein weiterer ähnlicher Ansatz wäre, zwei separate Sequenznetzwerke zur Verfügung zu stellen, eines für reinen Mitsystem-
und eines für reinen Gegensystemstrom. Dann wird der Dreiphasendetektor verwendet, um die Logik zu ändern, sodass
die Ausgänge der Mitsystemnetzwerke an beiden Enden der Leitung nur bei Dreiphasenfehlern verglichen werden. Die
Gegensystemausgänge werden hingegen bei allen Fehlern verglichen. Auch dies wird über einen gemeinsamen Kanal
erreicht. Dieser Ansatz wurde nie verwendet – möglicherweise aufgrund der „gemischten Erregung". Gemischte Erregung
ist ein Begriff, mit dem ein Phasenvergleichsschema beschrieben wird, das die Ausgänge der verschiedenen Sequenz-
netzwerke in einem bestimmten Teil und Phasenwinkel mischt, und dann basierend auf dieser Mischung einen Phasenver-
gleich für alle Fehler macht. Solche Schemata müssen daher Mitsystem- plus Gegensystemstrom und/oder
Nullabfolgestrom enthalten, um bei allen Fehlern zu funktionieren. Die beiden wichtigsten Fragen dabei sind:
1.
Welche Sequenzkomponente soll mit dem Mitsystemstrom gemischt werden?
2.
Wie viel Prozent der gesamten Größe der jeweiligen Sequenzkomponente des Stroms soll verwendet werden?
Abbildung 8-7 zeigt eine zweipolige Leitung mit einem internen Phase L2-Erdstromfehler. Die Phasordiagramme geben die
Phasenpositionen der Sequenzströme an beiden Enden der Leitung an, wobei von einem Stromfluss in die Leitung und
einer Phase L1-Referenz wie in den Gleichungen (1), (2) und (3) (siehe oben) ausgegangen wird.
An diesem Punkt sollte beachtet werden, dass die Mitsystemkomponente des Stroms aus zwei Teilen besteht: der Last-
komponente (I_1L) und der Fehlerkomponente (I_1F). Bei einer Analyse unter Verwendung von Überlagerung kann die
Lastkomponente (I_1L) als der Strom ermittelt werden, der direkt vor dem Fehler fließt. Die drei Fehlerkomponenten des
Stroms (I_1F, I_2F und I_0F) werden dann mithilfe der Spannung berechnet, die am Fehlerpunkt direkt vor dem Fehler
vorhanden war. Da die Lastkomponente des Stroms der Vektordifferenz zwischen Sammelschiene X- und Sammelschiene
Y-Spannungen geteilt durch die Impedanz der Leitung entspricht, und da die Vorfehlerspannung (am Fehlerpunkt) eine
Phasenposition zwischen der der X- und Y-Spannungen hat, wird die Mitsystemkomponente des Fehlerstroms um etwa 90°
± etwa 30° von der Lastkomponente versetzt. In den Phasordiagrammen oben in Abbildung 8–7 wird davon ausgegangen,
dass der Laststrom von Sammelschiene X zu Sammelschiene Y fließt.
In der ersten Zeile der Tabelle in Abbildung 8–7 wird gezeigt, dass bei den angenommenen Bedingungen der Netto-Mitsys-
temstrom, der an beiden Enden der Leitung eintritt, um etwa 120° versetzt ist. Ein stärkerer Fehlerstrom und ein schwächerer
Laststrom würden diesen Winkel gegen null verkleinern. Im umgekehrten Fall würde sich der Winkel auf bis zu 180° ver-
größern.
GE Multilin
L60 Leitungsphasenvergleichssystem
8.1 ÜBERSICHT
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