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Schaltung für Überstromrelais mit Strom-und Spannungswicklung in Wechselstrom- netzen.
Die Spannungsspulen von Relais, deren Auslösezeit von der Spannung abhängig ist, müssen so geschaltet werden, dass bei einem Fehler, der auf die Höhe irgend einer der Spannungen eines Systems einen Einfluss hat, mindestens ein Relais von dieser Spannung erregt wird. Da die Ursachen für die ent- stehenden Fehler mannigfache Natur sein können, so ist eine Schaltung der Relais, die z. B. bei Kurz- schüssen richtig anspricht, bei Erdschlüssen nahezu wirkungslos.
So spricht in einem sterngeschalteten Drehstromnetz mit nicht geerdetem Nullpunkt bei einem zweiphasigen Kurzschluss mindestens ein Relais richtig an, wenn in jeder Phase ein Relais mit an die verkettete Spannung angeschlossener Spannungswicklung liegt. Beim dreiphasigen Kurzschluss werden sogar alle Relais in der richtigen Weise beeinflusst. Anders ist es beim Erdschluss, denn hier wird die verkettete Spannung nicht geändert. Das ganze System erleidet dabei nur eine Verlagerung, d. h. die
Spannungen der einzelnen Phasen gegen Erde ändern sich.
Ähnlich wird, sobald der Nullpunkt des Netzes (direkt oder über einen Ohmschen Widerstand oder eine Induktanz) geerdet ist, im Falle eines einphasigen Erdschlusses, der einem einphasigen Kurz- schluss entspricht, nur die Spannung der betreffenden Phase gegen Erde nennenswert beeinflusst, während die verketteten Spannungen nur wenig sinken. Dagegen würde bei mehrphasigen Kurzschlüssen nur die verkettete Spannung beeinflusst werden.
Man könnte sich nun dadurch helfen, dass man die Anzahl der Relais verdoppelt und die Spannungsspulen der einen Hälfte an die verkettete, die der anderen an die Spannung der betreffenden Phase gegen
Erde legt. Das bedeutete aber eine unerwünschte Mehrbelastung der Anlage. Zur vereinfachten Lösung der gestellten Aufgabe ist bereits vorgeschlagen worden, mittels eines Hilfsrelais, z. B. in einem Drehstromnetz, die drei Spannungsabfallrelais bei Erdschluss in Stern, bei Kurzschluss in Dreieck zu schalten.
Eine noch einfachere Lösung erhält man gemäss der Erfindung, wenn man die Relais selbst mit
Kontakten versieht, die unter dem Einfluss des bei Störung des Gleichgewichtes der in sämtlichen Phasen fliessenden Ströme auftretenden Asymmetriestromes die Spannungsspulen in der gewünschten Weise umschalten, nämlich so, dass sie beim einphasigen Kurzschluss an der Spannung der betreffenden Phase gegen Erde, bei mehrphasigem an der verketteten Spannung liegen. Ein Vorteil gegenüber der bekannten Einrichtung liegt, abgesehen von der geringeren Anzahl von Kontakten und der dadurch bedingten grösseren Betriebssicherheit, darin, dass nicht immer sämtliche Spannungsspulen, sondern nur diejenigen, die von den vom Überstrom erregten Relais gesteuert werden, umgeschaltet werden.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. l zeigt ein Zweiphasennetz, bei dem von dem mit geerdetem Mittelpunkt versehenen Transformator zwei Leitungen u und v ausgehen ; a sind die Stromspulen je eines Relais, die in die beiden Leitungen u und v eingeschaltet sind. Die Spannungsspulen c sind über Umschaltkontakte in der Weise angeschlossen, dass im Ruhezustand die Spannungsspule des Relais der Phase u an u-o liegt, die des Relais der Phase v an v-o. Werden nun beide Phasen rechts von den Relais kurzgeschlossen, so sprechen beide Relais an und die Stromspulen bewirken eine Umschaltung der Spannungsspulen, die nun beide an der durch
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den Kurzschluss beeinflussten Spannung u-v liegen. Bei einphasigem Kurzschluss, wenn z.
B. die Phase M an Erde gelegt wird, spricht das Relais dieser Phase u an uni schaltet die Spannungsspule des Relais der Phase v um. Das ist aber ohne Einfluss auf die Auslösung, da dieses Relais selbst gar nicht anspricht.
Das Wesentliche ist, dass infolge des Nichtansprechens des in v liegenden Relais die Spannungsspule des ansprechenden Relais u an u-o liegen bleibt, denn das ist die von dem Erdschluss in Mitleidenschaft gezogene Phase.
In dem in Fig. 2 dargestellten Drehstromnetz wird die Aufgabe in analoger Weise gelöst. Bei mehrphasigem Kurzschluss liegt sicher die Spannungsspule eines der unter dem Kurzschlussstrom ansprechenden Relais an der verketteten Spannung der kurzgeschlossenen Phasen.
Bei Netzen mit ungeerdetem Nullpunkt fehlt die Verbindung des Nullpunktes mit Erde. Im übrigen ist aber die Schaltung und ihre Wirkungsweise genau die gleiche.
In Fig. 3 sind wiederum u, v, die drei Phasen des zu schützenden Drehstromnetzes. Die Stromwandler a speisen die in Stern geschalteten Stromspulen b der mit Strom-und Spannungswicklumg versehenen Relais. Die Spannungsspalen c liegen nicht direkt an der Spannung, sondern über Kontakte d, die bei Auftreten eines Überstromes durch die zugehörigen Stromspulen b oder besondere Überstromrelais geschlossen werden. Der Sternpunkt der Spannungsspulen kann vermittels eines Kontaktes e an Erde gelegt werden. Der Kontakt wird von einem Überstromrelais/'betätigt, in dem nur bei Störung der Stromsymmetrie, also bei Erdschluss Strom fliesst, und das dann anspricht, wenn der Erdschlussstrom ein bestimmtes Mass überschreitet, wie es bei Doppelerdschluss der Fall ist.
In Fig. 4 ist eine ähnliche Einrichtung wie in der Fig. 3 dargestellt, bei der die Relaisspulen nicht direkt an die Hochspannung, sondern unter Zwischenschaltung von Spannungswandlern mit geerdetem Hochspannungsnullpunkt angelegt sind. ar sind die Stromwandler, a2 ist der dreiphasige Spannung-
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geerdet ist. h und i dienen in bekannter Weise zur Bildung eines künstlichen Nullpunktes auf der Niederspannungsseite der Spannungswandler a2.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung von Überstromrelais mit Strom-und Spannungswicklung in Mehrphasenwechsel- stromnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Relais mit Kontakten versehen sind, welche die von ihnen gesteuerten Spannungsspulen an die verkettete Spannung anschliessen, wenn beim Auftreten eines Uherstromes die geometrische Summe der Ströme in sämtlichen Phasen gleich Null ist, dagegen diese Spannungsspulen unter dem Einfluss des Unsymmetriestromes, der bei Störung des Gleichgewichtes der in sämtlichen Phasen fliessenden Ströme auftritt, an die Spannung der einzelnen Phasen gegen Erde anlegen.
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Circuit for overcurrent relays with current and voltage winding in alternating current networks.
The voltage coils of relays, the tripping time of which depends on the voltage, must be switched in such a way that at least one relay is energized by this voltage in the event of a fault that affects the level of any of the voltages in a system. Since the causes for the errors that arise can be of various kinds, a switching of the relays, e.g. B. responds correctly in the event of a short circuit, but almost ineffective in the event of an earth fault.
In a star-connected three-phase network with a non-earthed zero point, at least one relay responds correctly in the event of a two-phase short circuit if there is a relay in each phase with a voltage winding connected to the linked voltage. In the case of a three-phase short circuit, all relays are even influenced in the right way. It is different with an earth fault, because the linked voltage is not changed here. The whole system suffers only one shift, i. H. the
The voltages of the individual phases against earth change.
Similarly, as soon as the zero point of the network is earthed (directly or via an ohmic resistor or inductance), in the case of a single-phase earth fault, which corresponds to a single-phase short circuit, only the voltage of the relevant phase to earth is significantly influenced, while the interlinked ones Tensions only decrease a little. In contrast, in the case of multi-phase short circuits, only the line voltage would be affected.
You could help yourself by doubling the number of relays and chaining the voltage coils of one half to the one half, and those of the other half to the voltage of the relevant phase
Earth lays. But that meant an undesirable additional load on the system. To simplify the solution to the problem, it has already been proposed to use an auxiliary relay, for. B. in a three-phase network to switch the three voltage drop relays in star in the event of an earth fault and in delta in the event of a short circuit.
According to the invention, an even simpler solution is obtained if the relay itself is used
Provides contacts that switch the voltage coils in the desired way under the influence of the asymmetry current occurring in the event of a disturbance of the equilibrium of the currents flowing in all phases, namely in such a way that in the case of a single-phase short circuit to the voltage of the phase in question to earth, in the case of multiphase on the chained Tension. One advantage over the known device, apart from the smaller number of contacts and the resulting greater operational reliability, is that not all voltage coils are always switched, but only those that are controlled by the relay excited by the overcurrent.
Various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing.
FIG. 1 shows a two-phase network in which two lines u and v extend from the transformer provided with a grounded center point; a are the current coils of each relay that are switched on in the two lines u and v. The voltage coils c are connected via changeover contacts in such a way that in the idle state the voltage coil of the relay of phase u is connected to u-o, that of the relay of phase v is connected to v-o. If both phases are now short-circuited to the right of the relay, both relays respond and the current coils switch the voltage coils, which are now both connected to the
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the short-circuit influenced voltage u-v. With single-phase short circuit, if z.
B. the phase M is connected to earth, the relay of this phase u speaks to uni switches the voltage coil of the relay of phase v. However, this has no effect on tripping, since this relay itself does not respond.
The essential thing is that, as a result of the failure of the relay lying in v, the voltage coil of the responding relay u remains at u-o, because that is the phase affected by the earth fault.
In the three-phase network shown in FIG. 2, the object is achieved in an analogous manner. In the case of a multi-phase short circuit, the voltage coil of one of the relays responding under the short circuit current is safely connected to the linked voltage of the short-circuited phases.
In the case of networks with ungrounded zero point, there is no connection between the zero point and earth. Otherwise the circuit and its mode of operation are exactly the same.
In Fig. 3 are again u, v, the three phases of the three-phase network to be protected. The current transformers a feed the star-connected current coils b of the relays provided with current and voltage windings. The voltage gaps c are not directly connected to the voltage, but via contacts d, which are closed when an overcurrent occurs by the associated current coils b or special overcurrent relays. The neutral point of the voltage coils can be connected to earth by means of a contact e. The contact is actuated by an overcurrent relay / 'in which current only flows in the event of a fault in the current symmetry, i.e. in the event of an earth fault, and which responds when the earth fault current exceeds a certain level, as is the case with a double earth fault.
FIG. 4 shows a device similar to that in FIG. 3, in which the relay coils are not applied directly to the high voltage, but rather with the interposition of voltage converters with a grounded high voltage zero point. ar are the current transformers, a2 is the three-phase voltage
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is grounded. h and i are used in a known manner to form an artificial zero point on the low-voltage side of the voltage converter a2.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit of overcurrent relays with current and voltage winding in multi-phase alternating current networks, characterized in that the relays are provided with contacts which connect the voltage coils controlled by them to the linked voltage if the geometric sum of the currents in all of them when a Uherstrom occurs Phases is equal to zero, whereas these voltage coils are connected to the voltage of the individual phases against earth under the influence of the asymmetry current that occurs when the equilibrium of the currents flowing in all phases is disturbed.