AT122387B - Leitungsschutzvorrichtung, bei der vom Strom und von der Spannung abhängige, entgegengesetzte Kräfte auf ein Auslöseglied einwirken. - Google Patents

Leitungsschutzvorrichtung, bei der vom Strom und von der Spannung abhängige, entgegengesetzte Kräfte auf ein Auslöseglied einwirken.

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AT122387B
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Hans Dr Ing Poleck
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Siemens Ag
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    Leitungsschutzvorrichtung, bei der vom Strom und von der Spannung abhängige, entgegengesetzte Kräfte auf ein Ausloseglied einwirken.   



   Es ist bereits bekannt, zum Schutz von elektrischen   Energieübertragungsleitungen   Relais zu verwenden, bei denen Strom und Spannung einander entgegengesetzte Kräfte auf ein gemeinsames, bewegliches Auslöseglied ausüben. Solange die Leitung in ordnungsmässigem Zustand sich befindet, überwiegt die Kraft der Spannung ; wenn dagegen auf der   Leitung ein Kurzschluss   entsteht, bricht die Spannung je nach der Entfernung der   Kurzsehlussstelle   mehr oder weniger stark zusammen, während der Strom übernormale Grösse annimmt. Das Strommoment überwiegt dann das von der Spannung aufgebrachte Moment, und infolgedessen wird der Aussehaltekontakt des Relais geschlossen.

   Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, um eine Staffelung der Auslösezeit mehrerer in einer Leitung liegender Relais zu gewinnen, jedem Relais ein Überstromanregungsrelais beizugeben, durch welches bei allen Relais in dem Augenblick, wo ein Überstrom entsteht, Hilfsvorriehtungen in Gang gesetzt werden, welche 
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 schutzrelais, welches der Fehlerstelle am nächsten liegt, bei dem also die Spannung am kleinsten ist, wird die Stromkraft zuerst über die Spannungskraft überwiegen ; dieses Relais löst also auch zuerst seinen Leitungssehalter aus.

   Die   Auslösezeit   dieser bekannten Relais ist vom   Scheinwiderstand der   Leitungsstrecke abhängig, der bekanntlich in hohem Masse vom Übergangswiderstand an der   FehlersteKe   beeinflusst wird, ausserdem fehlt derartigen Leitungssehutzrelais die Richtungsempfindlichkeit, welche für einen Selektivschutz   von grosser Wichtigkeit   ist. 



     . Im   folgenden wird eine neue richtungsempfindliche Schutzvorrichtung beschrieben, bei der eine vom Strom und eine von Strom und Spannung abhängige Kraft in entgegengesetztem Sinne auf ein Auslöseglied einwirken. Das   Auslöseglied   bleibt dabei in Ruhe, solange die von Strom und Spannung abhängige Kraft überwiegt, führt dagegen seine   Auslösebewegung ans,   sobald die nur vom Strom abhängige Kraft das Übergewicht erhält. 



   Dies tritt stets dann ein, wenn ein Kurzschluss innerhalb einer gewissen Entfernung von der Relaisstelle entsteht. Die von der Spannung abhängige Kraft kann man beispielsweise durch Einschalten von Widerständen vor einer von der Spannung erregten Spule oder durch   Nebenschlüsse   parallel zu dieser schwächen ; umgekehrt kann man auch die Stromkraft erhöhen. Durch beide Massnahmen ändert man den Schutzbereich der Vorrichtung. Die Vorrichtung spricht nur bei einem in ihrem Schutzbereich entstandenen Fehler an. Wenn mehrere derartige Relais auf eine   Leitungsstrecke   verteilt sind, so ist es zweckmässig, dafür Sorge zu tragen, dass bei Versagen des zugehörigen Relais die Relais der nächsten und der übernächsten Strecke bereit sind, die kranke Leitung abzuschalten.

   Mit wachsender Zahl der Leitungsabschnitte, die zwischen einem Relais und der Fehlerstelle liegen, wird die Auslösezeit der Relais gestaffelt, damit erst das der Fehlerstelle   zunächstliegende,   dann das nächstfolgende und so fort zum Ansprechen kommt, sofern der Fehler so lange bestehen bleibt. In der oben angedeuteten Weise lässt sich dies bei den neuen Relais leicht verwirklichen.

   Mit dem Relais wirkt beispielsweise eine Kontakt-   vorrichtung zusammen, welche   von dem Augenblick an, wo auf der   geschützten Leitung ein Überstrom   

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 entsteht, das Feld der Spannungsspule schwächt, indem sie beispielsweise einen Widerstand vor der Spannungsspule nach und nach vergrössert, so dass selbst in den von der Fehlerstelle weit entfernten Relais nach Ablauf einer gewissen Zeit die Kraft des Stromes über die der Spannung überwiegt und infolgedessen das Relais seinen   Auslosekontakt schliesst.

   Um   dabei die Zeit, bis ein entfernter liegendes Relais anspricht, nicht   zu gross werden zu   lassen, empfiehlt es sieh, die   Schwächung   des Spannungskraftfeldes oder die Stärkung der Stromkraft stufenweise derart vorzunehmen, dass das Relais bei einem Fehler in der Leitungsstreeke, an die es angeschlossen ist, beispielsweise innerhalb einer Sekunde abschaltet, bei einem Fehler in der Naehbarstreeke innerhalb zwei Sekunden, sofern das erste Relais versagt hat und bei einem noch jenseits der Nachbarstrecke entstandenen Fehler innerhalb drei Sekunden abschaltet. wenn alle der Fehlerstelle näherliegenden Relais versagt haben. Das neue Relais werde   nun   an Hand eines   Ausführungs-und Anwendungsbeispiels   näher beschrieben :
In der Figur ist die zu schützende Leitung mit 1 bezeichnet.

   Die Spannung der Leitung wird über einen Spannungswandler 2 und der Strom in der Leitung über einen Stromwandler 3 gemessen. 



   Das Relais besitzt zwei   zweckmässig   hintereinandergeschaltete bewegliche Spulen 4 und 5, welche auf einer gemeinsamen Welle 6 befestigt sind. Die Welle 6 trägt einen Kontaktarm 7 ; über den Kontaktarm 7 und einen Gegenkontakt 17 kann der Stromkreis für die Auslösespule 8 des   Leitungsschalters   9 geschlossen werden. Die beweglichen Spulen 4 und   5   des Relais verden vom Leitungsstrom erregt. Zu dem Zweck ist in den Sekundärkreis des   Stromwandlers. 3 ein Ohmseher   Widerstand 10 eingeschaltet, von welchem die Spannung für die Erregung der Spulen   4   und 5 abgegriffen wird.

   Die Spulen 4 und   J   bewegen sich in den Feldern zweier fester Spulenpaare 11 und   12.   Die festen Spulen 11 werden ebenfalls vom Strom der Leitung 1 erregt, die festen Spulen 12 dagegen über den Spannungswandler 2 entsprechend der auf der Leitung herrschenden Spannung. Der   Wieldungssinn   der Spulenpaare 4 und 11 bzw. 5 und   12   
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 strommagneten   13,   dessen Aufgabe an späterer Stelle noch näher beschrieben wird. Mit den beweglichen Spulen 4 und 5 ist noch eine Metallfadenlampe in Serie geschaltet, welche diese Spulen vor Überlastung schützen soll. 



   Der Spannungskreis enthält, wie schon gesagt, die feste Spule 12. Eine   Kunstsehaltung,   bestehend aus einer Drosselspule 14 und einer Kapazität 15, hat den Zweck, in der Spule 12 ein gegen die Leitungsspannung um 90  versetztes Feld hervorzurufen. Dadurch wird das im   Spulensystem J, 12   entstehende Drehmoment der Blindkomponente der Spannung proportional, so dass das Relais dann anspricht, wenn der Blindwiderstand des geschützten Stromkreises einen gewissen Grenzwert unterschreitet. Eine solche Kunstschaltung ist entbehrlich, wenn das Relais den Ohmsehen Widerstand der Leitung überwachen soll oder wenn eine Gleichstromleitung geschützt werden soll ; in dem Falle werden die nur in Wechselstromkreisen verwendbaren Strom- und Spannungswandler durch entsprechende Widerstandsschaltungen ersetzt.

   Der Kontaktarm 7 liegt, solange der Leitungswiderstand hoch, die von der Spannung abhängige 
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 gegen seinen Gegenkontakt 17. 



   Die Schutzvorrichtung besitzt ferner noch eine   Eontaktvorrichtung.     M,   die beispielsweise einen von einem Uhrwerk angetriebenen Kontaktarm 19 mit einem Kontakt 21 besitzt. Der Kontaktarm 19 befindet sich, solange kein Überstrom auf den Leitungen 1 herrscht, in der gezeichneten Ruhestellung, wo er durch eine Klinke 22 festgehalten wird. Bei Auftreten   eines Uberstromes   wird der schon erwähnte Überstrommagnet 13 erregt und zieht dann die   Klinke : l2 zurÜck. Dadurch   wird der Kontaktarm 19 zur Bewegung freigegeben und an einem Kontakt 20 der Stromkreis für die Auslösespule 2 des   Leituns-   schalters 9 vorbereitet. Der Kontaktarm 19 kann durch ein Uhrwerk 23 angetrieben werden. 
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 Kraft überwiegt, legt sich der Kontaktarm 7 gegen den   Gegenkontakt 17.

   Der Auslösestromkreis wird   dann geschlossen ; er verläuft von einer   Batterie 30 Über   die Auslösespule 8,   Kontakt 20, Kontakt 17.   Kontaktarm 7 zur Batterie 30. Nach Ablauf einer weiteren Sekunde wird die von der Spannung abhängige Kraft nochmals   geschwächt,   indem ein weiterer Widerstand. 32 eingeschaltet wird, sobald der   Kontakt 2/   vom Kontaktstreifen   : 28   auf den Kontaktstreifen   29   hinübergleitet. 
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 aus seiner Ruhestellung bis zum Ende des Kontaktstreifens 29 vorgerückt ist, so kann, wie dargestellt. der Spannungskreis des Relais durch den weiter laufenden Kontaktarm 19 am   Kontakt   21   schlifssHch   

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 ganz unterbrochen werden.

   Hat vorher ein anderes Relais die fehlerhafte Leitungsstrecke abgeschaltet, so ist auch der Überstrom verschwunden, was sich dadurch anzeigt, dass das Überstromrelais   18   seinen Anker 22 hat abfallen lassen, so dass der Kontakt 20 im Auslösestromkreis geöffnet ist, wenn der Kontaktarm wieder seinen Ruhekontakt 27 erreicht. Es wird dann auf diesem durch die Sperrklinke   22   wieder angehalten.

   Im anderen Falle, d. h. also, wenn der Überstrom in der Leitung 1 den Elektromagnet erregt und dadurch den Kontakt 20 im Auslösekreis des Leitungsschalters 9 geschlossen hält, wird der Kontaktarm 7 bei Unterbrechung des Spannungskreises des Relais mit Sicherheit auf den Kontakt   77   gedrückt, so dass der   Leitungssc. halter   9 dann kurz nach Ablauf der dritten Sekunde seit dem Entstehen des Fehlers geöffnet wird. Die Abschaltung weit entfernt liegender oder unvollkommener Kurzschlüsse, bei denen die Spannung nicht sehr stark vermindert wird, kann man leicht dadurch noch weiter hinaus. zögern, dass man z. B. den Kontaktstreifen 29 verlängert, so dass die Berührung zwischen diesem und dem Kontakt 21 erst später verlorengeht. 



   Durch die beschriebene Vorrichtung, bei welcher der Widerstand im Spannungskreis stufenweise verstärkt wird, wird der Schutzbereich des Relais schrittweise immer weiter ausgedehnt, bis der auf der Leitung entstandene Kurzschluss vom Relais erfasst wird. 



   Es ist ein Vorteil des beschriebenen Relais, dass es für ausserordentlich weite   Strommessbereiche   angewendet werden kann. Die empfindlichen und beweglichen Spulen 4 und 5 brauchen nämlich keinen dem Leitungsstrom proportionalen Strom zu führen ; sie können vielmehr nämlich mit einem Widerstand 
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 fadenlampe oder ein Eisenwiderstand mit diesen Spulen in Reihe geschaltet werden. Auf die Grösse des in den Spulen 4 und   5   fliessenden Stromes kommt es nicht an, weil die in den Spulensystemen 4 11, bzw.    : j !   hervorgerufenen einander entgegengesetzten Drehmomente in genau gleicher Weise von dem in den Spulen   4,. 5   fliessenden Strom abhängig sind. 



   Da ferner in dem System der Spulen 4, 11 ein dem Quadrat des Stromes proportionales Drehmoment entsteht, welches stets dieselbe Richtung hat, während in dem aus den Spulen 5 und 12 bestehenden System je nach der Phasenlage von Strom und Spannung ein Drehmoment in dem einen oder andern Sinne entsteht, ist das Relais energierichtungsempfindlich. 



   Es ist ohne weiteres   möglich,   an Stelle des stufenweise vergrösserten Widerstandes im Spannungkreis eine stetige Vergrösserung dieses Widerstandes zu verwenden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Abschaltung fehlerhafter   Leitungsstrecken,   bei der eine vom Strom abhängige Kraft und eine vom Strom und von der Spannung abhängige Kraft auf ein Auslöseglied im entgegengesetzten Sinne einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das   AusI5seglied   in einer Endstellung bleibt, 
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 übergeht, sobald die vom Strom allein abhängige Kraft überwiegt.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Strom und Spannung abhängige Kraft gegenüber der vom Strom abhängigen Kraft in solchen Zeitabständen verringert wird, in denen die dem Fehlerort näher liegenden Schutzvorrichtungen ihrerseits die fehlerhafte Leitungsstrecke abschalten können.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass nach Eintreten eines Leitungsfehlers der von der Spannung ausgeübte Einfluss durch ein Zeitwerk stetig verkleinert wird.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Eintreten eines Leitungsfehlers der von der Spannung ausgeübte Einfluss durch ein Zeitwerk schrittweise verkleinert wird.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einander entgegenwirkenden Kräfte durch zwei bewegliche Stromspulen hervorgerufen werden, deren eine sieh in einem feststehenden Stromfelde und deren andere sich in einem feststehenden Spannungsfelde bewegt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Stromspulen in Reihe geschaltet sind und an einem Widerstand liegen, der im Erregerkreis der feststehenden Stromspule liegt.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stromspulen durch einen stromabhängigen Widerstand vor Überlastung geschützt sind.
AT122387D 1928-07-27 1929-07-02 Leitungsschutzvorrichtung, bei der vom Strom und von der Spannung abhängige, entgegengesetzte Kräfte auf ein Auslöseglied einwirken. AT122387B (de)

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