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Einrichtung zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes.
Zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes dienen vielfach Relais mit einem Richtungselement, das das zu steuernde Auslöseorgan entweder vollkommen oder für eine gewisse Zeitdauer sperrt, wenn im Störungsfalle, z. B. bei Kurzschluss, die Energie den Sammelschienen der betreffenden Stromlieferstelle zufliesst. Als Richtungselement kann ein Rückwattorgan, ein richtungsempfindlicher Widerstandsmesser oder ein ähnlich wirkendes Instrument in Betracht kommen, das die Sperrung oder Freigabe des Auslöseorganes auf elektrischem Wege vornimmt. Es kann aber auch ein Selektivrelais selbst so gebaut sein, dass es ein Unterscheidungsvermögen für Energieriehtung besitzt.
In beiden Fällen ist es möglich, ein Energierichtungsorgan zu wählen, das auf die Richtung des Energieflusses schon zu Beginn und nicht erst am Ende der eingestellten Auslösezeit reagiert.
Die Energierichtung nur während eines Augenblickes, u. zw. zeitlich vor der Kontaktgabe des Selektivrelais festzustellen und für das Relais festzuhalten, kann bei bestimmter Netzzusammensetzung oder in Störungsfällen zu Fehlschaltungen Anlass geben, oder bei Aussertrittfallen von Zentralen, wobei unter gewissen Umständen das Ansprechen der Selektivrelais nicht erwünscht ist, zur Auslösung führen.
Das fehlerhafte Arbeiten tritt immer dann ein, wenn sich z. B. die Energierichtung während des Laufens der Relais ändert, wobei unter Energierichtung die Richtung der Wirk-oder der Scheinleistung verstanden sein kann.
Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung dieser Nachteile. Sie bezieht sich auf eine Einrichtung zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes unter Verwendung eines Selektivrelais mit einem auf Energierichtung reagierenden Element, dessen richtungsempfindliches Glied (z. B. ein Zeigerglied) schon zu Beginn des Relaisarbeitens und damit zu Beginn der vom Relais einzustellenden Abschaltzeitdauer anspricht. Sie besteht darin, dass das Relais mit einer Vorrichtung versehen ist, die seine selbsttätige Anpassung an den augenblicklichen Störungszustand auch dann gestattet, wenn sich dieser während des Relaisarbeitens ändert, z. B. wenn sich die Impedanz des kranken Netzteiles verkleinert oder die Richtung der Energie umkehrt.
Hiezu eignet sich beispielsweise ein Selektivrelais, von dem lediglich die zum Verständnis seiner Wirkungsweise notwendigen Teile in der Zeichnung veranschaulicht sind. Fig. 1 zeigt das Relais in der Ruhelage, Fig. 2 nach seinem Ansprechen, nämlich bei Kontaktgabe, Fig. 3 und 4 den etwas vergrösserten Anschlagteil, einen beweglichen Stift des schwingenden Kontakthebels eines Zeitorgans und schliesslich Fig. 5 eine von der Ausführung nach Fig. 1 und 2 etwas abweichende Gestaltung der Kurvenscheibe.
Als Energierichtungselement dient hier ein Kreuzspuleninstrument, das in bekannter Weise entweder mit gegenüber der Richtspule a drehbaren Kreuzspulen b oder mit feststehenden Kreuzspulen und einer darin drehbaren Richtspule versehen ist und dessen bewegliches System sich in die resultierende Feldrichtung einstellt. Auf der Achse des Instruments sitzt die Kurvenscheibe c. Das Zeitorgan besteht aus dem Schwinghebel d, der durch das Zahnsegment f mit dem Zeitelement g gekuppelt und um den Zapfen h während eines Teiles seines Weges drehbar ist. Dieser Zapfen h greift durch ein Langloch i des Schwinghebels d hindurch. Der Schwinghebel steuert die federnden Kontakte k des Auslösestromkreises
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einen Stift n (Fig. 1-4), eine Schneide oder einen andern Ansehlagteil geführt wird.
Die Drehbewegung der Schubkurve m ist in einer Richtung begrenzt durch den Anschlag o. Ausserdem hat diese Kurve m vorne eine Nase p, gegen die sich der Schwinghebel d in der Ruhelage stützen kann.
In dieser Lage (Fig. 1), d. h. bei Normalbetrieb, wird die abhängig von der Impedanz des zu schützenden Leitungsabschnittes einstellbare Kurvenscheibe e vom Schwinghebel festgehalten. Diese Scheibe c ist so angeordnet und ausgebildet, dass bei geringer Drehung im Uhrzeigersinn der Stift n des Schwinghebels d am unteren Rand der Kurvenscheibe c vorbeilaufen kann (vgl. gestrichelte Lage in Fig. 1).
Tritt nun in der zu schützenden Leitungsanlage eine Störung ein, so sprechen die Relais an. Bei einem Relais, das mit abfliessender Energie gespeist wird, gleitet dann zunächst der Schwinghebel d von der Nase p ab, und die Schubkurve m legt sich gegen ihn an. Gleichzeitig wird das Zeitorgan g freigegeben.
Das Kreuzspuleninstrument bewegt die Kurvenscheibe e. Letztere wird vom Schwinghebel d geführt, wobei dessen Fussende sieh im Uhrzeigersinn vorerst um den Zapfen h dreht, während der Anschlagstift 1b an der Sehubkurve m entlang gleitet. Hat die Kurvenscheibe e die der Impedanz des Kurzschlussfalles entsprechende Lage erreicht, so bleibt sie stehen, und der Stift n verlässt zunächst die Sehubkurve m und bewegt sich so lange frei weiter, bis er auf den Rand der Kurvenscheibe c schlägt (Fig. 2). Von jetzt ab wird dieser Anschlagpunkt zum Drehpunkt für den Schwinghebel d.
Da das Zeitorgan g noch weiter arbeitet, wandert nunmehr der bisherige Fusspunkt des Schwinghebels im Gegenuhrzeigersinn in eine Lage, in der die federnden Kontakte k des Auslösestromkreises aneinander gedrückt werden. wobei das Langloch i des Schwinghebels auf den Zapfen h gleitet. Der zu steuernde Schalter wird also ansprechen und die kranke Netzleitung abschalten.
Bis jetzt ist angenommen worden, dass sich die Bewegung der Kurvenscheibe c während der Laufdauer des Selektivrelais nicht umgekehrt. Ist dies jedoch der Fall, z. B. bei Umkehr der Energierichtung, so würde die Kurvenscheibe c ihre bisherige Drehung im Gegenuhrzeigersinn vorzeitig abbrechen und sieh entgegengesetzt, also im Uhrzeigersinn, drehen. Der Stift n würde kurz darauf an den Rand der Kurvenscheibe c schlagen, und der Schwinghebel d würde sich in die in Fig. 2 dargestellte Lage drehen und unerwünscht die Kontakte k schliessen, d. h. eine Fehlsehaltung machen.
Um dies zu verhüten, sitzt der Anschlagstift n nicht starr, sondern beweglich am Schwinghebel d, u. zw. derart, dass die im Uhrzeigersinn sich drehende Kurvenscheibe c den Stift n nach vorne abdrücken oder wegklappen kann, so dass dieser an der Vorderfläche der Kurvenscheibe c entlang streift, ohne sie an ihrer Drehung zu hindern. Wie besonders die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, sitzt der Stift n schwenkbar am Kopf des Schwinghebels d, u. zw. derart, dass er nach dem Hinweggleiten über die Kurvenscheibe c (Fig. 1 und 2) selbsttätig in die in Fig. 3 dargestellte Urspl'lU1gslage zurückkehrt, was sich z. B. durch entsprechende Massenverteilung erreichen lässt.
Somit ist die Kurvenseheibe c während der ganzen Laufdauer des Selektivrelais zur Sperrung oder Freigabe des zu steuernden Schalters befähigt, selbst wenn sich ihre Bewegung in der Zwischenzeit umkehren sollte.
Nun kann auch noch z. B. der Fall eintreten, dass während der Arbeitsdauer des Selektivrelais eine weitere Störung im Netz auftritt, so dass ein sofortiges Auslösen erwünscht wird, u. zw. selbst dann, wenn gerade der Stift n auf der Breitseite der Kurvenscheibe c streift. Zu diesem Zweck wird die Kurvenscheibe c mit Durchbrechungen, z. B. Schlitzen q (Fig. 5) oder Vorsprüngen versehen, die den Stift n auffangen können. Damit letzterer bequem in die Schlitze q eingreifen kann, empfiehlt es sich, ihn vorne entsprechend zuzuspitzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes unter Verwendung eines Selektivrelais mit einem auf Energierichtung reagierenden Element, dessen richtungempfindliches Glied (z. B. ein Zeigerglied) schon zu Beginn des Relaisarbeitens und damit zu Beginn der vom Relais einzustellenden Abschaltzeitdauer anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais mit einer Vorrichtung versehen ist, die seine selbsttätige Anpassung an den augenblicklichen Störungszustand, z. B. der Verkleinerung der Impedanz des kranken Netzteils oder der Umkehr der Energieriehtung, auch dann gestattet, wenn sich dieser während des Relaisarbeitens ändert.