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Die Anwendung von wattmetrischen Erdsehlussrelais zur selektiven Abschaltung nur eines Leitung. abschnittes bei Doppelerdschluss ist an sich bekannt. Aber die Relais arbeiten dabei im wesentlichen
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gespeisten Strecke nur die entferntere erdschlussbehaftete Strecke abzuschalten.
Erfindungsgemäss werden zur Erfassung eines Doppelerdschlusses wattmetrische Doppelerdschluss- zeitrelais verwendet, die vom Summenstrom und von der Verlagerungsspannung erregt werden und deren Verzögerungszeit von der Phasenverschiebung zwischen dem Summenstrom und der Verlagerung spannung abhängt. Das Relais ist dann in der Lage, nicht nur zur Betätigung von Anzeigevorrichtungen, sondern unmittelbar auch zur selektiven Abschaltung zu dienen.
Lässt man es z. B. nur dann anlaufen, wenn der Strom in irgendeiner Phase über dem normalen Betriebsstrom liegt, so kann es bei einfachem Erdschluss im allgemeinen nicht ansprechen. Auch bei Kurzschluss führt es nicht zur Abschaltung, da bei Kurzschluss weder ein Summenstrom noch eine Nullpunktspannung vorhanden ist und es ohne diese nicht wirksam wird. Handelt es sich um besonders ausgedehnte Netze, bei denen der kapazitive Erdschlussstrom auch bei einfachem Erdschluss schon über der normalen Betriebsstromstärke liegt, so werden die Auslöseeinriehtungen zweckmässig so eingestellt, dass das Relais erst bei einem Strom anlaufen kann, der über diesem kapazitiven Erdschlussstrom liegt.
Es stehen aber auch noch andere Mittel zur Verfugung, um die dem Relais zugedachte Wirkung auf Doppelerdschluss zu beschränken.
Solche, über das ganze Netz verteilten Doppelerdschlussrelais werden nun gemäss der Erfindung
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das einer der beiden Fehlerstellen, insbesondere der von der Stromquelle am weitesten entfernten Fehlerstelle, benachbart ist.
Das Ausführungsbeispiel eines Relais gemäss der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Der bewegliche Teil des Relais besteht aus einer Ferrarisscheibe 1, die unter einer Federkraft 2 steht, aber entgegen dieser Federkraft durch den Strommagneten 3 und den Spannungsmagneten 4 in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles gedreht werden kann. Der Strommagnet 5 ist an die beiden Sternpunkte der drei Stromwandler 5, 6,7 angeschlossen, die in den Phasenleitungen R, S, T liegen. Der Spannungsmagnet 4 wird von der Spannungsdifferenz zwischen dem Nullpunkt des Netzes und der Erde gespeist. Zu diesem Zweck sind die drei Primärwicklungen 8, 9, 10 eines Spannungswandlers auf
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geschlossen, der durch die Leitung 11 mit der Erde verbunden ist.
Die Sekundärwicklungen 12, 13, 14 sind in Reihe geschaltet und speisen den Spannungsmagneten 4.
Die Ferrarisseheibe 1 ist bei normalem Zustande des Netzes durch eine Klinke 15 verriegelt, gegen die eine Nase 16 der Ferrari'3scheibe stösst. Die Klinke 15 kann aber durch einen Magneten 17 zurückgezogen werden, der durch die Stromquelle 18 erregt wird, sobald einer der Kontakte 19 geschlossen wird.
Diese Kontakte können von den Magneten 20 geschlossen werden, die an den Sekundärwicklungen 5, 6,7 des Stromwandlers liegen.
Sobald die Ferrarisseheibe 1 etwa eine Vierteldrehung in der Pfeilriehtung zurückgelegt hat, stösst ihr Arm 21 gegen einen Kontakt 22, durch den der Erregerstromkreis der Auslösespule 23 geschlossen
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wird. Der von der Batterie 24 gelieferte Erregerstrom kann auch durch ein Kurzschlussrelais 26 geschlossen werden, das nur angedeutet ist und in irgendeiner bekannten Weise ausgebildet und geschaltet werden kann. Der von diesem Relais geschlossene Erregerstromkreis führt aber über einen Kontakt 26, der durch den Arm 21 in der Ruhestellung der Ferrarisscheibe 1 geschlossen gehalten, jedoch unterbrochen wird, sobald die Ferrarisscheibe 1 anläuft.
Die Ferrarisseheibe 1 steht unter der Wirkung eines Bremsmagneten 27.
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und der dadurch erregte Magnet 77 zieht die Klinke 15 zurück. Die Ferrarisseheibe beginnt ihre Drehung in der Pfeilrichtung jedoch nur dann, wenn das durch die Triebmagneten 3 und 4 erzeugte Drehmoment die Kraft der Feder 2 überwindet. Bei allen denjenigen Relais, die zwischen den beiden Erdsehlussstellen liegen, ist die Summe der von den Phasenleitungen R, S und T geführten Ströme nicht mehr gleich Null, da, ein starker Fehlerstrom zwischen den beiden Fehlerstellen durch die Erde fliesst. Der im Strommagneten 3 fliessende Summenstrom, der diesem Fehlerstrom gleich ist, bildet den einen Triebfluss der Ferrarisseheibe.
Ausserdem tritt infolge der Erdschlüsse eine Spannung zwischen dem Nullpunkt der Phasenleitungen und Erde auf. Durch diese Nullpunktspannung wird der Spannungsmagnet 4 erregt, der mit dem Strommagneten 3 zusammen ein Drehmoment erzeugt. Die Spannung der Feder 2 ist so bemessen, dass dieses Drehmoment ausreicht, um die Ferrarisseheibe zu bewegen. Sobald sie ihre Ruhelage verlassen hat, öffnet sieh der Kontakt 26 und das Kurzsehlussrelais 25 ist damit ausser Tätigkeit gesetzt. Nach etwa einer Viertelumdrehung stösst der Arm 21 an den Kontakt 22, so dass der Auslösemagnet 23 von der Batterie 24 Strom erhält und die Schalter 28 öffnet.
Zwecks weiterer Erläuterung der Wirkungsweise soll eine längere Dreiphasenleitung betrachtet
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sei angenommen, dass die Phasenleitung S zwischen bund c einen Erdschluss 1, die Phasenleitung T zwischen e und f einen Erdschluss II habe. Das Spannungsdreieek nimmt dann z. B. die in Fig. 3 dargestellte Gestalt an. Danach ist die Spannung zwischen den kranken Phasenleitungen S'und T auf den Wert ST zusammengebrochen. An der Fehlerstelle I hat die Phase S Erdpotential, an der Fehlerstelle II die Phasenleitung T. Die Nullpunktsspannungen an den Fehlerstellen sind daher die in Fig. 3 eingezeichneten Spannungen Es und ET. An den drei Relais e, d, e haben die Nullspannungen eine Phasenlage, die zwischen Es und ET liegt und in dem Diagramm mit E,.
E, : und E bezeichnet ist. Der durch die Erde gfliessende Fehlerstrom hat ungefähr dieselbe Phase, wie die zwischen den Phasenleitungen S und T vorhandene Spannungsdifferenz, im Diagramm also die Phase ST. In bekannter Weise ist dafür gesorgt, dass der Phasenwinkel zwischen dem Spannung-und dem Stromfluss in der Ferrarisscheibe um 900 gegenüber dem zwischen Spannung und Strom verändert ist, sei es durch grosse Selbstinduktion der Spannungsspule 4 oder durch irgendeine der bekannten Kunstsehaltungen. Um dies im Diagramm nach Fig. 3 zu berücksichtigen, ist die Phase des Fehlerstroms oder, was gleichbedeutend damit ist, die Phase des Summenstromes durch die strichpunktierte Linie OU angedeutet, die senkrecht auf ST steht.
Das Diagramm zeigt, dass das Relais c sich in der einen Richtung drehen würde, die Relais d und e in der andern Richtung. Da die Relais nur in einer Richtung laufen können, sei diese Richtung so gewählt, dass das Relais c in Ruhe bleibt, während d und e anlaufen. Da die Phasenverschiebung der Nullspannung gegenüber der Stromphase OU grösser ist als die der Nutzspannung B,/, entwickelt das Relais e das grössere Drehmoment und somit die grössere Geschwindigkeit und schliesst infolgedessen seinen Auslösekontakt 22 zuerst. Gleichzeitig mit dem Anlauf werden die Kurzschluss- relais ausser Tätigkeit gesetzt, so dass diese nicht eine Auslösung der Schalter veranlassen können.
Die Doppelerdschlussrelais a, b, f, g treten nicht in Tätigkeit, da an den Stellen, wo sie eingebaut sind, kein
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gezogen werden.
Sobald das Relais e seinen Ölschalter ausgelöst hat, verschwindet der zwischen I und II durch die Erde fliessende Fehlerstrom und das Relais cl wird infolgedessen von der Feder 2 in die Ruhelage zurückgeführt. Es besteht nur noch ein einfacher Erdschluss I, der durch die Löscheinrichtungen gelöscht werden kann. Da das von der Stromquelle Kam weitesten entfernte Relais e zur Auslösung der Schalter
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erdsehlusses unbedingt notwendig war. Wenn die Leitung nicht von links, sondern vom rechten Ende her mit Energie beliefert wird, so hat der Summenstrom zwischen den Fehlerstellen I und II die umgekehrte Richtung ; in diesem Falle bleiben die Relais d und e stehen und nur das Relais c läuft und schaltet seinen Ölschalter aus.
Auch hiebei werden nicht mehr Strecken stromlos als unbedingt erforderlich ist.
Damit die Relais nur bei Doppelerdschluss anlaufen können, sind die Magnete 20 so bemessen, dass sie ihre Kontakte 19 nur dann schliessen, wenn in einer der Phasenleitungen Überstrom fliesst. In den seltenen Fällen, wo der kapazitive Erdschlussstrom grösser werden kann als der normale Betriebstrom, müssen die Magnete 20 entsprechend unempfindlicher gemacht werden, so dass sie nur ansprechen, wenn der Strom grösser als der kapazitive Erdschlussstrom ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass irgendein
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Doppelerdschlussrelais bei einfachem Erdschluss anspricht, und dass die ausserhalb der Fehlerstellen I und II liegenden Erdschlussrelais a, b, f, g anlaufen können. Es lassen sich aber noch andere Schaltungen anwenden, um das gleiche Ziel zu erreichen. Man kann z.
B. die Anregung der Doppelerdschlussrelais auch davon abhängig machen, dass die Spannung zwischen zwei Phasen unter ein bestimmtes Mass gesunken ist. Auch kann man eine weitere Sperrung für die Ferrarisscheibe vorsehen, die dann zur Wirkung kommt, wenn Überstrom in mehr als einer Phase auftritt. Eine derartige Anordnung erhält man beispielsweise, wenn man den Erregerkreis eines Sperrelais, das beispielsweise mechanisch die Bewegung der Ferraisscheibe hemmt, über je zwei in Reihe geschaltete Kontakte von drei Überstromrelais leitet. Der Erreger-
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beide Kontakt machen. An Stelle einer mechanischen Verriegelung kann natürlich auch eine elektrische Verriegelung treten.
Das Sperrelais wird in dem Falle entweder die Erregung des Stromsystems oder des Spannungssystems des wattmetrischen Erdschlussrelais verhindern oder es kann auch den Auslösekreis, der von diesem Relais gesteuert wird, unterbrechen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur selektiven Abschaltung einer an einem Doppelerdschluss beteiligten Leitungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschaltung Erdschlusszeitrelais dienen, welche nur bei Doppelerdschluss ansprechen und deren Verzögerungszeiten von der an den einzelnen Relaisorten im Leitungsnetz verschiedenen Phasenverschiebung zwischen dem Summenstrom und der Erdschlussspannung abhängen.