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Selektivschutzschaltung mit von der Entfernung der Fehlerstelle abhängigen Auslösezeiten.
Es ist bekannt, bei aufeinanderfolgenden Leitungsstrecken eine selektive Abschaltung dadurch zu erreichen, dass am Anfang jeder Strecke mehrere Impedanzrelais angeordnet sind, die auf verschiedene Fehlerentfernungen eingestellt sind und dementsprechend auch verschiedene Auslösezeiten haben, oder dass man nur ein widerstandsabhängiges Relais anordnet, dessen Schutzbereich durch ein Zeitwerk stufenweise erhöht wird. Die Verwendung von festen Zeitstufen bringt den Vorteil mit sich, dass die Abschaltzeit verringert wird.
Erfindungsgemäss enthält die Schutzeinrichtung, die am Anfang jeder Strecke angeordnet ist, zwei Widerstandsrelais, die auf verschiedene Widerstandskomponenten ansprechen und verschieden grosse Schutzbereich haben. Für Fehler in grosser Entfernung nämlich empfiehlt es sich, um noch einigermassen genau die Fehlerentfernung richtig zu erfassen, hochwertiger Relaissysteme, nämlich Reaktanz-
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keit der Impedanzrelais bei weitem ausreicht, wobei aber der Vorteil erzielt wird, dass ein wesentlich billigeres Relais verwendet werden kann.
Ausserdem ist das Impedanzrelais in seinem Aufbau weniger kompliziert, infolgedessen also sehr robust und widerstandsfähig, und daher auch geeignet, starke Über-
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Ein weiterer nicht unerheblicher Vorteil, der mit der Erfindung erzielt wird, besteht darin, dass die für die Reaktanzrelais an sich bereits notwendigen Amegerelais, zu welchem Zwecke häufig Impedanzrelais
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überwinden hat, nicht die volle Ausschlagbewegung ausführt und infolgedessen lediglich Kontakte schliesst, die zur Anregung des Reaktanzrelais dienen.
Die Zeiteinstellung des Impedanzrelais und des Reaktanzrelais kann zweckmässig so gewählt werden, dass das Impedanzrelais bei allen Fehlern in der zugehörigen Strecke mit Ausnahme einer kurzen Sicherheitsstrecke am Ende der Leitung unverzögert ausschaltet und dass das Reaktanzrelais so eingestellt ist, dass es auch auf Fehler in der Nachbarstrecke anspricht, aber eine Auslöseverzögerung besitzt, die ausreicht, um dem Impedanzkipprelais der Nachbarstrecke vorher Zeit zum Abschalten des Fehlers zu geben. Das Reaktanzrelais kann auch in an sieh bekannter Weise nach Ablauf der ersten Zeitstufe derart umgeschaltet werden, dass sich sein Schutz über einen weiteren Streckenbereich ausdehnt und dass
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relais kann ebenfalls ein Kipprelais sein.
Statt dessen kann man aber auch ein Reaktanzrelais mit mit der Fehlerentfernung stetig wachsender Auslösezeit verwenden.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein Impedanzkipprelais und ein Reaktanzkipprelais zusammenwirken, wobei das Impedanzrelais zugleich das Anregerelais für den Reaktanzsehutz darstellt. Der Reaktanzsehutz des Ausführungsbeispiels besitzt eine feste Zeitverzögerung, u. zw. besitzt die dargestellte Anordnung nur eine Zeitstufe. Wie aber weiter oben bereits gesagt wurde, kann die Anordnung auch so getroffen werden, dass das Reaktanzrelais nach Ablauf der ersten Zeitstufe, sofern es dann noch nicht den Leitungsschalter öffnet, eine Umschaltung erfährt, beispielsweise dadurch, dass zur Stromspule des wattmetrischen Systems des Relais ein Nebenschluss oder in den Spannungspfad des gleichen Relaissystems ein Serienwiderstand eingeschaltet wird.
Bekanntlich wird dadurch der Sehutzbereieh des Reaktanzrelais vergrössert, denn die Kraft des vom Strom allein abhängigen Teiles des Relaissystems kann dann leichter die Gegenkraft des von der Spannung beeinflussten Teiles des Relaissystems überwinden.
In der Figur ist mit 1 eine zu schützende Starkstromleitung bezeichnet und mit 2 der Leitungsschalter, der im Fehlerfalle ausgelöst werden soll. Der Strom in der Leitung 1 wird durch einen Stromwandler 3 und die Spannung der Leitung durch einen Spannungswandler 4 für die Schutzeinrichtung übersetzt. Die Anordnung enthält zwei Relaissysteme, ein Impedanzrelais, bestehend aus einem Spannungsystem 5, einem Stromsystem 6 und einem Waagebalken 7, sowie aus einem Reaktanzrelais, bestehend aus zwei Ferrarisscheiben 8 und 9, die miteinander durch eine Welle 10 gekuppelt sind. Auf die Ferraisseheibe 9 wirkt ein Stromtriebkern 11, und auf die Ferrarisscheibe 8 wirkt ein wattmetrisehes Triebsystem 12, das sowohl vom Strom als auch von der Spannung der Leitung 1 erregt wird.
Die Drehmomente, welche auf die Ferrarisseheiben 8 und 9 ausgeübt werden, sind normalerweise gegeneinander gerichtet.
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system 11 hervorgerufene Drehmoment vorhanden, während das Drehmoment des wattmetrischen Systems 42 erst entsteht, wenn, wie weiter unten beschrieben wird, das Impedanzrelais die Anregung dazu gibt. Ausserdem gibt es noch ein Hilfsrelais 19 und ein Zeitrelais 20.
Zur Erläuterung der Wirksamkeit der Anordnung sei angenommen, dass auf der Leitung 1 ein Fehler entstanden ist, u. zw. liegt der Kurzschluss in solcher Nähe der Station mit dem Schalter 2, dass eine momentane Auslösung durch das Impedanzkipprelais eintreten soll.
Bei dem Kurzschluss bricht die Spannung, die durch den Spannungswandler 4 übergesetzt wird, nahezu vollkommen zusammen ; der Strom, der durch den Stromwandler. 3 erfasst wird, nimmt einen im Verhältnis der Spannung sehr grossen Wert an. Die Folge davon ist, dass die Kraft des Stromsystems 6
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des Stromsystems 6 bringt den Waagebalken 7 zum Aussehlag, wobei das Kontaktglied 13 zunächst die Gegenkontakte 14 und 15 erreicht. Die Kontakte 14 und 15 sind aber, wie in der Zeichnung angedeutet ist, federnd gelagert, sie weichen also vor dem Kontaktglied 13 zurück, bis dieses auf den Gegenkontakt 46 trifft, der beispielsweise fest angeordnet sein kann.
Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen, der über den Kontakt 14 und den Kontakt 16 verläuft und diese Auslösespule 21 an die Lokalstromquelle 2, 2 anschliesst. Der Stromkreis verläuft vom Pluspol der Ortsbatterie 22 über Kontakt 14, Kontakt 16, Auslösespule 21 zum Minuspol der Batterie 2.'3. Die Auslösespule erhält also sofort Strom und öffnet sofort den Leitungsschalter 2.
Durch das Kontaktstück 13 ist zwar auch die leitende Verbindung zwischen den Kontakten 14 und 15 hergestellt worden, so dass das bereits genannte Relais 19 Strom bekommt. Das Relais 19 steuert zwei Kontakte, einen Ruhekontakt 23 und einen Arbeitskontakt 24. Der Arbeitskontakt 24 schliesst den Spannungskreis des wattmetrischen Triebsystems 12, d. h. bei der Erregung des Relais 19 wird das
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Ruhestromkreis, durch welchen das Relais 20 normalerweise dauernd erregt und aufgezogen ist. Der Kontakt 25 des Zeitrelais 20 liegt normalerweise in der gezeichneten Stellung.
Wenn, wie angenommen, der Kurzschluss in solcher Nähe des Relaisortes entstanden ist, dass das Übergewicht des Stromsystems 6
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miteinander verbunden werden, bleibt die Anregung des Reaktanzrelais und die Unterbrechung des Ruhestromkreises des Zeitrelais 20 ohne Wirkung, weil im gleichen Augenblick auch bereits die Auslösespule 24 Strom bekommt.
Liegt der Fehler dagegen in einer Entfernung vom Relaisort, die so gross ist, dass das Übergewicht des Stromsystems 6 über die Kraft des Spannungssystems 5 nicht ausreicht, um die federnden Kontakte 14
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Die Folge davon ist, dass zunächst das Relais 19 Strom bekommt. Der Stromkreis verläuft vom Pluspol der Batterie 22 über den Kontakt 14 und den Kontakt 15 zur Relaisspule 19 und von dort zur negativen Polklemme der Batterie 22 zurück. Wie schon vorhin gesagt wurde, bewirkt Relais 19 durch seinen Kontakt 24 die Einschaltung der Spannungsspule des wattmetrisehen Triebsystems 1 : 2, welches zum
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Stromsystems 11, so dass die Kontakte 18 gar nicht erst geöffnet werden.
Ist dagegen der Fehler in grösserer Entfernung entstanden, dann ist die Spannung im Relaisort so hoch, dass die Kraft des watt-
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Es sei angenommen, dass der Fehler im Schutzbereich des Reaktanzrelais entstanden ist, dass also die Kontakte 18 geschlossen bleiben. Durch die Erregung des Relais 19 ist der Ruhestromkreis für das Zeitrelais 20, der vom Pluspol der Batterie 22 über die Kontakte/8, den Kontakt 25 des Zeitrelais in der Ruhestellung, die Wicklung des Zeitrelais und den in der Ruhestellung stehenden Kontakt 23 geschlossen war, geöffnet worden. Sofort nach der Öffnung des Kontaktes 2. 3 setzt sieh der Kontakt 25 des Zeitrelais in Bewegung.
Dadurch entsteht zunächst im Zeitrelais selbst eine zweite Unterbrechung
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kontakt erreicht und, wie angenommen, die Kontakte 18 durch das Reaktanzrelais geschlossen sind, kommt ein Auslösestromkreis zustande, der vom Pluspol der Ortsbatterie über die Kontakte 18 den in der Arbeitsstellung stehenden Kontakt 2. des Zeitrelais 20 und die Auslösespule 21 zum Minuspol der Batterie 22 verläuft. Die Zeit, die der Kontakt 25 braucht, um von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung überzugehen, kann im Zeitrelais beliebig eingestellt werden. Sie ist mindestens so gross, dass, wenn der Fehler in der Nachbarstreeke entstanden ist, das Impedanzkipprelais am Anfang dieser Strecke mit Sicherheit vorher Zeit zum Auslösen des dortigen Leitungssehalters hat.
Gleichzeitig mit der Einschaltung des Erregerstromkreises für die Spule 21 wird die Wieder-
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kreis des Zeitrelais 20 auch über den Arbeitskontakt des Zeitrelais verlaufen kann. Der Stromkreis wird allerdings erst vollendet, wenn infolge Abschaltung des Leitungsfehlers das Impedanzkipprelais in seine Ruhelage zurückkehrt, wodurch das Relais 19 stromlos wird, so dass der Kontakt 28 in die Ruhelage zurückfällt.
Die Aberregung des Relais 19 hat gleichzeitig die Vernichtung des Drehmomentes der Ferraris- scheibe 8 zur Folge, so dass also durch die Rückkehr des Kontaktgliedes des Impedanzkipprelais auch
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kann in bekannter Weise eine Signaleinrichtung 26 angeschlossen werden, die am Relaisort oder gegebenenfalls auch über Fernmeldeeinrichtungen an der Überwachungsstelle anzeigt, dass der Leitungschalter 2 gefallen ist.
Die gezeichnete Anordnung lässt sich durch unwesentliche Änderungen in eine solche Schutzeinrichtung umwandeln, bei welcher das Reaktanzrelais nicht eine, sondern mehrere Zeitstufen besitzt, wobei mit der Einschaltung jeder neuen Zeitstufe gleichzeitig eine Erweiterung des Schutzbereiches des Relais verbunden ist.
Das Zeitrelais 20 kann beispielsweise, wenn sein Kontakt 25 die Arbeitsstellung
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kann derartig getroffen werden, dass dem Kontaktglied 17 des Reaktanzrelais noch ein zweites Kontaktpaar gegenübersteht, welches dann geschlossen wird, wenn die Kraft des wattmetrischen Systems 12 überwiegt. Das zweite Zeitrelais kann grundsätzlich so beschaffen sein, wie das Zeitrelais 20, d. h. es besitzt einen Wechselkontakt, der, um von der einen Kontaktstellung in die zweite überzugehen, eine bestimmte, zweckmässig einstellbare Zeit braucht.
In dem Augenblicke, in dem der'Wechselkontakt seine Ruhelage verlässt, unterbricht er einen Kurzschluss für einen mit der Spannungsspule der wattmetrischen
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rückgelegt hat, schliesst er an seinem Arbeitskontakt dann zum zweiten Male einen Auslösestromkreis, der über die Kontakte M verläuft, d. h. der parallel zu dem Arbeitskontakt des in der Figur gezeichneten Zeitrelais liegt.
Es ist ohne weiteres noch eine dritte Zeitstufe einzuführen, indem beispielsweise von dem zweiten Zeitrelais, falls nach Ablauf der zweiten Zeitstufe der Kontakt 18 noch nicht geschlossen ist, ein zweiter Widerstand in Reihe mit der Spannungsspule oder parallel zur Stromspule des wattmetrischen Relais 12 eingeschaltet wird und wobei das dritte Zeitrelais ebenfalls einen zu dem Arbeitskontakt des
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Unter Verwendung eines Reaktanzkipprelais, wie es in der Figur beispielsweise gezeichnet ist, lässt sich auch mit dem Impedanzrelais ein Reaktanzrelais mit stetig wachsender Verzögerungszeit verwenden.
Es können sämtliche in der Figur dargestellten Teile benutzt werden, wenn zugleich mit der Anlegung des Reaktanzrelais 19 noch ein Zeitwerk in Gang gesetzt wird, das die Grösse des von dem wattmetrischen Relais 12 ausgeübten Drehmomentes von einem anfänglich hohen Wert stetig verkleinert der umgekehrt die Kraft des Stromsystems 11 stetig vergrössert. Die Vergrösserung oder Verkleinerung ler Kraftwirkungen kann dabei entweder mechanisch durch Änderung eines Hebelarmes, an dem die Kraft angreift, oder elektrisch durch fortschreitende Änderung der Erregerstromstärke erzielt werden.
Es ist nicht notwendig, dass das Impedanzrelais gleichzeitig zur Anregung des Reaktanzrelais lient. Es kann unter Umständen auch vorteilhaft sein. das Impedanzkipprelais für Schnellauslösung beizubehalten und das Reaktanzrelais für Auslösung mit grösserer Verzögerungszeit zu verwenden,
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kleinerer Stromstärke stromabhängig oberhalb einer gewissen Stromstärke, beispielsweise oberhalb der Nennstromstärke, aber reine Spannungsabhängigkeit besitzt.
Ein solches Relais ist beispielsweise wie das Impedanzkipprelais in der Figur gebaut, jedoch ist die zwischen dem Anker der
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Solange dann das Relais zum Ansprechen kommt, bevor noch der Anker des Stromsystems wieder seinen Anschlag erreicht, ist das System ein reines Impedanzsystem. Bei grösseren Strömen
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der Feder auf der einen Seite mit der Kraft des Spannungssystems auf der andern Seite verglichen wird. Man kann auch im Spannungssystem einen den Hub des Ankers des dortigen Spannungsystems 5 begrenzenden Anschlag anordnen, der aber im Gegensatz zur Stromseite nicht die Anzugsbewegung des Ankers an die Spannungsspule 5, sondern im Gegenteil die Bewegung des Ankers von der Spannungsspule 5 fort begrenzt.
Wenn man dabei auch hier den Anker mit dem doppelarmigen Hebel 7 elastisch kuppelt, so wird bei ganz kleinen Spannungen das System zu einem reinen stromabhängigen
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allein genügt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selektivsehutzschaltung mit von der Entfernung der Fehlerstelle abhängigen Auslosezeiten, gekennzeichnet durch Widerstandsrelais, welche zwei verschiedene Widerstandskomponenten überwachen und auf verschiedene maximale Fehlerentfernungen eingestellt sind und bei ihrem Ansprechen den Leitungssehalter öffnen.