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Differentialschutzanordnung.
Bei Transformatoren wird durch den Differentialsehutz der herein-und herausfliessende Strom verglichen. Tritt ein innerer Fehler auf, so nimmt der Transformator mehr Strom auf als er abgibt.
In dem Relais tritt ein entsprechender Strom auf, der die Abschaltung herbeiführt. Ändert man das Übersetzungsverhältnis des Transformators, so muss man auch im Stromwandlerkreis eine Änderung vornehmen, damit bei gesundem Transformator die Ströme von der Primär-und Sekundärseite in ihrer Einwirkung auf das Differentialrelais sich aufheben. Dies wird meistens durch Umzapfen der Stromwandler oder der Zwischenwandler erreicht. Unterlässt man dies, so entsteht ein Differenzstrom über das Relais. Bei Kurzschlüssen im Netz steigt dieser Strom derartig an, dass der Transformator unberechtigterweise abgeschaltet wird. Das Umzapfen des Differentialschutzes ist lästig und wird leicht vergessen. In neuerer Zeit werden auch die Grosstransformatoren immer häufiger so eingerichtet, dass man das Übersetzungsverhältnis im Betriebe ändern kann.
Dies geschieht durch sogenannte Lastumschalter oder Regulierschalter. Das Umzapfen wird meist mehrmals am Tage vorgenommen, je nachdem die Belastungsverhältnisse es verlangen. Auf diese Weise kann man z. B. die Verbraucherspannung konstant erhalten. Bei derartigen Regel-oder Reguliertransformatoren kann man einen Differentialschutz in der bisher üblichen Art nicht anbringen, da ein jedesmaliges Umschalten der Stromoder Hilfswandler ganz unmöglich ist und nur zu Störungen führen würde.
Es soll jetzt angenommen werden, ein Transformator habe einen Differentialschutz, der so abgeglichen ist, dass über das Relais kein Strom fliesst.
Reguliert man nun den Transformator z. B. in den Grenzen +10%, so ergibt dies bei 5 Amp.
Stromwandler-Normalstrom im Relaiskreis einen Fehlerstrom von 0,1. 5 ==+0, 5 Amp. Dies würde bei gesundem Betrieb und der meist üblichen Anspreehstromstärke von 1 bis 2 Amp. für das Differential-
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Fehlerstrom so weit an, dass das Relais auslöst.
Man kann hiegegen nur Abhilfe schaffen, wenn man ein Mittel ausfindig macht, welches den Differentialschutz bei Kurzschlüssen im Netz ausser Betrieb setzt, ihn dagegen betätigt bei Störungen im Innern des Transformators oder innerhalb des von den Stromwandlern eingegrenzten Teiles der Anlage. Die nachstehend beschriebene Erfindung erfüllt in neuartiger Weise diese Bedingungen.
Um die Arbeitsweise einer solchen Einrichtung zu zeigen, ist in Fig. 1 ein normaler Differentialschutz dargestellt. 1 und 2 seien Primär- und Sekundärseiten eines Transformators, 3 und 4 die zugehörigen Stromwandler, deren Sekundärseiten 5 und 6 das Differentialrelais 8 enthalten. Dieser Kreis ist der Einfachheit halber nur einpolig gezeichnet. Bei normalem Betrieb rufen die Ströme J1 und J2 der Hochvoltseiten der Wandler die entsprechenden Wandlersekundärströme Js und J4 hervor. Sie fliessen um das Differentialrelais 8 herum, das stromlos bleibt.
In Fig. 2 ist der Differentialstromkreis nochmals für eine Phase dargestellt. Es sei in der Wicklung J an der Stelle 10 ein Kurzschluss eingetreten, der von dem Kurzschlussstrom J5 gespeist wird. Kann der Transformator auch von seiner Sekundärseite Energie bekommen, so entsteht noch der Strom J6.
Die zugehörigen Sekundärströme J, und Jg fliessen einander entgegen und lösen das Relais aus.
Das Ergebnis ist also folgendes (Fig. 3) : Ströme in Richtung J, und J oder umgekehrt müssen den Schutz betätigen. Fliessen dagegen zwischen den Punkten 12-9 und 9-11 Überströme Jg und J10
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Diese Auswahl kann man am besten durch ein wattmetrisches Relais treffen, dessen eines System 13 z. B. zwischen den Punkten 12-9 eingeschaltet ist und dessen anderes System 14 zwischen 9 und 11 liegt, also vom andern Stromwandler gespeist wird. Ein Netzkurzschluss gibt dann eine bestimmte Aus- sehlagriehtung, ein Defekt im Transformator entweder keinen oder bei beiderseitiger Speisung des Trans- formators, einen entgegengesetzten Ausschlag.
Der ausschlag bei Netzkurzsehluss verhindert das Schalten des Differentialschnutzes, z. B. durch Stromunterbrechung.
Zweekmässigerweise lässt man die Verriegelung des Differentialrelais erst dann eintreten, wenn beide Wandlerstromkreise Überstrom führen. Dies kann entweder durch Einfügen von Überstromrelais geschehen oder durch stark gesättigte Kraftlinienwege im wattmetrischen Relais. Durch die letzte
Massnahme erreicht man, dass das wattmetrische Relais nicht bei einem ganz grossen Strome in dem einen
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beiden Stromwandlerkreisen zu speisen, kann man auch den Differenzstrom benutzen.
Dieses Prinzip soll in Fig. 4 erläutert werden.
Es seien 13-15 und 14--16 wattmetrische Relais, bei denen in irgendeiner Weise die eine Spule von dem Wandlerstrom, die andere Spule von dem Differenzstrom gespeist werden. Bei einem Fehler im Transformator zeigt sich eine bestimmte Ausschlagrichtung, bei der der Schutz arbeiten soll. Bei Netzkurzschlüssen zeigen die Wattmeter keinen Ausschlag, wenn der Differenzstrom = 0 ist, da eine Spule stromlos ist. Tritt bei Netzkurzschluss ein Differenzstrom auf, so schlägt das eine wattmetrische Relais nach der einen Seite, das andere wattmetrische Relais nach der andern Seite aus. Man kann die.
Kontakte nun so einrichten, dass in diesem Fall der Schutz nicht ansprechen kann.
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In dieser Stellung kann der Differentialsehutz auslösen. Die Spule 15, 16 magnetisiert beide Anker, sie wird vom Differenzstrom durchflossen. Solange der Differenzstrom = 0 ist, wirkt das Relais als reines Überstromrelais. Durch Abheben des Kontaktes 24 bei Überstrom verhindert es das Ansprechen des Differentialschutzes. Fliesst dagegen ein Differenzstrom über die Spule lö-lss, so werden die Anker 19-20 trotz des Überstromes von den Polen 17-18 weggedrückt, M bleibt geschlossen und der Schutz arbeitet.
Fliesst bei Netzkurzschluss ein Differenzstrom, so will ein wattmetrisches System anziehen, das andere abstossen ; der Einfluss des Differenzstromes hebt sieh auf, da die Anker 19, 20 starr verbunden sind. Diesem Vorgang überlagert sich das Anziehen der Anker durch den Überstrom. Ist der bestimmte Wert erreicht, so spricht das Relais an und der Schutz ist verriegelt. Wird ein Transformatorfehler nur von einer Seite gespeist, so stösst das zugehörige wattmetrische System kräftig den Anker ab. Das zweite wattmetrisehe System erfährt eine Anziehung, wenn in diesem Falle noch ein Betriebsstrom ins Netz
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dingungen. Man kann statt des Doppelrelais auch zwei getrennte Relais benutzen mit je einem Kontakt.
Auch bei einer solchen Anordnung ziehen beide Relais gleichzeitig nur bei Netzkurzschluss an und verriegeln.
Durch Anbringen eines besonderen Kontaktes, z. B. 2- ? (Fig. 5) kann man zugleich einen Überstromsehutz anschliessen. Es ist auch möglich, mit nur einem Wattmetersystem auszukommen. In Fig. 7 muss das wattmetrisehe Relais bei der Stromrichtung J7 und J8 den Differentialsehutz zum An-
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ausgeführt. Das gleiche Verfahren mit dem wattmetrischen Relais lässt sich auch bei allen ändern Differentialsehutzsystemen anwenden, z. B. wenn das Differentialrelais über Hilfswandler angeschlossen ist oder Hilfswandler oder sonstige Hilfskreise zwischengeschaltet sind, oder bei andern Schaltungen des Transformators.
Dabei ist eine künstliche Phasenverschiebung des einen Stromes oder der Anschluss über Hilfswandler zweckmässig, damit die auf das Wattmeter wirkenden Ströme wieder richtig in Phase kommen. Das Prinzip bleibt dasselbe.
Es wird erfindungsgemäss das Zusammenwirken der Wandlersekundärströme von Primär-und Sekundärseite des Transformators allein oder das Zusammenwirken dieser Wandlersekundärströme und der Differenzströme in wattmetrischen Systemen derart benutzt, dass bei übermässigem Anwachsen des Transformatordurchgangsstromes der Differentialsehutz ausser Tätigkeit gesetzt wird. dagegen bei inneren Fehlern im Transformator eine ordnungsmässige Auslösung erfolgt. Auf diese Weise lässt sich
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ein Differentialschutz schaffen, an dem man im Betriebe nichts zu ändern braucht. Er ist also vorzug- weise für regelbare Transformatoren geeignet.
Baut man eine derartige Einrichtung bei normalen Trans- formatoren ein, so hat man auch hier die Gefahr beseitigt, dass bei Netzkurzschlüssen durch das An- wachsen von Fehlerströmen ungewollte Abschaltungen vorkommen.
Die hier mit besonderer Berücksichtigung des Transformatorensehutzes als Erfindung beschriebenen
Anordnungen kann man prinzipiell bei allen andern Differentialschutzschaltungen ebenfalls zur An- wendung bringen. Diese. Differentialschutzschaltungen für beliebige elektrische Systeme, z. B. der Generatordifferentialschutz oder Sammelschienendifferentialschutz sind in ähnlicher Art und Weise aufgebaut wie der Transformatorschutz. Nur arbeiten hiebei unter Umständen mehr als zwei Wandler auf die gleiche Brücke oder den entsprechenden Relaiskreis. Es lassen sieh auch hier sinngemäss die gleichen Anordnungen treffen wie bei dem vorher beschriebenen Transformatorschutz. So ist es z.
B. vorteilhaft, bei dem Sammelschienendifferentialschutz in ähnlicher Weise wie bei dem oben beschriebenen
Doppelankerrelais alle Wandlerströme die Kerne von Magneten erregen zu lassen, vor denen sich mit- einander gekuppelte Anker befinden, die von dem Differenzstrom erregt werden. Hiedurch entsteht gewissermassen ein Vielfaches des oben beschriebenen Doppelankerrelais.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Differentialschutzanordnung zur Verhinderung von Fehlauslösungen bei übermässigem An- wachsen des Durehgangsstromes in dem zu schützenden Anlageteile, dadurch gekennzeichnet, dass die
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flussen, dass bei Netzkurzschluss der Differentialsehutz ausser Tätigkeit gesetzt wird.