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Einrichtung zur Anregung von Schutzrelaisanordnungen und zur Umschaltung derselben auf die
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nungen in irgendeinem, nicht in der Kurzschlussbahn liegenden Zweig unter der Einwirkung der Verbraucherimpedanzen trotz ihres Grössenuntersehiedes gegenüber der Kurzschlussimpedanz vor der vollständigen Abschaltung der Fehlerstelle fälschlich zur Auslösung gelangen. Diese Möglichkeit wird vermieden, wenn die Anregung nur bei denjenigen Schutzrelaisanordnungen erfolgt, welche sich in der Kurzschlussbahn befinden, denn die Grund-und Grenzzeiten und die Zeit-Ohm-Charakteristiken können für die in demselben Netzzweig liegenden Anordnungen gewöhnlich ohne Schwierigkeit aufeinander entsprechend abgestimmt werden.
Die Trennung der Funktion der Phasenauswahl von der Funktion der Relaisauswahl und die Vornahme der ersteren in ausschliesslicher Abhängigkeit von den Spannungen führt, gemäss einem
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zwei oder mehrere an die gleiche Sammelschiene angeschlossene Objekte zu schützen sind, zu besonders vorteilhaften Lösungen. Wird die Phasenauswahl bloss in Abhängigkeit von den Spannungen vor- genommen, so können auf Grund der Erkenntnis, dass in diesem Fall die Phasenauswahl, nicht aber die Funktion der Relaisauswahl für alle an die gleiche Sammelschiene angeschlossene, also unter dem Einfluss der gleichen Spannungen stehende, Schutzstromkreise die gleiche sein muss, die der Phasenauswahl entsprechenden Umschaltungen zugleich auf die Relaisanordnungen von mehreren Schutzobjekten zur Einwirkung gebracht werden.
Dies ermöglicht gegenüber den bisher bekannten Ausführungen eine sehr bedeutende Verminderung der Relaisanzahl und der Kontakte, somit grössere Einfachheit, Billigkeit und Betriebssicherheit der Einrichtung.
Die Mittel zur Feststellung, ob sich das Schutzobjekt in der Kurzschlussbahn befindet (Relaisauswahl), können weiterhin dadurch vereinfacht werden, dass auf das betreffende Überstrom- oder Unterimpedanzrelais die für den betreffenden Fehlerfall charakteristischen elektrischen Grössen gemäss der von andern Gliedern auszuführenden Funktion der Phasenauswahl zur Einwirkung gebracht werden.
Bei Drehstromsystemen wird dadurch mit einem einzigen solchen Überstrom-oder Unterimpedanzrelais das Auslangen gefunden. In manchen Fällen kann es dabei zweckmässig sein, für das zur Relaisauswahl dienende Überstrom-oder Unterimpedanzrelais nicht die gleichen charakteristischen Grössen auszuwählen wie für die andern Teile der Anordnung (Zeitglied). Dies trifft hauptsächlich für Anordnungen zu, welche einerseits sehr kleine Kurzschlussströme, anderseits ausser Kurzschlüssen auch Doppelerdschlüsse erfassen sollen.
Bei solchen Anordnungen mit zur Relaisauswahl dienenden Unterimpedanzrelais wird bei Erdschlüssen erfindungsgemäss auf den Spannungspfad des Zeit-oder Rich- tung. gliedes die zwischen einem Leiter und Erde bestehende Spannung, hingegen für das zur Relaisauswahl dienende Unterimpedanzrelais die zwischen zwei Leitern bestehende Spannung geschaltet.
Dadurch wird auf einfache Weise erzielt, dass bei einphasigen Erdschlüssen auf dem Spannungspfad des Unterimpedanzrelais nicht die zwischen dem vom Erdschluss betroffene Leiter und Erde bestehende
Spannung, welche Null wäre, zur Einwirkung kommt, was selbstverständlich unzulässig wäre.
In normalen Fällen, und wenn eine Unterscheidung von Doppelerdschluss-und Kurzschluss- fällen nicht erforderlich ist, sind selbstverständlich für die zur Relaisauswahl dienenden Glieder einer- seits und die Zeit-oder Richtungsglieder usw., anderseits die gleichen charakteristischen Grössen zu benutzen. Bei Anwendung phasenwinkelabhängiger Glieder ist daher von vornherein eine Auswahl der winkelgetreuen Grössen vorzusehen. Es sind dann fünf Fälle für die Phasenauswahl zu unterscheiden, da die zur Relaisauswahl dienenden Glieder ausser bei den vier Kurzschlussfällen auch bei Überlast reagieren sollen.
Trotzdem wird erfindungsgemäss die Phasenauswahl nur für Unterscheidung von vier Fällen ausgeführt, indem beim Überlastfall vom Grundsatz der Winkeltreue abgegangen und gewissermassen fälschlich eine einem bestimmten nicht vorliegenden zweiphasigen Fehler entsprechende Phasenauswahl vorgesehen wird. Die Auswahl nicht winkelgetreuer Grössen ist bei Überlast zulässig, weil in diesem Fall nur Auslösung mit Grenzzeit in Frage kommt. Auf diese Weise ist es möglich, gegen- über den bisher bekannten Schaltungen bedeutende Vereinfachungen zu erzielen und beispielsweise mit nur zwei Unterspannungsrelais, welche zwischen je zwei Phasen geschaltet sind, das Auslangen zu finden.
Die Phasenauswahl für den Überlastfall muss bei Verwendung zweier Unterspannungsrelais so erfolgen, als ob ein zweiphasiger Fehler an demjenigen Phasenpaar, an dessen Spannung keines der beiden Unterspannungsrelais geschaltet ist, vorliegen würde. Eine solche Schaltung ist in der weiter unter beschriebenen Fig. 1 gezeigt.
Die Auswahl der charakteristischen Ströme kann so getroffen werden, dass nur bei zweiphasigen Fehlern zwischen den Phasen S-T der Strom der Phase T (JT), bei allen andern Fehlern der Phasenstrom JR ausgewählt wird. Bei einer solchen Stromauswahl wird erfindungsgemäss für den Fall, dass die Grössen winkelgetreu sein sollen, bei den zweiphasigen Fehlern die jeweils zwischen den beiden gestörten Phasen bestehende Spannung, hingegen bei dreiphasigem Kurzschluss eine künstlich gebildete Spannung, welche zwei Drittel der aus der Spannung zwischen den Phasen R-S und der Spannung zwischen den Phasen R-T gebildeten Differenzspannung beträgt, ausgewählt.
Die richtige Wirkungsweise ist dann von der Lage des Spannungssystems gegen Erde, also auch von etwaigen gleichzeitigen einpoligen Erdschlüssen, an anderer Stelle unabhängig.
Die erfindungsgemässe Vornahme der Phasenauswahl nur in Abhängigkeit von den Spannungen und die Trennung von der Funktion der Schutzrelaisauswahl ermöglicht es, auch bei Verwendung
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von Zwischenrelais oder ähnlichen Hilfseinrichtungen für die Phasenauswahl ohne Hilfsstromquelle das Auslangen zu finden.
Infolge der durch die Trennung der Funktionen erzielten Eindeutigkeit des Zusammenhanges zwischen dem Ansprechen der Zwischenrelais und der vorzunehmenden Auswahl der vom Fehler betroffenen Phasen kann die Erregung der Zwischenrelais bzw. der andern Hilfseinrichtungen, jeweils an eine solche Netzspannung angeschlossen werden, welche in dem Fehlerfall, in welchem das betreffende Zwischenrelais zu betätigen ist, nicht bis auf den Lichtbcgenspannungswert zusammenbricht, also von einer Spannung zwischen einer nicht vom Fehler betroffenen Phase und irgendeiner andern Phase.
Die Fig. 1 stellt eine Relaisanordnung dar, in welcher die angeführten Erfindungsgedanken verwirklicht sind. Als zu schützende Objekte sind zwei von der gleichen Sammelschiene abgehende Leitungen vorausgesetzt. Die Sehutzrelaisanordnungen wirken auf die Schalter 1 mittels der Auslösespule 2 ; sie bestehen aus den den beiden Schutzobjekten gemeinsam zugeordneten, zur Phasenauswahl dienenden Glieder 9, 10, 24 und 16, weiters aus den einem jedem der beiden Schutzobjekte getrennt zugeordneten, zur Relaisauswahl dienenden Unterimpedanzrelais 4 und den beispielsweise reaktanz- abhängigen, Zeitgliedern 5. Sämtliche Relais sind in dieser sowie in den nachfolgenden Abbildungen in der den normalen Betriebsverhältnissen entsprechenden Stellung (also nicht im Ansprechzustand) dargestellt.
Die Relaisanordnungen werden durch die Stromwandler.'3 und die Spannungswandler 11 gespeist. Das Unterspannungsrelais 9 ist an die Spannung uv (entspricht der Spannung zwischen den Phasen R-S), das Unterspannungsrelais 10 an die Spannung vw, das Erdschlussrelais 24 an die Spannung oy (entspricht der Spannungsunsymmetrie gegen Erde) angeschlossen. Diese Relaisglieder wirken sowohl auf Relais 4 und 5 beider Schutzobjekte ; wie in Fig. 1 gezeigt, können erstere Relaisglieder beispielsweise ausserdem auf einen Störungsschreiber 8 wirken, welcher mit der Spannung zwischen den jeweiligen gestörten Phasen zu speisen ist.
Das Relais 9 spricht bei Fehlern zwischen den Phasen B- < S'und bei dreiphasigem Kurzschluss, das Relais 10 bei Fehlern zwischen den Phasen S-T und ebenfalls bei dreiph a sigem Kurzschlu ss u nd da s Rela is 24 in a Ilen Erdschlu ssf allen an. Das Zwisch en- relais 16 wird, wie ersichtlich, von der Spannung MM gespeist, u. zw. wird es nur dann erregt, wenn
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Stromkontakte 7 werden nur vom Zwischenrelais 16 betätigt und führen eine Umschaltung vom
Strom JR auf den Strom JT durch.
Aus der Schaltung der Spannungskontakte geht hervor, dass die beiden Schienen a und b, von welchen die Spannungspfade der Zeitglieder 5 gespeist werden, bei nor- malen Spannungsverhältnissen (Überlast) die dem Kurzschluss zwischen den Phasen R-T charak- teristische Spannung uw, bei Kurzschlüssen zwischen den Phasen R-T ebenfalls diese Spannung, bei Kurzschlüssen zwischen den Phasen S-T die Spannung wv, bei Kurzschlüssen zwischen den
Phasen R-S die Spannung uv und bei dreiphasigem Kurzschluss die Spannung up führen. Letztere
Spannung wird zweckmässig aus einem kleinen Hilfstransformator, dessen Primärwicklungen an den
Spannungen uv und uw liegen, gewonnen.
Weiters führen die Schienen a und b bei einpoligem Erd- schluss und bei Doppelerdschliissen zwischen den Phasen R-S oder zwischen den Phasen R-T die
Spannung uo, bei Doppelerdschluss zwischen den Phasen S-T die Spannung 1/'0. Die Spannungs- schienen a und o führen hingegen bei normalen Spannungsverhältnissen oder bei einpoligem Erd- schluss und bei Kurzschlüssen oder Doppelerdschlüssen zwischen den Phasen R-Sstets die Spannung M, bei Kurzschlüssen oder Doppelerdschlüssen zwischen den Phasen S-T die Spannung Mv und bei Kurz- schlüssen oder Doppelerdschlüssen zwischen den Phasen R-T die Spannung uw.
Bei einpoligen Erdschlüssen oder bei normalem Betrieb bzw. bei Überlast wird also für das Zeitglied, trotz dessen Phasenwinkelabhängigkeit, die nicht winkelgetreue Spannung U10 ausgewählt ; da aber in diesen Fällen eine Auslösung der Sohutzrelaisanordnung praktisch nur mit der Grenzzeit in Frage kommt, so ist nur die Relaisauswahl von Bedeutung, d. h. es muss nur die auf das betreffende Unterimpedanzrelais 4 wirkende Spannung a-c eine richtige Unterscheidung, ob sich das Schutzobjekt im Überlastkreis befindet oder nicht, ermöglichen. Dies ist der Fall, denn das Unterspannungsrelais 4 erfordert nur die richtige Grösse der Spannung, hingegen nicht einen richtigen Phasenwinkel, so dass also die Anordnung trotz ihrer ausserordentlichen Einfachheit in allen Fehlerfällen eine ordnungsgemässe Wirkungsweise aufweist.
An Stelle von Unterimpedanzrelais können für die Relaiswahl auch zusammenwirkende Überstrom-und Unterspannungsrelais verwendet werden. Die Relaisauswahl erfolgt in diesem Falle nur dann positiv, wenn sowohl das Überstromrelais als auch das Unterspannungsrelais ansprechen. Analog dem oben dargelegten Erfindungogedanken, wonach die der ausschliesslich spannungsabhängigen Phasenauswahl entsprechenden Umschaltungen zugleich auf die Relaisanordnungen von mehreren Schutzobjekten zur Einwirkung gebracht werden, kann nun auch das für die Relaisauswahl dienende Unterspannungsrelais (ebenfalls ausschliesslich spannungsabhängig) für alle Relaisanordnungen zugleich benutzt werden.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. la. Dieselbe ist vollkommen gleich der Anordnung nach Fig. 1, jedoch sind die Glieder 4 nicht als Unterimpedanz-, sondern als Überstromrelais ausgebildet ; um die unterimpedanzartige Wirkungsweise zu erzielen, ist das Unterspannungsrelais 37 vorgesehen.
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Dasselbe wirkt auf beide Sehutzrelaisanordnungen, indem, wie ersichtlich, jeder der beiden Spannungpfade nur dann Spannung erhält, wenn das betreffende zugehörige Überstromrelais 4 und ausserdem das gemeinsame Unterspannungsrelais 37 anspricht.
Durch einen weiteren Erfindungsgedanken kann der Vorteil erreicht werden, dass zur Phasenauswahl dienende Glieder nicht für Dauerbetrieb mit voller Netzspannung bemessen sein müssen und daher empfindlicher und betriebssicherer ausgeführt werden können. Hiezu werden nur diejenigen zur Phasenauswahl dienenden Glieder dauernd an Spannung belassen, die die Auswahl der auf die zur Relaisauswahl dienenden Glieder zur Einwirkung zu bringenden charakteristischen Grössen vornehmen, während die Einrichtungen zur Auswahl der auf die übrigen Glieder der Anordnung zur Einwirkung zu bringenden charakteristischen Grössen erst durch Ansprechen der Relaisauswahlglieder an Spannung gelegt werden. Dieser erstgenannte Teil der Phasenauswahlglieder arbeitet also nicht unabhängig von den Relaisauswahlgliedern.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 2, in welcher wie in Fig. 1, 2 die Auslösespule, 3 die Stromwandler, 4 zur Relaisauswahl dienende Überstromrelais,
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11 den Spannungswandlersatz und 12 den zur Bildung der Spannung 1lp dienenden Hilfstransfor- mator darstellen. Im Gegensatz zur Anordnung nach Fig. 1 erfolgt die Relaisauswahl durch Überstromrelais ; auf die Glieder 4 wirken also nur die charakteristischen Ströme, nicht aber die charakteristischen Spannungen ; da für die Auswahl der charakteristischen Ströme das Relais 10 genügt, ist es zulässig, das Relais 9 erfindungsgemäss durch die zusätzlichen Kontakte der Glieder 4 nur bei Auftreten von Fehlern an Spannung zu schalten. Relais 9 kann daher unter Umständen konstruktiv einfacher ausgebildet sein als Relais 10.
Im übrigen entspricht die Wirkungsweise den Anordnungen nach Fig. 1 bzw. Fig. la.
Bei Schutzrelaisanordnungen, bei welchen die Funktion der Relaisauswahl ausser strom-auch spannungsabhängig erfolgt, besteht die Gefahr, dass im Falle von Störungen in den sekundären Spannungskreisen infolge Ausbleibens der auf das spannungsabhängige Relaisauswahlglied wirkenden Spannung Fehlauslösungen eintreten. Solche Fehlauslösungen können durch die Trennung der Phasenauswahl und der Relaisauswahl vermieden werden, u. zw. zunächst dadurch, dass die zur Phasenauswahl dienenden Glieder einerseits und die zur Relaisauswahl dienenden Glieder (z. B.
Unterimpedanzrelais) anderseits an je ein getrenntes Sekundärspannungssystem geschaltet sind und dass durch ein zusätzliches Überwachungsorgan die Anregung verhindert wird, wenn die bei normalem Betrieb auf die Relaisauswahlglieder wirkende Spannung ungleich der entsprechenden Spannung des andern, auf die Phasenauswahlglieder wirkenden Sekundärspannungssystems wird.
Störungen im ersteren Sekundärspannungssystem können infolge des unter dem Einfluss des zweiten ungestörten Spannungsystems stehenden, nicht ansprechenden Unterimpedanzrelais von vornherein keine Auslösung herbeiführen, sie bewirken vielmehr nur eine Umschaltung des Spannungspfades des Unterspannungsrelais auf andere Spannungsphasen des ungestörten Sekundärspannungssystems ; Änderungen der Phasenauswahl sind deshalb zweckmässig in bekannter Weise zu signalisieren, um dadurch auf die Störungen im Sekundärspannungssystem aufmerksam zu machen.
Eine Fehlauslösung wäre also nur dann möglich, wenn die Störung gerade diejenige Phase des zweiten Sekundärspannungssystems betrifft, welche auf die zur Relaisauswahl dienenden Glieder geschaltet ist, welche Möglichkeit aber erfindungsgemäss durch die zusätzliche Überwachungsvorrichtung vermieden wird ; diese Vorrichtung verhindert nämlich die Anregung, wenn das Ausbleiben der betreffenden Spannung nur in dem einen Sekundärspannungssystem, was ja nur auf eine Störung in diesem Spannungssystem zurückgeführt werden kann, erfolgt.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 3 a. In derselben sind der besseren Übersichtlichkeit halber nur die Spannungskreise, nicht hingegen die Stromkreise dargestellt. Es bedeuten wiederum 9 und 10
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Anschluss der Relais 9, 10, 24 und 16 erfolgt in vollkommen gleicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1, u. zw. an die Spannungskreise des Spannungswandlersatzes Hi ; der Anschluss der Spannungsschienen a-b---e erfolgt hingegen über die verschiedenen Spannungskontakte an den Spannungwandlersatz 112, Das Überwachungsrelais 1'1 spricht bei Ungleichheit der Spannungen Mi, i und u, w, an ;
demgemäss ist die Betätigungsspule desselben an die Klemmen angeschlossen, wobei die Klemmen Wl und W2 miteinander kurz verbunden'sind. Die allgemeine Wirkungsweise ist vollkommen gleich mit der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1. Tritt jedoch irgendein Fehler in den sekundären Spannungskreisen auf, so erfolgt auch dann keine fälschliche Anregung durch eines der, in der Abbildung nicht dargestellten, Unterimpedanzrelais 4, wenn diese Störung ein Ausbleiben der Spannung an den Spannungspfaden der Relais 4 bewirkt. In diesem Falle spricht ja das Relais 17 an und verhindert die eventuelle Anregung durch das Unterimpedanzrelais 4, indem es die Spannungszuführung zur Schiene b unterbricht.
Das bei Unterimpedanzanregung gefürchtete fälschliche Ansprechen bei Durchbrennen von Schmelzsicherungen usw. wird also auf diese Weise sicher vermieden.
Die Möglichkeit, dass in den beiden Sekundärspannungssystemen zugleich eine Störung auftritt, wird selbstverständlich wegen ihrer grossen Unwahrscheinlichkeit nicht berücksichtigt,
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An Stelle von zwei getrennten Spannungswandlersätzen kann auch vorteilhaft ein einziger
Spannungswandlersatz verwendet werden, wenn von den Klemmen desselben je zwei getrennte
Leitungen mit getrennten Überstromschutz (z. B. Schmelzsicherungen) zur Relaisanordnung geführt werden. Erfahrungsgemäss treten nämlich Störungen weniger in den Spannungswandlersätzen selbst, als hauptsächlich in den Verbindungsleitungen oder in den Schmelzsieherungen auf.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann die gleiche Sicherheit gegen Störungen in den sekundären Spannungskreisen auch ohne zusätzliche Überwachungsvorrichtung 17 erzielt werden, u. zw. in der Weise, dass die auf die zur Relaisauswahl dienenden Glieder geschaltete Spannung bei normalem Betrieb dem die Phasenauswahlglieder speisenden sekundären Spannungssystem, bei
Fehlern (abnormalen Spannungsverhältnissen) hingegen dem andern sekundären Spannungssystem entnommen wird. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 3 b, in welcher 9 und 10 die Unterspannungsrelais,
24 das Erdschlussrelais, 16 das Zwischenrelais, 12 den zur Bildung der Spannung up dienenden Hilfstransformator, 111 und 112 die beiden Spannungswandlersätze darstellen.
Die Wirkungsweise ist analog der Anordnung nach Fig. 2 ; das Überwachungsrelais 17 erübrigt sich jedoch, weil im Falle einer Störung der bei normalem Betrieb auf die Spannungspfade der (in der Abbildung nicht dargestellten) Unterimpedanzrelais 4 wirkenden Spannung Mi W1 ein Ansprechen des Relais 9 erfolgen muss, so dass dadurch die Umschaltung des Spannungspfades des Unterimpedanzrelais 4 auf die dem andern, also nicht gestörten Spannungssystem angehörende Spannung V2 eintritt.
In allen diesen Fällen ist es, wie bereits angeführt, zweckmässig, Änderungen der Phasenauswahl zu signalisieren, auch wenn keine Auslösung der Schutzeinrichtung eintritt. Es wird durch diese Sig- nalisierung darauf aufmerksam gemacht, dass entweder eine Störung im Netz oder eine Störung in den sekundären Spannungskreisen aufgetreten ist ; letzteres ist ohne weiteres daran zu erkennen, dass die geänderte Stellung der Phasenauswahlglieder andauert und nicht nach wenigen Sekunden wieder in die Normalstellung zurückkehrt. Auf Grund der Signalisierung kann dann die Störung in den sekun- dären Spannungskreisen, ehe sie noch bei Auftreten eines wirklichen Kurzschlusses im zu schützenden
Netz zu einer Fehlauslösung führte, behoben werden.
Die auf diese Weise erzielte Sicherheit gegen
Fehlauslösungen von Relaisanordnungen mit spannungsabhängiger Relaisauswahl bei Störungen in den sekundären Spannungskreisen kann gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch noch erhöht werden, dass die Phasenauswahlglieder von möglichst allen Spannungen, u. zw. beider Sekundär- spannungssysteme, gespeist werden, so dass alle oder fast alle Spannungskreise durch die bei Änderung der Phasenauswahl auftretende Signalisierung überwacht werden, wobei die in den verschiedenen Fehlerfällen auf die zur Relaisauswahl dienenden Glieder wirkenden Spannungen derartig beiden
Systemen entnommen werden müssen, dass bei Störungen in dem einen Sekundärspannungssystem jeweils eine Spannung des andern Sekundärspannungssystems auf die Spannungspfade der Relaisauswahlglieder geschaltet wird.
Die Sicherheit gegen Fehlauslösungen durch Störungen in den Sekundärspannungssystemen bleibt dann die gleiche wie bei den oben angeführten Anordnungen, die Überwachung der sekundären Spannungskreise erstreckt sich jedoch auf den grössten Teil derselben. Um diese Erstreckung auf alle oder beinahe alle Phasen der beiden Sekundärspannungssysteme ohne Vermehrung der Relaisglieder zu erzielen, kann es zweckmässig sein, die zur Phasenauswahl dienenden Unterspannungsrelais durch je zwei zwischen je zwei Phasen bestehenden Spannungen zu beeinflussen, so dass sie bereits bei Verminderung von nur einer dieser Spannungen ansprechen. Besonders vorteilhaft ist eine solche Beeinflussung durch die Differenz von zwischen je zwei Phasen bestehenden Spannungen, welche Differenz der unverketteten Spannung einer Phase entspricht.
Bei Drehstrom kann, wie eine einfache geometrische Betrachtung der Spannungsvektoren erkennen lässt, an Stelle der unverketteten Spannungswerte die Spannung zwischen einer Phase und dem Mittelpunkt eines zwischen den beiden andern Phasen liegenden Spannungsteiles verwendet werden. Eine derartige Anordnung, bei welcher die Phasenauswahl durch an diese den unverketteten Werten entsprechende Spannungen geschaltete Unterspannungsrelais bewirkt wird und welche bei Unterbrechung irgendeiner Phase des sekundären Spannungssystems eine Änderung der Phasenauswahl und damit Signalisierung der aufgetretenen Unterbrechung und trotzdem keine fälschliche Auslösung herbeiführt, zeigt Fig. 4. In derselben ist an Stelle von zwei Spannungswandlersätzen nur ein Spannungswandlersatz 11 vorgesehen.
Es werden jedoch von den Klemmen desselben je zwei Spannungsleitungen zu der Relaisanordnung geführt, auf welche Weise die zwei getrennten Sekundärspannungssysteme erhalten werden. Jede der Spannungsleitungen ist durch eine eigene Schmelzsicherung 35 geschützt. 9 und 10 bedeuten wiederum je ein Unterspan-
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unverketteten Spannungen proportionalen Spannungswerte dar. Das Relais 9 ist demgemäss von der der unverketteten Spannung Mi 81 (si = Spannungsmitte von V1 Wi), das Relais 10 von der der unverketteten Spannung W2 2 ( ( == Spannungsmitte von U2 v2) entsprechenden Spannung erregt.
Das Relais 9 spricht also sowohl bei Fehlern zwischen den Phasen R-S als auen zwischen den Phasen R-T an, das Relais 10 sowohl bei Fehlern zwischen den Phasen S-T als auch zwischen den Phasen R-T.
Wie ersichtlich, erfolgt bei Ausbleiben der Spannung in irgendeinem der sekundären Spannungskreise eine Änderung der Phasenauswahl und damit Signalisierung. Die Änderung erfolgt weiters derart, dass jeweils bei Störungen in dem einen Sekundärspannungssystem eine Spannung des andern
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Sekundarspannungssystems den Spannungspfaden, d. h. den Spannungsschienen a e, zugefiilu. t wird. Die Stromumschaltung erfolgt in Abhängigkeit vom Relais 9 (ein Zwischenrelais ist also nicht grundsätzlich erforderlich), u. zw. in der Weise, dass bei der den normalen Spannungsverhältnissen entsprechenden Relais stellung der Strom JT, hingegen im Ansprechzustande dieses Relais der Strom Jss
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Energierichtungsglied.
Die erfindungsgemässe Trennung der Funktion der Phasenauswahl von der Funktion der Schutz- relaisauswahl ermöglicht es, erstere unabhängig von den Absolutwerten von Spannung, Strom oder
Impedanz, nämlich ausschliesslich durch Vergleich zweier gleichartiger elektrischen Grössen vorzunehmen. Auf diese Weise können für die Phasenauswahl Relais, welche von den Absolutwerten der elektrischen Grössen abhängig sind, entbehrt werden, was insofern vorteilhaft ist, als solche Relais, wie die Erfahrung zeigt, eine verhältnismässig sorgfältige Überwachung und eine periodische Nach- eiehung erfordern ; auch bedingt die erforderliche Einstellbarkeit dieser Relais konstruktive Er- schwerungen, welche bei auf Vergleich zweier Spannungen oder Ströme beruhenden Relais entfallen.
I Besonders vorteilhaft ist es, bei Drehstromsystemen gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken den jeweilig die Phasenauswahl bestimmenden strom-oder Spannungsvergleieh zwisehen einer unver- ketteten Grösse (Phasenstrom, unverkettete Phasenspannung) und der aus den beiden andern unver- ketteten Grössen des Drehstromsystems gebildeten verketteten Grösse (Stromdifferenz, verkettete
Spannung) vorzunehmen. Ein solcher Vergleich ergibt nämlich mittels eines einzigen Relais ein vollkommen eindeutiges Ergebnis bezüglich der Fehlerphasen, auch wenn die Spannungen zwischen der gesunden und den kranken Phasen infolge der Entmagnetisierung durch die Eurzsehlussströme im betreffenden Generator stark absinken.
Bei jedem zweiphasigen Kurzschluss tritt eine sehr wesent- liche Änderung des Verhältnisses der unverketteten zu der genannten verketteten Grösse ein. Bei einem
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scheidung dieser Fehlerfälle mittels eines solchen Vergleichsrelais ist also eine besondere Genauigkeit der Wirkungsweise nicht erforderlich. Ausserdem ergibt sich, wie bereits erwähnt, bei Anwendung dieser Relais der wichtige Vorteil, dass die Wirkungsweise nicht von dem Verhalten der betreffenden Generatoren bei zweiphasigen Kurzschlüssen, welches insbesondere von der Geschwindigkeit der Erregungsregelung abhängig ist, beeinflusst wird. Die konstruktive Ausbildung von Spannungsrelais erfolgt vorteilhaft mit zwei Kontaktstellungen, also ohne eine der Gleichgewichtslage entsprechenden Mittelstellung.
Die Wirkungsweise des Relais ist dann je nachdem, ob dem normalen Verhältnis der Spannungen 1 : \/3 die dem Überwiegen der unverketteten Spannung oder die dem Überwiegen der verketteten Spannung entsprechende Kontaktstellung zugeordnet wird, derart, dass durch das Ansprechen des Relais, d. h. durch den Übergang der Kontakte von der normalen Stellung in die entgegengesetzte Stellung, im ersteren Falle ein bestimmtes Phasenpaar, nämlich das der verketteten Spannung entsprechende, im letzteren Falle eines von zwei bestimmten Phasenpaaren ; nämlich eines der beiden andern Phasenpaare als das kurzgeschlossene gekennzeichnet wird. Diese eindeutige Wirkungsweise der Spannungsvergleichsrelais ergibt, wie weiter unter gezeigt, sehr vorteilhafte Mög- lichkeiten zur einfachen Bewerkstelligung der Phasenauswahl.
Die Phasenauswahl kann auch durch Vergleich der Ströme vorgenommen werden. Es ist dann das betreffende Vergleichsrelais besonders zweckmässig einerseits mit dem Strom JR, ander-
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auf den Phasenstrom JT gesteuert werden. Eine derartige Anordnung ist in der Fig. 5 dargestellt, in welcher 1 den dem Sehutzobjekt zugehörigen Schalter, 2 die Auslösespule, J die Stromwandler,
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4 ein Überstromrelais, 5 das Zeitglied und 6 bzw. 6'die Wicklungen und 7 die Kontakte des Stromvergleichsrelais darstellen.
Wie ersichtlich, ist das Stromvergleichsrelais einerseits vom Phasenstrom JR, anderseits sowohl vom Phasenstrom JR als auch vom Phasenstrom JT, etwa entsprechend der
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den Umschaltungen der charakteristischen Grössen können besonders einfach und vorteilhaft in Ver- bindung mit bestimmten Schaltungen der sekundären Stromkreise durchgeführt werden. Eine solche
Stromschaltung besteht darin, dass der Strompfad der Relaisanordnung ständig im Stromkreis der
Phase R liegt und dass bei zweiphasigem Fehler zwischen den Phasen S-T der Strom der Phase T auf den Strompfad im positiven Sinne dazu geschaltet wird.
Diese dargelegte Stromschaltung ergibt in Verbindung mit der weiter oben beschriebenen mittels Vergleich von unverketteten und verketteten Spannungen durchzuführenden Phasenauswahl besonders vorteilhafte Lösungen. Für den Fall, dass bei dreiphasigem Kurzschluss die den Schutzrelaisanordnungen zugeführten charakteristischen Grössen nicht genau winkelgetreu sein müssen, ist eine solche sehr zweckmässige Lösung in Fig. 6 dargestellt. Bei derselben sind die sekundären Stromkreise vollständig dargestellt und auch die Sammelschiene und die zu schützenden abgehenden Leitungen angedeutet.
Es bedeutet 2 die Auslösespule, 3 die Stromwandler, 4 das Überstromrelais, 5 das Zeitglied, 7 die Stromumschaltkontakte, 9 ein von der unverketteten Spannung vs und der verketteten Spannung MM erregtes Spannungsvergleiehsrelais, 10 ein solches von der unverketteten Spannung us und der verketteten Spannung vw erregtes Relais. Relais 9 spricht bei Sinken des verhältnismässigen Wertes der unverketteten Spannung, Relais 10 bei Sinken des verhältnismässigen Wertes der verketteten Spannung an. Das Relais 9 nimmt die Umschaltung der Spannungspfadklemme b von w auf v, das Relais 10 die Umschaltung der Spannungspfadklemme a von u auf w vor.
Wie bereits angeführt, entsprechen die in den Abbildungen dargestellten Relaisstellungen den normalen Betriebs- verhältnissen. 14 und 15 bedeuten je einen Spannungsteiler, mittels welchen die den unverketteten Spannungen proportionalen Spannungen für die Erregung der Spannungsvergleichsrelais gebildet werden. Gemäss den zur Erregung gewählten Spannungen und den dem Normalbetrieb entsprechenden Kontaktstellungen spricht das Relais 9 an, wenn ein Fehler zwischen den Phasen RS oder zwischen den Phasen S-T vorliegt ; das Relais 10 spricht hingegen nur bei Fehlern zwischen den Phasen S-T
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was bei impedanzabhängigen Zeitgliedern als auch eventuellen Richtungsgliedern eine richtige Funktion ergibt.
Die erfindungsgemässe Verwendung von zwei Spannungsvergleichsrelais ermöglicht auch die winkelgetreue Erfassung der dreipoligen Kurzschlüsse. Aus dem Ansprechen bzw. Nichtansprechen der beiden Relais ergeben sich die den vier Fehlerfällen entsprechenden vier Kombinationsfälle ; je einer'Kontaktstellung eines Relais entsprechen also jeweils zwei mögliche Fehlerfälle. Um die Umschaltung der Strompfade unmittelbar oder über Zwischenrelais durch eines der beiden Vergleichsrelais vornehmen zu können, ist demgemäss erforderlich, dass die Umschaltung vom Strom Je auf
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erfolgt ; erfindungsgemäss wird deshalb die Anordnung in der Weise ausgebildet, dass die Zuschaltung des Stromes der Phase T nicht nur bei Fehlern zwischen den Phasen S-T, sondern auch bei solchen zwischen den Phasen JASS bewirkt wird.
Die Erregung des die Umschaltung der Strompfade steuernden Spannungsvergleichsrelais ist dann zweckmässig so vorzunehmen, dass dasselbe in diesen beiden Fehlerfällen anspricht, was durch eine Erregung des Relais mit der unverketteten Spannung vs und der verketteten Spannung uw erzielt wird. Eine derartige Schaltung, bei welcher in allen vier Fehlerfällen die charakteristischen Grössen winkelgetreu sind, ist in der Fig. 7 dargestellt. Es wird wie z.
B. bei der Schaltung nach Fig. 1, die aus der Spannung uv und aus der Spannung wu gebildete Spannung up beim dreiphasigen Fehler angewendet. 2 bedeutet wiederum die Auslösespule, 3 die Stromwandler, 4 ein Unterimpedanzrelais, 6 das Zeitglied, 7 die Stromumsehaltkontakte, 9 und 10 die Spannungsvergleichsrelais, wobei das Relais 9 von der unverketteten Spannung vs und der verketteten Spannung uw und das Relais 10 von der unverketteten Spannung ws und der verketteten Spannung uv erregt wird.
Beide Relais sprechen bei Sinken des verhältnismässigen Wertes der unverketteten Spannung an. 9 nimmt die Umschaltung des Stromes und die Umschaltung der Spannungspfadklemme a von u auf u oder M) und die der andern Spannungspfadklemme b von p oder w auf v vor ; von Relais 10 wird die Umschaltung der Spannungspfadklemme a von u auf w und der Spannungspfadklemme b von p auf w bewirkt. 11 bedeutet wiederum die Spannungswandler, 12 den zur Bildung der Schwerpunktsspannung und der Spannung up dienenden Hilfstransformator. Aus der dargestellten Schaltung
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Diese vorteilhafte Schaltung kann durch Anwendung von weiter oben dargelegten Erfindungsgedanken, welche Sicherheit gegen Störungen in sekundären Spannungskreisen gewähren, weiterhin vervollkommnet werden. Zweckmässig wird dabei die dem Spannungsvergleiehsrelais 9 zugeführte unverketete Spannung vs dem ersten Spannunssystem, die verkettete Spannung MM dem zweiten Spannungssystem und die dem andern Spannungsvergleiehsrelais 10 zugeführte unverkettete Spannung ws dem zweiten Spannungssystem und die verkettete Spannung uv dem ersten Spannungssystem entnommen ;
weiterhin wird die dem Umschaltkontakt des Relais 9 zugeführte Spannung u dem ersten Spannungssystem, v dem zweiten Spannungssystem und die dem zur Umsehaltung von M auf it, dienenden Umschaltkontakt des Relais 10 zugeführten Spannungen dem zweiten Spannungssystem, die dem andern Umschaltkontakt des Relais 10 zugeführte Spannung w dem ersten Spannungssystem entnommen ; die Spannung up wird zweckmässig aus der dem ersten Spannungssystem entnommenen Spannung uv und der dem zweiten Spannungssystem entnommenen Spannung mv gebildet.
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zwischen den Phasen S-T auch bei dreiphasigem Kurzschluss auf den Strompfad wirkt, ermöglicht z.
B. eine sehr vorteilhafte Anordnung mit zwei zur Phasenauswahl dienenden Unterspannungsrelais.
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erwünscht sein, so brauchen die Zwischenrelais nur von je einem Unterspannungsrelais gesteuert werden. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 8, in welcher 2 die Auslösespule"3 die Stromwandler, 4 Überstromerlais, 5 die Zeitglieder, 7 die Stromumschaltkontakte, 9 und 10 je ein Unterspannungsrelais, 11 den Spannungswandlersatz und 12 den zur Bildung der Spannung pi ; benutzten Hilfstrans- formator bedeuten. Relais 9 ist von der Spannung uv, Relais 10 von der Spannung vw erregt. Ähnlich Fig. 2 liegt Relais 9 nur bei Ansprechen einer der beiden Überstromrelais 4 an Spannung.
Bei Normalbetrieb befinden sich die Unterspannungsrelais in der gezeichneten Stellung ; an den Schienen a-b liegt also, wie ersichtlich, die Spannung uw ; die gleiche Spannung entspricht dem Fall eines zweiphasigen Fehlers zwischen den Phasen R-T, da in diesem Falle keines der beiden Unterspannungsrelais anspricht ; dem Strompfad wird in beiden angeführten Fällen der Strom JE zugeführt. Bei Fehlern zwischen den Phasen Rus spricht das Relais 9 an ; demgemäss tritt in diesem Falle keine Umschaltung des Strompfades ein, hingegen wird an die Spannungsschienen a-b an Stelle der Spannung ut die Spannung uv geschaltet. Bei Fehlern zwischen den Phasen S-T spricht das Relais 10 an, wodurch
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Durch die angeführte Umschaltung der Strompfade wird es, wie aus näheren Überlegungen hervorgeht, ermöglicht, Störungen der spannungsabhängigen Relaisauswahl durch die bei zweiphasigen Fehlern verbleibenden Betriebsströme zu vermeiden, wenn die kleinsten vorkommenden Kurzschluss- ströme nicht unter etwa 40% des grössten vorkommenden Laststromes sinken. Bei noch weitergehenden Anforderungen kann die Störung durch die Betriebsströme gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch vermieden werden, dass durch Stromvergleiehsrelais die Anregung der Schutzeinrichtungen verhindert wird, wenn der Strom in einer durch die Funktion der Phasenauswahl als krank gekennzeichneten Phase kleiner ist als der in der gesunden Phase.
Dieses Kriterium ist für Kurzschlüsse eindeutig, da einerseits der Kurzschlussstrom selbstverständlich grösser als der Betriebsstrom und anderseits der Betriebsstrom in der gesunden Phase ungefähr doppelt so gross ist als der Betriebsstrom in einer kranken Phase. Zweckmässig erfolgt deshalb bei Fehlern zwischen den Phasen R-S und zwischen den Phasen S-T der Stromvergleich zwischen den Strömen JR und JT. Bei Fehlern zwischen den
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lungen des Relais sinngemäss umgeschaltet werden müssen. Für diese Umschaltung können weitgehend die für die Auswahl der charakteristischen Grössen erforderlichen Stromumschaltungen benutzt
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werden.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 9, in welcher 2 wiederum die Auslösespule, J die Strom- wandler, 4 ein Unterimpedanzrelais, J das Zeitglied, 7 die Stromumschaltkontakte, 9 und 10 die Spannungsvergleichsrelais, 11 die Spannungswandler und 12 den zur Erzeugung der Schwerpunktsspannung und der Spannung up dienenden Hilfstransformator bedeuten. 19 stellt eine zusätzliche Sperreinrichtung dar, welche vom Stromvergleichsrelais 6-6'gesteuert wird. Die Wirkungsweise der Phasen- auswahlglieder entspricht vollkommen der Anordnung nach Fig. 7. Die beiden Seiten des Stromvergleichsrelais 6-6'besitzen je zwei Wicklungen.
Die Umschaltung der in diesen Wicklungen fliessenden Ströme erfolgt ausschliesslich in Abhängigkeit vom Spannungsvergleichsrelais 9, u. zw. durch die Kontakte 7 und 21 in der Weise, dass bei Fehlern zwischen den Phasen R-S oder S-T in der linken Wicklung der linken Seite kein Strom, in der rechten Wicklung der linken Seite hingegen der Strom JB und in der linken Wicklung der rechten Seite der Strom JT und in der rechten Wicklung der rechten Seite kein Strom fliesst ; es erfolgt also in diesen Fehlerfällen, wie erwünscht, ein Vergleich des Stromes JR mit dem Strom JT.
Bei Fehlern in den Phasen T-R oder R-S-T fliesst in der linken Wicklung der linken Seite der Strom JT, in der rechten Wicklung der linken Seite der Strom J im gleichen Richtungssinn ; in der linken Seite der rechten Wicklung fliesst der Strom JT, in der rechten Wicklung der rechten Seite der Strom JR, jedoch in entgegengesetzter Richtung wie der Strom JT in der linken Wicklung ; in den beiden letztgenannten Fehlerfällen erfolgt also der Vergleich zwischen den
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kleiner ist als der Strom JT, was einer Bewegung der Kontakte des Stromvergleichsrelais nach rechts entspricht ; bei Fehlern zwischen den Phasen S-T hat die Sperrung hingegen bei Ausschlag der Relaiskontakte nach links zu erfolgen und bei Fehlern zwischen den Phasen T-.
R, wie aus der Betrachtung der aus den einzelnen Wicklungen fliessenden Strömen hervorgeht, ebenfalls bei Ausschlag nach links.
Der Zusammenhang zwischen Sperrung und der Ausschlagsrichtung des Stromvergleichsrelais 6-6' ist also im erstgenannten Fehlerfall entgegengesetzt demjenigen in den letztgenannten Fällen. Die erforderliche Umschaltung der Sperrvorrichtung von der einen Seite des Stromvergleichsrelais- Umschalt- kontaktes auf die andere erfolgt zweckmässig durch einen vom Spannungsvergleichsrelais 10 gesteuerten Umschaltkontakt in der aus der Fig. 8 ersichtlichen Weise. Das Stromvergleichsrelais 6-6'kann selbstverständlich mit bloss einer Wicklung auf jeder Seite ausgeführt werden, wenn diese Wicklungen von den Sekundärseiten je eines Hilfsstromwandlers gespeist werden, welche ihrerseits je zwei, in gleicher Weise wie die einzelnen Wicklungen des in der Fig. 8 dargestellten Stromvergleichsrelais 6-6' anzuschliessen sind.
Diese erfindungsgemässe Vermeidung von Störungen der Relaisauswahl durch die bei zwei-
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erfolgt.
In der Fig. 1 u. ff. sind Anordnungen dargestellt, bei welchen die charakteristischen Grössen auch in Doppelerdschlussfällen winkelgetreu und grössengetreu sind. Bei denselben ergibt sich aber, beispielsweise bei Impedanz-oder Reaktanzzeitgliedern, nur dann eine distanzrichtige Ablaufzeit, wenn der bei Doppelerdschlüssen durch die Fehlerstelle fliessende Kurzschlussstrom ausschliesslich durch die Erde, nicht aber durch einen zweiten vom Fehler betroffenen Phasenleiter zurückfliesst. Diese Voraussetzung trifft unter gewissen Umständen, nämlich beim sogenannten Kurzschluss mit Erdberührung, nicht zu.
Nähere Überlegungen ergeben, dass falls der gesamte durch die Fehlerstelle fliessende Strom durch einen Phasenleiter zurückfliesst, die als charakteristische Spannung ausgewählte Spannung zwischen dem einen Leiter und Erde nur halb so gross ist, als bei den beschriebenen Schaltungen erforderlich wäre. Erfindungsgemäss wird dieser Übelstand dadurch vermieden, dass ein Ansprechen des Erd- schlussrelais und damit Umschaltung auf das Potential o verhindert wird, wenn sich das für die Anregung massgebende Glied bereits im Ansprechzustande befindet.
Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, dass sich ein Kurzschluss mit Erdberührung häufig in der Weise ausbildet, dass ein gewöhnlicher zweiphasiger Kurzschluss durch Zerstörung der Isolation gegen Erde an der Kurzschlussstelle in einem Kurzschluss mit Erdberührung übergeht.
Eine Anordnung mit dieser erfindungsgemässen Wirkungsweise ist in Fig. 10) dargestellt ; in derselben bedeuten wiederum 2 die Auslösespulen, ; die Stromwandler, 4 die zur Relaisauswahl dienenden Überstromrelais, 5 die Zeitglieder, 9 und 10 die Spannungsvergleichsrelais, 11 den Spannungswandlersatz, 12 den zur Bildung der unverketteten Spannungen bzw.
der Spannung up verwendeten Hilfstransformators, 7 die Stromumschaltkontakte und 24 das von der Spannung oy erregte Erdschlussrelais. Die Wirkungsweise ist im allgemeinen den bereits dargelegten Anordnungen gleich, nur die Speisung des Relais 24 erfolgt, wie ersichtlich, in der Weise, dass die Spannung o nur dann an die Betätigungsspule des Relais geschaltet ist, wenn sich entweder alle Überstromrelais 4 im Normalzustand (also nicht im Anspreehzustand) befinden oder aber das Relais 24 angesprochen hat ; letzteres ist also nur möglich, wenn der Erdsohluss vor dem Ansprechen der Relais 4 eingetreten ist ; war hingegen dem Erdsohluss ein Kurzschluss vorangegangen, so
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wird das Ansprechen des J.
Mais 24 durch die Unterbrechung in der Zuführung der Spannung o verhindert. Auf diese Weise wird also in den häufigen Fällen, in welchen einem Kurzschluss mit Erd- berührung ein gewöhnlicher Kurzschluss vorangeht, die für diesen Fehlerfall charakteristische verkettete Spannung und nicht die Spannung zwischen Leiter und Erde ausgewählt.
In sehr einfacher Weise kann der Möglichkeit eines Kurzschlusses mit Erdberührung erfindungsgemäss dadurch Rechnung getragen werden, dass in die Zuführung der Spannungspfadklemme b bei unerregtem Erdschlussrelais eine Impedanz geschaltet wird, die die im Spannungspfad wirksame Spannung derart vermindert, dass die bei erregtem Erdschlussrelais wirksame Spannung einem Mittelwert der für den Fall des normalen Erdschlusses und für den Fall des Kurzschlusses mit Erdberührung in Betracht kommenden richtigen Spannungen entspricht. Die dann in den verschiedenen Fehlerfällen auftretende Abweichung der impedanzgetreuen Spannungsgrösse von der wirksamen Spannunggrösse ist dann so gering, dass sie praktisch zu keinen Unzukömmlichkeiten führt.
Um eine Abhängigkeit der in den Spannungspfaden der Relaisanordnungen wirksamen Spannung von der Anzahl der jeweils angeregten Relaisanordnungen infolge des Spannungsabfalles in der vorgeschalteten Impedanz zu vermeiden, werden gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken alle von der betreffenden Umschalteeinrichtung versorgten, durch Relaisauswahlglieder einzuschaltenden Spannungspfade parallel geschaltet, so dass also bei Ansprechen eines einzigen dieser Glieder stets die gleiche Beeinflussung durch den Spannungsabfall in der vorgeschalteten Impedanz eintritt. Selbstverständlich setzt diese Ausführung voraus, dass trotz Erregung der Spannungspfade keine Auslösung der betreffenden Relaisanordnung stattfinden kann, wenn das zur Relaisauswahl dienende Glied nicht anspricht.
Trifft letztere Voraussetzung nicht zu, so kann die gewünschte Unabhängigkeit von der Anzahl der ansprechenden Relaisauswahlglieder durch Anwendung zweier Ersatzimpedanzen erreicht werden, wobei dieselben derartig zu schalten sind, dass beim Ansprechen eines der beiden Anwurfglieder nur der eine zugehörige Spannungspfad, jedoch infolge der Ersatzimpedanz mit einer beiden Spannungpfaden entsprechenden Belastung, eingeschaltet wird.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann die angeführte Auswahl der Stromphasen so ausgestaltet werden, dass bei Vorhanaensein eines Stromwandlers in jeder Phase eine genaue Erfassung der Doppelerdschlussfälle erzielt wird. Auch bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemässen Stromauswahl erfordert dieselbe bloss die Zuschaltung des Phasenstroms JT bei Fehlern zwischen den Phasen S-T oder ausserdem bei Fehlern zwischen den Phasen ss-fS oder R-S-T. Der ständig im
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troffenen Phase zugehörigen Phasenstromes vermehrt um den mit dem Faktor c multiplizierten Erdstrom.
Es ist bekannt, dass ein derartiger Strom im Zusammenwirken mit der Spannung der betreffenden Phase gegen Erde eine genaue Erfassung der Doppelerdschlussfälle ergibt, wenn c einen bestimmten, den betretfenden Leitungskonstanten entsprfchenaen Wert aufweist. Die zu der angegebenen Stromgrösse zugehörige winkel-und impedanigetreue Spannung ist bei Doppelerdschlüssen ale zwischen dem betreffenden Leiter und Erde bestehende Spannung, hingegen bei Kurzschlüssen nur die halbe zwischen zwei Leitern bestehende Spannung. Zweckmässig wird die Spannungshalbierung dadurch erreicht, dass in die Zuführung zur Spannungspfadklemme b bei unerregtem Erdschlussrelais eine entsprechend bemessene Impedanz geschaltet ist.
Aus diesen Darlegungen geht auch hervor, dass die Spannungsverminderung, welche, gemäss weiter oben angeführten Erlindungcgedanken, der Möglichkeit eines Kurzschlusses mit Erdberührung Rechnung tragen soll, auf einen Wert zwischen den Grenzen des fachen und des Vs. (1 + c) fachen der verketteten Spannung erfolgen muss.
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satz,- den zur Bildung dpi'unverketteten Spannungen und der Spannung up verwendeten Hilfstransformator darstellt.
In die Verbindung der Spannungsumschaltkontakte ist, wie ersichtlich, eine
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Parallelschaltung der Spannungspfade der Zeitglieder erfolgt, so dass sich der Spannungsabfall in der Impe- danz 26 stets in gleicher Weise, unabhängig davon, ob nur eines oder beide Überstromrelais 4 ansprechen, ergibt. Selbstverständlich muss dafür gesorgt sein, dass eine Auslösung nur bei Ansprechen des be- treffenden Relais 4 stattfinden kann. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Anordnung gleich der bei den vorangegangenen Abbildungen bereits dargelegten.
Diese erfindungsgemässe Stromauswahl zur Erfassung der Doppelerdschlüsse kann auch für
Erfassung einpoliger Kurzschlüsse in Netzen mit geerdetem Nullpunkt, insbesondere in Verbindung mit rein stromabhängigen Schutzrelais, sehr vorteilhaft angewendet werden. Dem Strompfad der
Schutzrelais wird bei der in Fig. 11 dargestellten Schaltung in allen Kurzschlussfällen, auch wenn der
Kurzschluss zwischen Erde und einer Phase besteht, Kurzschlussstrom zugeführt ; allerdings ist das
Verhältnis des durch das Schutzobjektfliessenden Kurzschlussstromes zu dem im Strompfad der Schutz- relaisanordnung fliessenden Strom nicht bei allen Fehlerfällen das gleiche ; durch Wahl des Faktors e = 1 kann diese Variation auf den Wert 1 : 2 beschränkt werden.
Beispielsweise eignen sich in der darge- legten Schaltung unabhängige Überstromzeitrelais sehr vorteilhaft zum Schutze von im Nullpunkt geerdeten Netzen.
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Strom im Schutzrelaisstrompfad mittels eines solchen parallel geschalteten Hilfstransformators willkürlich vervielfacht und dadurch auf einen für die Prüfung ausreichenden Wert gebracht wird. Hiezu ist nur erforderlich den im übrigen gegebenenfalls zur Doppelerdschlusserfassung verwendeten Hilfstransformator mit geeigneten Anzapfungen zu versehen. Die Schaltung kann dabei zweckmässig derart getroffen werden, dass die Vervielfachung des Stromes nur bei Betätigung des Stromumschaltkontaktes eintritt.
Die Relaisanordnung führt dann, auch wenn bereits die für die Prüfung erforderliche Einschaltung vonMessinstrumenten usw. vorgenommen ist, nur den normalen Betriebsstrom und die Prüfung, d. h. Vervielfachung des Stromes, kann in bequemer Weise durch blosses Betätigen des Stromumschaltkontaktes vorgenommen werden. Im Falle, dass der Stromumschaltkontakt durch ein Zwischenrelais betätigt wird, so genügt es, dieses Zwischenrelais zu steuern, wozu vorteilhaft die Klemmen der Betätigungsspule aus der geschlossenen Relaisanordnung herausgeführt werden. Eine Anordnung mit der erfindungsgemässen zur Relaisprüfung geeigneten Schaltung zeigt Fig. 12.
In derselben bedeuten ; ; die Stromwandler, 4 die zur Relaisauswahl dienenden Überstromrelais, 6 die Zeitglieder, 7 die Strom-
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die von denselben gesteuerten Zwischenrelais, 24 das Erdschlussrelais, 11 den Spannungswandlersatz, 12 den zur Bildung der unverketteten Spannungen und der Spannung up dienenden Hilfs- transformator, 26 die Impedanz zur Spannungshalbierung, 27 den zur Überlagerung des Summenstromes und zur Prüfung dienenden Hilfstransformator mit der Anzapfung 36,30 und 31 von Hand
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Zeitmesser. Bei der rechts gezeichneten Relaisanordnung entspricht die Stellung der Schalter 30 und 31 dem normalen Betriebszustand, bei der links gezeichneten Relaisanordnung entspricht sie hingegen dem prüfungsbereiten Zustand.
Bei letzterem wird, wie ersichtlich, der Strompfad der Relaisanordnung nur vom jeweiligen Betriebsstrom durchflossen, solange sich die Stromumschaltkontakte 7 in der gezeichneten Stellung befinden. Erfolgt jedoch durch Einschalten des Schalters 33 eine Erregung des Relais 28, so tritt Umschaltung der Kontakte 7 ein, und es ergibt sich dann eine durch die Anzapfung 36 festgelegte Vervielfachung des Betriebsstromes im Strompfad, welche so lange andauert, als die Umschaltung der Stromkontakte währt.
Um gleichzeitig mit der Herstellung der zur Prüfung geeigneten Stromwerte auch die für die Prüfung erforderlichen, gegenüber dem normalen Betriebszustand entsprechend verminderten Spannungen auf die Relaisanordnung einwirken lassen zu können, wird zugleich mit der Steuerung des Zwischenrelais 28 zweckmässig der Belastungswiderstand 34 parallel zu den Strompfaden der Sehutzrelaisanordnungen eingeschaltet, so dass durch die Stromaufnahme dieses Widerstandes in der Impedanz 26 ein der gewünschten Spannungsverminderung entsprechender Spannungsabfall auftritt. Wie weiters in der Abbildung gezeigt, kann mit dem Schalter 33 auch zugleich der Zeitmesser Z eingeschaltet werden, wodurch eine genaue Kontrolle der Ablaufzeit ermöglicht ist.
Auf diese Weise wird also ohne besondere Hilfsmittel und ohne wesentliche Änderung der sekundären Messwandlerstromkreise mit Hilfe des normalen Betriebsstromes und der normalen Betriebsspannung
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rasch und mühelos eine Überprüfung der gesamten Relais-und Wandleranordnung durchgeführt.
Es ist möglich, dass Fehler infolge an der Fehlerstelle auftretende Zerstörungen oder aus irgend- welchen andern Ursachen in eine andere Fehlerart übergehen. Bei einem solchen Übergang tritt eine Änderung der Phasenauswahl ein, was bei Relaisanordnungen mit spannungsabhängigen Zeitgliedern, wie eine nähere Überlegung zeigt, zu einer fälschlichen Auslösung führen kann. Bei einer Änderung der Phasenauswahl wird nämlich der Spannungspfad des Zeitgliedes umgeschaltet, so dass bei normaler
Ausführung der betreffenden Umschaltvorrichtung durch eine kurze Zeit hindurch eine Unterbrechung des Stromkreises im Spannungspfad stattfindet, wodurch manche Arten von Zeitgliedern, unter dem alleinigen Einfluss des Stromes, eine momentane, den wirklichen Spannungsverhältnissen nicht ent- sprechende Auslösung bewirken.
Erfindungsgemäss wird dieser Übelstand dadurch vermieden, dass die Umschaltungen des Spannungspfades der Zeitglieder unterbrechungslos erfolgen. Zweckmässig werden hiezu vor die einzelnen Spannungsumschaltkontakte gleichgrosse Impedanzen zwecks möglichst niedriger Begrenzung der bei der unterbrechungslosen Umschaltung auftretenden Ströme geschaltet.
Eine nähere Untersuchung ergibt, dass bei gegebenem Phasenwinkel der Vorschaltimpedanz, bei gegebenem Leistungsverbrauch der Spannungspfade und bei einer gegebenen zugehörigen Spannung, der durch die vorzuschaltende Impedanz begrenzte Überschaltstrom dann ein Minimum wird, wenn der Scheinwiderstand der Vorschaltimpedanz möglichst entgegengesetzt gleich ist dem resultierenden
Scheinwiderstand der Spannungspfade. Erfindungsgemäss werden deshalb Strombegrenzungsimpedanzen so ausgeführt, dass sie einen den betreffenden Spannungspfadimpedanzen möglichst gleichen Schein-
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der Spannung E erforderliche Va-Leistung der Spannungspfade und fi die Differenz des inneren Phasenwinkels dieser Spannungspfadleistung und des inneren Phasenwinkels der Vorschaltimpedanz bedeutet.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken werden die Strombegrenzungsimpedanzen vor jedem in der betreffenden Anordnung auf die Spannungspfadklemme b schaltbaren Kontakt angeordnet und gemäss den für die zweckmässige Erdschlusserfassung bestehenden Erfordernissen bemessen, so dass diese Impedanzen sowohl die Funktion der Begrenzung des Umschaltstromes als auch die der in den verschiedenen Fehlerfällen erforderlichen Spannungsverminderung erfüllen.
Eine derartige Anordnung ist in Fig. 14 gezeigt, in welcher wiederum 2 die Auslösespule, s die Stromwandler, j die zur Relaisauswahl dienenden Überstromrelais, 5 die Zeitglieder, 7 die Stromumschaltkontakte, 9 und 10 die zur Phasenauswahl dienenden Spannungsvergleichsrelais, H den Spannungswandlersatz und 12 den zur Bildung der unverketteten Spannung und der Spannung up benutzten Hilfstransformatordarstellen. 26 bedeutet wiederum zur Spannungsverminderung dienende Impedanzen, welche nun vor jeden bei unerregten Erdschlussrelais zur Spannungspfadklemme b führenden Kontakt geschaltet sind.
Diese Impedanzen vermindern daher nicht nur aie verketteten Spannungswerte auf den erforderlichen Wert, sondern sie ermöglichen auch in einfacher Weise die unterbrechungslose Umschaltung der Spannungskontakte. Allerdings sind solche Begrenzungswiderstände auch bei dem an den Spannungen u und 10 liegenden, zur Spannungspfadklemme a führenden Umschaltkontakt erforderlich, weshalb die Anordnung eines in der Abbildung ersichtlichen zusätzlichen Schliesskontaktes, welcher die bei diesem Kontakt angeordnete Begrenzungsimpedanz bei Beendigung des Umschaltvorganges kurzschliesst, notwendig ist.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken werden die für die Begrenzung des Umschaltstromes oder für die Spannungsverminaerung dienenden Vorschaltimpedanzen ausserhalb der Umschalteinrichtung möglichst nahe an der Spannungsquelle angeordnet, so dass sie die betreffende Spannungsphase bei Kurzschlüssen in den sekundären Spannungskreisen usw. gegen Auftreten zu hoher Ströme schützen.
Eine Anordnung, bei welcher dieser sowie die meisten der oben dargelegten
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beiden Spannungswandlersätze, 12 den zur Bildung der Spannung Mp dienenden Hilfstransformator, 14 und 15 je einen zur Bildung der den unverketteten Spannungen proportionalen Spannungen dienenden Spannungsteiler, 18 Verbindungsleitungen zwecks Parallelschaltung der Spannungspfade, 27 Stromtransformatoren, < ? und J die zu letzteren gehörigen Umschalter, 26 die Vorsonaltimpedanzen und 35 Abschmelzsicherungen zum Schutz der nicht durch Vorschaltimpedanzen geschützten Spannungphasen dar. Die Anordnung ist, wie ersichtlich, infolge Verwendung der Spannung up bei dreiphasigem Kurzschluss für winkelabhängige Zeitglieder geeignet.
Sie ermöglicht weiters die Erfassung sehr kleiner Kurzschlussströme, da die Relaisauswahl mittels Unterimpedanzglieder erfolgt. Die erfindungsgemässe Anordnung der Hilfstransformatoren 27 ergibt in Verbindung mit dem die Spannung halbierende Vorschaltimpedanzen 26 eine genaue Erfassung der Doppelerdschlussfälle. Der Hilfstransformator 27 ermöglicht weiters Prüfungen der Relaisanordnung während des Betriebes, nur mit Hilfe des Betriebs-
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stromes und der Betriebsspannung vorzunehmen. Die richtige Energieanzeige ist durch Auswahl von bei den jeweiligen zweiphasigen Fehlerfällen nicht vollkommen zusammenbrechenden Spannungen sichergestellt.
Die Umschaltung der Spannungskreise erfolgt unterbrechungslos, so dass auch bei Übergang eines Fehlers auf eine andere Fehlerart keine Momentanauslösung stattfinden kann. Die für die erforderliche Spannungsverminderung und für die Begrenzung der Umsehaltströme dienenden Impedanzen 26 sind weiters derart angeordnet, dass sie einen Teil der Spannungsphasen vor unzulässigen Überströmen mit vollkommener Sicherheit, ohne eine Unterbrechung im StörungsfaIIe herbeizuführen, schützen.
Zur Speisung der Spannungskreise dienen zwei getrennte Spannungswandlersätze, und die Schaltung derselben auf die verschiedenen Spannungskreise der Phasenauswahlglieder und der von diesen betätigten Spannungskontakte ist derart, dass einerseits bei einer jeden Störung in einem der beiden Sekundärspannungssysteme eine Änderung der Phasenauswahl und damit eine (nicht dargestellte) Signalisierung und anderseits eine solche Umschaltung eintritt, dass die Spannungspfade der zur Relaisauswahl dienenden Unterimpedanzrelais 4 jeweils an das andere nicht gestörte Sekundärspannungssystem geschaltet sind, so dass eine fälschliche Anregung infolge der Störung im sekundären Spannungskreis nicht eintreten kann.