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Differenzialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile.
Gegenstand des Stammpatentes ist eine Differen- tialschutzeinrichtung für elektrische Anlageteile, bei der als Schutzrelais ein unter dem Einfluss zweier entgegengesetzt gerichteter Kräfte stehendes polarisiertes Gleichstromrelais dient, in dem dem gleichgerichteten Differenzstrom ein ebenfalls gleichgerichteter, dem Durchgangsstrom entspre- chender Strom magnetisch oder elektrisch entge- genwirkt. Im Stammpatent wird insbesondere zwecks Verhinderung des Auslösens des Schutz- relais bei Einschaltung leerlaufender Transforma- toren od. dgl. vorgeschlagen, die in Stromstössen (Einschaltströmen) vorhandenen Oberwellen zur
Erhöhung der Sperrwirkung des Relais heranzu- ziehen. Durch im Sperrkreis und im Differential- kreis angeordnete Siebmittel können die Obeiwel- le. n im Sperrkreis hervorgehoben und im Differen- tialkreis unterdrückt werden.
Bei sehr starrem
Netz und bei innenliegenden Kurzschlüssen, auf die der Differentialschutz, bestimmungsgemäss an- sprechen soll, können die Kurzschlussströme so gross sein, dass die Stromwandler übersättigt wer- den und dadurch auf der Sekundärseite der Wand- ler ; Oberwellen auftreten, die die Auslösung des Schutzrelais trotz Vorliegen eines innerem Fehlers unter Umständen ähnlich wie beim Leereinschalten eines Transformators sperren können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Differential- schutzeinrichtung für elektrische Anlageteile gemäss Patent Nr. 167797, bei der, insbesondere zwecks Verhinderung des Auslösens des Schutz-
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Nähere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen besprochen. In Fig. l ist mit 1 der zu schützende Anlageteil, insbesondere ein Transformator, bezeichnet.
Durch die hier nur einphasig dargestellte Differentialschaltung werden die Ströme vor und'hinter dem Anlageteil in an sich bekannter Weise miteinander verglichen. Auf jeder Seite des zu schützenden Teiles 1 ist ein Stromwandler 2 bzw. 3 angeordnet. Der Durchgangs- oder Sperrstrom wird über den Zwischenwandler 4, das Oberwellensieb 5 und nach Gleichrichtung im Gleichrichter 6 dem Schutzré1ais D zugeführt. Der im auslösenden Sinn wirkende Differenzstrom gelangt ebenfalls über einen Zwischenwandler 7, ein Oberwellensieb 8 und den Gleichrichter 9 zum Schutzrelais D, das z. B. ein Drehspulrelais ist und mit seinem Kontakt d den Auslöser 10 schaltet.
Bei innen liegendem und einseitig gespeistem
Kurzschluss Hiesst ein dem Kurzschlussstrom ent- sprechender Strom durch die hallbe Primärwick- lung des Sperrwandler 4 und durch den Differen-
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und 3 gegebenen Schutzstrecke werden, wenn diese Wandler einwandfrei übersetzen, beide Primärwicklungsteile des Sperrwandler 4 vom Durchgangsstrom durchflossen und es tritt kein Differenzstrom auf.
Um das zu erreichen, sind die Wandler 2 und 3 so bemessen, dass sie erst oberhalb des bei äusserem Fehler maximal auftretenden Kurzschlu. ssstromes in Sättigung kommen können.
Im Ausführungsbeispiel nach Fiv. 1 ist die Be-
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Sperrwirkunghalb dieser Grenzspannung stellt der Begrenzer 11 einen sehr hohen Widerstand dar, der fast keinen Strom aufnimmt. Oberhalb dieser Grenze übernimmt er den Stromanteil, der über dem Grenzwert des Sperrstromes liegt. Hiezu kann z. B. ein
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eckiger Charakteristik dienen.
Der Sperrgleichstrom ist durch den Kondensator 13 geglättet, wodurch der Begrenzer 11 nur vom Gleichstrommittelwert und nicht von der. Kurvenform des Sperrgleichstromes abhängig ist.
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Schaltung wird an Hand eines Zahlenbeispieles näher besprochen. Dazu wird angenommen, dass bei Nennstrom und innerem Kurzschluss (einseitig gespeist) der Spemstrom J =0, 5 beliebige Einheiten und der Differenzstrom Ju =1, 5 sei. Es
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Kurzschlussstrom bei äusserem Kurzschluss etwa den 20fachen Nennstrom erreichen kann. Bei innen liegendem Kurzschluss kann der Kurzschlussstrom, z. B., bei Klemmkurzschluss auf der Speiseseite, viel grösser sein. Er ist praktisch nur durch die Kurzschlussleistung des Netzes begrenzt, kann also den 50fachen Nennstrom und noch mehr betragen.
Im Sinne der Erfindung ist die Überstromkennziffer M der Wandler mit mindestens 20 bemessen und die Sperrwirkung mit einem Wert begrenzt, der etwa dem 20fachen Nennstrom bei äusserem Kurzschluss entspricht. Der Sperrstrom Jgpfürden
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strom dann 20X0, 5+20X0, 5=20, wobei beide Wicklungshälften des Sperrwandlers 4 stromdurchflossen sind und die Wandler 2,3 noch nicht im Sättigungsgebiet arbeiten. Nimmt man an, dass die Wandler 2,3 erst oberhalb des 20fachen Nennstromes in Sättigung gehen, so beträgt bei einseitig gespeistem inneren Kurzschluss der Differenzstrom bei 20fachem Nennstrom JD=20#1,5=30.
Der Sperrstrom ist hiebei, weil nur eine Wiek-
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ist, JSD=10. Der Differenzstrom überwiegt und löst sicher aus. Der Grenzwert 20 des Sperrstromes wird bei innen liegendem Kurzschluss erst bei 40fachem Nennstrom erreicht und wird durch die Strombegrenzung gemäss der Erfindung auch bei noch grösseren Kurzschlussströmen annähernd konstant gehalten. Der Grundwellenanteil im Stromwandlerstrom nähert sich auf Grund einer theoretischen Oberlegung, die auch durch die Erfah-
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J entspricht ;Differenzstrom JD von 26#1,5=39, der auch bei beliebig grossem Strom konstant bleibt. Der Sperrstrom ist aber in der erfindungsgemässen Schaltung auf den Wert 20 begrenzt.
Infolgedessen besteht also bei innerem Kurzschluss auch bei den grössten Strömen ein reichlicher Überschuss im Auslösesinn. auch wenn ein beliebig starker Oberwellenanteil
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Mittel dar Strombegrenzungkreis wird ebenso wie mit den weiter unten an Hand der Fig. 2 und 3 besprochenen Mitteln zur
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schaltungen, das Schutzrelais bestimmt gesperrt ist, dass es hingegen bei innen liegendem Kurzschluss auch bei den grössten Strömen sicher zur Auslösung kommt.
Eine andere Möglichkeit, eine Begrenzung der Sperrwirkung zu erzielen, zeigt Fig. 2, in der lediglich die das Schutzrelais D speisenden Stromkreise dargestellt sind. 6 ist der Gleichrichter für den Sperrstrom und 9 der Gleichrichter für den Dif-
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standes 14 abgenommen, der vom Sperrkreisgleichrichter 6 gespeist wird. J 5 ist ein Glättungskondensator. Der Sperrstrom wird durch einen Widerstand 16 von einem bestimmten Wert an, der im wesentlichen dem maximalen Kurzschlussstrom'bei äusserem Fehler entspricht, praktisch konstant gehalten. Dieser Widerstand 16 ist spannungsabhän-
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steigtvorgegebenen gewünschten Grenzwert nicht über- schreiten kann.
In Fig. 3 ist ein weiteres Schaltungsbeispiel der
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Kontakt d1 im Stromkreis des Auslösers 10. Im Differenzstromkreis liegt ein Relais D2, dessen Kontakt d2 parallel zum Kontakt d1 des Schutzrelais in den Stromkreis des Auslösers 10 eingeschaltet ist. Das Relais spricht bei einem bestimmten Differenzstrom, insbesondere oberhalb des dem : maximalen Kurzschlussstrom bei äusserem Fehler entsprechenden Differenzstromes an.
Es ist damit bei grösseren, von einem inneren Fehler herrüh- renden Kurzschlüssen die Auslösung auf alle Fälle
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unwirksam. :Anlageteile gemäss Patent Nr. 167797, bei der in Stromstössen (Einschaltströmen) vorhandene Ober-
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relais'herangezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrwirkung durch einen Begrenzer auf den maximalen Kurzschlussstrom'bei äusserem Fehler oder im wesentlichen auf diesen maximalen Kurzschlussstrom. begrenzt. ist. wodurch das Schutz-
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