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Gerät zur Kurzunterbrechung und Wiedereinschaltung
Zum Schutze der elektrischen Kraftleitungen gegen auftretende Kurzschlüsse sind seit längerem
Schutzschaltungen bekannt, bei denen Relaiseinrichtungen beim Ansprechen des Leitungsschutzes infolge eines Fehlers eine Schnellabschaltung bewirken. Gleichzeitig werden über diese Relaiseinrichtungen die
Leistungsschalter so gesteuert, dass nach der Abschaltung unmittelbar eine Wiedereinschaltung erfolgt ; so wird der Stromschluss in der Leitung nur für kurze Zeit unterbrochen. Um die Stabilität des Netzes auf- rechtzuerhalten, werden diese Schutzeinrichtungen so ausgelegt, dass nur eine Abschaltung der kranken
Phase erfolgt.
Die Erfindung sieht nun ein Gerät zur Kurzunterbrechung und Wiedereinschaltung bei auftretenden
Kurzschlüssen in Kraftleitungen vor, bei dem eine Relaiskombination vorgesehen ist, mit deren Hilfe alle bei einer Kurzunterbrechung vorkommenden Schalthandlungen durchführbar sind, indem innerhalb der Relaiskombination besondere Anregeglieder vorgesehen sind, durch die eine genaue Nachbildung der im Schutzrelais, in Abhängigkeit von der erkrankten Phase, vorhandenen Anregung möglich ist.
Hiedurch wird erreicht, dass jeder von einer der Phasen R, S, T ankommende Impuls so gesteuert wird, dass nur der zu der jeweiligen fehlerhaften Phase gehörende Leistungsschalter geschaltet wird. Die Auswahlkombination wird so getroffen, dass auch bei Schutzrelais mit nur einem fUr alle Phasen gemeinsamen Auslösekontakt keine Fehlschaltungen möglich sind. An Hand einer Zeichnung soll als Beispiel die Arbeitsweise dieses Gerätes näher erläutert werden :
Die Klemmen 3 und 4 sind für den Anschluss eines Manometerkontaktes vorgesehen, der durch Öffnen bei auftretendem Minimaldruck der Schaltluft die Kurzunterbrechung sperrt. Die Anschlussklemme 5 dient für die Schutzbereichumschaltung.
Mit 6 ist eine Anschlussklemme bezeichnet, die die Möglichkeit des Anschlusses eines nur einpoligen Auslösegliedes, z. B. eines Distanzrelais, gibt und ferner zur Abgabe eines Mitnahmeimpulses an ein Senderelais für HF-Übertragung sowie zur Übernahme eines Mitrahmeimpulses von dem betreffenden Empfangsrelais der HF-Übertragung dient. Die Klemmen 7,8 und 9 sind für die Anschlüsse der Auslösespulen der einzelnen Schalterpole, sowie auch für die Auslöseglieder dreipoliger Distanzrelais vorgesehen.
Klemme 16 dient zum Anschluss des Einschaltimpulses vom Steuerquittierschalter. Um eine Möglichkeit zur Verlängerung der spannungslosen Pausen zu geben, können Zusatzkondensatoren an die Klemmen 17, 18 und 19 angeschlossen werden. Die ankommenden Erregerimpulse je Phase von dem Netzschutzrelais werden über die Klemmen 21- 23 an die betreffenden Relais CR, CS, CT gegeben. Die Klemmen 34-37 sind Anschlussklemmen für äussere Zählrelais je Phase. Für die Unterbrechung der Schalterfallmeldung bei"Kurzunterbre- chung" sind dann noch die Klemmen 38-40 vorgesehen, über die ebenfalls ein gesondertes Signal "Kurzunterbrechung" gegeben werden kann.
Der Schaltvorgang beim Schalten mit dem Steuerquittierschalter ist nun folgender :
Beim Einschalten des Leistungsschalters von Hand geht der Einschaltimpuls vom Steuerquittierschalter über die Klemme 16 und den Öffner e4 an das Relais S. Dieses Relais hält sich selbst über die Kontakte s3 und d3, weil gleichzeitig mit dem Relais S auch das Relais D erregt wird. Das letztere Relais wird über den Schliesser dl selbsttätig gehalten.
Ferner wird durch das Relais D über seinen Schliesser d3 das Relais E zum Ansprechen gebracht, welches über seinen Schliesser e3 erregt bleibt. Der durch dl gespeicherte Einschaltimpuls wird in bezug auf
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die Spule S durch den Öffner e4 sofort wieder unwirksam gemacht. Das Relais S ist nunmehr nur noch selbst erregt über s3 und e3 bzw. d3. Die Schliesser sl und s2 schalten den Leistungsschalter L ein.
Die Kurzunterbrechung wird durch die Öffner dl und e2 gesperrt, während der Schliesser d2 den er- weiterten Schutzbereich am Netzschutzrelais vorbereitet. Dieses ist erforderlich, damit der Schalter beim Einschalten von Hand auf einen bestehenden Kurzschluss sofort mit Schnellzeit wieder endgültig abschaltet.
Nach Schliessen der Hilfskontakt lr,. ls, lt an den einzelnen Schalterpolen wird das Relais S wieder zum Abfall gebracht. Das Relais S ist so justiert, dass der Schliesser s3 etwas früher öffnet als der Schlie- sser s4.
Bereits mit dem Anzug des Relais E begann auch das Zeitrelais Z abzulaufen ; Nach einer einstellbaren Zeit von einigen Sekunden schliesst es über den Schliesser d4 die Spule des Relais D kurz. Das Relais D fällt ab, seine Wechsler schalten um. Durch das Umschalten des Wechslers d4 wird auch das Relais E zum Abfallen gebracht. Damit wird aber der Stromkreis über dl, crl. csl, ct1, el zum Relais CZ wieder geschlossen. Das Gerät ist somit für die Kurzunterbrechung wieder bereit. Die Sperrzeit für den Einsatz der Kurzunterbrechung nach Einschalten des Leistungsschalters von Hand ist demzufolge abhängig von der Einstellung des Relais Z.
Sollte aber der Schalter beim Einschalten von Hand auf einen Kurzschluss geschaltet haben, so würde er mit Schnellzeit wieder ausschalten, weil der Schliesser d2 über Klemme 5 im Netzschutzrelais eine Umschaltung auf erweiterten Schutzbereich vorgenommen hat. Bei Ausschalten des Leistungsschalters mit dem Steuerquittierschalter erfolgt der Ausschaltimpuls über die Klemmen 7,8 und 9. Der Schalter wird stet : : dreipolig ausgeschaltet, da die Auslösungen der drei Pole über die Öffner k2 und k3 bzw. cz2 und cz3 parallel geschaltet sind.
Ablauf der Schaltvorgänge bei Kurzunterbrechung :
Hiebei können vier Fälle unterschieden werden, die lediglich durch die entsprechende Wahl der Anschlüsse bzw. durch entsprechende Verbindungsbrücken bestimmt werden können.
Gemäss Fall I wird bei einphasigen Fehlern eine einpolige Kurzunterbrechung vorgenommen, wohingegen bei zwei-und dreiphasigen Fehlern dreipolig ausgeschaltet wird.
Im Fall II wird bei einphasigen Fehlern wieder eine einpolige Kurzunterbrechung vorgenommen und bei zweiphasigen Fehlern eine zweipolige Kurzunterbrechung. Bei dreiphasigen Fehlern folgt dann wieder eine dreipolige Ausschaltung.
Fall III sieht bei einphasigen Fehlern wieder die einphasige Kurzunterbrechung vor und bei mehrphasigen Fehlern eine dreipolige Kurzunterbrechung.
Bei Fall IV wird bei allen Fehlern-ein-, zwei-und dreiphasig-stets die dreipolige Kurzunterbrechung vorgenommen.
Erfolgt bei einphasigen Fehlern und eingeschaltetem Leistungsschalter eine Überstromanregung in der Phase R, so wird das Relais CR zum Ansprechen gebracht. Durch das Öffnen seines Wechslers crl beginnt das Schnellzeitüberwachungsrelais CZ verzögert abzulaufen. Das Schliessen des Wechslers crl hat über die Öffner ct2 und cs3, sowie über kml, Klemme 31,30 einen Kurzschluss am Relais KM zur Folge, d. h. dieses Relais arbeitet bei einphasiger Anregung nicht. Demgegenüber wird aber auf dem gleichen Wege über die Klemmen 24 und 27 das Relais K für die einphasige Kurzunterbrechung betätigt. Gleichzeitig wird über die Klemme 29, Schliesser czl, Öffner d2. Klemme 5 Spannung an das Distanzrelais gegeben, wodurch der Schutzbereich erweitert wird.
Das Relais K betätigt seine Wechsler und trennt die Parallelschaltung der Auslösespulen der Schalterpole mit seinen Öffnern k2 und k3. Durch den Kontakt k4 wird die Kurzunterbrechung vorbereitet. Erfolgt nun innerhalb der Ablaufzeit des Relais CZ das Ansprechen der Endkontakte des Schutzes, so arbeitet dieser im vorwiegenden Falle auf die Auslösespule des Schalterpoles R und über e2, k4, cz4 gleichzeitig auf das Relais A. Über al spricht das Zählrelais für die
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Durch den Schliesser a2 wird über e3 das Relais B betätigt. damit wird dem Relais A über b2 und dem Relais B über a2 die Erregung gebracht. Die Schalterfallmeldung wird durch a3 unterbunden ; a4 bereitet die Wiedereinschaltung vor.
Der Schliesserb3 legtdieKondensatorenauswahlinaufgeladenem Zustand über die Ruhestromseite der Wechsler km3, km4 parallel zur Spule des Relais B. Über b4 wird das Relais E eingeschaltet. Dieses Relais hält sich selbst über Wechsler e3, während Wechsler el den Stromkreis für das Relais CZ auch für die Dauer de spannungslosen Pause unterbricht.
Der Schliesser bl kommt nicht zum Eingriff. Das : Relais K bleibt trotz Unterbrechung durch den Wechsler al über seinen Schliesser kl erregt, solange die Erregung über die Kontakte crl, ct2, cs3,
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Klemme 24 und 27, noch ansteht. Das Relais A ist nach Abfallen des Relais CZ nur noch über b2 erregt.
Durch den Wechsler e3 ist auch bereits das Relais B abgeschaltet, doch erhält dieses seine Erregung noch solange, bis auch die in Reihe geschalteten Hilfsschliesser Ir, Is, lt des Leistungsschalters über Klemme 11 den Impuls über Öffner s4 unterbrochen haben, d. h. das Relais B bleibt solange unter Spannung, bis der
Schalterpol ausgeschaltet ist. Ist dies der Fall, so fällt das Relais B entsprechend seiner eingeschalteten
Kondensatorabfallverzögerung ab.
Dadurch, dass die Haltung des Relais B auch noch von den Schliessern der Schalterpole abhängig gemacht wird, wird der absolut genaue Einsatzpunkt der Abfallverzögerung von B und damit die genaue Dauer der spannungslosen Pause bestimmt.
Sobald die Kontakte des Relais B umschalten, wird über die parallel geschalteten Hilfsschliesser der
Schalterpole S und T über b4, a4, e4 das Relais S betätigt, das sich selbst über s3 und e3 hält. Dieses
Relais gibt den Einschaltbefehl ab, womit der Schalterpol R wieder eingeschaltet wird.
Hiedurch wird die Kontaktreihe der Hilfsschliesser über die Klemme 11 wieder geschlossen und das
Relais S durch seine Abfallwicklung wieder zum Abfall gebracht.
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass das Relais A bereits durch den Kontakt b2 abgeschaltet wird, jedoch um 30 ms verzögert, erst abfällt. Diese Zeit genügt, um den Einschaltbefehl über b4, a4, e4 an das Relais S und dessen Selbsthaltung s3 noch wirksam werden zu lassen. Das Zeitrelais Z beginnt bereits mit dem Einsatz des Relais E abzulaufen, um nach der eingestellten Zeit das Relais E kurzzuschliessen.
Dadurch wird das Relais E zum Abfallen und das Relais CZ zum Ansprechen gebracht, wodurch bei ein- geschaJtetem Leistungsschalter die Bereitschaft für eine erneute Kurzunterbrechung wieder freigegeben wird.
Sollte noch während der Sperrzeit der Kurzunterbrechung ein erneutes Ansprechen des Schutzes er- folgen, so würde gemäss Fall I eine dreipolige, selektive Ausschaltung die Folge sein. Erst nach Ablauf der Sperrzeit, vom Ansprechen des Relais E an gerechnet, wird der Schaltet wieder für eine erneute Ein- schaltung von Hand freigegeben.
Ferner ist eine Wiedereinschaltsperre vorgesehen, die vorteilhaft in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Relaiskombination, aber auch mit ähnlichen Einrichtungen, verwendbar ist.
Diese Wiedereinschaltsperre tritt in Kraft, wenn während der spannungslosen Pause an einer Phase durch erneutes Ansprechen des Schutzes auch die beiden andern Schalterpole ausgeschaltet werden. In einem solchen Falle wird die Wiedereinschaltung durch das Öffnen der Kontakte Ir, ls, lt sofort blockiert, wodurch eine unerwünschte dreipolige Schnellwiedereinschaltung nicht eintreten kann.
Im Fall II wird bei der einpoligen Anregung in der Phase R das Relais CR zum Ansprechen gebracht.
Der Wechsler crl öffnet und das Relais CZ beginnt die Ansprechzeit zwischen Anregung und Auslösung zu überwachen. Über die Kontaktreihe dl, crl, Öffner sc2 und Schliesser cr3, Klemme 25 und 27 wird das Relais K zum Ansprechen gebracht.
Das Relais KM wird über Öffner ct2, cs3, kml, sowie Klemme 31 und 30 kurzgeschlossen, d. h. bei einpoliger Kurzunterbrechung arbeitet dieses Relais nicht.
Die durch Relais K vorbereitete Kurzunterbrechung findet bei Ansprechen des Endkontaktes des Netzschutzes in genau derselben Weise statt, wie vorher bereits geschildert.
Bei zweiphasigen Fehlern sprechen die Relais K und KM gleichzeitig an. Auch in diesem Falle findet eine Kurzunterbrechung statt, allerdings jetzt mit den beiden Polen, an denen die Anregung vorliegt.
Bei einer dreiphasigen Anregung findet keine Kurzunterbrechung statt, sondern es kommt zu einer dreipoligen Ausschaltung.
Soll der Fall 3 in Anwendung kommen, so wird bei einphasigen Fehlern ebenfalls das Relais K zum Ansprechen gebracht und leitet über den Kontakt k4 die Wiedereinschaltung des Leistungsschalters ein.
Hiebei bleibt durch den Kurzschluss über die Klemmen 30, 31 das Relais KM unerregt. Dies hat im weiteren Verlauf der Kurzunterbrechung zur Folge, dass das Relais B mit grösster Kondensatorabfallzeit arbeitet. Bei mehrphasigen Fehlern spricht das Relais KM an, während das Relais K unerregt bleibt und über seine Kontakte k2 und k3 die dreipolige Ausschaltung freigibt. Die Wiedereinschaltung wird in diesem Falle über den Kontakt km2 und die Brücken 32 und 33 eingeleitet. Die Schaltvorgänge spielen sich hiebei in der gleichen Weise ab, wie in den vorangehenden Fällen geschildert.
Soll bei ein-, zwei-und dreiphasigen Fehlern stets eine dreipolige Kurzunterbrechung erfolgen-wie im Fall IV - so muss das Relais KM stets arbeiten, sobald nur irgend eine Anregung erfolgt. Die Kontakte k2 und k3 gewährleisten in diesem Falle immer die dreipolige Ausschaltung. Die Anregung der Wiedereinschaltung erfolgt über Öffner k4 und über Schliesser km2.
Um die einzelnen Fälle zu ermöglichen, sind die Anschlüsse bzw. die Verbindungsbrücken je Fall besonders vorzunehmen.
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Im Fall I werden die Klemmen 10 und 11 über Hilfskontakt an den Leistungsschalterpolen an Plus gelegt. Die Klemmen 12 - 15 werden an den zwelpoligen Anschluss für die parallel geschalteten Einschaltmagnet der einzelnen Schalterpole gelegt. Die Klemmen 24, 27, 29 sind durch eine Brücke miteinander zu verbinden, sowie die Klemmen 30 und 31.
In Abweichung demgegenüber werden gemäss Fall II die Klemmen 25,27 und 29 durch eine Brücke miteinander verbunden, sowie eine Verbindung zwischen den Klemmen 26 und 28 hergestellt,
Bei Anwendung des Falles III wird die Klemme 10 mit Plus verbunden, die Klemme 24 und 27, sowie'die Klemmen 26, 28 und 29 untereinander und die Klemme 32 und 33.
Im IV. Fall müssen die Verbindungen 30,. 31 und 24, 27 gelöst werden, wobei für die Bereichumschaltung nur noch eine Verbindung der Klemmen 26, 28 und 29 in Frage kommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zur Kurzunterbrechung und Wiedereinschaltung bei auftretenden Kurzschlüssen in Kraftleitungen, bei dem eine Relaiskombination vorhanden ist, mit deren Hilfe alle bei einer Kurzunterbrechung vorkommenden Schalthandlungen durchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass besondere Anregeglieder (C) innerhalb der Relaiskombination vorgesehen sind, durch die eine Nachbildung der im Schutzrelais vorhandenen Anregung der erkrankten Phase erzielt wird.