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Organe réagissant; à impédance pour relais à. distance.
Dans les dispositifs de protection à distance, l'organe à réactance qui mesure la réactance de la ligne protégée est généralement mis en circuit ou libéré par un organe réagis- sant à Il impédance.on supposera par exemple que, dans le diagramme d'impédance fige ides dessins annexes, les va- leurs Z de l'impédanee sont portées en ordonnées, en fonction du courant J. 1 est la eourbe de l'impédance de reg@me pour une tension constante du réseau; soit 2 la courbe de reaction de l'organe à impédance, 3 l'impédance de court-circuit de la ligne protégée et 4 la zone des eourt-eireuits à are.
L'ap- parition d'un défaut, lorsqu'il se produit un courant de court-
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circuit déterminé Jx, est caractérisée p.-r le fait que la. valeur de l'impédance, valeur déterminée par le relais
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distance, est tombée dans lé valeur de régime Zm a la va- leur de court-circuit ZKx.
S'il s'agit, non pas d'un courtcircuit métallique, mais d'un court-circuit à arc, l'imper dance se trouvera, même lors d'un défaut, au-dessus de ZKx, dans la zone couverte de hachures, par suite de la chute
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ohmique, pouvant être grande, de l'urc lui-même. pour que le rel1? à distance entre également en action lorsqu'il s'agit de court-circuits s arc, il faut que la courbe de réaction ;le l'organe â impédance se trouve au-dessus de la zone couverte de hachures. Il ne conviendra donc p::s de fi- re en sorte que la courbe de réaction soit une droite p#r#1- lele a l'impédance de court-circuit et un peu au-dessus de celle-ci.
On a constaté qu'il est avantageux de donner à la courbede réaction la forme d'une hyperbole équilatère dont les axes coïncident avec ceux de la courbe d'impédance
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de régime, c'est a dire avec les axes de coordonnées. Si le réseau . protéger a une i1;:'s grande puissance de court-circuit, c'est à dire si l'impédance kilométrique ou la longueur de la ligne en question sont grandes, il peut
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arriver que 1<; droite 3 de l'impédance de court-circuit cocu- pe 1a courbe d'impédance de régime, comme le montre la fiL.2 Pour lecourant Jm, le passage de l'impédancede régime à l'impédance de court-circuit a lieu, non plus brusquement,
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de façon continue.
Toutefois, le relais a distance ne fonctionner:) plus malgré la. présence d'un défaut, ;?i;rCe que son organe de réaction impédance n'entre plus et! action, sa courbe de réaction 2 se trouvant au-dessous de 1e. va- leur 2IDa. En pareil cas, la courbe de réaction de l'oq;:ne à impédance serait constituée avantageusement par une droite qui, par suite de la résistance de l'arc et ainsi qu'on l'a
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dit plus haut, ne convient pas pour les courants de faible intensité et d'intensité moyenne.
La présente invention concerne un organede réaction
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impédance dont la earactéristique de réaction (impédance en fonction du courant) suit, pour une ranime de courant de-
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terminée, une hyperbole qui épouse la forme de la. courbe d':i.m¯ pédance de régime, tandis qu'elle se transforme en une droi-
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te parallèle à l'axe des abscisses lorsqu'une valeur déter- minée du courant est dépassée. La courbe de réaction a la forme d'une hyperbole jusqu'au point B (fig. 4) au-dessus et très près de la droite d'impédance de court-circuit, point
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auquel elle se transforme en une droite parallèle à. eellt:.:-ei.
L'organe de réaction à impédance entrera donc toujours en action avant que la courbe d'impédance de régime ne eoupe la droite de court-cirejit.
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La fig, 3a représente, a titre d'exemple, l'un des modes de réalisation possibles de l'organe de réaction à impédance conforme à ¯¯'invention, avec caractéristique en
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forme de courbe pure:nent hyperbolique. Un 1'1é[lu 41 pivotant autour du point 42 est attaqué, à droite, direetemcnt par une bobine de tension 43 et, à gauche, L.r une bobine de courant 44 agissant par l'intermédiaire d'un ressort 45 qui ne peut être tendu que jusqu' la butée 46.
Tant que la butée 46 n'est pas rencontrée, l'organe de commande se com- porte comme un relais équilibré ordinaire à impédance de
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réaetion constante, pour un courant limite déterminé J (point G, fig,3J) le ressort est tendu jusqu'à, la, butée, j partir de ce moment, la tension du ressort 45 est seule op- posée à l'effort de traction de la bobine de tension 43, l'aug- mentation du courant dans la bobine 44 ne pouvant avcir aucune ;action sur le fléau 41. Soit D1 (constant) le couple exerc par le ressort 45 et D2 le couple exerce par la bobine de
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tension 43. Ce dernier est une fonction determinée de la ten- sion E, par exemple D2 =p. E2, où p est une. constante. L'or- gane de commande cntre en action lorsque Dl = D2 = p. E2.
Or 15 =ZJ. En remplaçant E par eette valeur on obtient l'eque tion D1 = p (ZJ)2 d'ou : Z = K/J où K= DL = constante.
L' impédance Z est donc représentée en fonction de J par une hyperbole, comme dans la fig, 3b. Au lieu du ressort 45, on peut aussi utiliser un poids servant de cuuple oppose mécanique.
Une deuxième possibilité pour obtenir cette for de de la courbe de réaction consiste 1 utiliser différents moyens tels que la saturation et le shuntage des circuits magnétiques, le shuntage électrique, des résistances additionnelles dépendan¯ tes de la tension, de façon que le couple de lé. bobine de cou- rant diminue pour des courants plus intenses, tandis que le couple de la. bobine de tendon angmente pour des tensions plus hautes. Pour le courant limite, les courbes de réaction ainsi obtenues ne se transforment pas en une droite exacte, elles n'incurvent un peu plus rapidement vers l'origine. pour obtenir'la forme hyperbolique limitée de la courbe 3 dans la fig. 4, il faut; compléter le relais, par exemple comme dans l@ fig. 5.
On conserve le ressort 45 entre l'aimant de courant 44 et le balancier 41. En outre, une éclisse 4? est suspendue au levier 41. A sa partie inférieure,cette éclisse comporte une fente 48 dans laquelle est suidé le point de sus- pension 49 de l'aimant 44. Que le 'ressort 45 soit bandé ou non, le je@ des forces sur la balance reste le même. Le relais agit comme si la liaison entre le fléau 41 et l'aimant 44 était ri- gide. La courbe de réaction est donc horizontale, comme l'in dique la courbe 2 dans sa partie représentée en traits inter- rompus en avant du point A dans la fig. 4.
Lorsque le courant J est tellement grand que le ressort 45 est entièrement bandé le point 49 se trouve tout à fait en bas
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dans la fente 48 et l'éclisse 47 transmet l'effort de trac- tion à partir de ce moment. Le ressort 45 est soulagé. pour qu'on obtienne la partie hyperbolique de la courbe 2 (fig.4) un ressort 52 est monté sur la butée 46 et l'aimant 44 agit sur ce ressort par l'intermédiaire du disque 50 qui est so- lidaire du tirant 51.
La caractéristique du ressort 49 est telle que la courbe de réaction ait une forme hyperbolique entre A et B (fig. 4). Lorsque la valeur du courant dépasse en B celle qui est nécessaire pour bander le ressort 49, le relais fonctionne comme si les deux systèmes, le systéi.ie de courant et le système de tension, étaient ac c ouples rigide- ment, A partir du point B, la. courbe de réaction se trans- forme donc en ligne droite.
La même idée de comparaison des efforts ou des souples peut aussi être réalisée au moyen de deux systèmes agissant sur un arbre commun dans des sens de rotation opposes.
On sait qu'on peut obtenir la partie purement hyperbo- lique de la caractéristique de réaction, non seulement au moyen d'un relais construit comme dans la fige 5, mais encore que l'on peut se contenter de la combinaison de deux relais simples, comme l'indique par exemple la fige 6. 61 est un ai- mant à tension minima et 63 un aimant à courant maximum. Lors que le. tension de régime est inférieure, d'une quantité de- terminée, à la tension normale au point de branchement, l'ai- mant 61 laisse tcmber son armature 62 qui est tire par le ressort 69, tandis que lorsque la valeur du plus petit cou- rant de sourt circuit est dépassée l'aimant 63 attire l'arma- ture 6 en surmontant l'action du couple du poids 70.
Si ces deux états se produisent simultanément, l'impédance mesurée est plus petite que selle qui correspond 1 l'impét ance de régime
Les contacts 71' et 77 ont relié directement entre eux les lames de contact 72', 73' et 72,73 res/pectivement Le circuit qui met en aetion l'organe à rance du relais à
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distance, organe non représenté dans la figure, est fermé entre les bornes 65 et 65' .
Les deux armatures 62 et 64 comportent des leviers 65 et 66 reliés entre eux par une éclisse 67 comportant un trou oblong 68. Lorsque l'impédance mesurée du circuit de court- circuit est tellement grande que le produit du courant par la tension d'impédance est plus grand que la valeur de chu- te de l'aimant 61, l'armature 62 resterait attiree s'il n'y avait pas d'éclisse 67. Les contacts 72 et 73 ne seraient pas reliés directement entre eux, bien que l'armature 64 soit attirée et quelle ait fermé les contacts 72' et 73'.La présence de l'éclisse 67et du ressort 70f change radicale- ment le mode de fonctionnemnt.
pour de petits courants, c' est à dire du courant de réaction le plus petit jusqu'à un courant maximum de court-circuit qui est un multiple de courant nominal, l' ar:nature 64 est attirée en surmontant l'action du poids 70, jusqu'à ce que la cheville 70b vienne rencontrer la butée 70a. Les contacts 72' et 73' sont alors reliés directement entre eux. L'addition de l'rogane à reac- tance a lieu alors uniquement suivant l'etat de la tension dont la grandeur est contrôlée par l'effort de traction du ressort 69. L'entrée en action de la combinaison de relais des aimants 61 et 63 dans ce circuit a lieu suivant une courbe hyperbolique.
Si le courant dépasse la limite mentionnée plus haut, l' armature 64 bande le ressort 70f par l'intermédiaire de la butée 70a de le cheville 70b, et du petit tirant 70c. En même temps, la cheville 66a se déplace jusqu ' l'extrémité du trou oblong 68, ce qui fait que, dans son mouvement de fermeture, l'armature 64 arrache l'armature 62 malgre la présence d'une tension suffisante sur l'aimant 61. A partir de cette valeur du courant, la caractéristique de'réaction
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a la forme d'une droite parallèle . l'axe des abscisses, c'est à dire que l'organe à réactance du relais à distance est mis en circuit lorsque le courant augmente, même lorsque l'impédance reste constante.
La fig. 7 représente un autre mode de réalisation pos- sible de l'idée de l'invention, mode de réalisation qui ne se distingue de celui qui est représenté dans la fig, 6 que par le fait que les deux points de contact 71' - 72'- 73' et 71- 72 - 73 sont réunis en un seul (71-72). Les contacts à ressort 71 et 72 sont appliqués directement l'un sur l'autre. par ailleurs le mode de fonctionnement reste exaetement le même.
Comme il ne s'agit toujours que de faire en sorte que l'organe à impédance libère l'organe de mesure de la réactance du relais à distance, cet organe pourrait ussi être libéré directement par des moyens mécaniques de façon connue, au lieu de l'établissement des contacts.
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Organe réagissant à impédance pour relais 1, distance, organe caractérisé par le fait que sa caractéristique de réaction (impédance en fonction du courant) suit, par une gamme de courant déterminée, une hyperbole épousant la forme de la eourbe d'impédance de ragime, tandis qu'elle se trans- forme en une droite parallèle à l'axe des abscisses lorsque le courant dépasse une valeur déterminée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Reacting organ; impedance for relays at. distance.
In remote protection devices, the reactance device which measures the reactance of the protected line is generally switched on or released by a device reacting to the impedance. It will be assumed, for example, that in the impedance diagram freezes in the appended drawings, the Z values of the impedance are plotted on the ordinate, as a function of the current J. 1 is the curve of the reg @ me impedance for a constant voltage of the network; let 2 be the reaction curve of the impedance organ, 3 the short-circuit impedance of the protected line and 4 the zone of the short-eireuits to are.
The appearance of a fault, when a short-
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determined circuit Jx, is characterized by the fact that the. impedance value, value determined by the relay
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distance, has fallen into the operating value Zm to the short-circuit value ZKx.
If it is not a metallic short-circuit, but an arc short-circuit, the impedance will be, even during a fault, above ZKx, in the zone covered with hatching, as a result of the fall
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ohmic, possibly large, of the urc itself. so that the rel1? At a distance also comes into play when it comes to arc short circuits, the reaction curve must be with the impedance member above the hatched area. It will therefore not be appropriate to ensure that the reaction curve is a straight line p # r # 1 to the short-circuit impedance and a little above it.
It has been found that it is advantageous to give the reaction curve the shape of an equilateral hyperbola whose axes coincide with those of the impedance curve.
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regime, ie with the coordinate axes. If the network. protect has a i1;: 's high short-circuit power, i.e. if the kilometer impedance or the length of the line in question are large, it can
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happen that 1 <; line 3 of the short-circuit impedance co-operates the speed impedance curve, as shown in fiL. 2 For the current Jm, the transition from the speed impedance to the short-circuit impedance takes place, not suddenly,
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continuously.
However, the remote relay does not work :) anymore despite the. presence of a fault,;? i; rCe that its impedance reaction member no longer enters and! action, its reaction curve 2 lying below 1e. 2IDa value. In such a case, the reaction curve of the oq;: ne to impedance would advantageously be constituted by a straight line which, as a result of the resistance of the arc and as we have seen
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said above, not suitable for low and medium intensity currents.
The present invention relates to a reaction organ
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impedance of which the reaction characteristic (impedance as a function of the current) follows, for a current revival of
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completed, a hyperbola that follows the shape of the. curve of: i.m¯ speed pedance, while it turns into a straight line
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te parallel to the abscissa axis when a given value of the current is exceeded. The reaction curve takes the form of a hyperbola up to point B (fig. 4) above and very close to the short-circuit impedance line, point
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which it transforms into a line parallel to. eellt:.: - ei.
The impedance reaction member will therefore always come into action before the speed impedance curve intersects the short-wax line.
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FIG. 3a represents, by way of example, one of the possible embodiments of the impedance reaction member according to ¯¯'invention, with characteristic in
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pure curve shape: hyperbolic nent. A 1'1é [lu 41 pivoting around point 42 is attacked, on the right, sayetemcnt by a tension coil 43 and, on the left, Lr a current coil 44 acting by means of a spring 45 which cannot be tensioned only up to the stop 46.
As long as the stop 46 is not met, the control unit behaves like an ordinary balanced relay with impedance of.
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constant reaction, for a given limit current J (point G, fig, 3J) the spring is stretched as far as, the, stop, from this moment, the tension of the spring 45 is only opposed to the force of tension of the tension coil 43, the increase of the current in the coil 44 not being able to have any action on the beam 41. Let D1 (constant) be the torque exerted by the spring 45 and D2 the torque exerted by the coil of
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voltage 43. The latter is a determined function of the voltage E, for example D2 = p. E2, where p is one. constant. The control unit comes into action when Dl = D2 = p. E2.
Or 15 = ZJ. By replacing E by this value we obtain the equation D1 = p (ZJ) 2 where: Z = K / J where K = DL = constant.
The impedance Z is therefore represented as a function of J by a hyperbola, as in fig, 3b. Instead of the spring 45, it is also possible to use a weight serving as a mechanical counterpart.
A second possibility to obtain this strength of the reaction curve consists in using different means such as saturation and shunting of magnetic circuits, electrical shunting, additional voltage-dependent resistors, so that the torque of the . current coil decreases for more intense currents, while the torque of the. tendon coil increases for higher tensions. For the limiting current, the reaction curves thus obtained do not turn into an exact straight line, they do not curve a little faster towards the origin. to obtain the limited hyperbolic form of curve 3 in fig. 4, it is necessary; complete the relay, for example as in l @ fig. 5.
The spring 45 is kept between the current magnet 44 and the balance 41. In addition, a splint 4? is suspended from the lever 41. At its lower part, this splint comprises a slot 48 in which the suspension point 49 of the magnet 44 is suided. Whether the spring 45 is tensioned or not, the I @ forces on the scale remains the same. The relay acts as if the connection between the beam 41 and the magnet 44 were rigid. The reaction curve is therefore horizontal, as indicated by curve 2 in its part shown in broken lines in front of point A in FIG. 4.
When the current J is so great that the spring 45 is fully loaded, point 49 is at the very bottom
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in the slot 48 and the splint 47 transmits the tensile force from this moment. The spring 45 is relieved. in order to obtain the hyperbolic part of curve 2 (fig. 4) a spring 52 is mounted on the stop 46 and the magnet 44 acts on this spring by means of the disc 50 which is integral with the tie rod 51 .
The characteristic of the spring 49 is such that the reaction curve has a hyperbolic shape between A and B (FIG. 4). When the value of the current exceeds at B that which is necessary to force the spring 49, the relay operates as if the two systems, the current system and the tension system, were ac c oubly rigidly. point B, the. the reaction curve therefore turns into a straight line.
The same idea of comparing forces or flexible can also be achieved by means of two systems acting on a common shaft in opposite directions of rotation.
We know that we can obtain the purely hyperbolic part of the reaction characteristic, not only by means of a relay constructed as in fig. 5, but also that we can be satisfied with the combination of two simple relays. , as shown for example in Fig.6.61 is a magnet with minimum voltage and 63 a magnet with maximum current. When the. operating voltage is lower, by a specified amount, than the normal voltage at the point of connection, the magnet 61 leaves its armature 62 which is pulled by the spring 69, while when the value of the smaller surt circuit current is exceeded the magnet 63 attracts the armature 6 by overcoming the action of the torque of the weight 70.
If these two states occur simultaneously, the measured impedance is smaller than saddle which corresponds to the speed impedance
The contacts 71 'and 77 have directly connected between them the contact blades 72', 73 'and 72,73 respectively The circuit which activates the rancid organ of the relay to
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distance, member not shown in the figure, is closed between terminals 65 and 65 '.
The two armatures 62 and 64 comprise levers 65 and 66 interconnected by a fishplate 67 comprising an oblong hole 68. When the measured impedance of the short-circuit circuit is so great that the product of the current by the impedance voltage is greater than the fall value of the magnet 61, the armature 62 would remain attracted if there were no fishplates 67. The contacts 72 and 73 would not be connected directly to each other, although the armature 64 is attracted and it has closed the contacts 72 'and 73'. The presence of the fishplate 67 and the spring 70f radically changes the mode of operation.
for small currents, i.e. from the smallest reaction current up to a maximum short-circuit current which is a multiple of the rated current, the ar: nature 64 is attracted by overcoming the action of the weight 70, until the peg 70b comes to meet the stop 70a. The contacts 72 'and 73' are then connected directly to one another. The addition of the reactive rogane then takes place only according to the state of the tension, the magnitude of which is controlled by the tensile force of the spring 69. The entry into action of the relay combination of the magnets 61 and 63 in this circuit takes place along a hyperbolic curve.
If the current exceeds the limit mentioned above, the armature 64 straps the spring 70f through the stopper 70a of the pin 70b, and the small tie rod 70c. At the same time, the peg 66a moves to the end of the oblong hole 68, so that, in its closing movement, the frame 64 tears off the frame 62 despite the presence of sufficient tension on the frame. magnet 61. From this value of the current, the reaction characteristic
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has the form of a parallel line. the x-axis, ie the reactance component of the remote relay is switched on when the current increases, even when the impedance remains constant.
Fig. 7 shows another possible embodiment of the idea of the invention, an embodiment which differs from that shown in FIG. 6 only by the fact that the two contact points 71 '- 72 '- 73' and 71- 72 - 73 are combined into one (71-72). The spring contacts 71 and 72 are applied directly to one another. moreover the operating mode remains exactly the same.
As it is always only a matter of ensuring that the impedance member releases the member for measuring the reactance of the remote relay, this member could also be released directly by mechanical means in a known manner, instead of establishing contacts.
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Device reacting to impedance for relay 1, distance, device characterized by the fact that its reaction characteristic (impedance as a function of the current) follows, by a determined current range, a hyperbola matching the shape of the ragime impedance curve, while it is transformed into a line parallel to the x-axis when the current exceeds a determined value.
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