Zeitrelais für Schutzeinrichtungen. Die Erfindung betrifft ein Zeitrelais für Schutzeinrichtungen, bei welchem ein Ein stellsystem vorhanden ist, das im Falle eines Fehlers veranlasst wird, entsprechend dem Wert der von ihm überwachten Messgrösse oder Messgrössen eine entsprechende Winkel lage einzunehmen und welches durch diese Einstellung die . Relaislaufzeit bestimmt, indem ein Laufkontakt des Relais sich eben falls erst bei Auftreten eines Fehlers in Be wegung setzt, wenn er den Einstellkontakt erreicht.
Erfindungsgemäss wird bei einem solchen Relais das Einstellsystem in einer Ruhelage festgehalten, welche einem Betrag der Messgrösse entspricht, der grösser als der kleinste, aber kleiner ist als der grösste Be trag, dem ein eindeutig bestimmter Ausschlag des Einstellsystems zugeordnet ist.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedan kens sei ein Beispiel gewählt.
Es sind Impedanzzeitrelais bekannt, wel che ein Einstellsystem besitzen, das je nach der Grösse der Leitungsimpedanz eine be stimmte Stellung einnimmt und dadurch gleichzeitig einen Einstellkontakt in eine be stimmte Lage bringt. Ausserdem besitzen diese Relais einen Laufkontakt, der von einem Uhrwerk oder sonstwie mit geeigneter Geschwindigkeit angetrieben wird und je nach der Lage, welche das Einstellsystem an genommen hat, mit dem von diesem einge stellten Kontakt früher oder später zusam mentrifft und dann die Abschaltung der Lei tung herbeiführt.
Sowohl der Anlauf des Zeitwerkes wie auch der Beginn der Einstell bewegung des Einstellsystems werden mei stens ausgelöst durch ein Anregeorgan im Augenblick des Auftretens eines Leitungs fehlers. Das Einstellsystem steht unter dem Einfluss gegeneinander gerichteter Kräfte eines Stromsystems und eines Spannungs systems. Das Spannungssystem wird aber erst bei Auftreten eines Fehlers durch das Anregeorgan eingeschaltet. Infolgedessen steht das .System, solange die Leitung feh lerfrei ist, allein unter der Einwirkung des Stromes und infolgedessen in einer Stellung, welche dem Leitungswiderstand Null ent spricht.
Aus dieser Lage heraus beginnt es, sobald das Anregeorgan die Spannungsspule eingeschaltet hat, seine Einstellbewegung. Der Laufkontakt darf normalerweise den Einstellkontakt nicht berühren. Er steht in der Nähe der Ruhestellung des Einstellkon taktes und läuft hinter diesen her, wenn die ser seine Einstellbewegung ausführt. Nach Beendigung seiner Einstellbewegung wird der Einstellkontakt von dem Laufkontakt be rührt, sobald dieser den entsprechenden Weg zurückgelegt hat. Bei einem Impedanzrelais können nun die Kräfte, welche das Einstell system in seine Gleichgewichtslage bringen, sehr verschieden gross sein. Wenn sehr starke Ströme auftreten, ist die Einstellkraft sehr gross.
Wenn bei derselben Fehlerentfernung, also der gleichen Leitungsimpedanz, nur kleine Ströme auftreten, etwa weil nur schwache Maschinen zur Versorgung des Net zes im Betriebe sind, bleiben die Einstell kräfte entsprechend kleiner. Auch bei andern Relaisarten können die Einstellkräfte klein sein, zum Beispiel bei Überstromrelais, wenn das System in der Nähe seiner Normallage schon zum .Stehen kommt. Die Dämpfung des Systems muss nun so gross sein, dass sie auch bei Auftreten starker Einstellkräfte ausreicht. Die Folge davon ist, dass bei schwa chen Einstellkräften die Einstellbewegung selbst ausserordentlich langsam vor sich geht.
Dadurch entsteht die Gefahr, dass der Lauf kontakt den Einstellkontakt schon erreicht, bevor dieser seine Gleichgewichtslage einge nommen hat. Infolgedessen hat man bei den bekannten Relais entweder dem Laufkontakt eine genügend kleine Geschwindigkeit gege ben, oder aber man hat den Weg des Lauf kontaktes zusätzlich vergrössert, indem man ihn von einer weiter zurückliegenden Stelle aus anlaufen lässt. Bei Anwendung der letz teren Massnahme wird die kleinstmögliche Re laislaufzeit, die beispielsweise für den Fall gilt, dass der gurzschluss in unmittelbarer Nähe des Relaisortes entsteht, und die gleich der Zeit ist, welche der Laufkontakt braucht, um den in der Nullage stehenden Einstellkontakt zu erreichen, vergrössert.
Diese sogenannte Grundzeit stellt die kleinste denkbare Relais laufzeit dar, zu welcher sich die abhängige Relaislaufzeit, die also von der Leitungs impedanz abhängt, addiert. Bei Anwendung kleiner Bewegungsgeschwindigkeit für den Laufkontakt wird die abhängige Relaislauf zeit sehr gross.
Ein Vorteil der Erfindung besteht nun darin, dass -die gesamte Relaislaufzeit, so %vohl die Grundzeit wie auch die abhängige Relaiszeit, erheblich verkürzt wird. Erfin dungsgemäss steht nämlich der Einstellkon takt von vornherein nicht in der Lage, die dem Impedanzwert Null entspricht, sondern in einer Lage, die beispielsweise der Impe danz der dem Relais zugewiesenen Leitungs strecke entspricht. Tritt jetzt ein Fehler in noch grösserer Entfernung auf, so hat das Einstellsystem vor dem Laufkontakt einen Vorsprung.
Es ist seiner endgültigen Gleich gewichtslage bereits um ein .Stück näher ge bracht, und es tritt nicht so leicht der Fall ein, dass der Laufkontakt den; Einstellkontakt noch während :seiner Einstellbewegung einholt. Man kann, wenn es notwendig ist, die Grund zeit des Relais infolgedessen etwa um so viel verkleinern, als die Zeit beträgt, welche der Laufkontakt zur Zurüeklegung eines Weges gleich der Vorgabe braucht. Liegt der Fehler ort aber innerhalb der dem Relais zugewiese nen Strecke, so bleibt das Einstellsystem nach dem Ansprechen des Anregeorganes entweder in seiner Lage stehen oder es wird sich sogar dem Laufkontakt entgegen bewegen.
Die Relaisauslösezeit wird im letzteren Falle ausserordentlich klein.
In dem Falle aber, wo das Einstellsystem in seiner Ruhelage stehen bleibt, ist es vor allem wertvoll, dass die Relaislaufzeit äusserst genau eingehalten wird. Bei den bekannten Relais dagegen macht sich namentlich im Be reich kleinerer Relaislaufzeiten störend be merkbar, dass das Einstellsystem nicht aperio- disch in seine Einstellage übergeht, sondern immer erst nach einigen Pendelungen in der Gleichgewichtslage zur Ruhe kommt.
Dabei kann es vorkommen, dass die Berührung z-#vi- sehen Einstellkontakt und Laufkontakt gar nicht in der Gleichgewichtslage des Einstell systems zustande kommt, so dass die Relais laufzeit unter Umständen zu gross, in andern Fällen wiederum zu klein bleibt. Diese Un sicherheit in der Relaislaufzeit hat bei den bisherigen Ausführungen dazu gezwungen, bei der Staffelung aufeinander folgender Re lais entsprechend grosse Staffelzeiten zu wäh len und verhältnismässig erhebliche Grund zeiten einzuführen, damit sich das Einstell system beruhigen kann.
Wird nun gemäss einer Ausführungsform der Erfindung die Voreinstellung des Einstellsystems derart ge wählt, dass .das Einstellsystem bei einem Feh ler kurz vor dem benachbarten Relais sich nach dem Ansprechen des Anregeorganes nicht oder nur sehr wenig bewegt, so kann man, weil dann, wie vorhin erläutert wurde, die Relaislaufzeit mit grosser Genauigkeit eingehalten wird, die Staffelzeiten kleiner wählen und dadurch zu einer weiteren Ver kürzung des gesamten Zeitbedarfs für meh rere aufeinanderfolgende Relais gelangen.
Bei allen Fehlern, die innerhalb der eigenen Strecke liegen, bei denen also die Impedanz unterhalb der Vorgabeimpedanz bleibt, kommt es auf die Laufzeit des Relais nicht sehr genau an; jedenfalls besteht prak tisch nicht die Gefahr einer falschen Relais auslösung.
Die Charakteristik der Relaisverzögerung, welche für Fehler innerhalb der dem Relais zugewiesenen Strecke gilt, ist für die Selek tivität nicht von grosser Bedeutung. Da aber in der Regel eine möglichst schnell erfolgende Abschaltung eines Fehlers erwünscht ist, kann man durch eine besondere Anordnung leicht erreichen, dass alle Fehler, die in einer solchen Entfernung vom Relais entstehen, dass das Einstellsystem nach Ansprechen des Anregeorganes sich dem Laufkontakt ent gegen zu bewegen versucht, nach einer kurzen Zeit abgeschaltet werden. Ein Beispiel einer Anordnung dieser besonderen Ausführungs art der Erfindung wird anhand von Fig. 2 beschrieben.
Zunächst ist in Fig. 1 eine einfache An ordnung zur Erläuterung des Erfindungsge dankens als Beispiel schematisch wiedergege ben. Auf die unrunde oder exzentrisch ge lagerte Ferrarisscheibe 1 werden von einem Strommagneten 2 und von einem Spannungs magneten 3 entgegengesetzte Drehmomente ausgeübt. Die .Spule des Strommagnetes 2 ist dauernd eingeschaltet; die Spule des Spannungsmagnetes 3 dagegen wird durch ein Anregerelais in an sich bekannter Weise erst bei Auftreten eines Fehlers eingeschaltet. Anregerela-is sind an sich bekannt und daher nicht dargestellt.
Unter der Einwirkung des Strommagnetes 2 sucht sich die Ferraris- scheibe 1, welche einen Einstellkontakt 4 trägt, entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu drehen. Sie kann sich in diesem Sinne soweit drehen, bis sie gegen einen Anschlag 7 stösst, der durch eine Spule 9 zurückgezogen wer den kann. Die ,Spule 9 wird ebenfalls durch das Anregerelais eingeschaltet, sobald dieses anspricht. Durch den Anschlag 7 wird das Einstellsystem 1 mit seinem Einstellkontakt 4 im Ruhezustand in der gezeichneten Lage festgehalten. Diese Lage entspricht nicht dem Impedanzwert Null, sondern einer um einen geeigneten Betrag grösseren Impedanz.
Tritt auf der Leitung ein Fehler auf, so spricht das Impedanzanregeorgan an, schaltet die Spule des Spannungsmagnetes 3 ein und gleichzeitig auch die Spule 9, welche die Sperrnase 7 zurückzieht. Unter der Einwir- kung der Kräfte des Strommagnetes 2 und des Spannungsmagnetes 3 bewegt sich jetzt das Einstellsystem 1 in eine bestimmte Ein stellage, welche der Leitungsimpedanz ent spricht.
Ist diese grösser als der Voreinstel- lung des Einstellkontaktes 4 entspricht, dann bewegt sich dieser im Uhrzeigersinn und läuft somit vor einem Laufkontakt 5, der ebenfalls durch das Anregeorgan in Gang ge setzt wird, her. Durch den Vorsprung, wel chen der Einstellkontakt 4 vor dem Lauf- kontakt 5 hat, erreicht der Einstellkontakt mit Sicherheit seine Gleichgewichtslage, bevor er von ,dem Laufkontakt erreicht wird.
Ist die Impedanz der Leitung aber kleiner als der Voreinstellung des Einstellsystems 1 entspricht, dann bewegt sich der Laufkontakt 4 nach der Anregung entgegen dem Uhr zeigersinn und dem gleichmässig vorrücken den Laufkontakt 5 entgegen. Beide werden daher in der gestrichelten Lage zusammen treffen, das heisst etwa nach einer Zeit, wel che der Grundzeit des Relais entspricht. Die Grundzeit des Relais ist hier ungefähr so gross angenommen, dass sich .der Laufkontakt 5 und der Einstellkontakt 4 auf halbem Wege begegnen.
In Fig. 1 ist nun -die Anfangslage, in welcher der Einstellkontakt 4 normalerweise festgehalten ist und die Geschwindigkeit des Laufkontaktes 5 derart gewählt, dass bei einem Leitungsfehler in unmittelbarer Nähe des Relaisortes, wenn also das Einstellsystem nach der Anregung aus seiner normalere Ruhestellung sich entgegen dem Uhrzeiger sinn bewegt, der Laufkontakt 5 und der Ein stellkontakt 4 auf halbem Wege einander be gegnen. Es entspricht dann also die Ruhe lage des Einstellkontaktes einer Relaislauf zeit, die doppelt so gross ist wie die Grund zeit des Relais.
In Fig. 2 ist ein im wesentlichen gleiches Impedanzzeitrelais wiedergegeben, jedoch mit einer etwas abgeänderten Kontakteinrich tung. Das Einstellsystem 1 wird wiederum von einem Stromsystem 2 entgegen dem Uhr zeigersinn getrieben. Eine Kraft von entge gengesetzter Richtung übt der Spannungs magnet 3 aus, sobald er durch das A.nrege- organ eingeschaltet worden ist. Alle Bewe gungen werden durch einen Bremsmagneten 6 gedämpft. An :Stelle des Einstellkontaktes 4 in Fig. 1 besitzt das Einstellsystem der Anordnung in Fig. 2- einen doppelten Ein stellkontakt 4 und 10.
Die Normallage des Einstellsystems wird durch einen zweck mässig einstellbaren Kontaktanschlag 8 fest gelegt, der in der Normallage des Einstell- systems in leitender Berührung mit dem Kon takt 10 steht. Kontakt 8 ist verbunden mit einem Kontakt 12. Das Laufkontaktsystem besitzt ebenfalls zwei Kontakte, Kontakt 5 und Kontakt 11. Beide Kontakte laufen gleichzeitig an, sobald das Anregeorgan an gesprochen hat. Kontakt 11 stellt einen Vorkontakt dar, der nur den Weg bis zum Gegenkontakt 12 zurücklegt und bleibt dann stehen. Kontakt 5 'legt den Weg bis zum Einstellkontakt 4 zurück.
Die Anordnung arbeitet folgendermassen: Im Augenblick des Auftretens eines Feh lers erhält der Spannungsmagnet 3 Spannung und die Laufkontakte 5 und 11 setzen sich in Bewegung. Unter der Einwirkung der Kräfte des Spannungsmagnetes 3 und des Strommagnetes ? sucht das Einstellsystem 1 seine Gleichgewichtslage zu erreichen. Durch den Anschlag 8 ist es von vornherein in einer Voreinstellung festgehalten, die einem bestimmten Impedanzwert entspricht, etwa<B>90%</B> der Leitungsimpedanz der dem Relais zugewiesenen Leitungsstrecke. Liegt der Fehler in grösserer Entfernung vom Relais ort, dann bewegt sich das Einstellsystem 1 mit den Einstellkontakten 4 und 10 im Uhr zeigersinn bis es in einer entsprechenden Lage zur Ruhe kommt.
Der Vorkontakt 11 er reicht nach ganz kurzer Verzögerungszeit den Gegenkontakt 12 und bleibt stehen. Da sich aber die Kontakte 8 und 10 bereits vonein ander gelöst haben, hat der Kontakt 11 keine Wirkung. Der Kontakt 5 setzt seinen Weg fort bis er den Einstellkontakt 4 in seiner Einstellage erreicht. Durch die Berührung zwischen den Kontakten 4 und 5 wird die Leitungsabschaltung bewirkt. Die Arbeits weise und die Relaislaufzeit sind in diesem Fall also genau so wie bei dem Ausführungs beispiel nach Fig. 1.
Wenn der Kurzschluss auf der Leitung aber in solcher Entfernung vom Relais ent standen ist, dass die Leitungsimpedanz kleiner ist als der Voreinstellung des Sy3' t ems 1 ent spricht, sucht sich dieses auch nach der Ein schaltung des Spannungsmagnetes 3 ent gegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Eine Be- wegung kann das System in diesem Sinne zwar nicht ausführen, aber da die Kontakte 8 und 10 geschlossen bleiben, wird, sobald der Vorkontakt 11 den Gegenkontakt 12 er reicht, sofort die Auslösung des Leitungs schalters bewirkt.
Bei einer Ausführung nach Fig. 1 er reicht man gegenüber den bekannten Aus führungen, dass die Einstellwege des Systems kleiner werden. Dies wirkt sich besonders günstig aus bei Fehlern in der Nähe des Re laisortes, weil sich die notwendige Beruhi gungszeit für das Einstellsystem gerade bei kleinen Relaiszeiten besonders empfindlich bemerkbar macht. Man braucht bei Anwen dung der Erfindung nur eine sehr kleine Beruhigungszeit abzuwarten, kann also die Grundzeit des Relais klein wählen.
Mit einer Anordnung gemäss Fig. 2 lässt sich eine Relais-Zeitcharakteristik erreichen, wie sie in Fig. 3 wiedergegeben ist. Bei einem ganz bestimmten Grenzwert der Impedanz springt die Laufzeit des Relais von einer äusserst. kurzen Zeit zu einer mit Rücksicht auf das Relais im Nachbarort gewählten grösseren Staffelzeit herauf und steigt von diesem Punkt an mit wachsender Fehlerent fernung stetig weiter.
In den Fig. 3 und 4 ist auf der Abszisse ein Ausschnitt der zu schützenden Leitung dargestellt, wobei an den Orten<I>A, B, C</I> Schalter mit selbsttätigen Auslösevorrichtun- gen vorgesehen sind, die von einem Zeitrelais gemäss der Erfindung gesteuert werden. Auf der Ordinate ist die wirksame Zeitverzöge rung aufgetragen. In Fig. 3 sind die Relais zeiten durch die stark ausgezogene Kurve dargestellt. Bei einem Fehler am Relaisort B wird also normalerweise das am Relaisort B aufgestellte Relais ansprechen, und zwar mit seiner kürzesten Verzögerungszeit.
Wenn der Fehler links vom Relaisort B entstanden ist, bleibt die Abschaltung des Fehlers denn Relais des Relaisortes A überlassen. Aus der Charakteristik erkennt man, dass alle Fehler, die innerhalb zirka<B>90%</B> der Entfernung A-B vom Relaisort<I>A</I> entstanden sind, mit der kürzesten Verzögerungszeit des Relais abgeschaltet werden. In einem ganz kurzen Bereich vor dem Relaisort B kommt die län gere Relaislaufzeit des Relais am Orte A für die Abschaltung in Betracht, welche am Relaisort B einen ausreichenden Abstand von der Laufzeit des Relais B gewonnen hat.
Man kann die Relais-Charakteristik bei dieser Ausführungsform noch weiter in zweckmässiger Weise beeinflussen. Durch die Wahl des Anfangspunktes für die Bewegung des Laufkontaktes 5 hat man es nämlich in der Hand, die abhängige Relaislaufzeit um einen beliebigen konstanten Betrag zu ver grössern oder zu verkleinern. Dadurch ver schiebt sich die Relaiskennlinie in ihrem widerstandsabhängigen Teil parallel zu sich selbst nach oben oder nach unten, während der durch den Vorkontakt des Re lais bestimmte Teil der Charakteristik da von nicht berührt wird. Bei der norma len Einstellung des Relais beginnt der Laufkontakt 5 seine Bewegung etwa von der Nullage des Einstellsystems aus.
Ver grössert man seinen Weg dadurch, dass man seine Anfangslage um eine bestimmte Zahl Sekunden zurück verlegt, so wird da durch die Abschaltzeit für alle Fehler, die im Bereich der abhängigen Charakteristik liegen, um diesen konstanten Betrag ver grössert. In entsprechender Weise kann man durch Vorverlegung der Anfangslage des Laufkontaktes 5 in das Gebiet .der Vorgabe zeit um einen bestimmten konstanten Betrag die Auslösezeit verkleinern.
Die durch die Verlegung der Anfangslage des- Laufkon taktes 5 mit einem Relais gemäss der Erfin dung mögliche Verlagerung der abhängigen Relaislaufzeiten sind in Fig. 4 wiedergege ben, in welcher beispielsweise die Kurve I die normale Laufzeit darstellt, wobei also der Laufkontakt etwas aus einer ,Stellung, die dem Nullwert der überwachten Leitungs grösse entspricht, anläuft. Bei der Kurve II ist die Laufzeit um einen konstanten Betrag vergrössert worden, bei der Kurve III ist sie verkleinert. Wie die Abbildung zeigt, bleibt der vom Vorkontakt abhängige Teil der Re laischarakteristik davon unberührt.
Bei den bekannten Relais lässt sich die Zeitcharak teristik III, die scheinbar bei einer negativen Zeit ihren Ursprung hat, nicht erzielen.
Bei Anwendung der Erfindung lässt sich noch ein weiterer Vorteil erzielen, der eben falls in einer Verkürzung der Relaislaufzeit besteht. Dabei handelt es sich um die Schalt verzögerung von Relais, die dadurch notwen dig wird, weil vor der Schliessung des Re laiskontaktes die Einstellung des Richtungs relais abgewartet werden muss. In welcher Weise die Erfindung zur Verkürzung .der für das Arbeiten des Richtungsrelais notwen digen Zeit führen kann, sei anhand von Fig. 5 beispielsweise erläutert. In dieser Figur ist ein Impedanzsystem dargestellt, das eine Ferrarisscheibe 100, einen .Strom- magneten 101 und einen Spannungsmagneten 102 besitzt.
An der Ferrarisscheibe 100 ist ein Kontaktarm 103 angebracht, der einen Kontakt. 104 trägt. Mit .dem Kontakt 104 kann der Kontakt 105 eines Zeitwerkes in Berührung kommen. Das Zeitwerk wird bei Anregung des Relais in Gang besetzt. Au sserdem kann mit dem Kontakt 104 der Kon takt 106 eines Energierichtungsrelais 107 in leitende Berührung kommen. Der Kontakt arm 103 ist wie bei Fig. 2 der Erfindung durch einen Anschlag 108 in einer Ruhelage festgehalten, die nicht dem Impedanzwert Null entspricht.
- Die Einrichtung arbeitet folgender massen: Bei Auftreten eines Leitungsfehlers in nerhalb einer gewissen Entfernung vom Re laisort wird das Spannungssystem 102 des Relais eingeschaltet und gleichzeitig der Laufkontakt 105 in Gang gesetzt. Nun kann eintreten, dass die Ferrarisscheibe 100 nach der Anregung eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn oder eine Bewegung im Uhrzeigersinn ausführt. Entgegen dem Uhr zeigersinn wird sie sich drehen, wenn der Fehler in der Nähe des Relaisortes liegt, im Uhrzeigersinne .dagegen, wenn der Fehler ausserhalb der dem Relais zugewiesenen Strecke liegt.
Dadurch, dass das Relaissystem im ersten Falle eine Bewegung ,entgegen dem Ubrzeigersinn ausführt, bleibt der Kon taktarm 103 fest gegen den Anschlag 108 gedrückt. Zwischen den Kontakten 105 und 104 kommt dann nach ganz kurzer Verzö gerungszeit eine leitende Verbindung zu stande. Diese leitende Verbindung führt aber nur dann zur Erregung. einer Auslösespule 109, wenn gleichzeitig der Kontakt 106 eben falls in leitender Verbindung mit Kontakt 104 steht, das heisst also, wenn das Energie richtungsrelais nicht entgegen der Kraft einer schwachen Feder 100 eine kleine Aus- schlagsbewegung ausgeführt hat.
Ist der Fehler so nahe, dass das Energierichtungs- relais keine Spannung bekommt, oder liegt der Fehler innerhalb der dem Relais zuge wiesenen Strecke, dann bleibt der Kontakt 10,6 des Energzerichtungsrelais in seiner Ruhelage stehen, und die Auslösespule <B>1.09</B> erhält gleich nach .der Anregung Strom über den Laufkontakt 105, den Einstellkontakt 104, den Kontakt 106 und den Kontaktarm des Energieriehtungsrelais. Ruft der Fehler dagegen die entgegengesetzte Energierich tung auf der Leitung herbei, so kann eine Abschaltung des Leitungsschalters nicht er folgen;
denn dann drückt der Kontaktarm des Energierichtungsrelais die schwache Fe der<B>110</B> etwas zusammen, so dass keine lei tende Verbindung mehr zwischen Kontakt 106 und 10.1 möglich ist. Gleichzeitig wird dadurch aber auch eine leitende Verbindung zwischen Kontakt 111 des Energierichtungs- relais und dem festen Kontakt 108 gelöst. Über den Kontakt 105 kann also keine Strom verbindung zur Auslösespule 109 zustande kommen.
Auch wenn die Fehlerentfernung so klein ist, dass keine Momentanauslösung in Frage kommt, bleibt die Auslösung von der Aus schlagsrichtung des Richtungsrelais<B>107</B> ab hängig; denn wenn sich das Einstellsystem <B>100</B> aus der Nullage heraus im Uhrzeiger sinn fortbewegt, kann eine Erregung der Spule 109 nur über die Kontakte 108 und 111 erfolgen, die aber bei falscher Energie richtung geöffnet sind.
In den bisherigen Ausführungsbeispielen sind Impedanzrelais zur Erläuterung der Er findung wiedergegeben worden. Darin soll aber nicht zum Ausdruck gebracht werden, dass die Erfindung nur bei Widerstandszeit relais anwendbar ist; vielmehr ist die Er findung ganz allgemein bei Zeitrelais an wendbar, bei denen ein Einstellsystem durch seine Einstellage die Grösse des Weges ein stellt, den ein mit konstanter oder abhängiger Geschwindigkeit angetriebener Laufkontakt zurücklegen muss.
Die Erfindung ist ausser bei Widerstandszeitrelais anwendbar bei Überstromzeitrelais, Spannungsabfallzeitre- la.is, Doppelerdschluss-Zeitrelais und andern. Ausserdem kann die Voreinstellung des Re lais, die in den bisherigen Beispielen als konstant angenommen ist, ebenfalls von einer Betriebsgrösse oder Messgrösse oder einem Uhr werk abhängig sein. Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels mit einem Spannungs- abfallzeitrelais dient Fig. 6.
Das Spannung#- System besitzt eine Spule 120, einen Weich eisenkern 121., eine Federkraft 122 und einen Kontaktarm 123. Die Bewegungen des Kon taktarmes 123 stehen unter dem Einfluss der Spannungsspule 120 und der Feder 122. Je kleiner die Spannung 120 ist, umso mehr ver mag die Feder 122 sich zusammenzuziehen. Die Einstellung des Kontaktarmes 123 ist aber ausserdem noch beeinflusst durch einen Anschlag 124, der keine feste Lage hat, son dern mit dem System 125 eines Strommes sers verbunden ist, welcher eine Spule 126 und eine Federkraft 127 enthält.
Das Strom- system 125 bis 1.27 entwickelt grössere Kräfte als das Spannungsmesssystem 120 bis 122. Infolgedessen wird, solange sich der Kon taktarm 123 von dem Anschlag 124 nicht trennt, die Ruhelage des Kontaktarmes 123 durch den Anschlag 1\34 bestimmt.
Ausserdem enthält die Einrichtung ein Zeitwerk 128 und ein Zeitwerk 129. Die beiden Zeitwerke laufen gleichzeitig an, wenn ein Anregekontakt <B>130</B> geschlossen wird. Das Zeitwerk 128 treibt einen Vorkontakt 131 an, der mit einem festliegenden Kontakt 132 zu sammenwirkt. Über den Vorkontakt 131 und den Gegenkontakt 132 kommt aber nur dann ein Stromkreis, in welchem eine Auslösespule 133 liegt, zustande, wenn der Kontaktarm 12,3 gegen den ortsveränderlichen Anschlag 124 anliegt, das heisst solange der Strom, ver glichen mit der .Spannung, eine gewisse rela tive Grösse besitzt, kann .die Schnellauslösung in Tätigkeit treten.
Ist die Spannung aber grösser, so dass sich der Kontaktarm 133 von dem Anschlag 124 löst, dann ist der Vor kontakt 131 unwirksam. Die Verzögerungs zeit bis zur Einschaltung der Spule 133 hängt dann allein von der Einstellung des Kontaktarmes<B>1.209</B> und der Geschwindigkeit des vom Zeitwerk 129 angetriebenen Kon taktes ab.
Ein Relais der in Fig. 6 beschriebenen Art ergibt bei einem Fehler innerhalb einer gewissen Entfernung vom Fehlerort eine Schnellauslösung mit einer unabhängigen Verzögerungszeit. Sowie aber der Fehlerort in einer grösseren Entfernung liegt, so dass wegen des grösseren Leitungswiderstandes die .Spannung einen im Vergleich zum Strom höheren Wert besitzt, löst sich das span nungsabhängige Einstellsystem von dem stromabhängigen Anschlag, so da.ss nunmehr allein .die Spannungshöhe für die Absohalt- zeit massgebend ist. Die Relaiskennlinie steigt von diesem Punkte ab mit wachsender Spannung an.
Auch bei Widerstandszeit relais kann eine veränderliche Voreinstellung angewendet werden, die beispielsweise von der Stärke des auftretenden Stromes abhän gig ist. Die Einstellkraft .des Impedanzrelais kann bekanntlich bei -demselben Widerstands wert des Kurzschlusskreises in weiten Gren zen schwanken, weil die Grösse .der verfüg baren Einstellkraft von der Stärke des auf tretenden Stromes abhängig ist. Je stärker nun die Einstellkräfte sind, umso zuver lässiger ist die genaue Einstellung des Ein stellsystems.
Man kann infolgedessen bei Auftreten starker Ströme eine Relais-Charak- teristik gemäss Fig. 3 anwenden, wobei die Stelle, bei welcher die Relaislaufzeit von der unabhängigen Zeit auf die abhängige Zeit springt; .dicht an die Nachbarstation heran verlegt wird. Wenn dagegen nur geringe Einstellkräfte entstehen, ist es zweckmässiger, den Übergang von der unabhängigen Relais zeit auf die abhängige Relaiszeit etwas näher auf den Relaisort zu zu verlegen, weil ein kleiner Fehler in der Einstellung des Re lais unter Umständen die Selektivität der Schutzeinrichtung gefährden kann.
Deshalb kann der Anschlag, der die Voreinstellung des Einstellsystems bestimmt, in der Weise von der .Stromstärke abhängig gemacht wer den, .dass bei starken Strömen die Voreiu- stellung grösser, bei kleinen Strömen dagegen kleiner gehalten wird. Unter Umständen kann es auch zweckmässig sein, die Vorein- stellung zu ändern, wenn Umschaltungen ;.in Netz vorgenommen werden, wodurch etwa die dem Relais zugewiesene .Strecke Änderungen erfahren kann.
In solchen Fällen kann eine automatische Änderung der Voreinstellung leicht in Verbindung mit der Fernsteuerung erzielt werden, welche die Schaltmassnahmen im Netz auslöst, oder sie kann auch durch das Leuchtschaltbild oder das Rückmelde zeichen, welches von der betreffenden Schaltstation aus gegeben wird, herbeigeführt werden, .da es sich meistens nur darum han- delu kann, dass -der Relaisschutzbereich um .einen bestimmten Leitungsteil vergrössert oder um einen bestimmten Leitungsteil ver kleinert wird.
Time relay for protective devices. The invention relates to a time relay for protective devices, in which a setting system is available which, in the event of an error, is caused to assume a corresponding angular position according to the value of the measured variable or measured variables monitored by it, and which by this setting the. Relay running time is determined by a running contact of the relay only starting when an error occurs when it reaches the setting contact.
According to the invention, the setting system is held in a rest position in such a relay, which corresponds to an amount of the measured variable that is greater than the smallest but smaller than the largest amount to which a clearly determined deflection of the setting system is assigned.
An example is chosen to explain the concept of the invention.
There are impedance time relays known wel che have a setting system that assumes a certain position depending on the size of the line impedance and thereby simultaneously brings a setting contact in a certain position. In addition, these relays have a running contact that is driven by a clockwork or otherwise at a suitable speed and depending on the position that the setting system has taken on, with the contact set by this sooner or later meets and then the shutdown of the Lei device brings about.
Both the start of the timer and the beginning of the adjustment movement of the adjustment system are usually triggered by an exciter at the moment a line fault occurs. The adjustment system is under the influence of opposing forces of a current system and a voltage system. However, the voltage system is only switched on when an error occurs by the exciter. As a result, the system is, as long as the line is free of errors, solely under the action of the current and consequently in a position which corresponds to the line resistance zero ent.
From this position, it begins its adjustment movement as soon as the exciter has switched on the voltage coil. The running contact must normally not touch the setting contact. He is in the vicinity of the rest position of the setting con tact and runs after this when this water executes its adjustment movement. After completing its setting movement, the setting contact will be touched by the running contact as soon as it has covered the corresponding distance. In the case of an impedance relay, the forces which bring the adjustment system into its equilibrium position can be very different. If very strong currents occur, the adjustment force is very large.
If only small currents occur at the same fault distance, i.e. the same line impedance, for example because only weak machines are in operation to supply the network, the setting forces remain correspondingly lower. The setting forces can also be small with other types of relays, for example with overcurrent relays when the system comes to a standstill in the vicinity of its normal position. The damping of the system must now be so great that it is sufficient even when strong adjustment forces occur. The consequence of this is that with weak adjustment forces the adjustment movement itself is extremely slow.
This creates the risk that the barrel contact will reach the setting contact before it has reached its equilibrium position. As a result, in the case of the known relays, either the running contact is given a sufficiently low speed, or the path of the running contact has been additionally increased by letting it start from a point further back. If the latter measure is used, the shortest possible relay running time, which applies, for example, to the event that the short circuit occurs in the immediate vicinity of the relay location, and which is equal to the time it takes for the running contact to reach the setting contact in the zero position , enlarged.
This so-called base time represents the smallest conceivable relay running time, to which the dependent relay running time, which depends on the line impedance, is added. When using a low movement speed for the running contact, the dependent relay running time becomes very large.
One advantage of the invention is that the entire relay running time, preferably the basic time as well as the dependent relay time, is considerably shortened. According to the invention, the setting contact is not in a position from the outset that corresponds to the impedance value zero, but rather in a position that corresponds, for example, to the impedance of the line route assigned to the relay. If an error occurs at an even greater distance, the setting system has a head start on the running contact.
It is already a bit closer to its final equilibrium position, and it is not so easy for the running contact to occur; Setting contact while: catches up with its setting movement. You can, if necessary, reduce the base time of the relay as a result about as much as the time it takes for the running contact to cover a path equal to the default. However, if the fault location is within the route assigned to the relay, the setting system either remains in its position after the activation element has responded or it will even move against the running contact.
The relay tripping time is extremely short in the latter case.
However, in the case where the setting system remains in its rest position, it is especially valuable that the relay running time is adhered to extremely precisely. In the case of the known relays, however, it is noticeable that the setting system does not transition to its setting position aperiodically, but always comes to rest after a few oscillations in the equilibrium position, particularly in the case of shorter relay running times.
It can happen that the contact z- # vi- see setting contact and running contact does not come about at all in the equilibrium position of the setting system, so that the relay running time may remain too long, in other cases too short. This uncertainty in the relay running time has made it necessary in the previous explanations to choose correspondingly large graduation times when staggering successive relays and to introduce relatively substantial base times so that the setting system can calm down.
If, according to one embodiment of the invention, the presetting of the setting system is selected in such a way that the setting system does not move or moves only very little after the triggering element has responded in the event of an error shortly before the adjacent relay, then you can, because then, as before was explained, the relay running time is adhered to with great accuracy, select the graduation times smaller and thereby achieve a further reduction in the total time required for several successive relays.
In the case of all errors that lie within the own route, i.e. in which the impedance remains below the specified impedance, the running time of the relay is not very important; in any case, there is practically no risk of a false relay trip.
The characteristic of the relay delay, which applies to errors within the route assigned to the relay, is not of great importance for the selectivity. However, since a fault should be switched off as quickly as possible, a special arrangement can easily ensure that all faults that arise at such a distance from the relay that the setting system, after the triggering element has responded, counteracts the running contact move tried to be switched off after a short time. An example of an arrangement of this particular embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
First, in Fig. 1, a simple arrangement to explain the Invention thanks as an example schematically reproduced ben. On the non-circular or eccentrically ge superimposed Ferraris disk 1 are exerted by a current magnet 2 and a voltage magnet 3 opposite torques. The coil of the current magnet 2 is permanently switched on; the coil of the voltage magnet 3, on the other hand, is only switched on by an excitation relay in a manner known per se when an error occurs. Excitation relays are known per se and are therefore not shown.
Under the action of the current magnet 2, the Ferraris disk 1, which carries an adjusting contact 4, tries to rotate counterclockwise. In this sense, you can rotate until it hits a stop 7, which is withdrawn by a coil 9 who can. The coil 9 is also switched on by the excitation relay as soon as it responds. By the stop 7, the setting system 1 with its setting contact 4 is held in the idle state in the position shown. This position does not correspond to the impedance value zero, but to an impedance which is greater by a suitable amount.
If a fault occurs on the line, the impedance stimulator responds, switches on the coil of the voltage magnet 3 and at the same time also the coil 9, which pulls the locking lug 7 back. Under the action of the forces of the current magnet 2 and the tension magnet 3, the setting system 1 now moves into a certain setting position which corresponds to the line impedance.
If this is greater than the pre-setting of the setting contact 4, then it moves clockwise and thus runs in front of a running contact 5, which is also set in motion by the excitation element. Due to the projection that the setting contact 4 has in front of the running contact 5, the setting contact will definitely reach its equilibrium position before it is reached by the running contact.
However, if the impedance of the line is less than the presetting of the setting system 1, then the running contact 4 moves counterclockwise after the excitation and the running contact 5 moves in the opposite direction to the steady advance. Both will therefore meet in the dashed position, that is to say after a time that corresponds to the base time of the relay. The base time of the relay is assumed to be approximately so large that the running contact 5 and the setting contact 4 meet halfway.
In Fig. 1, the initial position, in which the setting contact 4 is normally held, and the speed of the running contact 5 is selected such that in the event of a line fault in the immediate vicinity of the relay location, i.e. when the setting system is opposite after the excitation from its normal rest position Moved clockwise, the running contact 5 and the A setting contact 4 be halfway to each other. It then corresponds to the rest position of the setting contact of a relay run time that is twice as long as the base time of the relay.
In Fig. 2, a substantially the same impedance time relay is shown, but with a slightly modified Kontakteinrich device. The adjustment system 1 is in turn driven counterclockwise by a current system 2. The tension magnet 3 exerts a force in the opposite direction as soon as it has been switched on by the nervous system. All movements are dampened by a brake magnet 6. Instead of the setting contact 4 in FIG. 1, the setting system of the arrangement in FIG. 2- has a double setting contact 4 and 10.
The normal position of the setting system is determined by an expediently adjustable contact stop 8 which is in conductive contact with the contact 10 in the normal position of the setting system. Contact 8 is connected to a contact 12. The running contact system also has two contacts, contact 5 and contact 11. Both contacts start up at the same time as soon as the exciter has spoken. Contact 11 represents a pre-contact that only covers the distance to the mating contact 12 and then stops. Contact 5 'covers the distance to setting contact 4.
The arrangement works as follows: At the moment a fault occurs, the voltage magnet 3 receives voltage and the running contacts 5 and 11 start moving. Under the influence of the forces of the tension magnet 3 and the current magnet? the adjustment system 1 seeks to reach its equilibrium position. The stop 8 holds it in a preset from the start, which corresponds to a specific impedance value, approximately 90% of the line impedance of the line section assigned to the relay. If the fault is located a greater distance from the relay location, the setting system 1 with the setting contacts 4 and 10 moves clockwise until it comes to rest in a corresponding position.
The pre-contact 11 he reaches the counter-contact 12 after a very short delay time and remains. But since the contacts 8 and 10 have already solved vonein other, the contact 11 has no effect. The contact 5 continues on its way until it reaches the setting contact 4 in its setting position. The line disconnection is effected by touching the contacts 4 and 5. The working way and the relay running time are in this case exactly the same as in the execution example according to FIG.
If the short-circuit on the line has arisen at such a distance from the relay that the line impedance is lower than the default setting of the Sy3 't ems 1, it tries to turn counterclockwise even after the voltage magnet 3 is switched on . The system cannot perform a movement in this sense, but since the contacts 8 and 10 remain closed, as soon as the pre-contact 11 reaches the mating contact 12, the line switch is triggered immediately.
In an embodiment according to FIG. 1, it is sufficient compared to the known designs that the adjustment paths of the system are smaller. This has a particularly beneficial effect in the event of errors in the vicinity of the relay location, because the necessary settling time for the setting system is particularly noticeable with short relay times. You only need to wait a very short settling time when applying the invention, so the base time of the relay can be selected to be small.
With an arrangement according to FIG. 2, a relay time characteristic can be achieved as shown in FIG. At a very specific limit value of the impedance, the running time of the relay jumps from an extreme. short time up to a larger graduation time selected with regard to the relay in the neighboring location, and from this point on it increases steadily as the error distance increases.
In FIGS. 3 and 4, a section of the line to be protected is shown on the abscissa, switches with automatic tripping devices being provided at locations A, B, C, which are operated by a time relay according to FIG Invention can be controlled. The effective time delay is plotted on the ordinate. In Fig. 3, the relay times are shown by the solid curve. In the event of an error at relay location B, the relay set up at relay location B will normally respond with its shortest delay time.
If the error has arisen to the left of relay location B, it is left to the relay of relay location A to switch off the error. From the characteristics it can be seen that all errors that occurred within about <B> 90% </B> the distance A-B from the relay location <I> A </I> are switched off with the shortest delay time of the relay. In a very short area in front of the relay location B, the longer relay running time of the relay at location A can be considered for disconnection, which has gained a sufficient distance from the running time of relay B at relay location B.
In this embodiment, the relay characteristics can be further influenced in an expedient manner. By choosing the starting point for the movement of the running contact 5 you have the ability to increase or decrease the dependent relay running time by any constant amount. As a result, the relay characteristic shifts in its resistance-dependent part parallel to itself up or down, while the part of the characteristic determined by the pre-contact of the relay is not affected by it. In the normal setting of the relay, the running contact 5 begins its movement approximately from the zero position of the setting system.
If you increase your path by moving your starting position back by a certain number of seconds, the switch-off time for all errors that lie in the range of the dependent characteristic is increased by this constant amount. In a corresponding manner, by moving the starting position of the running contact 5 forward in the area .the default time, the release time can be reduced by a certain constant amount.
The possible shifting of the dependent relay running times by relocating the initial position of the running contact 5 with a relay according to the inven tion are shown in Fig. 4, in which, for example, curve I represents the normal running time, with the running contact being something from a, Position that corresponds to the zero value of the monitored line size starts up. In the case of curve II, the running time has been increased by a constant amount, in the case of curve III it is reduced. As the figure shows, the part of the relay characteristic that is dependent on the previous contact remains unaffected.
In the case of the known relays, the time characteristic III, which apparently originates from a negative time, cannot be achieved.
When using the invention, another advantage can be achieved, which is also a shortening of the relay running time. This is the switching delay of relays, which is necessary because the setting of the direction relay must be awaited before the relay contact closes. The way in which the invention can lead to a shortening of the time necessary for the operation of the directional relay will be explained with reference to FIG. 5, for example. This figure shows an impedance system which has a Ferraris disc 100, a current magnet 101 and a voltage magnet 102.
A contact arm 103 is attached to the Ferrari disk 100 and has a contact. 104 carries. The contact 105 of a timer can come into contact with the contact 104. The timer is occupied when the relay is activated. In addition, the contact 106 of an energy direction relay 107 can come into conductive contact with the contact 104. The contact arm 103 is, as in Fig. 2 of the invention, held by a stop 108 in a rest position which does not correspond to the impedance value zero.
The device works as follows: If a line fault occurs within a certain distance from the relay location, the voltage system 102 of the relay is switched on and at the same time the running contact 105 is started. Now it can happen that the Ferrari disk 100 executes a movement in the counterclockwise direction or a movement in the clockwise direction after the excitation. It will turn counterclockwise if the fault is close to the relay location, clockwise if the fault is outside the route assigned to the relay.
Because the relay system executes a movement counterclockwise in the first case, the contact arm 103 remains firmly pressed against the stop 108. After a very short delay, a conductive connection is then established between contacts 105 and 104. This conductive connection only then leads to arousal. a trip coil 109, if at the same time the contact 106 is also in conductive connection with contact 104, that is, if the energy direction relay has not performed a small deflection movement against the force of a weak spring 100.
If the error is so close that the energy direction relay does not receive any voltage, or if the error lies within the distance assigned to the relay, then contact 10,6 of the energy direction relay remains in its rest position and the release coil <B> 1.09 </ Immediately after the excitation, B> receives current via the running contact 105, the setting contact 104, the contact 106 and the contact arm of the energy direction relay. If, on the other hand, the error causes the opposite energy direction on the line, the line switch cannot be switched off;
because then the contact arm of the energy direction relay compresses the weak feet of <B> 110 </B> a little, so that no conductive connection is possible between contact 106 and 10.1. At the same time, however, a conductive connection between contact 111 of the energy direction relay and the fixed contact 108 is also broken. No current connection to the trip coil 109 can be established via the contact 105.
Even if the distance to the fault is so small that instantaneous tripping is not an option, tripping remains dependent on the deflection direction of the direction relay <B> 107 </B>; because when the setting system <B> 100 </B> moves clockwise out of the zero position, the coil 109 can only be excited via the contacts 108 and 111, which are open if the energy direction is incorrect.
In the previous embodiments, impedance relays have been reproduced to explain the invention. It is not intended to express that the invention can only be used for resistance time relays; Rather, the invention is generally applicable to timing relays in which a setting system sets the size of the path through its setting position that a running contact driven at a constant or dependent speed must cover.
The invention can be used, in addition to resistance time relays, in overcurrent time relays, voltage drop time relays, double earth fault time relays and others. In addition, the presetting of the relay, which is assumed to be constant in the previous examples, can also be dependent on an operating variable or measured variable or a clockwork. FIG. 6 serves to explain an exemplary embodiment with a voltage drop time relay.
The tension # system has a coil 120, a soft iron core 121, a spring force 122 and a contact arm 123. The movements of the contact arm 123 are under the influence of the tension coil 120 and the spring 122. The lower the tension 120, the more the spring 122 is more able to contract. The setting of the contact arm 123 is also influenced by a stop 124, which has no fixed position, but is connected to the system 125 of a current which contains a coil 126 and a spring force 127.
The current system 125 to 1.27 develops greater forces than the voltage measuring system 120 to 122. As a result, as long as the contact arm 123 does not separate from the stop 124, the rest position of the contact arm 123 is determined by the stop 1 \ 34.
In addition, the device contains a timer 128 and a timer 129. The two timers start at the same time when a starting contact <B> 130 </B> is closed. The timer 128 drives a pre-contact 131 which cooperates with a fixed contact 132. Via the pre-contact 131 and the mating contact 132, however, a circuit in which a trip coil 133 is located is only established when the contact arm 12, 3 rests against the movable stop 124, that is, as long as the current is compared with the voltage. Has a certain relative size, the quick release can be activated.
But if the voltage is greater, so that the contact arm 133 is released from the stop 124, then the front contact 131 is ineffective. The delay time until the coil 133 is switched on then depends solely on the setting of the contact arm 1.209 and the speed of the contact driven by the timer 129.
A relay of the type described in FIG. 6 results in rapid tripping with an independent delay time in the event of a fault within a certain distance from the fault location. But as soon as the fault location is at a greater distance, so that the voltage has a higher value compared to the current due to the greater line resistance, the voltage-dependent setting system detaches itself from the current-dependent stop, so that now only the voltage level for the Absohaltzeit is decisive. From this point, the relay characteristic increases with increasing voltage.
A variable presetting can also be used for resistance time relays, which is dependent, for example, on the strength of the current occurring. The setting force of the impedance relay can, as is well known, fluctuate within wide limits with the same resistance value of the short-circuit circuit, because the size of the available setting force depends on the strength of the current occurring. The stronger the setting forces, the more reliable the precise setting of the setting system.
As a result, when strong currents occur, a relay characteristic according to FIG. 3 can be used, the point at which the relay running time jumps from the independent time to the dependent time; . is moved close to the neighboring station. If, on the other hand, the setting forces are low, it is more practical to move the transition from the independent relay time to the dependent relay time a little closer to the relay location, because a small error in the setting of the relay can endanger the selectivity of the protective device.
Therefore, the stop, which determines the presetting of the setting system, can be made dependent on the current strength in such a way that the presetting is kept larger with strong currents and smaller with small currents. Under certain circumstances it can also be useful to change the default setting when switchovers are made in the network, which means that the route assigned to the relay can be changed.
In such cases, an automatic change in the default setting can easily be achieved in conjunction with the remote control, which triggers the switching measures in the network, or it can also be brought about by the illuminated circuit diagram or the feedback sign that is given by the relevant switching station. since it can usually only be a matter of enlarging the relay protection area by a certain line section or reducing it by a certain line section.