Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 154639. Einrichtung für den Selektivschutz von Transformatoren mittelst Impedanzrelais. Transformatoren können, ebenso wie Lei tungen, gegen Kurzschlüsse durch ImlYedanz- relai@s oder auf dem gleichen Prinzip arbei tende Relais geschützt werden.
Diese Relais können gemäss .dem Hauptpatent so kon struiert und angeschlossen werden, idäss sie bei von den Sammelschienen gegen den Transformator gerichteter gurzschlussenergie nach möglichst kurzer fester Zeit ta ' Kon takt geben, um somit bei Transformatorkurz- sehluss - letzteren rasch abzuschalten. Bei gegen die Sammelschienen gerichteter Kurz schlussenergie lösen die Relais hingegen mit Zeitverzögerung entsprechend der Enfernung des Kurzschlusses aus.
Falls sie nicht gleich zeitig als Leitungsrelais dienen müssen, ist dann ihre Grundzeit t2 grösser als die Grund zeit der Relais der gegebenenfalls ange schlossenen Leitungen, um eine Staffelung gegenüber letzteren Relais zu ermöglichen.
Im allgemeinen wird es auch nötig sein, -G2 <I>></I> ti zu machen, um eine Staffelung .der ansformatorenrelais unter sich zu errei- aben. Diese Arbeitsweise der Relais kann, zum Beispiel wenn das Zeitwählorgan der Relais gleichzeitig als Richtungsorgan wirkt, wie folgt erreicht werdenl:
schlägt das Zeitwählorgan in einer -Richtung - aus, so wird nach der kurzen Zeit t1 Kontakt gege ben. Schlägt es in der andern Richtung aus, so arbeitet das Relais als eigentliches Im pedanzrelais mit Grundzeit (42) -i- Staffel zeit, in bekannter Weise. Falls das Rich tungsrelaisein besonderes Organ ist, so kann man es ebenfalls mit einem Kontakt ver sehen, .der bei Ausschlag des Relais in der einen Richtung nach der Zeit t1 anspricht.
Bei Ausschlag in der andern Richtung gibt es das Impedanzrelais in der -bekannten Weise frei; letzteres arbeitet normal, mit Grundzeit t2 und Staffelzeit.
Bei :der beschriebenen Anschlussweise und Ausführung der Relais würden bei einem Kurzschluss in dem 'an einer Wicklung des Transformators angeschlossenen Netz die Re lais der übrigen Wicklungen infolge der dabei herrschenden Energierichtung nach der kurzen Zeit t1 fälschlicherweise auslösen.
Daher ist es erforderlich, die Auslösekreise ,der Relais .der verschiedenen Wicklungen voneinander abhängig zu machen, so dass der Transformator erst dann abgeschaltet wird, wenn alle angelaufenen Relais Kontakt ge geben haaben. Da bei Netzkurzschluss die Re lais oder am gestörten Netz angeschlossenen Wicklung wegen der Energierichtung nicht zur Kontaktgabe kommen, bleibt der Trans formator im Betrieb. Dies wird erfindungs-' gemäss mittelst Kontakte, .die von .dem An sprechorgan der Relais betätigt werden,
wel- clie direkt oder über Hilfsschütze die Schal ter-Auslösekreise öffnen oder schliessen, er reicht.
Fig. 1 zeigt als erstes Beispiel eine Schaltung für einen Zweiwicklungstransfor- mator. A und B .sind .die den zwei Wick lungen zugeordneten Impedanz- und Hilfs relais.
1 sind die Impedanzrelais, 2 die Sclialterauslösespulen. a ist ein Kontakt auf dem Ansprechorgan des Relais, einen Geber- strom- oder Minimalimpedanzelement, und b der Auslösekontakt des Relais, der für die Wicklung B doppelt ausgeführt ist (b' und b").
Bei einem Kurzschluss wird somit zu nächst der Kontakt des Ansprechörgancs a geöffnet die Kontaktgabe erfolgt durch Schliessen des -Kontaktes b erst später, min destens nach der Zeit ti oder t2. Die Relais 1 betätigen die Auslö@sespulen 2 beider Öl- schalter entweder .direkt, wie in Big. 1, oder über ein Zwischenschütz.
Bei Kurzschluss im Transformatorfeld geben beide Relais nach der Zeit 1i Kontakt (Kontakte b-b') und schalten den Transformator ab. Sprechen wegen fehlender Einspeisung,die Relais einer der beiden Wicklungen nicht an, so wird der zugehörige Kontakt b nicht geschlossen, da gegen bleibt der parallele -Kontakt a ge schlossen, so dass die Abschaltung über diesen Kontakt vom Relais der andern Wicklung bewirkt werden kann.
Findet der Kurzschluss ausserhalb des Transformators, zum -Beispiel im- Netz B (angeschlossen an Wicklung 13) statt, so wird zwar der zur Wicklung A -gehörige Kontakt b nach der Zeit ti geschlos sen; das Impedanzrelais der Wicklung . B kommt jedoch ausser bei einem Sammel- schienenkurzschluss nicht zur Kontaktgabe, so ,dass der Transformator nicht abgeschaltet wird.
Bei Sammelschienenkurzschluss B wird der Schalter 2 durch iSchliessen des Kontaktes <I>b'</I> abgetrennt. Die Kontakte<I>b'</I> und b" kön nen natürlich auch auf ein Hilfsschütz, be tätigt durch :den Kontakt b des Impedanz relais 1 der Wicklung B, wirken.
Sind, wie üblich, die Relais mehrpolig eingebaut, so wenden die Kontakte b bezw. b' und b" der verschiedenen Phasen einer Wicklung unter sich parallel, die Kontakte a dagegen in Serie geschaltet. Dies gilt auch für die beiden im folgenden beschriebenen Schaltungen,.
Für den Dreiwicklungstransformator gibt Fig. 2 die entsprechende Schaltung. Hier sind für die .drei Transformatorseiten <I>A, B</I> und C Hilfsschütze 3 und 4 mit Kontakten <I>c, d, e, f, g</I> vorgesehen"da die Impedanzrelais sonst zu viele Kontakte a und<I>b</I> benötigen würden.
Die Wirkung der Schaltung ist genau die gleiche wie bei der Schaltung na--h Fig: 1 für den Zweiwicklungstransformator, das.- heisst der Transformator wird nach der Zeit t1 albgeschaltet, wenn der gurzschluss in seinem Felde auftritt, dagegen nach der Zeit t2 bei :Sammelschienenkurzschluss auf irgendeiner Transformatorseite;
und dies un abhängig davon, ob der Transformator all seitig oder nicht eingespeist wird. ' Die Schalterauslösespulen 2 werden wie bei der Schaltung nach Fig. 1 erregt. Falls die Impedanzrelais mehrpolig eingebaut sind, müssen selbstverständlich die Kontakte a (bezw. b) eines Satzes parallel geschaltet werden. Eine andere Ausführungsmöglichkeit für den Dreiwicklungstransförmator gibt Fig. 3 an.
Hier fällt das dem Kontakt- b entspre chende Hilfsschütz 4 der Fig. 2 weg; doch ist die Wirkungsweise der Schaltung iden tisch mit derjenigen .der Fig. 2.
Zum Bei spiel bei Kurzschluss im Transformatorfeld und allseitiger Einspeisung wird der Trans formator durch die in Reihe geschalteten Kontakte b aller Wicklungen abgeschaltet. Spricht das Relais 1 einer Wicklung wegen Fehlen der Einspeisung nicht an, so ist der zugehörige Kontakt b durch die geschlos senen Kontakte e oder f überbrückt, falls mindestens eines der Impedanzrelais 1 und somit eines der Hilfsschütze 3 der andern Wicklungen angesprochen hat und daher die Kontakte c oder d geschlossen sind.
Diese Schaltung lässt sich auch für den Zweiwicklungstrausforma-tor verwenden. Dann fallen die Kontakte d, f am Hilfs schütz 3 der Wicklung<I>A</I> und c,<I>e</I> am Hilfs schütz 3 der Wicklung B weg. Für den Vierwicklungstransformator sind dagegen zwei Kontakte mehr nötig.
Fig. 4 gibt eine andere Schaltung für einen Zweiwicklungstransformator. Die Kon takte des Impedanzrelais sind nicht mehr in Reihe geschaltet, sondern sind voneinander getrennt und betätigen jeder den eigenen Öl- schalter 2. Die Reläisauslösekontakte sind als Umschaltkontakt in, -n ausgeführt. Kon takt a befindet sich wiederum auf dem An sprechorgan und betätigt das Hilfsschütz 3.
Letzteres unterbricht den Auslesekreis des andern Impedanzrelais, solange das eigene Impedanzrelais nicht Kontakt gibt. Bei der Kontaktgabe wird Kontakt n geöffnet, wo durch Hilfsschütz 3 zurückfällt und die Aus iösung der andern Wicklung wieder frei gegeben wird. Bei einem Kurzschluss im Transformatorfeld sprechen zunächst die Hilfsschütze 3 auf den Seiten an, wo Ein speisung ist.
Nach der Zeit t1 fallen sie zu- rüek infolge Öffnung der Kontakte n, somit -wird der Transformator durch die Kontakte in über die jetzt geschlossenen Kontakte<I>d</I> abgeschaltet.
Bei Kurzschluss ausserhalb des Transformators, zum Beispiel im Netz B, sprechen bei Einspeisung auf .der Seite A die Impedanzrelais 1 (A und B) an, das Re lais 1 (A) gibt nach der Zeit t1 Kontakt <I>(in),</I> schaltet den Transformator nicht ab, da das Hilfsschütz 3 (B) wegen Nichtkon- taktgabe vom Impedanzrelais 1 (B) bis zur Abschaltung des Kurzschlusses durch .die Leitungsrelais nicht zurückfällt. Der Trans formator bleibt somit im Betrieb.
Nur bei Sammelschienenkurzschluss kommt das Im pedanzrelais der angeschlossenen Wicklung nach der Zeit t2 zur Kontaktgabe, wobei der Transformator abgeschaltet wird.
Ist das gleichzeitige Abschalten beider Transformatorenschalter erwünscht, so müs sen entweder die Auslesespulen parallelge schaltet oder von einem gemeinsamen Hilfs schütz, gleichzeitig gespeist durch die Aus lösekreise der Relais beider Wicklungen be tätigt werden.
In Fig. 4 ist pro Transformatorseite A bezw. B nur ein einziges Impedanzrelais vor ausgesetzt. Bei mehrphasigem Einbau der Relais, wobei nur ein Hilfsschütz 3 pro Satz nötig ist, müssen die Kontakte <I>a, m</I> und<I>n</I> .der Impedanzrelais 1 eines Satzes, wie Fig. 5 zeigt, kombiniert werden (dreiphasiger Ein bau B, S, T der Relais).
Das Hilfsschütz 3 wird betätigt, wenn eines,der Impedanzrelais 1 anspricht (Kontakt a) und fällt zurück, sobald eines der Relais Kontakt gegeben hat (Kontakte in und<I>n),</I> unabhängig vom Ar beiten der Relais 1 der andern Phasen. Das zuerst Kontakt gebende Relais ist somit allein bestimmend für .die Betätigung des Hilfsschützes 3 und des Auslesekreises (Kontakt m). Diese Kontaktkombination gilt für alle folgenden Schemas. Der Einfachheit halber wird immer nur von einem Relais pro Wicklung gesprochen.
Für Mehrwicklungstransformatoren er gibt sich eine ähnliche Schaltung wie die jenige der Fig. 4, allein die Hilfsschütze 3 haben eine Anzahl Kontakte d gleich der Wicklungszahl weniger 1, um die Auslöse kreise der andern Wicklungen unterbrechen zu können.
Bei einem Sammelschienenkurzschluss, zum Beispiel auf der Seite C eines Drei wicklungstransformato.rs, wird nicht nur die an diesen Sammelschienen angeschlossene Wicklung C, sondern noch alle andern (wenn alle Auslesespulen gemeinsam betätigt wer den) oder jedenfalls alle diejenigen abge schaltet, deren Relais angesprochen haben, wenn die Auslesekreise voneinander getrennt sind (wie in Fig. 4).
Dies kann in vielen Fällen unerwünscht sein, damit die Kupp lung zwischen den nicht betroffenen Trans formatorseiten weiter bestehen kann. Zu,die- sein Zweck kann den Hilfsschützen 3 noch ein Zeitrelais beigegeben werden. .
Eine pas sende .Schaltung zeigt Fig. 6 für den Fall eines Dreiwicklungstransformators. 3 sind wiederum die- schon in Fig. 4 dargestellten Hilfsschütze, 5 ist ein Zeitrelais, das nach einer einstellbaren Zeit anspricht. 6 ist ein Zwischenstück. Das Zeitrelais 5 wird erregt durch das Ansprechen irgendeines Hilfs- schützes 3, das heisst sobald mindestens eines der Impedanzrelais 1 angesprochen hat.
Die Kontaktgabe des Zeitrelais 5 wird so ein gestellt, dass sie erst nach einer Zeit grösser als ti erfolgt, jedoch noch vor Ablauf der Zeit. t2. Die Zeit t2 muss somit grösser als fi sein, was aus Staffelgründen, wie oben erwähnt, auch erwünscht ist.
Infolge -dieser Einstellung des Zeitrelais 5 ist sein. An sprechen das Kennzeichen eines Kurzschlus ses ausserhalb des Transformatorfeldes, .da bei Kurzschluss im 'Transformatorfeld die Hilfsschütze 3 nach der Zeit ti zurückfallen und somit das Zeitrelais 5 nicht zum An sprechen kommt.
Sobald die Relais 5 und 6 angesprochen haben, ibleibt dasjenige Hilfs schütz 3, das innerhalb der Zeit ti nicht zu rückfällt,- weiter angezogen und blockiert somit die Schalter der andern Wicklungen weiter. Es fällt erst beim Rückfallen des Impedanzrelais 1 zurück, wenn der Kontakt a geöffnet wird, das heisst nach Abschalten oder Verschwinden des Kurzschlusses, worauf auch d.ie Relais 5 und ss zurückfallen und der Schutz wieder arbeitsbereit ist.
Die Wirkungsweise ist somit folgende: Findet der Kurzschluss im Transformator feld statt, so werden die Kontakte n nach ,der Zeit ti geöffnet, wodurch .die Hilfsschütze 3 zurückfallen, ohne -dass das Zeitrelais. 5 zur Kontaktgabe kommt;,der Transformator wird allseitig abgeschaltet, da die Auslösekreise über Kontakte i,des Schützes 6 miteinander gekuppelt sind.
Findet dagegen der Kurz schluss auf einer der angeschlossenen Sammel schienen, zum Beispiel auf Sammelschiene C statt, so wird Kontakt n vom Impedanzrelaib C erst nach der Zeit ts unterbrochen. Das Zeitrelais 5 hat aber in der Zwischenzeit schon Kontakt gegeben und. hält dadurch mittelst Kontaktes 1a und über Kontakt f das Hilfsschütz 3 (C) angezogen.
Gleich zeitig wird die Kupplung der Auslösekreise durch Kontakte i auf -dem Relais aufgehoben, so dass bei der Kontaktgabe des Relais 1 (C) (Kontakt m), die nach der Zeit tz erfolgt, nur der Schalter 2 der Wicklung C fällt. Nach der Abschaltung fallen alle Relais 1 zurück, so .dass keine Auslösung mehr statt finden kann.
Will man die Auslösespulen 2 für die Handbetätigung der Schalter voneinander im normalen Betrieb entkuppelt haben, so kön nen zum Beispiel die Kuppelleitungen noch über. ein Hilfsschütz 7 geführt werden, wie in Fig. 6 punktiert angegeben ist. Die Kupp lung wird erst hergestellt, wenn das Hilfs schütz infolge Ansprechen eines Hilfs- schützes 3 ebenfalls anspricht.
Die Kontakte i des Schützes 6 können weggelassen bezw. überbrückt werden, wenn die Betätigungs leitung des Schützes 7 über einen Öffnungs kontakt auf dem Schütz 6 geführt wird, so dass beim Ansprechen der Relais 5 und 6 die Kupplung der Auslösung wieder aufge hoben wird.
Verzichtet.man bei Kurzschluss im Trans formatorfeld auf die Abschaltung des Trans formators auf den Seiten, die keine Ein speisung besitzen, wo somit das Relais 1 nicht anspricht, so kann die Kupplung zwi schen den Auslösekreisen (Kontakte i oder Schütz 7) überhaupt weggelassen werden.
Spricht in der Schaltung nach Fig. 6 das Impedanzrelais einer Wicklung einige Zeit nach Kurzschlussbeginn an, was beim Auf treten von Ausgleichströmen denkbar ist, so kann es vorkommen, dass das Hilfsschütz 3 ,des nachträglich anlaufenden Relais beim Ansprechen .des Zeitrelais 5 noch angezogen ist, welches von einem schon bei Kurzschluss beginn betätigten Hilfsschütz 3 erregt wurde.
Jenes Hilfsschütz kann somit nicht mehr zu rückfallen, das heisst dadurch, dass' zwei Hiifs- schütze 3 -dauernd angezogen bleiben, kann der Transformator, zum Beispiel bei einem Sammelschienenkurzschluss, auf keiner Seite abgeschaltet werden. Dies wird mittelst der beiden folgenden Schaltungen vermieden: Nach Fig. 7 besitzt jede Wicklung ihr eigenes Zeitrelais 5.
Die Schütze 3 bezw. die Relais 5 sind voneinander vollständig un abhängig, so,dass falls ein Hilfsstück 3, zum Beispiel .das der Wicklung A zugeordnete, bei Sammelschienenkurzschluss C nachträg lich anspricht, es bei gegen den Transfor mator gerichteter Kurzschlussenergie nach der Zeit ti zurückfällt, auch wenn in der Zwischenzeit das Zeitrelais 5 der Wicklung C angesprochen hat. Das Relais 1 (C) kann somit den Transformator nach der Zeit t2 von den zugehörigen gestörten Sammelschie nen abtrennen.
Das Kennzeichen eines Kurz schlusses ausserhalb des Transformatorfeldes ist das Ansprechen irgendeines Zeitrelais 5, das heisst letztere werden das Entkopplungs- relais 8 -der Auslösekreise betätigen. Falls die Hilfsschütze 3 selbst genügend Verzö gerung beim Rückfallen besitzen, können die Zeitrelais. 5 weggelassen werden, da dann bei einem Sammelschienenkurzsuhluss C zum Beispiel die defekte .Sammelschiene abge trennt wird, bevor das Hilfsschütz 3 (C) die Auslösung der übrigen Transformator seiten freigegeben hat.
Auf die Kopplung der Auslösekreise mittelst Hilfsschütz 8 muss dann verzichtet werden, ausser wenn das Schütz 8 selbst als Zeitrelais ähnlich wie 5 ausgebildet wind; 8 muss dann beim Anspre chen der Hilfsschütze 3 mittelst eines Schliesskontaktes auf letzteren erregt werden.
Fig. 8 zeigt eine Schaltung mit einem gemeinsamen Zeitrelais 5. Das nachträgliche Ansprechen eines Hilfsschützes 3 wird mit dem Hilfsschütz 9 verhindert. Die Hilfs schütze 3 werden durch die Kontakte n der Relais 1 über die zunächst geschlossenen Kontakte des Schützes 9 betätigt. Nach dem Ansprechen von 9 bleibt das Hilfsschütz 3 angezogen, da der Kontakt des Schützes 9 durch den Kontakt e des Schützes 3 über brückt wird. Sobald Schütz 9 angesprochen hat, können keine weiteren Hilfsschütze mehr ansprechen.
Die Schaltung nach Fig. 8 unter scheidet sich somit im wesentlichen von der Schaltung nach Fig. 6 durch das Hinzu fügen .des Hilfsschützes 9 mit seinen Kon takten zwischen die Kontakten und<I>a</I> des Relais 1. Der Kontakt f von Fig. 6 fällt weg, da nach dem Rückfallen nach der Zeit ti des Hilfss.chü.tzes 3 .einer Wicklung mit zu fliessender Energie dieses Hilfsschütz 3 nicht mehr ansprechen kann, da die Kontakte des Schützes 9 offen sind.
Die Kupplung der Schalterauslösung bei den Schaltungen nach Fig. 7 und 8 kann auch nach den bei der Fig. 6 angegebenen Ge- sichtspunkten durchgeführt werden.
Die Schaltungen nach den Fig. 6 bis 8 sind ohne weiteres anwendbar für Transfor matoren mit beliebiger Wicklungszahl; einzig ändert sich dabei die Anzahl der Kon takte auf den Hilfsschützen.
Bei allen beschriebenen Schaltungen wird der Transformator vorteilhafterweise noch mit Summenstrom-Magimalr.elais in den Zu leitungen zu seinen Klemmen gegen Erd- schlüsse geschützt.
Dieses @Summenstrom- relais wird den Transformator nach Wahl entweder nur auf der defekten Seite oder all seitig abschalten, was durch passende Kupp lung der Auslösekreise gegebenenfalls unter Zuziehung von vorhandenen oder von neuen Kupplungs- oder Entkupplungshilfsschützen zu .erreichen, ist.