Distanzsehutzeinriehtung für Drehstrom. Es ist beim Distanzschutz allgemein üb lich geworden, das die Reaktanz messende Mess- oder Ablaufglied von einem, auf Impe- da,nz ansprechenden Ansprech- oder Anrege- glied (auch Impedanzorgan genannt) ein- .schalten zu lassen.
Bei Drehstrom muss ausser dem darauf geachtet werden, dass nur das jenige Messglied die Auslösung des gesteuer-_ ten Schalters verursacht, welches je nach Art des Kurzschlusses und der am Relais liegen- (len Spannungen und Ströme die distanz getreue Messung ausführen kann. Es sind daher drei besondere Glieder vorhanden, wel che die verschiedenen Spannungen des Dreh- ,#iromsystemes miteinander vergleichen und nur dasjenige Messglied frei geben, welches distanzgetreu messen kann.
Durch diese grosse Zahl von Gliedern wird der Distanz Schutz verwickelt, unübersichtlich und teuer.
Nach vorliegender Erfindung wirken durch das Ansprechen der Anregeglieder die jenigen. Strom- und Spannungsgrössen des Drehstromsystemes auf ein einziges Messglied ein, die dem jeweiligen Fehlerfall entspre chen bezw. eine distanzgetreue Messung er geben. In Fig. 1 ist die Schaltung der die Impedanz überwachenden Ansprechglieder für Netze mit isoliertem Nullpunkt ange geben. Fig. 2 gibt das zugehörige Spannungs diagramm wieder.
Es wirken in jedem An sprechglied der Strom einer Phase zusammen mit der vorlaufenden verketteten Spannung also mit dem Strom der Phase B, zum Bei spiel die Spannung RS. Bei einem Kurz schluss zwischen den Phasen T und S nimmt das Spannungsdiagramm eine der Fig. ä ähn liche Gestalt an. Das Dreieck RST klappt mit verminderter Basis TS zusammen.
Die An sprechorgane in den beiden Stromphasen T und S erhalten den gurzschlussstrom. Bei ,dem in Phase S eingebauten Ansprechglied ist die Spannung gleich der zusammenge brochenen und distanzgetreuen Spannung ST, während die am Organ der Stromphase T wirkende TR wohl kleiner ist als im nor malen Betrieb, aber nicht die gesuchte Pro- portionalität mit der Distanz ergibt.
Beide Impedanzglieder in 8 und T sprechen. im Falle des zweiphasigen Kurzschlusses an.
Bei der ein Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes zeigenden Verriege- lungsschaltung nach Fig. 4 wird nun im Falle des zweiphasigen Kurzschlusses die zusammengebrochene Spannung und der Kurzschlussstrom auf das einzige vorhandene Reaktanzblied gegeben, welches die Ab schaltung mit distanzgetreuer Zeitstaffelung vornimmt.
In Fig. 4 bedeuten die Spulen 1, 2 und 3 die impedanzempfindlichen An sprechglieder der Phasen B, S, T oder kleine Hilfsschütze, die zur Verstärkung der Kon taktleistung durch diese Glieder eingeschaltet werden. 4, 5 und 6 sind Umschalthüpfer, welche den Strom der entsprechenden Phasen R, S, T, sowie die entsprechend vorlaufenden Spannungen auf das einzige Reaktanzglied 7 :
schalten. Die Art und Weise, wie dies ge schieht, wurde hier nur angedeutet durch die Kontakte d, da dies mit bekannten Mitteln geschieht und für den Erfindungsgegenstand unwesentlich ist. Die Kontakte d sind in Wirklichkeit mehrpolig und für die Zuschal- tung der Stromkomponenten als unter brechungslose Umschalter ausgebildet.
Jeder Umschalthüpfer 4-6 wird einerseits durch einen Arbeitskontakt b am Hüpfer oder An sprechorgan 1 bezw. 2 oder 3 derselben Stromphase, anderseits durch den Ruhekon takt c des Ansprechorganes der voranlaufen den Stromphase an die Hilfsstromquelle (+ -) zugeschaltet, die ganz unabhängig vom geschützten Netz entweder Gleich- oder Wechselstrom liefert.
Dabei ist es also für das Ansprechen des Hüpfers 4 notwendig, dass das Ansprechorgan der voranlaufenden Stromphase in Ruhe bleibt, während durch das Ansprechen des Impedanzorganes der nachlaufenden .Stromphase S, dessen Um- schalthüpfer 5 nicht erregt werden kann, da sein Kreis durch den sich beim Ansprechen des Hüpfers 4 öffnenden Ruhekontakt c unterbrochen wird. Im Störungsfalle, der durch das Vektordiagramm der Fig. 3 dar gestellt wird,
würde das Impedanzorgan der Phase<B>8</B>, das heisst die Spule 2, ansprechen ; der Hüpfer 5 würde einerseits durch den Ar beitskontakt b, anderseits durch den Ruhe kontakt c des sich nicht bewegenden Gliedes 1 an die Hilfsstromquelle gelegt. Das An sprechorgan 3 der Phase T würde ebenfalls ausschlagen.
Da aber der Ruhekontakt von 2 der Phase S geöffnet ist, wird der Um- schalthüpfer 6 in Ruhe bleiben, und das Reaktanzorgan 7 wird durch den Hüpfer 5 mit der gestörten Spannung ST und dem Strome der Phase S gespeist.
Bei einem dreiphasigen Kurzschluss bre chen alle Spannungen des Diagrammes zu sammen. Das Dreieck behält, wenn der Kurz schluss metallisch, das heisst symmetrisch ist, seine gleichseitige Form bei, wie in Fig. 2, wird aber entsprechend kleiner. Jedenfalls sprechen jedoch alle Impedanzorgane 1-3 an, und das Impedanzorgan einer jeden Phase verhindert das Erregen des Umschalt- hüpfers der nachlaufenden Phase.
Ohne Er gänzung der Schaltung würde keiner der Hüpfer 4-6 ansprechen, und das Reaktanz- organ würde gar nicht eingeschaltet. Nun aber sind die Glieder 1-3 jedes mit einem Arbeitskontakt a versehen. Diese Kontakte sind in Reihe geschaltet, und beim An sprechen aller drei Glieder 1-3 wird über den dadurch geschlossenen Kreis der Um schalthüpfer 4 der Phase R erregt. Das Reak- tanzorgan wird dann mit Strom und .Span nung der Phase 1 gespeist.
In einem Netze mit unmittelbar ge erdetem Nullpunkt werden die Spannungs spulen der Ansprech- oder Impedanzorgane 1-3 vorteilhafterweise an die Sternspan nungen des Netzes angelegt, zum Beispiel nach dem Prinzipschema der Fig. 5. Bei einem einphasigen Kurzschluss zwischen einem der Aussenleiter B#, S, T und der Erde, z: B. zwischen T und 0, nimmt das Span nungsdreieck eine der Fig. 6 ähnliche Gestalt an.
Es wird nur eines der Impedanzorgane, und zwar 3 der Phase T in Fig. 4 ansprechen, und die Verriegelungssehaltung nach Fig. 4 wird nicht in Aktion treten müssen. Bei einem zweipoligen Kurzschluss aber wird durch die Verriegelungsschaltung nur der Strom der vorlaufenden der beiden beteilig ten Phasen auf das Reakta.nzorgan 7 gegeben. Die Schaltung ist also sowohl für geerdete wie ungeerdete Netze anwendbar.
Die beschriebene Schaltung kann auch an gewendet werden zur Lösung einer andern Aufgabe, nämlich zur Auswahl der Strom grösse zur Speisung eines Überstromschutz- reglers. Solche Regler müssen bekanntlich im Kurzschlussfalle die Erregung der Generato ren so weit heruntersetzen, bis der von der Maschine abgegebene Strom unter dem für die Maschine gefährlichen Wert liegt. Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich, die Regler mit einer einzigen Stromwicklung zu versehen, die aber in jedem Falle mit der dem Fehlerfalle entsprechenden Stromgrösse gespeist wird.
Um eine distanzgetreue Messung zu er halten, muss das Reaktanzorgan mit der Span nung gespeist werden, die im Kurzschluss kreise wirksam ist, das heisst im ein- und dreiphasigen Kurzschlussfall mit der Phasen- oder Sternspannung, im Falle des zweiphasi- gen Kurzschlusses mit der betreffenden ver ketteten Spannung.
Findet bei isoliertem Netznullpunkt der zweiphasige Kurzschluss über Erde statt, das heisst sind gleichzeitig Erdschlüsse in zwei verschiedenen Phasen, so muss die Spannung gegen Erde auf das Messorgan gegeben werden, da nur die Span nung gegen Erde ein Mass für die Distanz Relais-Erdschluss gibt. Während der Kurz schlussstrom bei zweiphasigem Kurzschluss in der Schleife fliesst, die von den beiden getrof fenen Phasenleitern und der Fehlerstelle ge bildet ist und dort den entsprechenden Span nungsabfall erzeugt, muss beim dreiphasigen symmetrischen Kurzschluss der Phasenstrom nur einen Leiter durchfliessen, und der in Rechnung zu setzende Spanungsabfall ist nur halb so gross.
Es muss also, um unab hängig vom Fehlerfall die gleiche Distanz messung zu erhalten, die Schaltung so getrof fen werden, dass beim zweiphasigen Kurz schluss an das Messorgan nur die halbe auf- tretende Spannung angelegt wird, wie beim dreiphasigen Kurzschluss am selben Orte. Beim Doppelerdschluss wird der Spannungs abfall der Schleife Leiter - Erde gemessen, der erfahrungsgemäss fast wie derjenige der Schleife Leiter - Leiter, also praktisch doppelt so gross wie der Abfall bei Dreh stromkurzschluss ist. Nachfolgend wird eine einfache Schaltung beispielsweise angegeben, um das Messorgan mit der distanzgetreuen Spannung zu speisen.
In Fig. 4 wurde angedeutet, wie die dem Fehlerfall entsprechenden Strom- und Span nungsgrössen durch die Umschalthüpfer 4 bis 6 auf das Messorgan gegeben werden. In Fig. 7 ist die Führung der Spannungspfade näher erläutert. Mit den Zahlen 14, 15, 16 sind die von den oben erwähnten Umschalt hüpfern, kommenden Leitungen bezeichnet.
Sie führen zu einem Sammelschienensystem Pi, <I>P2, 0.</I> Die Schiene 0 ist in bekannter Weise an den Sternpunkt des Drehstrom- systemes bezw. an Erde angeschlossen. 10 ist ein Summenstromrelais, welches in bekannter Weise in der Holmgreenschaltung der drei Stromwandler die Ströme in den drei Leitern der Drehstromlinie summiert.
Dieses Relais spricht also nur an, wenn die Stromsumme nicht Null ist, also wenn ein Strom an Erde abgeht, das heisst bei geerdetem Netznull punkt ein, bei isoliertem Nullpunkt zwei ver- sebiedenphasige Erdschlüsse vorhanden sind. 11 ist ein Relais, welches nur bei drei- phasigem Kurzschluss anspricht. Es kann zum Beispiel über die Kontakte a der drei Impedanzorgane 1-3 (Fig. 4) gespeist wer den. In der Ruhestellung stehen die Kontakte der Relais 10 und 11 wie in Fig. 1 angegeben.
12 ist ein kleiner Autotransformator mit dem Übersetzungsverhäli;nis 2 : 1. Bei einem zwei- phasigen Kurzschluss bleiben die Relais 10 und 11 in der gezeichneten Lage, von den Hüpfern 4 oder 5 oder 6 kommt die gestörte verkettete Spannung auf die Schienen Pi, P2.
Sie wird über den Ruhekontakt f des Re lais 10 auf den Wicklungsanfang des Auto transformators "12. und von der Trans formatormitte über Ruhekontakt h des Relais 11 auf die Spannungswicklung 9 des Realz- tanzmessorganes 7 gegeben. Die Speisung der Stromwicklung 8 ist hier, weil -nicht zur Frage stehend, nicht angegeben. Es findet also eine Halbierung der von den Hüpfern 4 oder 5 oder<B>ü</B> ankommenden verketteten Spannung statt.
Bei einem dreiphasigen gurzschluss spricht das Relais 11 an, und die andere Klemme der Spannungswicklung 9 des Reaktanzorganes 7 wird über den Ar beitskontakt g des Relais 11 direkt an die Sternspannung gelegt ohne Halbierung ihres Wertes. Bei einem Doppelerdschluss spricht das Summenrelais 10 an und legt über seinen Arbeitskontakt e das Wicklungsende des Autotransformators 12 an den Nulleiter 0 an. Die Spannung Leiter - Erde wird durch den Autotransformator also auch halbiert und auf das Reaktanzorgan gegeben.