Schutzeinrichtung für elektrische Verteilnetze. Für die selektive Abschaltung von Kurz schlüssen in elektrischen Netzen stehen ver schiedene Mittel zur Verfügung. Radialnetze werden oft so geschützt, dass man die Aus lösezeiten und wenn möglich auch die An sprechströme der Relais so staffelt, dass Kurzschlüsse in entfernten Netzteilen keine Auslösung der der Kraftquelle benachbarten Schalter verursachen.
Bei Ringnetzen oder parallelen Leitungen müssen die Überstrom relais mit Energierichtungsrelais kombiniert werden, oder es kommen Differentialschutz oder Leistungsvergleich zur Anwendung. In v ermaschten Netzen wird der Distanzschutz mit Vorteil verwendet. Je nach der Art des Schutzsystems und des Fehlerorts wird die selektive Abschaltung eines Kurzschlusses eine gewisse Zeit erfordern, die unter Um ständen lang genug sein kann, um den Pa rallelbetrieb zwischen verschiedenen Strom erzeugern oder zwischen Stromerzeugern und Stromverbrauchern ernstlich zu gefährden.
Die Abschaltzeiten sind zwar beim Distanz schutz und Energievergleich am kleinsten, jedoch sind die Apparate teurer und kompli ziert und erfordern oft noch teuere Hilfs leitungen oder Hochfrequenzübertragungen. Aber selbst dann, wenn, was gar nicht immer der Fall ist, die Auslösung der Distanzrelais mit der Grundzeit erfolgt, so können doch die mit gewöhnlichen Überstromrelais erziel baren kurzen Zeiten nicht erreicht werden. Ein Auseinanderfallen verschiedener Netz gruppen und damit eine Ausweitung der Be triebsstörung ist immer noch möglich.
In jedem Falle bleiben aber die durch die Wir kung des Selektivschutzes abgetrennten Netz teile ausser Betrieb, bis die Schalter nach Verschwinden der Störung wieder eingelegt werden.
Es ist nun bekannt, die Dauer einer durch Schalterauslösung verursachten Betriebsstö rung dadurch zu vermindern, dass man den betreffenden Schalter mit einer selbsttätigen Wiedereinschaltvorrichtung versieht. Man macht sich dabei die Erfahrungstatsache zu Nutze, dass in Freileitungsnetzen 80 bis 90 aller gurzschlussursachen bei der Wegnahme der Spannung von selbst verschwinden.
Häufig werden nach dem ersten Wiederein- schaltversuch, sofern er erfolglos blieb, in Zeitabschnitten weitere Versuche gemacht, bis der betreffende Schalter schliesslich aus geschaltet bleibt, wenn der Kurzschluss wei terbesteht. Würde man alle Schalter in einem Netze mit solchen selbsttätigen Wiederein- schaltvorrichtungen versehen und gleichzeitig auf jeglichen Selektivschutz verzichten, so könnte man zwar durch die Wahl äusserst kurzer Auslöse- und Wiedereinschaltzeiten in 80 bis<B>90%</B> der Fälle jegliche Betriebs störung im ganzen Netze vermeiden.
Die Unterbrechung in der Energielieferung wäre so kurz, dass weder der synchrone Lauf der Synchronmaschine gestört, noch ein nennens werter Abfall der Drehzahl von Asynchron maschinen eintreten würde. In den restlichen 10 bis 20% der Fälle würde aber unter Um ständen nach verschiedenen erfolglosen Wie dereinschaltungen eine grössere Anzahl von Schaltern als notwendig ausgeschaltet blei ben, ohne dass Gewissheit darüber bestände, wo der Fehler liegt. Um solche schweren Betriebsstörungen zu vermeiden, würde man also demnach auf die selektive Abschaltung der Schalter nicht verzichten können.
Dies hat aber zur Folge, dass die Auslösung nicht mit der gewünschten Raschheit vor sich geht, so dass die Vorteile der unverzögerten selbst tätigen Wiedereinschaltung zum Teil ver loren gehen würden.
Die obigen Nachteile lassen sich ver meiden, wenn man die Vorteile der selektiven Auslösung mit den Vorzügen der unverzöger- ten selbsttätigen Auslösung und Wi.ederc#in- schaltung kombiniert.
Dies wird bei der Schutzeinrichtung für elektrische Verteil- netze gemäss vorliegender Erfindung dadurch erreicht, dass die Schalter mit selbsttäti gen Wiedereinschaltvorrichtungen ausgerüstet sind, die im Falle eines Überstromes oder Kurzschlusses eine sofortige, unverzögerte Auslösung und anschliessende Wiederein schaltung und im Bedarfsfalle weitere selek tiv verzögerte Auslösungen und Wiederein schaltungen bewirken.
Es ist auf diese Weise möglich, die bestehenden Selektivschutz- systeme zu verwenden, die also nur in Tätig keit treten, wenn die erste unv erzögerte Aus Einschaltung erfolglos war. Eine wichtige Eigenschaft dieses Schutzsystems ist es, dass nur diejenigen Schalter für selbsttätige Wie dereinschaltung eingerichtet zu werden brau chen, welche das Netz mit Energiequellen verbinden. Grössere Stromverbraucher, die bei Spannungsunterbruch generatorisch wir ken können, sind ebenfalls als Energiequellen zu betrachten.
Für die Auslösung der mit Wiederein- schaltvorrichtung versehenen Schalter kön nen zwei Relaissätze verwendet werden, von denen der erste die augenblickliche Aus lösung und der zweite die selektive Aus lösung bewirkt. Es ist aber auch möglich, für beide Wirkungen ein einziges Relais zu verwenden, sofern dasselbe mit einer An sprechstellung für augenblickliche Auslösung versehen ist. Im allgemeinen wird sieh ein einfaches Stromrelais für die augenblickliche Wirkung am besten eignen, obschon natür lich auch die Impedanz, Reaktanz oder die Spannung als Messorgan verwendbar ist.
Die selbsttätige Wiedereinschaltung kann davon abhängig gemacht werden, ob auf dem ein zuschaltenden Netzteil Gegenspannung vor handen und ob diese synchron und phasen gleich ist oder nicht. Man erreicht dies zum Beispiel dadurch, dass in den Anregekreis des Wiedereinschaltrelais ein an den zuzuschal tenden Netzteil angeschlossenes Spannungs- oder Phasenrelais eingeschaltet wird.
Wer den von mehreren mit selbsttätiger Wieder einschaltung ausgerüsteten Schalters alle bis auf einen mit einem solchen Zusatzrelais ver sehen, so kann zum Beispiel erreicht werden, dass vorerst nur dieser eine Schalter unver- zögert zuschaltet, die andern aber gesperrt bleiben, bis die volle Gegenspannung er scheint, was wiederum erst der Fall ist, wenn der die erste Schalterauslösung verursachende Kurzschluss verschwindet.
An die mit solchen Einrichtungen aus gerüsteten Schalter ist die Forderung zu stel len, dass sie vollständig selbsttätig arbeiten und dass bei willkürlicher Bedienung, z. B. mittelst Steuerschalter, keine selbsttätige Einschaltung erfolgen soll, ohne dass die Ein richtung vorher ausser Betrieb genommen werden müsste.
Die beiliegende Zeichnung zeigt schema tisch ein Ausführungsbeispiel des Erfin- clungsgegenstandes. b ist der Einschaltmotor (statt dessen könnte ein Einschaltmagnet vorgesehen sein). p ist der Einschaltsteuer magnet mit den Steuerkontakten z.
Bei Druckluftantrieben ist statt der Kontakte z ein Steuerventil und an Stelle der Antriebs vorrichtung b ein Druckluftzylinder vorhan den. d ist ein Endschalter, der in der Ein schaltstellung des Schalters öffnet und in der Ausschaltstellung wieder schliesst. a ist ein Hilfsschalter; der bei gechlossenem Schalter geschlossen und bei offenem Schalter offen ist. c ist die Auslösemagnetspule des Schalters. q ist ein Halterelais und r das Wiedereinschaltrelais mit zwei Wicklungen.
Das Relais r besitzt bei Erregung sofortigen Anzug und bei Entregung verzögerten Rück fall. h ist der Steuerschalter, dessen Kon takte 1 und 3 durch Drücken und dessen Kontakte 7 und 9 durch Drehen betätigt werden. g, ist ein die Schalterauslösung augenblicklich bewirkendes Relais, g ein Se lektivrelais.
Die Wirkungsweise der gezeigten Ein richtung ist folgende. Dabei ist angenom men, dass der Schalter eingeschaltet sei. So bald ein Kurzschluss eintritt, schliesst das Re lais g1 seine Kontakte. Dadurch werden gleichzeitig das Wiedereinschaltrelais r und der Auslösemagnet c erregt, und der Schalter löst aus. Die Verzögerungszeit des Relais r ist etwas länger als die eingestellte Ablauf zeit des Selektivrelais g; das Relais r bleibt also auch nach dem Öffnen des Hilfsschalters a angezogen.
Sobald der Schalter seine End- lage erreicht, schliesst der Endschalter d; der Einschaltsteuermagnet p erhält Spannung und schliesst den Einschaltkreis.
Gleichzeitig mit dem Magnet<I>p</I> wird auch das Relais<I>r</I> über seine zweite Wicklung wieder erregt und hält seinen Kontakt dauernd geschlos- sen. Der Eiuschaltsteuermagnet p besitzt noch zwei Hilfs-Schliesskontakte. Über den einen hält es sich selbst und über den andern erregt es das Halterelais q, das einerseits den Stromkreis des Wiedereinschaltrelais r zum Einschaltsteuermagnet p unterbricht, ander seits sich selber hält solange das Relais r angezogen bleibt.
Sobald der Schalter seine Einschaltlage erreicht, unterbricht der End- schalter d. Sofern der gurzschluss ver schwunden ist, bleibt der Schalter eingeschal tet. Sofern der Kurzschluss weiter besteht, spricht das Momentanrelais g1 sofort wieder an und schliesst seinen Kontakt. Wiederein- schaltrelais r, das seine Kontakte immer noch geschlossen hält, wird wieder erregt, der Stromkreis zum Auslösemagnet c ist aber durch den Öffnungskontakt des Halterelais q unterbrochen.
Eine Auslösung des Schal ters erfolgt erst nach Ablauf der Relaiszeit des Selektivrelais g. Wenn nun der Schalter seine Ausschaltlage erreicht, schliesst zwar der Endschalter d, aber der Stromkreis des Wiedereinschaltrelais r zum Einschaltsteuer magneten p ist durch das Halterelais q immer noch unterbrochen. Es findet also keine zweite unverzögerte selbsttätige Wiederein schaltung statt, und nach Ablauf der Ver zögerungszeit des Wiedereinschaltrelais r fällt auch das Halterelais q wieder zurück.
Weitere verzögerte Wiedereinschaltungen können in einfacher Weise erhalten werden, indem zum Beispiel durch das Selektivrelais g ein Zeitrelais in Gang gesetzt wird, das in einstellbaren Zeitabschnitten einen zum Kontakt des Relais r parallel geschalteten Kontakt schliesst und so die Wiedereinschal tungen bewirkt. Diesen verzögerten Wieder einschaltungen, sofern der Kurzschluss weiter besteht, folgen Auslösungen mit der Zeit einstellung des Selektivrelais g und keine unverzögerten selbsttätigen Wiedereinschal- tungen. Dasselbe tritt ein,
wenn der Schal ter mittelst Steuerschalter auf einen bestehen den Kurzschluss eingeschaltet wird. Beim willkürlichen Ausschalten mittelst Steuer schalter tritt ebenfalls keine selbsttätige Wiedereinschaltung ein.