Differentialschutzeinrichtung Zum Differentialschutz elektrischer Anlagenteile, insbesondere von Transformatoren, ist eine An ordnung bekannt, bei der das Relais über zwei ent gegengesetzt gepolte, einander parallel geschaltete Gleichrichteranordnungen gespeist wird; die eine der beiden Gleichrichteranordnungen ist wechselstrom- seitig an die Sekundärwicklung eines Wandlers an geschlossen, dessen Primärwicklung im Diagonal zwei- einer aus Wandlern bestehenden Brücken schaltung liegt;
in zwei benachbarten Zweigen dieser Brückenschaltung liegen die Sekundärwicklungen zweier Stromwandler, die primärseitig von dem Ein gangs- bzw. Ausgangsstrom des zu schützenden An lagenteiles gespeist werden. In die beiden anderen Brückenzweige ist je ein halber Wicklungsteil eines mit Mittenanzapfung der Primärwicklung versehenen dritten Stromwandlers eingeschaltet, der sekundär- seitig mit den Wechselstromklemmen der anderen Gleichrichteranordnung des Relais verbunden ist.
Auf diese Weise ergibt sich somit eine Speisung der beiden Gleichrichteranordnungen durch den Summen- und den Differenzstrom der Differentialschutzanord- nung. Diese bekannte Schaltung ist aus Fig. 1 der Zeichnung zu entnehmen, wenn man die zusätzliche Anordnung 9 bis 11 als nicht vorhanden betrachtet.
Die Steigung der Ansprechkennlinie des Relais ist durch das gegenseitige Verhältnis dieser beiden Speiseströme festgelegt, was an anderer Stelle der Beschreibung noch näher erläutert wird. Der Ver lauf der Kurve selbst ist beispielsweise aus der Zeich nung zu entnehmen, wo die Ansprechkennlinie durch die Kurve b im Diagramm der Fig. 2 dargestellt ist; der -Summenstrom ist in diesem Diagramm mit in be zeichnet, der Differenzstrom dagegen mit 'd.
Mit Rücksicht auf Wandlersättigung ist im all gemeinen eine steile Ansprechkennlinie erwünscht; diese hat jedoch den Nachteil, dass schon innerhalb des Nennstrombereiches ein sehr grosser Fehlerstrom notwendig ist, um ein Ansprechen des Schutzrelais zu bewirken.
Diese Nachteile werden bei einer anderen be kannten Anordnung vermieden, die im Prinzip ebenso aufgebaut ist wie die oben beschriebene Anordnung, wobei jedoch der vom Wandlersummenstrom ge speisten Gleichrichteranordnung ein Ohmscher Shunt zugeordnet ist und in Reihe mit ihr ein Widerstand und ein Sperrventil in den Gleichstromkreis ein geschaltet sind;
der Widerstand wird von einer zu- sätzlichen Gleichstromquelle-im allgemeinenderSta- tionsbatterie - so gespeist, d!ass die an ihm abfallende Gleichspannung entgegen der Gleichspannung der Gleichrichteranordnung gepolt ist.
Als Sperrventil wird ein Gleichrichter verwendet, der so gepolt ist, dass er für den von der Gleichrichteranordnung ein gespeisten Strom in Durchlassrichtung liegt, eine Ein speisung der zusätzlichen Spannungsquelle in den Gleichstromkreis dagegen verhindert. Die zusätzliche Spannungsquelle ist so dimensioniert, dass die am Widerstand abfallende Spannung für Summenströme innerhalb des Nennstrombereiches grösser ist als die am Shunt der Gleichrichteranordnung liegende Span nung.
Infolgedessen ist wegen der negativen Vor spannung des Gleichrichters dieser zunächst gesperrt, so d'ass von der Gleichrichteranordnung aus kein Strom durch das Relais fliessen kann; sobald die Vor spannung positiv und die Schleusenspannung des Gleichrichters überschritten wird, öffnet das Ven til, so d\ass ein Strom über das Relais fliesst. Man erhält auf diese Weise eine geknickte Relais-An- sprechkennlinie,
wie sie beispielsweise in Fig. 2 der Zeichnung durch die Kurve c dargestellt ist.
Es ist ein grosser Nachteil der Schaltung, dass eine Gleichspannungsquelle - meist die normale Sta tionsbatterie - mit den Messkreisen des Relais zu- sammenge:schaltet werden muss. Die Verkopplung der Messkreise mit den allgemeinen Betätigungskreisen einer Anlage kann nämlich bei Isolationsfehlern, De fektwerden eines Gleichrichters, insbesondere des Sperrgleichrichters, im Durchgangsstromkreis zu sehr unerwünschten Konsequenzen führen.
Abgesehen davon werden die Ansprechwerte des Relais durch Zusammenschaltung mit der Hilfsstromquelle von der zeitlich schwankenden Höhe der Batteriespannung unerwünscht beeinflusst. In der Praxis bevorzugt man deshalb Mess- bzw. Relaisanordnungen, bei denen eine solche Verkopplung vermieden wird.
Die Erfindung ermöglicht, die oben erwähnte geknickte Relais-Ansprechkennlinie auf eine andere Weise zu erzielen und die Nachteile der bekannten Anordnung zu vermeiden. Es wird vorgeschlagen, der vom Differenzstrom gespeisten Gleichrichter anordnung eine weitere Gleichrichteranordnung glei <I>cher</I> Polarität parallel zu schalten, die über einen als Sättigungswandler ausgebildeten Zwischenwandlervom Sekundärstrom des Summenstromwandlers gespeist wird.
Ein einphasig dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung ist in Fig. 1 und die zugehörige Kennlinie des Relais in Fig.2 der Zeichnung dargestellt. Zum Differentialschutz des Umspanners 1 sind die ober- und unterspannungs- seitig angeordneten Stromwandler 2 und 3 sekun- dä.rseitig in der allgemein bekannten Brückenschaltung miteinander verbunden.
In der Diagonale liegt ein Zwischenwandler 4, der der Gleichrichteranordnung 5 den Differenzstrom i,1 zuführt. Die Gleichrichter anordnung 5 ist so gepolt, dass der von ihr gelieferte Gleichstrom den nicht dargestellten Kontakt des ge polten Relais 6 zum Schliessen bringt. Der Zwischen wandler 7 führt der Gleichrichteranordnung 8 ent sprechend seinem Übersetzungsverhältnis den Strom iD.2k+id#k zu, wobei !D der durchfliessende Strom und k eine Konstante ist, in der das übersetzungsverhältnis des Wandlers 7 berücksichtigt ist.
Die Gleichrichter anordnung 8 ist entgegen der Gleichrichteranord- nung 5 gepolt.
Betrachtet man zunächst die soweit bekannte Anordnung für sich und lässt den weiterhin vorgesehe nen Zwischenwandler 9 und die Gleichrichteran- ordnung 10 unberücksichtigt, so wird das Relais 6 von einem Strom entsprechend der Differenz der von den Gleichrichteranordnungen 5 und 8 gelieferten Ströme erregt, und es herrscht Gleichgewicht, wenn id-iD.2k+id-k ist, wobei die mechanische Gegenkraft der Einstell feder des Relais zunächst vernachlässigt ist.
Nimmt man Gleichphasigkeit von id und iD an, so ist al gebraische Addition möglich, und es ergibt sich Gleichgewicht für ein Verhältnis id(iD <I>= p =</I> 2k11 <I>= k</I> Diese Gleichung, die die Ansprechkennlinie der Relaisanordnung festlegt, ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar als die durch den Ursprung gehende Ge rade a mit der Neigung p.
Berücksichtigt man nun auch noch die mechanische Federvorspannung, so ergibt sich die parallel verschobene Ansprechgerade b, die auf der Ordinate den kleinstmöglichen Ansprech- strom ido bei iD = 0 abschneidet.
Erwünscht ist nun aber weder die Ansprechkenn- linie <I>a</I> noch<I>b,</I> sondern eine geknickte Kennlinie c, die bis zu einem gewissen Wert von iD parallel zur Abszisse oder wenigstens nur mit geringer Steigung (ge strichelt) verläuft und erst dann in die eigentliche Steil heit p übergeht.
Um eine solche Kennlinie ohne Zuhilfe nahme der Batteriespannung oder einer sonstigen dem Messkreis fremden Grösse zu erzielen, ist gemäss dem vorliegenden Beispiel noch der Zwischenwandler 9 und die wie 5 gepolte Gleichrichteranordnung 10 vorgesehen, die dem Relais 6 nochmals den gleichen Strom wie die Gleichrichteranord'nung 8 zuführt, nur in um gekehrter Richtung.
Damit ist der haltende Ein fluss der Gleichrichteranordnung 8 zunächst kom pensiert, und der Ansprechstrom der Relaisanordnung wäre unabhängig von 1f, konstant und gleich i""" wie im ersten Teil der Kennlinie c dargestellt ist.
Der Wandler 9 ist so dimensioniert, dass er bei einem bestimmten Primärstrom gesättigt ist; wird dieser Strom überschritten, so fällt infolgedessen der kom pensierende Einfluss der Gleichrichteranordnung 10 fort, und es ergibt sich nun für den weiteren Ver lauf der Kennlinie die gewünschte Steilheit p und damit der in Fig.2 dargestellte geknickte Linien zug c.
Durch einen Widerstand 11 im Sekundärkreis des Wandlers 9 kann man den Kennlinienpunkt, an dem die Sättigung und damit der Knick einsetzt, wenn erwünscht, einstellbar machen..
Da je nach verwendeter Blechsorte die Sättigung sich mehr oder weniger plötzlich einstellt, kann man dem ersten Teil der Kennlinie auch bereits einen kleinen Anstieg geben. Je nach der Erfordernissen kann man den Kern des Wandlers 9 also z. B. aus normalem Wandlerblech, aus Mu-Metall oder auch als Mischkern ausführen.
Wenn man für den Anfangs teil der Kennlinie schon eine grössere Steigung haben will, als sie durch das natürliche Einsetzen der Sätti gung im Wandler 9 erzielbar ist, so kann man dieses dadurch erreichen, dass man die übersetzung des Zwischenwandlers 9 verschieden von 1 macht.
Die Anwendung der Erfindung ist sinngemäss natürlich auch in dreipoliger Differentialschutzschal- tung möglich, und zwar unabhängig davon, ob man für alle drei Phasenleiter zusammen ein gemein sames Gleichstromrelais vorsieht oder ob zwei oder drei Leiter je ein eigenes Relais erhalten.