Anordnung mit Differentialrelais zum Schutz elektrischer Wechselstrom-Maschinen, -Apparate und -Leitungen gegen innere Fehler Es ist ein Differentialrelais, insbesondere aus ruhen den Teilen, bekannt, das zum Schutz elektrischer An lagen oder Apparate gegen innere Fehler dient und hierzu auf die Differenz zwischen dem den Eingangs klemmen des Schützlings zugeführten und dem die Ausgangsklemmen desselben verlassenden Strom an spricht.
Fälschlich kann jedoch eine Erregung der Relais anordnung durch die Differenzgrösse bei Fehlen eines inneren Fehlers z. B. dann eintreten, wenn die Erre gung der Relaisanordnung durch beiderseits des Schützlings liegende Stromtransformatoren erfolgt, die eine unterschiedliche Sättigungscharakteristik haben. Dadurch kann ein unerwünschter Differenzstrom im Sekundärkreis dieser Transformatoren nämlich auch bei gleich grossen Primärströmen auftreten. Um eine unerwünschte Betätigung der Relaisanordnung zu ver meiden, wird diese noch inAbhängigkeit von der Summe der Eingangs- und Austrittsströme gebracht; es handelt sich dann um ein Prozentdifferentialschutz relais.
Eine weitere Sicherheit gegen eine fehlerhafte Betätigung der Differentialschutzrelaisanordnung kann durch Anwendung einer Relaisanordnung mit einer sich erweiternden Charakteristik, wie sie in dem US- Patent Nr. 2240677 beschrieben ist, vermieden werden.
Die Anordnung nach der Erfindung unterscheidet sich vom Bekannten dadurch, dass die Summenwerte und die Differenzwerte für sich gleichgerichtet und aus diesen Gleichstromwerten eine die Erregergrösse be stimmende Differenzspannung abgeleitet ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich gemacht, dass die dritte Differenzgleich spannung einen bestimmten Mindest- oder Schwellwert überschreitet, um die Schutzübertragungsmittel in Tätigkeit zu setzen. Hierbei kann zusätzlich vorteilhaft eine in der oben genannten Patentschrift erwähnte Charakteristik beim Gegenstand der Erfindung ange wendet werden. Die Anwendung von Gleichspannun gen erleichtert die Benutzung von rein ruhenden Mitteln in der Differentialschutzrelaisanordnung.
Weitere Einzelheiten sind nachfolgend für ein Aus führungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 eine Relais schutzanordnung und Figur 2 einen Teil der Einrich tung nach Figur 1 in abgewandelter Form.
An den Klemmen des Lastwiderstandes 3 tritt bei einem inneren Fehler im Schützling 23 eine Gleich spannung Eo auf, die zur Betätigung der nachfolgend genannten Teile der Anordnung dient. Eine fehlerhafte Betätigung wird durch eine Gegengleichspannung ER verhindert, die an den Klemmen des Lastwiderstandes 5 auftritt. Die beiden Spannungen E, und ER wirken in einem Stromkreis mit dem Widerstand 7 gegeneinan der, so dass der durch den Widerstand 7 fliessende Strom und die dabei an diesem auftretende Spannung von der Differenz der Spannungen Eo und ER abhängig ist.
Die Auslösung einer zugeordneten Schutzeinrich tung wird vorzugsweise nur bei Überschreiten eines Mindest- oder Schwellwertes dieser Differenzspan nung vorgenommen. Hierzu wird ein Schwellwert- glied 9 in den die Widerstände 3, 5 und 7 enthaltenden Stromkreis eingeschaltet. Dieses Schwellwertglied von bekannter Art ist beispielsweise eine Zenerdiode, die stromdurchlässig wird, wenn die Mindest- oder Schwellspannung überschritten wird.
Die am Widerstand 7 auftretende Spannung dient zur Betätigung einer Erregerspule 11Teines Schalters 11 in dem den Schützling enthaltenden Stromkreis. Es können an sich Verstärkeranordnungen beliebiger Art zwischen Widerstand 7 und Erregerspule 11T geschal- tet sein, jedoch wird vorteilhafterweise ein aus Tran sistoren bestehender Verstärker benutzt. Die am Widerstand 7 auftretende Spannung ist über einen Widerstand 13 dem Basis-Emitter-Kreis eines Transi stors 15 zugeführt. An Stelle des gezeigten NPN- Transistors kann auch ein PNP-Transistor verwendet werden.
Zwischen dem Kollektor des Transistors 15 und den oberen Klemmen der Widerstände 3 und 5 ist ein Ausgangswiderstand 17 angeschlossen. Somit er scheint bei durchlässigem Zustand des Transistors 15 am Widerstand 17 eine Ausgangsspannung, die über den Verstärker 19 die Erregerspule 11T speist.
Die Wirkungsweise des vorgenannten Teiles der Anordnung nach Figur 1 ist folgende: Wenn die Gegenspannung ER die Betätigungs spannung Eo übersteigt, dann fliesst durch den Wider stand 7 ein Strom solcher Richtung, dass der Transistor 15 stromsperrend und somit auch der Schalter 11 ge schlossen bleibt. Zum Schutze des Transistors dient ein Gleichrichter 21, der den Emitter und die Basis mit einander verbindet. Bei den angenommenen Span nungsgrössen fliesst der Strom durch den Gleichrichter 21, ohne einen Spannungsabfall im Eingangskreis des Transistors hervorzurufen.
Wenn nun angenommen wird, dass die Betätigungs spannung E, die Gegenspannung ER übersteigt, dann wird bis zum Erreichender Durchbruchsspannung der Zenerdiode 9 über den Widerstand 7 kein Strom flie ssen, so dass der Schalter 11 weiterhin geschlossen bleibt. Wenn die Differenz zwischen der Betätigungsspannung Eo und der Gegenspannung ER jedoch gross genug ist, um die Zenerdiode 9 in den Durchbruchszustand zu versetzen, so fliesst durch den Widerstand 7 und den Eingangskreis des Transistors 15 ein Strom.
Der Tran sistor wird stromdurchlässig und an dem Widerstand 17 erscheint eine Ausgangsspannung, die über den Ver stärker 19 den Schalter 11 auslöst und den Schützling vom Netz trennt.
Beispielsweise kann der Schützling ein Drehstrom generator 23 sein, der die Wicklungen 25, 25B und 25C enthält. Der Generator solle mit einer Frequenz von 60 Hz arbeiten. Die linken Enden der Wicklungen 25, 25B und 25C sind über von aussen zugängliche Leiter 27, 27B und 27C geerdet und die rechten Enden der Wicklungen über von aussen zugängliche Leiter 29, 29B und 29C mit dem Schalter 11 in Verbindung ge bracht. Es wird die Verbindung der Stromtransforma toren 31 und 33 mit den Leitern 27 und 29 der obersten Phase betrachtet. Für die übrigen Phasen gilt Ent sprechendes. Die Sekundärwicklungen der zwei Strom transformatoren 31 und 33 sind gleichsinnig in Reihe unmittelbar miteinander verbunden und geerdet und ferner mit der Primärwicklung eines Gegentransforma tors 35 verbunden.
Die Primärwicklung eines Betäti gungstransformators 37 ist einerseits an eine Mittel punktsanzapfung der Primärwicklung des Gegen transformators 35 angeschlossen und anderseits mit der Erde verbunden.
Bei dieser Schaltung fliesst ein Strom durch die Primärwicklung des Gegentransformators 35, der von der Summe der Ströme abhängig ist, die über den Lei ter 27 in die Phasenwicklung 25 über den Leiter 27 ein treten und diese über den Leiter 29 verlassen. Der in der Primärwicklung des Betätigungstransformators 37 fliessende Strom ist von der Differenz der ein- und aus tretenden Ströme der Phasenwicklung 25 abhängig. Folglich bildet der Primärstrom des Betätigungs transformators 37 den Fehlerstrom im Generator 23 nach.
Die Sekundärwicklung des Betätigungstransforma tors 37 ist mit einem veränderbaren Lastwiderstand 39 beschaltet, an dem eine Wechselspannung auftritt, die abhängig ist von dem inneren Fehlerstrom der Phasen wicklung 25. Sie kann den verschiedenen Fehlerstrom werten durch Verstellen des Widerstandes angepasst werden. Die am Widerstand 39 auftretende Wechsel spannung wird durch einen Gleichrichter 41 gleich gerichtet und diese Gleichspannung erzeugt am Wider stand 3 die Betätigungsgleichspannung Ea. Dem Gleichrichter 41 können gegebenenfalls Filter bei geordnet sein, z. B. ein gesonderter Filter 43. Es kann vorzugsweise ein Filter benutzt sein, der eine geringe Zeitverzögerung ergibt. Diese Zeitverzögerung ist z. B.
wünschenswert, um ein ungewolltes Ansprechen der Relaisanordnung im Falle eines vorübergehend auf tretenden Gleichstromgliedes bei aussenliegendem Feh ler - nämlich wenn einer der Transformatoren 31 oder 33 etwas vor den anderen beiden Transformatoren 31 und 35 bzw. 33 und 35 in Sättigung kommt - zu ver hindern. Der Filter 43 enthält zwei Kondensatoren 45 und 47 beiderseits eines Widerstandes 49.
In entsprechender Weise kann die Sekundärwick lung des Gegentransformators 35 einen veränderbaren Lastwiderstand 51 zur Erzeugung einer Wechsel spannung speisen, die abhängig von der Summe der Ströme in den Leitern 27 und 29 ist. Die am Wider stand 51 auftretende Spannung wird nach Gleich richten durch einen Gleichrichter 53 über einen hand- betätigbaren Schalter 60 zum Kurzschliessen einer Zenerdiode 60Z und über einen handbetätigbaren Schalter 55 dem Widerstand 5 zugeführt. Bei Öffnen des Schalters 60 wird die Zenerdiode in den Ausgangs kreis des Gleichrichters 53 eingeschaltet. Es wird dann nur der den Schwellwert übersteigende Spannungswert durchgelassen.
Dem Gleichrichter 53 kann ein Kondensator 57 als Filter zugeordnet sein.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Figur 1 sei einmal bei einem ausserhalb des Generators 23 und einmal bei einem innerhalb des Generators 23 auf tretenden Fehler betrachtet.
Bei einem aussenliegenden Fehler an der Stelle F1, durch den die oberste Phase rechts vom Schalter 11 Erdverbindung hat, fliessen gleich grosse Ströme durch die Transformatoren 31 und 33 und somit erscheint eine beträchtliche Gegenwechselspannung am Wider stand 51. Diese Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 53 gleichgerichtet und anschliessend dem Widerstand 5 zugeführt. Durch die Primärwicklung des Betätigungstransfor mators 37 fliesst dagegen praktisch kein Strom, und es kann daher über den Gleichrichter 41 dem Widerstand 3 keine Spannung zugeführt werden. Da eine grosse Gegenspannung ER vorliegt und nur eine geringe oder den Wert Null aufweisende Betätigungsspannung<B>EG</B> zu dieser Zeit vorhanden ist, bleibt der Schalter 11 geschlossen.
Wenn dagegen an der Stelle F2- durch einen Fehler eine Erdverbindung z. B. der Wicklung 25 innerhalb des Generators 23 auftritt, dann tritt an dem Wider stand 5 in der vorbeschriebenen Weise eine Gegen spannung ER auf. Jedoch fliessen durch die Primär wicklungen der Transformatoren 31 und 33 ungleich grosse Ströme, so dass die Primärwicklung des Betäti gungstransformators 37 von einem entsprechenden Differenzstrom durchflossen wird. Dieser Differenz strom erzeugt eine entsprechende Wechselspannung am Widerstand 39 und somit eine entsprechende Gleichspannung EO am Widerstand 3.
Wenn die Be tätigungsspannung Eo die Gegenspannung ER um einen zum Durchbruch der Zenerdiode 9 ausreichen den Wert übersteigt, kann ein entsprechend grosser Strom solcher Richtung durch den Widerstand 7 flie ssen, dass der Transistor 15 stromdurchlässig wird und somit eine Auslösung des Schalters 11 erfolgt.
Mit dem Relais nach Figur 1 kann demnach eine einwandfreie Unterscheidung zwischen äusseren und inneren Fehlern gemacht werden. Wenn Schutz nur für die oberste Phase gefordert ist, oder nur eine einpha sige Anordnung vorliegt, dann ist der beschriebene Schaltungsaufbau ausreichend. Wenn dagegen, wie in Figur 1 gezeigt, ein Schutz für alle drei Phasen des Generators 23 gewünscht ist, dann müssen die übrigen Teile der dreiphasigen Anordnung in entsprechender Weise geschützt werden. Die den übrigen Phasen B und C zugeordneten Schaltungsteile sind im vorliegen den Fall durch die Buchstaben B und C hinter den Be zugszeichen gekennzeichnet.
Die Gleichrichter 41, 41B und 41C sind parallel zueinander an den Kondensator 45 angeschlossen, so dass die Betätigungsspannung E, von der grössten Spannung am Ausgang eines der drei Gleichrichter be stimmt ist. Entsprechend sind die Gleichrichter 53, <I>53B</I> und 53C in Parallelschaltung an den Kondensator 57 angeschlossen. Somit hängt die an dem Widerstand 5 auftretende Gegenspannung ER vom grössten Wert der Ausgangsspannungen der drei Gleichrichter ab.
Die Differentialschutzrelaisanordnung nach Figur 1 kann vorzugsweise mit einer sich erweiternden Prozent- differentialcharakteristik versehen werden. Hierzu werden u. a. Betätigungstransformatoren 37, 37B und 37C benutzt, die erst bei grossen Primärströmen in Sättigung gelangen.
Die Schaltung nach der Erfindung kann zur Ände rung der Empfindlichkeit der Relaisanordnung abge ändert sein. Beispielsweise kann der Schalter 55 beim Öffnen einen Varistor 59 mit nichtlinearer Widerstands kennlinie in Reihe mit dem Widerstand 5 legen. Wenn die Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 59 und 5 zunimmt, nimmt der Widerstand des Varistors 59 ab, so dass ein grösserer Spannungsabfall am Wider stand 5 erscheint. Dadurch nimmt die Gegenspannung ER im Verhältnis schneller zu als die Spannung am Kondensator 57, und das Schutzrelais bekommt eine sich erweiternde Charakteristik.
In weiterer Abänderung des Gegenstandes der Er findung kann der Widerstand 3 ein Varistor sein. In diesem Fall nimmt die Spannung am Widerstand 3 ver hältnismässig weniger zu als die Spannung am Konden sator 45, so dass das Relais wiederum eine sich erwei ternde Charakteristik aufweist.
Eine weitere Möglichkeit hierzu besteht durch An ordnung der bereits erwähnten Zenerdiode 60Z im Ausgangskreis jedes Gleichrichters 53, 53B und 53C. Es wird z. B. beim Öffnen des Schalters 60 die Zener- diode 60Z im Ausgangskreis des Gleichrichters 53 ein geschaltet, der eine Spannung zum Durchbruch der Zenerdiode 60Z ausreichende Spannung abgeben muss, wenn die Rückhaltekraft aufbringen soll.
Die verwendeten Transformatoren haben Eisen kern. Falls der Transformatorenkern 35 einen Luft spalt enthält, kann der Widerstand 51 in Fortfall kommen.
Der in Figur 1 in dem strichpunktiert gezeichneten Rechteck angeordnete Teil 61 ist in Figur 2 in etwas ab geänderter Form gezeigt, wobei gleiche Teile wiederum dieselben Bezugszeichen haben. Die Zenerdiode 9 nach Figur 1 kann auch durch einen Widerstand ersetzt werden, jedoch ist in Figur 2 die Zenerdiode 9 fort gefallen. Bei dieser Schaltung wird der Schalter 11 aus gelöst, sobald die Betätigungsspannung Eo die Gegen spannung ER übersteigt. Es kann aber der Verstärker 19 so betrieben sein, dass er nur bei Überschreiten eines Mindestwertes der Differenz zwischen den zwei Span nungen Eo und ER den Schalter auslöst.
Ein Mindestwert der Differenz zwischen den Span nungen Eo und ER kann auch durch Einführen eines Gleichrichters 62 in den Emitterkreis des Transistors 15 hervorgerufen werden. Der Gleichrichter 62 ist so ge polt, dass ein Strom über den Widerstand 17 und den Transistor fliessen kann. Die Differenz zwischen den Spannungen E, und ER muss dann den Schwellwert überschreiten, um einen Strom in Vorwärtsrichtung durch den Transistor und den Gleichrichter 62 zu treiben.
In Figur 1 sind die Aussenelektroden des Transistors 15 über den Widerstand 17 mit dem Widerstand 3 ver bunden. In der Schaltung nach Figur 2 ist der Ausgang des Transistors 15 über den Widerstand 17 an eine Batterie 63 angeschlossen, die zur Bereitstellung der Speiseenergie des Verstärkers 19 dienen kann. Wie be reits erwähnt, wird eine leichte Zeitverzögerung durch den Filter 43 hervorgerufen. Eine Verzögerung kann aber auch durch den Anschluss eines Kondensators 65 parallel zum Gleichrichter 21 hervorgerufen werden.
Die dargestellten Beispiele stellen jedoch keine Be schränkung dar, da die Erfindung in mannigfacher Weise abgeändert werden kann, ohne am Sinn der Er findung etwas zu ändern.
Arrangement with differential relays to protect electrical AC machines, devices and lines against internal errors There is a differential relay, in particular from resting parts, known that was used to protect electrical systems or apparatus against internal errors and this is based on the difference between the the input terminals of the protégé supplied and the output terminals of the same leaving current speaks.
Incorrectly, however, excitation of the relay arrangement can be caused by the difference in the absence of an internal error z. B. occur when the energization of the relay arrangement occurs through current transformers lying on both sides of the protégé, which have different saturation characteristics. As a result, an undesired differential current can occur in the secondary circuit of these transformers even with the same primary currents. In order to avoid undesired actuation of the relay arrangement, it is made dependent on the sum of the input and output currents; it is then a percentage differential protection relay.
Further security against erroneous actuation of the differential protection relay arrangement can be avoided by using a relay arrangement with an expanding characteristic, as described in US Pat. No. 2,240,677.
The arrangement according to the invention differs from the known in that the sum values and the difference values are rectified individually and a differential voltage determining the excitation variable is derived from these direct current values.
According to a further embodiment of the invention, it is made possible for the third DC differential voltage to exceed a certain minimum or threshold value in order to activate the protective transmission means. In this case, a characteristic mentioned in the above-mentioned patent specification can also advantageously be applied to the subject matter of the invention. The use of DC voltages facilitates the use of purely resting means in the differential protection relay arrangement.
Further details are explained in more detail below for an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing. It shows Figure 1, a relay protection arrangement and Figure 2 part of the Einrich device according to Figure 1 in a modified form.
At the terminals of the load resistor 3, in the event of an internal fault in the protégé 23, a direct voltage Eo occurs, which is used to actuate the parts of the arrangement mentioned below. Incorrect actuation is prevented by a counter DC voltage ER that occurs at the terminals of the load resistor 5. The two voltages E, and ER act in a circuit with the resistor 7 against one another, so that the current flowing through the resistor 7 and the voltage occurring at this depends on the difference between the voltages Eo and ER.
An associated protective device is preferably only triggered when a minimum or threshold value of this differential voltage is exceeded. For this purpose, a threshold value element 9 is switched into the circuit containing the resistors 3, 5 and 7. This threshold value element of known type is, for example, a Zener diode, which becomes current-permeable when the minimum or threshold voltage is exceeded.
The voltage appearing at the resistor 7 is used to actuate an excitation coil 11T of a switch 11 in the circuit containing the protégé. Amplifier arrangements of any kind can be connected between resistor 7 and excitation coil 11T, but an amplifier consisting of transistors is advantageously used. The voltage occurring at the resistor 7 is fed to the base-emitter circuit of a transistor 15 via a resistor 13. Instead of the NPN transistor shown, a PNP transistor can also be used.
An output resistor 17 is connected between the collector of transistor 15 and the upper terminals of resistors 3 and 5. Thus, when the transistor 15 is on, it appears at the resistor 17 to have an output voltage which feeds the excitation coil 11T via the amplifier 19.
The mode of operation of the aforementioned part of the arrangement according to FIG. 1 is as follows: If the counter voltage ER exceeds the actuation voltage Eo, then a current flows through the counter 7 in such a way that the transistor 15 remains current-blocking and thus the switch 11 remains closed. A rectifier 21, which connects the emitter and the base to one another, serves to protect the transistor. With the assumed voltage values, the current flows through the rectifier 21 without causing a voltage drop in the input circuit of the transistor.
If it is now assumed that the actuation voltage E exceeds the counter voltage ER, then no current will flow through the resistor 7 until the breakdown voltage of the Zener diode 9 is reached, so that the switch 11 remains closed. If the difference between the actuation voltage Eo and the counter voltage ER is large enough to put the Zener diode 9 in the breakdown state, a current flows through the resistor 7 and the input circuit of the transistor 15.
The Tran sistor is current-permeable and an output voltage appears at the resistor 17, which triggers the switch 11 via the Ver 19 stronger and separates the protégé from the network.
For example, the protégé can be a three-phase generator 23 which contains the windings 25, 25B and 25C. The generator should work with a frequency of 60 Hz. The left ends of the windings 25, 25B and 25C are grounded via externally accessible conductors 27, 27B and 27C and the right ends of the windings are connected to the switch 11 via externally accessible conductors 29, 29B and 29C. It is considered the connection of the Stromtransforma gates 31 and 33 with the conductors 27 and 29 of the top phase. The same applies to the other phases. The secondary windings of the two current transformers 31 and 33 are directly connected to one another and grounded in the same direction in series and also connected to the primary winding of a counter-transformer 35.
The primary winding of a Actuate supply transformer 37 is connected on the one hand to a center point tapping of the primary winding of the counter transformer 35 and on the other hand connected to earth.
In this circuit, a current flows through the primary winding of the counter-transformer 35, which depends on the sum of the currents that enter the phase winding 25 via the conductor 27 via the Lei ter 27 and leave it via the conductor 29. The current flowing in the primary winding of the actuating transformer 37 is dependent on the difference between the currents of the phase winding 25 entering and exiting. Consequently, the primary current of the actuating transformer 37 simulates the fault current in the generator 23.
The secondary winding of the actuation transformer 37 is connected to a variable load resistor 39, on which an alternating voltage occurs, which is dependent on the internal fault current of the phase winding 25. It can be adjusted to the various fault current values by adjusting the resistance. The AC voltage occurring at the resistor 39 is rectified by a rectifier 41 and this DC voltage generated at the opposing stand 3, the DC operating voltage Ea. The rectifier 41 can optionally be arranged with filters, for. B. a separate filter 43. A filter can preferably be used which gives a small time delay. This time delay is e.g. B.
desirable to prevent unwanted response of the relay arrangement in the event of a temporarily occurring DC link with external Feh ler - namely if one of the transformers 31 or 33 is slightly before the other two transformers 31 and 35 or 33 and 35 in saturation - to prevent ver. The filter 43 contains two capacitors 45 and 47 on both sides of a resistor 49.
In a corresponding manner, the secondary winding of the counter-transformer 35 can feed a variable load resistor 51 to generate an alternating voltage that is dependent on the sum of the currents in the conductors 27 and 29. The voltage appearing at the resistor 51 is fed to the resistor 5 via a rectifier 53 via a manually operated switch 60 for short-circuiting a Zener diode 60Z and via a manually operated switch 55. When the switch 60 is opened, the Zener diode is switched into the output circuit of the rectifier 53. Only the voltage value exceeding the threshold value is then allowed through.
A capacitor 57 can be assigned to the rectifier 53 as a filter.
The mode of operation of the device according to FIG. 1 is considered once in the case of an error occurring outside of the generator 23 and once in the case of an error occurring within the generator 23.
In the event of an external fault at the point F1, through which the top phase to the right of the switch 11 has an earth connection, currents of the same size flow through the transformers 31 and 33 and thus a considerable negative alternating voltage appears at the resistor 51. This alternating voltage is rectified by the rectifier 53 and then fed to resistor 5. By contrast, practically no current flows through the primary winding of the actuation transformer 37, and therefore no voltage can be supplied to the resistor 3 via the rectifier 41. Since there is a large counter-voltage ER and only a low or zero actuating voltage EG is present at this time, switch 11 remains closed.
If, however, at the point F2- by an error a ground connection z. B. the winding 25 occurs within the generator 23, then occurs at the counter stand 5 in the manner described above, a counter voltage ER. However, unequal currents flow through the primary windings of the transformers 31 and 33, so that the primary winding of the actuation transformer 37 is traversed by a corresponding differential current. This differential current generates a corresponding alternating voltage at resistor 39 and thus a corresponding direct voltage EO at resistor 3.
If the operating voltage Eo exceeds the counter voltage ER by a value sufficient to break down the Zener diode 9, a correspondingly large current can flow through the resistor 7 in such a direction that the transistor 15 becomes current-permeable and the switch 11 is triggered.
With the relay according to FIG. 1, a proper distinction can therefore be made between external and internal errors. If protection is only required for the top phase, or if there is only a single-phase arrangement, then the circuit structure described is sufficient. If, on the other hand, as shown in FIG. 1, protection is desired for all three phases of the generator 23, then the remaining parts of the three-phase arrangement must be protected in a corresponding manner. The circuit parts assigned to the remaining phases B and C are identified in the present case by the letters B and C after the reference symbols.
The rectifiers 41, 41B and 41C are connected in parallel to one another to the capacitor 45, so that the actuation voltage E, is determined by the highest voltage at the output of one of the three rectifiers. Correspondingly, rectifiers 53, 53B and 53C are connected in parallel to capacitor 57. Thus, the counter voltage ER occurring across the resistor 5 depends on the highest value of the output voltages of the three rectifiers.
The differential protection relay arrangement according to FIG. 1 can preferably be provided with an expanding percentage differential characteristic. For this purpose u. a. Actuating transformers 37, 37B and 37C are used, which only reach saturation with large primary currents.
The circuit according to the invention can be changed to change the sensitivity of the relay arrangement. For example, the switch 55 can place a varistor 59 with a non-linear resistance characteristic in series with the resistor 5 when it is opened. When the voltage across the series circuit of resistors 59 and 5 increases, the resistance of varistor 59 decreases, so that a larger voltage drop across the resistor 5 appears. As a result, the counter voltage ER increases proportionally faster than the voltage on the capacitor 57, and the protective relay has an expanding characteristic.
In a further modification of the subject matter of the invention, the resistor 3 can be a varistor. In this case, the voltage across the resistor 3 increases relatively less than the voltage across the capacitor 45, so that the relay in turn has a widening characteristic.
Another possibility for this is to arrange the already mentioned Zener diode 60Z in the output circuit of each rectifier 53, 53B and 53C. It is z. B. when the switch 60 is opened, the Zener diode 60Z in the output circuit of the rectifier 53 is switched on, which must emit a voltage sufficient to break through the Zener diode 60Z if the restraining force is to apply.
The transformers used have an iron core. If the transformer core 35 contains an air gap, the resistor 51 can be omitted.
The part 61 arranged in the rectangle shown in dash-dotted lines in FIG. 2 is shown in a somewhat modified form in FIG. 2, the same parts again having the same reference numerals. The Zener diode 9 according to FIG. 1 can also be replaced by a resistor, but the Zener diode 9 has been removed from FIG. In this circuit, the switch 11 is released as soon as the actuation voltage Eo exceeds the counter voltage ER. However, the amplifier 19 can be operated in such a way that it triggers the switch only when a minimum value of the difference between the two voltages Eo and ER is exceeded.
A minimum value of the difference between the voltages Eo and ER can also be produced by introducing a rectifier 62 into the emitter circuit of the transistor 15. The rectifier 62 is polarized so that a current can flow through the resistor 17 and the transistor. The difference between the voltages E 1 and ER must then exceed the threshold value in order to drive a current through the transistor and the rectifier 62 in the forward direction.
In FIG. 1, the outer electrodes of the transistor 15 are connected to the resistor 3 via the resistor 17. In the circuit according to FIG. 2, the output of the transistor 15 is connected via the resistor 17 to a battery 63 which can be used to provide the power supply for the amplifier 19. As already mentioned, a slight time delay is caused by the filter 43. However, a delay can also be caused by connecting a capacitor 65 in parallel to the rectifier 21.
However, the examples shown are not a limitation, since the invention can be modified in many ways without changing anything in the sense of the invention.