DE1027297B

DE1027297B - Strom- und stromrichtungsabhaengige Schutzanordnung fuer elektrische Anlagen

Info

Publication number: DE1027297B
Application number: DEL16939A
Authority: DE
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-10-24
Filing date: 1953-10-24
Publication date: 1958-04-03

Description

Das Auftreten eines Fehlers in einem Netzgebilde bedeutet den Wechsel eines vorhandenen Beharrungszustandes in einen anderen. Zur selektiven Erfassung eines derartigen Fehlers in möglichst kurzer Zeit verwendet man nicht nur Relais, die das Erreichen eines neuen Zustandes anzeigen, sondern auch Relais, die die zeitliche Änderung einer Betriebsgröße erfassen und daher in kürzester Zeit ansprechen.

Außerdem ist es notwendig, die Stromrichtung zu erfassen, weil diese neben der Stromhöhe ein sicheres Anzeichen für das Vorliegen eines Fehlers bildet.

Die Erfindung betrifft eine strom- und stromrichtungsabhängige Schutzanordnung für elektrische Anlagen mit einem Transformator, dessen an seiner Sekundärwicklung auftretende Spannung auf ein Schutzrelais einwirkt. Erfindungsgemäß ist die Schutzanordnung derart ausgebildet, daß auf der Primärseite des Transformators eine Überlagerung eines konstanten und eines vom Leitungsstrom abhängigen Flusses erfolgt, derart, daß die an der Sekundärwicklung auftretende Ausgangsspannung je nach der Richtung des Leitungsstromes oberhalb oder unterhalb eines konstanten Wertes liegt. Der Transformator besitzt außer der von dem zu überwachenden Strom gespeisten Primärwicklung eine weitere konstant erregte Primärwicklung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist zunächst eine bekannte Anordnung dargestellt, die es gestattet, die zeitliche Änderung des Stromes zu erfassen. Der in einer Leitung L fließende Strom / wird im Stromwandler S, der mit dem Widerstand W vorbelastet ist, gemessen. Am Widerstand W tritt ein Spannungsabfall auf. dessen Größe ein Maß für den Strom 7 ist. Die Spannung am Widerstand W wird durch den Gleichrichter G gleichgerichtet und über den Vorwiderstand V der Primärseite eines Transformators T zugeführt. Solange der Strom / seine Größe nicht verändert, ist der Transformator T mit Gleichstrom erregt. An seiner Sekundärwicklung ist demzufolge die Spannung Null vorhanden. Ändert sich der Strom /, so hat dies eine Änderung der Magnetisierung des Transformators T zur Folge, die auf der Sekundärseite nach dem Induktionsgesetz eine Spannung erzeugt, die so lange ansteht, als die Stromänderung andauert. Diese Sekundärspannung folgt also der Geschwindigkeit, mit der sich der Strom / ändert. Sie folgt damit auch der Änderung des zeitlichen Differentialquotienten des Wechselstroms J. Mit Hilfe des Vorwiderstandes V, der Ansprechempfindlichkeit des Relais R und durch die Auswahl des Transformators T, insbesondere. durch Verwendung von Blechen mit speziellen magnetischen Eigenschaften, läßt sich jede gewünschte Ansprechcharakteristik der Anordnung erreichen.

Die bisher beschriebene bekannte Anordnung Strom- und stromrichtungsabhängige
Schutzanordnung für elektrische Anlagen

Anmelder:

LICENTIA Patent -Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

spricht auf die Tatsache der Änderung einer Stromgröße an. Wird außerdem eine Messung der jeweiligen Stromhöbe und zusätzlich eventuell auch eine Richtungsempfindlichkeit gefordert, wie z. B. bei Streckenvergleichsschutz, Sammelschienenschutz, Differentialschutz von Transformatoren und Maschinen, so wird erfindungsgemäß ein Zwischenglied verwendet. Ein richtungsempfindliches Relais der bisher üblichen Form kann bei einer derart schnell arbeitenden Anordnung nicht verwendet werden.

In Fig. 2 wird zunächst ein erfindungsgemäßes Bauelement der Schutzanordnung gezeigt. Dabei handelt es sich um einen Transformator T, dessen Primärwicklung 1 konstant erregt ist, und zwar so, daß sie eine Induktion erzeugt, die nur etwa die Hälfte des .Sättigungswertes erreicht. Unter dem Einfluß dieser konstanten Erregung allein wird an der Sekundärwicklung 3 eine Spannung erzeugt, die der konstanten Primärspannung proportional ist und mit U₀ bezeichnet sei. Der Transformator besitzt aber darüber hinaus eine zweite Primärwicklung 2, die von dem Leitungsstrom des zu schützenden Anlageteiles durchflossen wird. Diese zweite Primärwicklung erzeugt daher zusätzlich einen Fluß, dessen Höhe stromabhängig ist. Man kann die beiden Primärwicklungen so schalten, daß sich die von ihnen erzeugten Flüsse addieren oder subtrahieren. Unterstellt man, daß die Schaltung so getroffen ist, daß sich die Flüsse addieren, so wird, wenn überhaupt ein Leitungsstrom vorhanden ist, insgesamt ein Fluß erzeugt, dessen Betrag größer ist als der von der Wicklung 1 allein erzeugte Fluß. Demgemäß wird an der Sekundärwicklung 3 eine Spannung auftreten, die größer ist als die obenerwähnte Spannung U₀, die von der Wicklung 1 allein herrührt. Ändert der Leitungsstrom in der Wicklung 2 seine Größe, so beeinflußt

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diese die Größe des Flusses und damit die Größe der an der Sekundärwicklung auftretenden Spannung. Wird der Leitungsstrom gelegentlich Null, so muß an der Sekundärwicklung 3 zumindest noch die Spannung CZ₀ auftreten. Hieraus ergibt sich, daß die an der Sekundärwicklung 3 auftretende Spannung ein Maß für die Größe des Leitungsstromes ist, so daß an die Sekundärwicklung ein auf bestimmte Stromwerte eingestelltes Relais angeschlossen werden kann, das bei unzulässig hohen Strömen eine Abschaltung und damit einen Schutz des Anlageteiles bewirkt. Die vorstehenden Betrachtungen gelten für den Fall, daß der Leitungsstrom lediglich seine Größe ändert. Ändert der Leitungsstrom im Falle eines Fehlers außerdem seine Richtung, dann ändert auch der von der Wicklung 2 erzeugte Fluß seine Richtung, und wenn sich vorher die Flüsse voraussetzungsgemäß addiert haben, tritt jetzt eine Subtraktion der Flüsse auf, d. h., der resultierende Fluß, von dem die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 3 abhängt, ist in diesem Falle kleiner als der von der Wicklung 1 allein erzeugte Fluß. Demgemäß tritt an der Sekundärwicklung 3 eine Spannung auf, die niedriger ist als die obenerwähnte Spannung U₀. Die Tatsache, daß eine solche Spannung auftritt, ist ein einwandfreies Kennzeichen dafür, daß nicht nur eine Änderung der Stromgröße, sondern auch eine Änderung der Stromrichtung erfolgt ist.

An Hand der Fig. 3 wird nunmehr ein Beispiel für eine Schutzanordnung erläutert, bei der ein Anlageteil A durch zu beiden Seiten angeordnete Schaltungen der erwähnten Art geschützt werden soll. In diesem Fall werden zwei der an Hand der Fig. 2 beschriebenen Transformatoren, die die Größe bzw. Stromrichtung erfassen, verwendet. Es sind in diesem Falle zwei Transformatoren T₁, T₂ der erwähnten Art vorhanden. Jeder Transformator erhält eine konstante Vorerregung durch eine Spannung U₁ bzw. CZ₂, die unter Umständen demselben Netz entnommen werden und gleiche Größe haben können. Außerdem erhält jeder Transformator eine stromabhängige Wicklung, die über einen Wandler von dem Leitungsstrom J₁ bzw. J₂ an den beiden Enden des Anlageteiles A gespeist wird. An den Sekundärwicklungen 3 der beiden Transformatoren treten daher Spannungen auf, wie an Hand des vorherigen Beispiels erläutert wurde. Diese beiden Spannungen werden mittels der Gleichrichter G₁, G₂ gleichgerichtet und gegeneinandergeschaltet auf die Primärwicklung eines Transforma tors T gegeben, an dessen Sekundärwicklung ein Auslöserelais R angeschlossen ist. Im Normalbetrieb haben die Ströme J₁ und J₂ die gleiche Richtung und Größe. Die beiden Transformatoren T₁ und T₂ sind so geschaltet, daß bei dem einen eine Flußaddition, bei dem anderen eine Flußsubtraktion eintritt. Die an den Wicklungen 3 entstehenden Spannungen werden gleichgerichtet und gegeneinandergeschaltet. Damit ergibt sich an der Eingangswicklung des Transformators T eine Spannung, die in allen Belastungs ■ fällen mit gleicher Richtung der Ströme gleichbleibt. Das Relais R kann so eingestellt sein, daß es auf diese Spannung nicht anspricht. Ändert dagegen im Fehler falle nur einer der Ströme J₁, J₂ seine Größe oder auch seine Richtung, z. B. der Strom J₂, so wird an der Wicklung 3 des zugehörigen Transformators T₂ eine andere Spannung erzeugt als vorher, die das Relais R zum Ansprechen bringt.

Die Addition der gleichgerichteten Spannungen der Transformatoren T₁ und T₂ ergibt an der Eingangs wicklung des Transformators T eine Spannung, die

ίο von der Spannung im ungestörten Zustand abweicht, was eine Änderung der Magnetisierung dieses Transformators zur Folge hat. Diese führt zur Erregung bzw. zum Ansprechen des Relais R und kann zur Betätigung von Kontakten zum Zweck des Schutzes des Anlageteiles A verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

I.Strom- und stromrichtungsabhängige Schutzanordnung für elektrische Anlagen mit einem Transformator, dessen an seiner Sekundärwicklung auftretende Spannung auf ein Schutzrelais einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primärseite des Transformators eine Überlagerung eines konstanten und eines vom Leitungsstrom abhängigen Flusses erfolgt, derart, daß die an der Sekundärwicklung auftretende Ausgangsspannung je nach der Richtung des Leitungsstromes oberhalb oder unterhalb eines konstanten Wertes liegt.

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator außer der von dem zu überwachenden Strom gespeisten Primärwicklung (2) eine weitere konstant erregte Primärwicklung (1) besitzt.

3. Schutzanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstant erregte Primärwicklung (1) so ausgelegt ist, daß der Transformator durch sie allein nur bis etwa zum halben Sättigungswert magnetisiert wird.

4. Schutzanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Primärwicklungen (1, 2) nach Bedarf so geschaltet sind, daß sich eine Addition oder Subtraktion der von ihnen erzeugten Flüsse ergibt.

5. Schutzanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Sekundärwicklung (3) auftretende Ausgangsspannung des Transformators gleichgerichtet wird.

6. Schutzanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten eines zu schützenden Anlageteiles je ein Transformator angeordnet ist, von denen der eine eine Flußaddition, der andere eine Flußsubtraktion ergibt, und daß ihre gleichgerichteten Ausgangsspannungen hintereinandergeschaltet auf ein Auslöserelais wirken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 892 480, 518 765, U 91 7

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen