DE1056174B - Protection device for communication lines, especially for overhead lines on high-voltage rods - Google Patents

Protection device for communication lines, especially for overhead lines on high-voltage rods

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DE1056174B
DE1056174B DES54077A DES0054077A DE1056174B DE 1056174 B DE1056174 B DE 1056174B DE S54077 A DES54077 A DE S54077A DE S0054077 A DES0054077 A DE S0054077A DE 1056174 B DE1056174 B DE 1056174B
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DE
Germany
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relay
earth
fuse
protection device
voltage
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Pending
Application number
DES54077A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Paul Simon
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/24—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for spark-gap arresters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/738—Interface circuits for coupling substations to external telephone lines
    • H04M1/74—Interface circuits for coupling substations to external telephone lines with means for reducing interference; with means for reducing effects due to line faults
    • H04M1/745—Protection devices or circuits for voltages surges on the line

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

Zum Schutz von hodhspannungsbeeinflußten Fernsprechleitungen unid der angeschlossenen Teilnehmer sind Schaltungen entwickelt worden, 'bei welchen an die gemeinsame Erdleitung der Spannungsableiter ein Relais angeschlossen ist, das nach seiner Ansprechzeit die Ableiter kurzschließt und damit den bleibenden Kurzschluß der Ableiter vermeidet. Nach Ende der Störung schaltet das Relais die Leitungen wieder frei. Das Relais kann sowohl für ein einziges Leitungspaar als auch für eine Gruppe von mit Spannungsableitern ausgerüstete Leitungen verwendet werden. Es besteht hierbei jedoch die Gefahr, daß bei zu hohen Beeinflussungen, etwa bei Blitzschlag oder bei einer Berührung zwischen Fernmeldeleitung und Hochspannungsleitung, das Relais selbst beschädigt und somit die Schutzwirkung in Frage gestellt wird.To protect high-voltage-influenced telephone lines and the connected subscribers, circuits have been developed in which a relay is connected to the common ground line of the voltage arrester, which short-circuits the arrester after its response time and thus avoids the permanent short-circuit of the arrester. When the fault has ended, the relay releases the lines again. The relay can be used for a single pair of lines as well as for a group of lines equipped with voltage arresters. In this case, however, there is the risk that the relay itself will be damaged if the influence is too high, for example in the event of a lightning strike or if there is contact between the communication line and the high-voltage line, and the protective effect is thus compromised.

Diesem Übelstand wird bei Schutzeinrichtungen der beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß das die Spannungsableiter kurzschließende Relais über einen Stromwandler an eine durch zwischen den Zweigen der Fernmeldeleitung eingeschaltete Übertrager, Drosseln od. dgl·, gebildete Mittelpunktserdung angeschlossen ist. Der Stromwandler besitzt dabei einen Eisenkern, bei welchem die magnetische Sättigung sehr schnell eintritt. Die Selbstinduktion seiner Primärwicklung ist verhältnismäßig klein, so daß mit zunehmendem Strom deren Scheinwiderstand verringert und demzufolge der Spannungsabfall an der Primärseite des Stromwandlers über einen großen Bereich der Ströme nahezu konstant bleibt. Die Spannung an der Sekundärseite, also die das Relais steuernde Spannung, bleibt deshalb stets nahezu gleich.This disadvantage is countered according to the invention in protective devices of the type described by that the relay short-circuiting the voltage arrester via a current transformer to a through between the Branches of the telecommunication line switched on transformers, chokes or the like, formed center point grounding is connected. The current transformer has it has an iron core in which magnetic saturation occurs very quickly. The self-induction its primary winding is relatively small, so that with increasing current its impedance reduced and consequently the voltage drop on the primary side of the current transformer over a large The range of currents remains almost constant. The voltage on the secondary side, i.e. the one controlling the relay Voltage, therefore always remains almost the same.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, die sich auf die Verwendung eines Gleichstromrelais sowie eines zusätzlichen bei großen Überbelastungen ansprechenden und dann die gesamte Einrichtung kurzschließenden Stützrelais beziehen, ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, und zwar ist inFurther details of the invention relating to the use of a DC relay as well as a additional responsive in the event of large overloads and then short-circuiting the entire facility Relay backup relays emerge from the following description of one shown in the drawing Embodiment, namely in

Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel und inFig. 1 shows a circuit example and in

Fig. 2 a und 2 b im Schnitt bzw. in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für die zur Anwendung kommenden Schmelzabieiter dargestellt.2 a and 2 b in section and in side view, an embodiment of the coming to use Fusible link shown.

Die beiden Zweige I1 und I2 der hochspannungsbeeinfmßten Fernmeldeleitung, zwischen denen die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung angeordnet ist, sind gemäß Fig. 1 durch einen Übertrager Ü abgeschlossen; dieser trennt also die Leitungsseite galvanisch von den Teilnehmerleitungen tl und t2 bzw. den daran angeschlossenen Geräten, z. B. Fernsprechstationen. Der Übertrager Ü besitzt auf der Hochspannungsseite eine Mittelpunktsanzapfung für den Anschluß der Erdleitung le. In dieser liegt die Primärwicklung des Stromwandlers W, an dessen Sekundär-The two branches I 1 and I 2 of the high-voltage-affected communication line, between which the protective device according to the invention is arranged, are terminated according to FIG. 1 by a transformer U; this so galvanically separates the line side from the subscriber lines t 1 and t 2 or the devices connected to them, e.g. B. Telephone stations. The transformer Ü has a center tap on the high-voltage side for the connection of the earth line l e . In this is the primary winding of the current transformer W, on whose secondary

SchutzeinxicMung für Fernmeldeleitungen, insbesondere für Freileitungen
am HochspannungsgestängeProtection enforcement for telecommunication lines, especially for overhead lines
on the high-tension linkage

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Paul Simon, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Paul Simon, Munich,
has been named as the inventor

wicklung das Schutzrelais A angeschlossen ist, dessen Kontakte W1 und a2 eine unmittelbare Verbindung zwischen den zu schützenden Leitumgen I1 und I2 und der Erdleitung Ie herstellen und damit die ganze darunterliegende Schutzeinrichtung spannungslos machen können. Diese enthält je Leitungszweig einen doppelten Schmelzableiter S1 bzw. S2, wie er später an Hand von Fig. 2 näher erläutert wird. Auf der Niederspannungsseite ist ebenfalls eine Schutzeinrichtung in Form der beiden Entladungsstreoken N1 und N2 vorgesehen, welche bei ihrem Ansprechen die Fernsprechleitungen. t1 und t2 erden.winding the protective relay A is connected, the contacts W 1 and a 2 of which establish a direct connection between the Leitumgen I 1 and I 2 to be protected and the earth line I e and can thus de-energize the entire protective device below. This contains a double fusible link S 1 or S 2 for each branch of the line, as will be explained in more detail later with reference to FIG. 2. On the low-voltage side, a protective device in the form of the two discharge strikes N 1 and N 2 is also provided, which the telephone lines when they respond. earth t 1 and t 2.

Werden in die beispielsweise an einem Hochspannungsgestänge verlegten Fernmeldeleitungen I1 und I2 von der Hochspannungsleitung her Überspannungen induziert oder entstehen in diesen Leitungen infolge Berührung mit den Hochspannungsleitungen oder infolge Blitzschlags oder dergleichen Überspannungen, welche den Übertrager und die angeschlossenen Fernmeldeeinrichtungen gefährden können, so sprechen die Schmelzableiter S1 und S2 darauf an. Diese sind in der Lage, auch stärkste Ströme zur Erde abzuleiten, ohne dabei zerstört zu werden. Beim Ansprechen der Schmelzabieiter wird über den Stromwandler W das Relais A erregt, welches mit seinen Kontakten Ct1 und a2 die Schmelzabieiter und den Übertrager ύ kurzschließt. Nach Beendigung der Störung wird das Relais A wieder stromlos, so daß die Kontakte αχ und a2 wieder geöffnet werden und die Fernmeldeleitung wieder betriebsklar wird. If overvoltages are induced by the high-voltage line in the telecommunication lines I 1 and I 2, which are laid on a high-voltage linkage, for example, or if overvoltages arise in these lines as a result of contact with the high-voltage lines or as a result of lightning strikes or the like, which can endanger the transmitter and the connected telecommunication equipment, they speak Melt arresters S 1 and S 2 on it. These are able to divert even the strongest currents to earth without being destroyed in the process. When the fusible link responds, the relay A is energized via the current transformer W , which with its contacts Ct 1 and a 2 short-circuits the fusible link and the transformer ύ. After the end of the disturbance, the relay A is de-energized again, so that the contacts α χ and a 2 are opened again and the communication line is ready for operation again.

Beim Ausfü'hrungsbeispiel wird ein Gleichstromrelais A verwendet, welches von der Sekundärspule des Stromwandlers über einen Gleichrichter G gespeistIn the exemplary embodiment, a direct current relay A is used, which is fed from the secondary coil of the current transformer via a rectifier G.

909'508/165909'508 / 165

Claims (6)

wird, und zwar -deswegen, weil Gleichstromrelais besonders empfindlich sind und eine sehr kurze Ansprechzeit besitzen. Da der wirksame Widerstand der Erdleitung sich auch bei hohen Frequenzen nur wenig erhöht, wird auch bei Blitzschlag, der meist einen sehir stellen Spannungsanstieg auf den Leitungen I1 und I2 hervorruft, die Gefahr eines Durchschlags vermindert. Man kann diese Gefahr dadurch weiter vermindern, daß parallel z-ur Primärwicklung des Stromwandlers W ein Spannungsableiter F geschaltet wird. Es ist dann in Fig. 1 noch strichpunktiert ein weiteres Relais B angedeutet, welches mit dem Relais A in Reihe liegen kann und die Aufgabe hat, bei außerordentlich hohen Strömen die gesamte Schutzeinrichtung und damit auch sich selbst kurzzuschließen. Das Relais B ist zu diesem Zweck als sogenanntes Stützrelais, also derart ausgebildet, daß seine Kontakte bt und b2 sich in der Schließstellung mechanisch verriegeln. Dies ist in Fig. 1 durch unter Federzug stehende Sperrklinken für den Relaiskontakt angedeutet. Das Relais B ist so abgestimmt, daß es nur auf wesentlich höheren Spannungen anspricht als das Relais A. Da seine Kontakte nach dem Anziehen festgehalten werden, muß die Anlage später von Hand wieder eingeschaltet werden. Die Schmelzableiter S1 und S2 können die aus dem Schnitt gemäß Fig. 2 a und der Seitenansicht gemäß Fig. 2 b ersichtliche Ausbildung besitzen, bei welchen die Anschlüsse der Leitungen I1, I2 jeweils mit den entsprechenden an den Übertrager angeschlossenen Leitern I1,I2 unmittelbar durch einen Schmelzdraht d solcher Stärke verbunden sind, daß. dieser Draht nur bei ungewöhnlich hohen und lang-dauernden Strombelastungen durchschmilzt. Mit den beiden Zuf ühar.ungen sind Elektroden O1 und O2 verbunden, zwischen denen die Erdelektrode O3 liegt, jeweils durch eine Isolierscheibe I1 bzw. i2 getrennt. Parallel zum Schmelzdraht liegen hintereinander Lichtfunkenstrecken Saj Sbj Sc. Der Elektrodenabstand ist so klein wie möglich gewählt. Außerdem ist die ganze Konstruktion des aus Schmelzdraht und SpannungsabIeitern bestehenden »Schmelzableiters« so getroffen, daß möglichst geringe Hohlräume entstehen, alles zu dem Zweck, den Schmelzableiter möglichst hochstromfest zu machen. Bei etwaigen Überschlägen zwischen Elektroden der Funkenstrecken steigt die Innentemperatur und damit auch der im Innern herrschende Luftdruck sehr stark an. Letzterer sucht einen Ausweg. Findet er ihn, so wächst der Lichtbogen unbegrenzt weiter und zerstört in kürzester Zeit selbst die kräftigste Sicherung. Da aber die Ableitung nach Erde während der Dauer eines Kurzschlusses standhalten muß, darf die Lichtbogenenergie nicht zu groß werden. Aus diesem Grunde ist bei der Ausführung gemäß Fig. 2 der Ent- ladungsraum in mehrere, nämlich drei hintereinander geteilte Funkenstrecken aufgeteilt. Dadurch wird auch bei hohen Ansprechwerten die Ableitung nach Erde während des Erdschlusses gewährleistet. Eine möglichst kleine Öffnung der isolierenden Abstandszwischenlage begünstigt diese Forderung. Patentansprüche:because DC relays are particularly sensitive and have a very short response time. Since the effective resistance of the earth line increases only slightly even at high frequencies, the risk of a breakdown is also reduced in the event of a lightning strike, which usually causes a sharp rise in voltage on lines I1 and I2. This risk can be further reduced by connecting a voltage arrester F in parallel to the primary winding of the current transformer W. A further relay B is then indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, which can be in series with relay A and has the task of short-circuiting the entire protective device and thus also itself in the event of extremely high currents. For this purpose, the relay B is designed as a so-called backup relay, that is to say in such a way that its contacts bt and b2 lock mechanically in the closed position. This is indicated in Fig. 1 by spring-loaded locking pawls for the relay contact. Relay B is tuned so that it only responds to significantly higher voltages than relay A. Since its contacts are held in place after tightening, the system must be switched on again later by hand. The fusible conductors S1 and S2 can have the design shown in the section according to FIG. 2a and the side view according to FIG a fuse wire d of such strength are connected that. this wire only melts through at unusually high and long-lasting current loads. Electrodes O1 and O2, between which the earth electrode O3 is located, are connected to the two supply units, each separated by an insulating washer I1 and I2. Light spark gaps Saj Sbj Sc are located one behind the other parallel to the fuse wire. The electrode spacing is chosen to be as small as possible. In addition, the entire construction of the "fuse element" consisting of fuse wire and voltage arresters is made in such a way that the smallest possible cavities are created, all with the aim of making the fuse element resistant to high currents as possible. In the event of any flashovers between the electrodes of the spark gaps, the internal temperature and thus also the air pressure rises very sharply. The latter is looking for a way out. If he finds it, the arc continues to grow indefinitely and destroys even the most powerful fuse in a very short time. However, since the discharge to earth must withstand the duration of a short circuit, the arc energy must not become too great. For this reason, in the embodiment according to FIG. 2, the discharge space is divided into several, namely three, spark gaps divided one behind the other. In this way, the discharge to earth during the earth fault is guaranteed even with high response values. The smallest possible opening in the insulating spacer layer favors this requirement. Patent claims: 1. Schutzeinrichtung für Fernmeldeleitungen, insbesondere Freileitungen am Hochspannungsgestänge, bei denen ein in der Erdleitung der Schutzeinrichtung liegendes Relais beim Ansprechen über seine Kontakte eine -unmittelbare Verbindung zwischen Leitung und Erde herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (A) über einen Stromwandler (W), der einen Eisenkern besitzt, bei dem die magnetische Sättigung sehr schnell eintritt, und dessen Primärwicklung eine kleine Selbstinduktion hat, an eine Mittelpunktserdung angeschlossen ist, die durch einen zwischen den Zweigen der Fernmeldeleitung (I1, I2) eingeschalteten Übertrager gebildet ist.1. Protection device for telecommunication lines, in particular overhead lines on the high-voltage linkage, in which a relay located in the earth line of the protection device when responding via its contacts establishes a direct connection between the line and earth, characterized in that the relay (A) via a current transformer (W ), which has an iron core, in which the magnetic saturation occurs very quickly, and whose primary winding has a small self-induction, is connected to a center point earth, which is formed by a transformer connected between the branches of the communication line (I 1 , I 2 ) . 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stromwandler (W) Schmelzableiter (S) zwischen den Zweigen der Fernmeldeleitang und der Erdleitung angeordnet sind und die von dem Relais betätigten Kontakte (av a2) derart vor den genannten Schmelzableitern liegen, daß sie beim Ansprechen die Schmelzabieiter und den Übertrager kurzschließen.2. Protection device according to claim 1, characterized in that in front of the current transformer (W) fuse arresters (S) are arranged between the branches of the telecommunications line and the earth line and the contacts actuated by the relay (a v a 2 ) are located in front of said fuse arresters that they short-circuit the fuse and the transformer when responding. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein parallel oder in Reilie mit dem genannten Relais (A) liegendes, auf höhere Spannungen ansprechendes zweites Relais (B) vorhanden ist, das als Stützrelais ausgebildet ist und Erdungskontakte (bv b2) betätigt, welche die die Hochspannung führenden Leitungszweige an vor der Schutzeinrichtung liegenden Pnnkten erden.3. Protection device according to claim 1 or 2, characterized in that a parallel or in Reilie with said relay (A) lying, responsive to higher voltages second relay (B) is present, which is designed as a backup relay and grounding contacts (b v b 2 ) , which earth the high-voltage line branches at points in front of the protective device. 4. Schutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzrelais (A) Gleichspannungsrelais verwendet sind, die über eine Gleichrichteranordnung an den Stromwandler angeschlossen sind.4. Protection device according to one of the preceding claims, characterized in that DC voltage relays are used as protective relay (A) which are connected to the current transformer via a rectifier arrangement. 5. Schutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine parallel zur Primärwicklung des Stromwandlers liegende Funkenstrecke (F). 5. Protection device according to one of the preceding claims, characterized by a spark gap (F) lying parallel to the primary winding of the current transformer. 6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine baulich mit der Schmelzsicherung vereinigte Funkenstrecke, bestehend aus mehreren, z. B. drei hintereinandergeschalteten Funkenstrecken, verwendet ist.6. Protection device according to claim 1 or the following, characterized in that one structurally with the fuse combined spark gap, consisting of several, z. B. three series-connected Spark gaps, is used. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 508/165 4.59© 909 508/165 4.59
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