DE1071211B

DE1071211B -

Info

Publication number: DE1071211B
Application number: DENDAT1071211D
Authority: DE
Publication date: 1959-12-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schutzrelais.

Ziel der Erfindung ist es, die Arbeitsweise eines Schutzrelais jener Bauart zu verbessern, welche gemäßeinem Amplitudenvergleich arbeitet, z. B. ein Distanzrelais, welches auf ein von einem Strom in einem zu schützenden Kreis abgeleitetes Betätigungssignal und ein Gleichstromv^z^gerungssi^nal anspricht, welches von der Spannung des zu schützenden Kreises abgeleitet ist.

Bisher wurden bei Benutzung von Gleichrichterbrücken in Relaisanordnungen Brücken symmetrischer Ausbildung benutzt. Die Erfindung benutzt eine asymmetrische Gleichrichterbrückenausbildung, um vorteilhafte Ergebnisse im Hinblick auf die Arbeitsweise des Relais zu erzielen.

Gemäß der Erfindung ist ein Schutzrelais, welches gemäß einem Amplitudenvergleich zwischen einem Betätigungssignal und einem Gleichstromverzögerungssignal arbeitet, in der Weise ausgebildet, daß es als Einrichtung zur Ableitung des Gleichstromverzögerungssignals einen Doppelwellen-Brückengleichrichter mit asymmetrischer elektrischer Gestaltung aufweist, welcher aus Halbwellen-Gleichrichterelementen verschiedener Bauart besteht, die in bezug auf die ihnen eigene Widerstandscharakteristik in Durchgangsrichtung derart geschaltet sind, daß die Arbeitsweise des Relais verbessert wird, wenn Betätigungs- und Verzögerungssignale kleiner Amplitude verglichen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Distanzrelais, welches auf ein von dem Strom der zu schützenden Leitung abgeleitetes Betätigungssignal und auf ein von der Spannung der zu schützenden Leitung abgeleitetes Gleichstromverzögerungssignal anspricht, in der Weise ausgebildet, daß die Einrichtung, durch welche das Gleichstromverzögerungssignal von der Spannung der zu schützenden Leitung abgeleitet wird, aus einem Doppelweg-Brückengleichrichter besteht, der eine asymmetrische elektrische Gestaltung aufweist, die durch Halbwellen-Gleichrichterelemente unterschiedlicher Bauart erreicht wird, die in bezug auf die ihnen eigene Charakteristik so geschaltet sind, daß eine verbesserte Impedanzcharakteristik des Relais erzielt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Brückengleichrichter aus vier Halbwellen-Gleichrichterelementen, wobei zwei einer ersten Bauart und zwei einer anderen Bauart in Graetzschaltung verbunden sind, so daß unabhängig von der Augenblickspolarität des Wechselspannungseingangssignals ein Ausgangsstrom durch die Gleichrichterelemente beider Bauarten fließt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist Elektrisches Schutzrelais

Anmelder:

The English Electric Company Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. C Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Beansprudite Priorität: ¹S Großbritannien vom 4. März 1958

Eric Paddison, Stafford (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

ein Paar der Gleichrichterelemente von einer Bauart mit einer hohen Widerstandscharakteristik in Durchgangsrichtung, und das andere Paar ist von einer Bauart mit einer niedrigeren Widerstandscharakteristik in Durchlaßrichtung.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwei der Gleichrichterelemente Selen-Gleichrichter und die beiden anderen Germanium-Gleichrichter. Statt dessen können die Selen-Gleichrichterelemente durch Silikon-Gleichrichterelemente und die Germanium-Gleichrichterelemente durch Kupferoxydul-Gleichrichterelemente ersetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung können zwei der Gleichrichterelemente sich von den beiden anderen im Hinblick auf die Anzahl ihrer Platten oder Zellen unterscheiden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Schutzrelais in der Weise ausgebildet, daß zwei der Gleichrichterelemente aus Selen- oder Silikon-Gleichrichtern und die beiden anderen aus Germanium- oder Kupferoxydul-Gleichrichtern bestehen und daß die Charakteristiken der beiden Bauarten außerdem so abgestimmt werden, daß die Impedanzcharakteristik des Relais dadurch verbessert wird, daß eine geeignete Anzahl von Platten oder Zellen zwischen die Selen- oder Silikon-Gleichrichter und die Germa-

J _i^nium- oder Kupferoxydul-Gleichrichter aufgeteilt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung :v... ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungs-

909 689/462

Claims

beispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Relais, Fig. 2 die Abhängigkeit der Betriebscharakteristik eines in Fig. 1 dargestellten Relais, bei welchem die Gleichrichterelemente des Brückengleichrichters verschiedene Ausbildung haben. In Fig. 1 ist ein Relais R der Distanz- oder Impedanzbauart schematisch in Blockform dargestellt. Das Relais spricht auf ein mit / angedeutetes Betätigungssignal und ein mit V angedeutetes Spannungssignal an. Diese Signale werden, wie dargestellt, Klemmen des Relais zugeführt. Das Signal V wird in dem Relais R als Verzögerungssignal verwertet, aber es wird vorher durch den mit B bezeichneten Doppelweg-Brückengleichrichter gleichgerichtet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist dieser Brückengleichrichter B vier Halbwellen-Gleichrichter D1, D2, D3 bzw. D1 auf, welche in Graetzschaltung liegen. Im Betrieb dient das Relais R dazu, einen Vergleich zwischen dem Betriebsstromsignal / und der Gleichstromabbildung des Verzögerungssignals V durchzuführen. Gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs bewirkt das Relais eine Auslösung, welche durch das Verhältnis der Amplituden der beiden Signale bestimmt ist. Bei einem Distanz- oder Impedanzrelais der betrachteten Bauart ist es gewöhnlich erwünscht, daß die Betriebscharakteristiken einer festgelegten Leitungsimpedanz entsprechen. Das heißt die Auslösung soll dann eintreten, wenn ein bestimmtes Verhältnis zwischen dem Signal / und dem Signal V überschritten wird, und zwar unabhängig von den Absolutgrößen der beiden Signale. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Betriebscharakteristik des Relais von den Absolutgrößen von V und / abhängt, wenn diese verhältnismäßig klein sind. Insbesondere hat es sich gezeigt, daß wenn alle der Halbwellen-Gleichrichter Dv D2, D3 und Di Selen-Gleichrichter sind, die Betriebscharakteristik eines Relais der Kurve (a) in Fig. 2 entspricht. Hierbei bezeichnet Z die Betriebsimpedanz des Relais und ist ein Maß für das Verhältnis zwischen den Größen von / und V, wenn das Relais in Tätigkeit ist. Zweckmäßigerweise soll die Betriebscharakteristik des Relais konstant sein, wie dies durch die strichlierte Linie dargestellt ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß dies bei niedrigeren Werten von V nicht der Fall ist, und tatsächlich steigt die Kurve (a) von dem Impedanzwert Null an, überschreitet diesen gewünschten Impedanzwert und kehrt zu diesem erst bei hohen Spannungen zurück. Es hat sich außerdem gezeigt, daß dann, wenn sämtliche Halbwellen-Gleichrichter Dv Dv D3 und Di Germanium-Gleichrichter sind, die .Impedanzcharakteristik den erwünschten Wert weniger schnell erreicht und diesen in keinem Teil des Spannungsbereichs überschreitet. Die Erfindung sucht einen Kompromiß zwischen den allein aus Germanium bestehenden Gleichrichterbrücken B und den nur aus Selen-Gleichrichtern bestehenden Brücken B z. B. dadurch zu erlangen, daß Halbwellen-Gleichrichter D1 und D2 der Selen-Bauart und Halbwellen-Gleichrichter D3 und D4 der Germanium-Bauart benutzt werden. Das bedeutet, daß jede Halbwelle des Signals V unabhängig von ihrer Polarität einen Strom durch einen Selen- und einen Germanium-Gleichrichter auf seinem Wege durch das Relais treibt. Bei Messungen dieser Kompromißanordnung hat sich gezeigt, daß das Relais eine Betriebscharak- teristik hat, die zwischen jener der Kurve (a) und jener der Kurve (b) liegt. Eine typische Charakteristik hierfür ist jene, die durch die Kurve (c) dargestellt ist. Diese Kurve entspricht einer verbesserten Relais-Charakteristik. Eine einfache Abänderung in der Ausbildung der Brücke B hat dazu geführt, daß die Betriebsimpedanz des Relais bei niedrigerer Betriebsspannung konstant bleibt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die ίο Verbesserung in der Betriebsweise des Relais durch Verbindung von Selen und Germanium erreicht. Es ist möglich, als Halbwellen-Gleichrichter D1, D2, D3 und D4 Selen- oder Germanium-Gleichrichter zu benutzen, die eine verschiedene Anzahl von Platten oder Zellen aufweisen. Durch Erhöhung der Anzahl von Zellen wird die Spannung über jeder einzelnen Zelle vermindert, was dazu führt, daß der Widerstand des Gleichrichters in Durchgangsrichtung weniger schnell absinkt, wenn die Spannung ansteigt, so daß die nichtlineare Widerstandscharakteristik des Gleichrichters verändert wird. So bestehen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Halbwellen-Gleichrichter D1 und D2 aus Gleichrichtern der Selen-Bauart, während die Halbwellen-Gleichrichter D3 und D4 aus Gleichrichtern der Germanium-Bauart bestehen, wobei die Gleichrichter der verschiedenen Bauarten eine verschiedene Anzahl von Platten in dem Kreis aufweisen. Durch geeignete Einstellung der relativen Anzahl von Platten in der Schaltung zwischen Gleichrichtern der Selen- und Germanium-Bauart kann eine solche Verbindung der Brückenkomponenten erlangt werden, daß wirklich der optimale Vorteil der erfindungsgemäßen Verbesserung erzielt wird. Wenn man einen Germanium-Gleichrichter mit einem ähnlichen Silikon-Gleichrichter vergleicht, hat der Silikon-Gleichrichter in seinem unteren Spannungsbereich in Durchgangsrichtung einen relativ hohen Widerstand. Wenn jedoch die Anzahl der Zel-Ien des Germanium-Gleichrichters vergrößert wird, so daß die Spannung über dem Gleichrichter auf diese Zellen aufgeteilt wird und die Widerstände der Einzelzellen infolge der reziproken Beziehung zwischen Zellenwiderstand und Zellenspannung erhöht werden, wird der Gesamtwiderstand des Gleichrichters in Durchgangsrichtung in dem unteren Spannungsbereich relativ hoch, und zwar etwa so hoch wie bei einem sonst ähnlichen Germanium-Gleichrichter, der aus einer geringeren Anzahl von Zellen besteht. Die Gleichrichterbrückenasymmetrie kann deshalb auch durch eine unterschiedliche Zellenanzahl in verschiedenen Zweigen des Brückengleichrichters erreicht werden. Die Gleichrichter-Charakteristiken sind bei hohem Signalpegel unwesentlich, und die Arbeitsweise des Relais bleibt bei solchen hohen Signalwerten deshalb durch die erfindungsgemäße Abänderung unbeeinflußt. PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzrelais, welches gemäß einem Amplitudenvergleich zwischen einem Betätigungssignal und einem Gleichstromverzögerungssignal arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß es als Einrichtung zur Ableitung des Gleichstromverzögerungssignals einen Doppelwellen-Brückengleichrichter mit asymmetrischer elektrischer Gestaltung aufweist, welcher aus Halbwellen-Gleichrichterelementen verschiedener Bauart besteht, die in bezug auf die ihnen eigene Widerstandscharakteristik in Durchgangsrichtung derart geschaltet

sind, daß die Arbeitsweise des Relais verbessert wird, wenn Betätigungs- und Verzögerungssignale kleiner Amplitude verglichen werden.

2. Distanzschutzrelais, welches auf ein von dem Strom der zu schützenden Leitung abgeleitetes Betätigungssignal und ein von der Spannung der zu schützenden Leitung abgeleitetes Gleichstromverzögerungssignal anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, durch welche das Gleichstromverzögerungssignal von der Spannung der zu schützenden Leitung abgeleitet wird, aus einem Doppelweg-Brückengleichrichter besteht, der eine asymmetrische elektrische Gestaltung aufweist, die durch Halbwellen-Gleichrichterelemente unterschiedlicher Bauart erreicht wird, die in bezug auf die ihnen eigene Charakteristik so geschaltet sind, daß eine verbesserte Impedanzcharakteristik des Relais erzielt wird.

3. Schutzrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückengleichrichter aus vier Halbwellen-Gleichrichterelementen besteht, wobei zwei einer ersten Bauart und zwei einer anderen Bauart in Graetzschaltung verbunden sind, so daß unabhängig von der Augenblickspolarität des Wechselspannungseingangssignals ein Ausgangsstrom durch die Gleichrichterelemente beider Bauarten fließt.

4. Schutzrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der Gleichrichter-

elemente von einer Bauart mit einer hohen Widerstandscharakteristik in Durchgangsrichtung ist und das andere Paar von einer Bauart mit einer niedrigeren Widerstandscharakteristik in Durchlaßrichtung ist.

5. Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Gleichrichterelemente Selen-Gleichrichter und die beiden anderen Germanium-Gleichrichter sind.

6. Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Gleichrichterelemente Silikon-Gleichrichter und die beiden anderen Kupferoxydul-Gleichrichter sind.

7. Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Gleichrichterelemente sich von den beiden anderen im Hinblick auf die Anzahl ihrer Platten oder Zellen unterscheiden.

8. Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Gleichrichterelemente aus Selen- oder Silikon-Gleichrichtern und die beiden anderen aus Germanium- oder Kupferoxydul-Gleichrichtern bestehen und daß die Charakteristiken der beiden Bauarten außerdem so abgestimmt werden, daß die Impedanzcharakteristik des Relais dadurch verbessert wird, daß eine geeignete Anzahl von Platten oder Zellen zwischen die Selen- oder Silikon-Gleichrichter und die Germanium- oder Kupferoxydul-Gleichrichter aufgeteilt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen