DE171800C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE'21 c. GRUPPE

Sicherungsschaltung für Wechselstromverteilungssysteme. Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Dezember 1904 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für solche Wechselstromanlagen, die zur Übertragung elektrischer Energie von hoher Spannung über weite Entfernungen dienen sollen. In solchen Fällen ist es gebräuchlich, zwei oder mehrere parallele Leitungen, also mehrere Zweige, zur Energieübertragung zu verwenden, um eine Betriebsunterbrechung, die bei der Verwendung nur eines Zweiges im Falle einer Störung eintreten .könnte, zu vermeiden. Die vorliegende Sicherheitsschaltung führt nur eine Abschaltung desjenigen Zweiges der Zuleitungen herbei, in dem die Störung auftritt.

Die vorliegende Erfindung läßt sich auf Systeme, welche eine oder mehrere Stromerzeuger enthalten, von denen aus die Energie mittels paralleler Leitungen übertragen wird, anwenden. Die an dem einen oder beiden Enden angebrachten Vorrichtungen treten nur in Wirksamkeit, wenn die Richtung des Energieflusses durch sie eine umgekehrte geworden ist, oder wenn der Strom in dem einen Zweige den Strom in dem anderen um einen bestimmten Wert überschreitet. Außer diesen Schutzvorrichtungen können natürlich die Leitungen auch noch durch die gewöhnlichen Schutzapparate gegen Überlastung geschützt werden.

In den Zeichnungen stellt Fig. 1 die Erfindung für ein Dreiphasensystem, Fig· '.2. für ein Zweiphäsensystem dar. Fig. 3 und 4 sind Einzelheiten. :

Der Stromerzeuger 1 in Fig. 1 gibt Energie an die Belastungsstellen 2 und 3 über die Leiter 4, 5, 6, 7, 8 und 9 ab, von denen 4, 5, 6 parallel zu 7, 8, 9 laufen. Die Belastungsstelle 3 wird durch Zweigstrom gespeist. Bei IO und 11 sind Maximalschalter eingeschaltet, bei 12 beliebige Stromunterbrecher. Die Primärwicklungen der Transformatoren 13 und 14 liegen in den Leitungen 4 und 7, die Sekundärwicklungen in Hintereinanderschaltung mit den Spulen 15 und 19 eines anderen Transformators, welcher noch eine dritte Spule 17 besitzt, die nur dann erregt wird, wenn die Ströme in den Spulen 15 und 16 nicht gleich und entgegengesetzt sind.

Die Spule 17 befindet sich in Hinterein- -anderschaltung mit der Serienwicklung 18 einer Vorrichtung 19, die in der Hauptsache aus zwei Wattmetern gewöhnlicher Konstruktion besteht, deren bewegliche Teile miteinander mechanisch verbunden sind. Die Spannungswicklung 20 des ersten W^Tattmeters erhält ihre Energie von der Leitung 8 und 9 aus über den Transformator 21 und einen Transformator 22 besonderer Konstruktion. Letzterer ist so eingerichtet, daß die Spannung, welche der Wicklung 20 zugeführt wird, annähernd konstant bleibt bei Änderung der Spannung, die durch die Sekundärwicklung des Transformators 21 zugeführt wird.· Zu diesem Zweck ist der Kern 222 des Transformators 22 mit zwei magnetischen Stromkreisen für die Primärwicklung 223

ausgestattet; der eine derselben besitzt nur geringen magnetischen Widerstand und durchsetzt die Sekundärwicklung 224, während der andere verhältnismäßig großen magnetischen Widerstand infolge Anordnung eines Luftspaltes 225 besitzt. Die Abmessungen des Kernes sind so gewählt, daß durch die Magnetisierung unter normalen Verhältnissen eine starke Sättigung erreicht ist. Unter diesen Umständen werden die Veränderungen der Spannung, welche der Primärwicklung 223 zugeführt werden, die magnetischen Ströme, welche durch die Sekundärwicklung 224 gehen, nur mit demjenigen Teil beeinflussen, der durch den Luftspalt 225 hindurchgeht, so daß die von der Sekundärwicklung 224 abgegebene Spannung annähernd gleich bleibt.

Das zweite Wattmeter besteht aus der

Hauptwicklung 181, die an die Transformatoren 131, 171 und 141 angeschlossen ist und aus der Spannungswicklung 201, die aus den Transformatoren 211 und 221 gespeist wird. Die Primärwicklung des Transformators 211 ist dabei an die Leitungen 4 und 5, und die Primärwicklung des Transformators 131 an die Leitungen 6 und 9 angeschlossen.

Der Zweck der Vorrichtung 19 ist, auf

einen Kurzschluß anzusprechen, indem die Umkehr der Stromrichtung in einem der Serientransformatoren 13, 131, 14 oder 141 durch die Nadel 23 über das eine oder andere der Kontaktstücke 24, 25 einen Relaisstromkreis über eine Batterie 26 sowie über die Schaltspulen 27 und 28 schließt, und zwar je entsprechend der Leitung, in welcher der Kurzschluß vorgefallen ist. Die Richtung der Bewegung der Nadel 23 hängt von der Stromrichtung in den Spulen 18 und 181 ab.

Es lassen sich auch irgend andere passende Mittel anwenden, um auf die beschädigte Leitung anzusprechen und sie außer Betrieb zu setzen, ohne daß dadurch die Erfindung wesentlich geändert wird.

Der Eisenkern, auf welchen die Spulen 15, 16, 17 gewickelt sind, kann aus Platten von der Form der Fig. 3 aufgebaut sein. Der mittlere Steg 29 enthält einen Luftspalt 30 und trägt die Spule 17. Die Spulen 15, ιό sind so auf den äußeren Stegen angebracht, daß sie in normalem Zustande das Bestreben haben, eine magnetische Strömung durch diese selbst in gleicher Richtung hervorzubringen. Wird aber der Strom in einer' der Spulen 15 und 16 umgekehrt, so geht die magnetische Strömung durch den Mittelsteg 29 und ruft eine Erregung der Spule 17 hervor. Es ist klar, daß durch den Mittelsteg keine Strömung geht, falls nicht in einer oder der anderen Spule 15 und 16 die Strömung sich umkehrt, und es ist weiter klar, daß die Stromrichtung in Spule 17 davon abhängt, von welcher der Leitungen die Stromumkehr hervorgebracht ist.

Die Wirkungsweise wird durch ein Beispiel klar werden. Ein Kurzschluß sei bei 31 zwischen den Leitern 4 und 5 eingetreten. Die selbsttätigen Stromunterbrecher bei 10 werden infolge der Überlastung die Leitungen unterbrechen. Die Energie geht alsdann vom Stromerzeuger über die Leiter 7, 8 und 9 zum Kurzschluß 31, und zwar in der Spule 13 in einem Richtungssinn, welcher der entgegengesetzte des normalen ast. Infolge dieser Umkehr wird die Spule 17 erregt und überträgt ihre Energie auf Spule 18, wodurch die Nadel 23 zum Kontakt mit Punkt 24 gebracht wird. Der Batteriestromkreis ist nunmehr über Spule 27 geschlossen, und dadurch werden die Leitungen 4, 5, 6 ausgeschaltet. In ähnlicher Weise arbeitet die Vorrichtung bei anders gelegenen Kurzschlüssen.

Die Erfindung läßt sich auch für den Fall geeignet gestalten, daß die Ströme in den parallelen Leitern ungleich groß sind. Dies geschieht dadurch, daß ein Transformatorkern verwendet wird, der aus Platten besteht, die im wesentlichen dieselben sind, wie sie für Manteltransformatoren verwendet werden (Fig. 4). Die drei Spulen 15, 16, 17 sind um den Mittelsteg 32 gewickelt und so bemessen, daß 15 und 16 einander aufhebt. Wenn der Strom in einer der Spulen 15 und 16 um einen gewissen Wert größer wird als in der anderen, so wird die Spule 17 erregt.

Fig. 2 zeigt die Gestaltung der Erfindung für Zweiphasensysteme. Die Primärwicklungen der Reihentransformatoren 13 und 131 liegen in den Leitern 34 und 35, welche parallel geführt sind, und die Primärwicklungen der Transformatoren 14 und 141 in ähnlicher Weise an den Leitungen 40 und 37, während die Sekundärwicklungen . an die Primärwicklungen 15, 151 und 16, 161 der Relaistransformatoren angeschlossen sind. Die zu diesen gehörigen Sekundärwicklungen 17 und 171 sind mit dem Wattmeter 19 wie beim Dreiphasensystem verbunden. Die besonderen Transformatoren 22 und 221 für die Spannungswicklungen 20 und 201 des Wattmeters sind in ähnlicher Weise geschaltet, wie für das Dreiphasensystem beschrieben ist. Die Energie wird ihnen von den Transformatoren 21 und 211, die zwischen den Leitungen 37, 38 bezw. 33 und 34 liegen, zugeführt.

Es wird einleuchten, daß durch die beschriebenen Mittel parallele Zweige von Übertragungsleitungen so geschützt werden können, daß eine beschädigte Linie oder eine

solche, auf welcher Kurzschluß eintritt, selbsttätig isoliert und ausgeschaltet werden kann. Selbstverständlich kann an Stelle eines einzigen Stromerzeugers eine Anzahl stromerzeugender Stationen an verschiedenen Stellen des Leitungssystems angeordnet sein.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Sicherungsschaltung für Wechsel-Stromverteilungssysteme, die durch mehrere parallel geschaltete Leitungen gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß Transformatoren, die in einander entsprechenden Leitungen verschiedener Zweige liegen, sich unter normalen Verhältnissen in ihrer Induktionswirkung auf eine mit einem Relais (19) in Verbindung stehende Spule (17) aufheben, beim Steigen des Stromes in einem Zweige über einen bestimmten Betrag oder bei Änderung der Stromrichtung in einem Zweige aber das Relais (19) zum Ansprechen bringen.
2. 2. Relais für die Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe nach Art der Wattmeter zwei Spulen besitzt, von denen die Stromspule (18) mit der von den Transformatoren induzierten Spule in Hintereinanderschaltung liegt, während die Spannungsspule durch eine Spannung erregt wird, die annähernd proportional der Spannung zwischen zwei Verteilungsleitungen ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.