DE198074C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-M 198074 KLASSE 21 c. GRUPPE -M 198074 CLASS 21 c. GROUP

in FRANKFURT a. M.in FRANKFURT a. M.

Größere Stromverteilungssysteme werden in der Regel in Form einer Ringleitung ausgeführt, welche an einer oder mehreren Stellen durch Generatorstationen gespeist wird und eine größere Zahl von Verteilungspunkten besitzt. Um bei einem "Kurzschluß oder starkem Erdschluß in der Ringleitung den Fehler zu lokalisieren, ist es üblich, die einzelnen zwischen zwei Verteilungspunkten liegendenLarger power distribution systems are usually designed in the form of a ring line, which is fed at one or more points by generator stations and has a larger number of distribution points. To deal with a "short circuit or strong Earth fault in the ring line to localize the fault, it is common to separate the individual between two distribution points lying

ίο Ringleitungsstrecken an ihren Enden durch Abschmelzsicherungen oder selbsttätige Maximalschalter zu sichern. Dabei bietet es aber Schwierigkeiten, gerade nur die fehlerhafte Teilstrecke mit Sicherheit zur selbsttätigen Abschaltung zu bringen. Denn da bei wechselnder Belastung der Speisepunkte die einzelnen Teilstrecken normalerweise ganz verschieden belastet sein können und ein auf einer Teilstrecke entstehender Kurzschluß dieStromstärke auch in anderen Teilstrecken unzulässig anwachsen läßt, so kommen in der Regel Sicherungen oder Automaten zur Auslösung, die nicht in der fehlerhaften Teilstrecke liegen, was Betriebsstörungen an mehreren Verteilungspunkten zur Folge hat, die nur nach zeitraubendem Aufsuchen des Fehlers behoben werden können,ίο ring lines at their ends To secure fuse or automatic maximum switch. But it offers Difficulties, especially only the faulty section with certainty to automatic Bring shutdown. Because when the load on the feeding points changes, the individual ones Sections of the route can normally be subject to very different loads and one on one Short-circuit that occurs in the partial section, the current strength is also impermissible in other partial sections can grow, so come usually fuses or automats to trigger the do not lie in the faulty section, causing operational disruptions at several distribution points that only entails time consuming Locating the error can be eliminated,

'■ Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn mehrere Leitungsstrecken, Umformer, Transformatoren u. dgl. an beiden Enden parallel geschaltet arbeiten. Ein Kürzschluß in einem dieser. Systemteile bringt dann nicht unbedingt nur die an seinen Enden angebrachten Sicherheitsapparate zur Ausschaltung, sondern meist auch diejenigen der parallel geschalteten Systemteile. Fließt der Strom normalerweise durch solche parallel geschaltete Teile in einer Richtung, so kann man allerdings in bekannter Weise eine wirksame Sicherung dadurch erreichen, daß man diese Systemteile an der der Stromquelle zugewandten Seite mit selbsttätigen Maximalschaltern, an der der Stromquelle abgewandten Seite mit selbsttätigen Rückstromschaltern ausrüstet. Diese Einrichtung ist aber nicht anwendbar, sobald auch normalerweise Rückstrom auftreten kann, wie z. B. bei Anwendung von Ausgleichsumformern und Ausgleichstransformatoren.'■ The situation is similar when there are several lines, converters, transformers and the like work connected in parallel at both ends. A short circuit in one this. System parts then do not necessarily only bring those attached to its ends Safety apparatus for switching off, but mostly also those connected in parallel System parts. The current normally flows through such parallel-connected parts in one Direction, so you can, however, in a known way, an effective backup thereby achieve that these system parts on the side facing the power source with automatic Maximum switches equipped with automatic reverse current switches on the side facing away from the power source. This facility but cannot be used as soon as reverse current can normally occur, such as z. B. when using balancing converters and balancing transformers.

Mau ist deshalb dazu geschritten, die an beiden. Enden eines Systemteiles angeordneten Selbstschalter bzw. deren Relais durch ein Hilfsleitungssystem in Verbindung mitein- ■ ander zu setzen, wie es beispielsweise in der Anwendung auf Transformatoren u. dgl. zur gleichzeitigen beiderseitigen Abschaltung bei einseitigem Auftreten von Überstrom schon längere Zeit bekannt und üblich war; nur mußten für den inr vorliegenden behandelten Zweck besondere Einrichtungen getroffen werden, die ein gleichzeitiges Abschalten des Systemteiles nur bei in ihm auftretendem Kurzschluß bewirkten.Mau therefore went to work on both. Arranged ends of a system part Circuit breakers or their relays through an auxiliary line system in connection with one ■ to set different, for example in the application to transformers and the like simultaneous disconnection on both sides in the event of an overcurrent occurrence on one side was known and common for a long time; just had to deal with the inr present For this purpose, special facilities are made that allow the System part only caused when a short circuit occurred in it.

Eine derartige Einrichtung ist durch Patentschrift 166224 bekannt geworden, die sich aber in ihrer Anwendbarkeit auf Wechsel-Stromleitungssysteme beschränkt und durch die Verwendung· von sich normalerweise gegenseitig in ihrer Wirkung aufhebendenSuch a device is known from patent specification 166224, which but limited in their applicability to AC power line systems and through the use of normally canceling each other's effect

/2. Auflage, ausgegeben am JjO. Januar igog.l/ 2. Edition, issued on JjO. January igog.l

Kräften die Möglichkeit offen läßt, daß durch irgendeinen im Hilfsleitungssystem auftretenden Schaltungsfehler, wie z. B. Reißen einer Hilfsleitung, die Sicherheitsvorrichtung \virkungslos wird, ohne daß dies an den auch normalerweise außer Wirkung befindlichen Relais bemerkbar wird.Forces leaves the possibility open that any occurring in the auxiliary pipeline system Circuit errors, such as B. rupture of an auxiliary line, the safety device has no effect without this being noticeable in the relay, which is also normally inoperative.

Vorliegende Erfindung löst nun die Aufgabe in neuer Weise durch Beeinflussung der zurThe present invention now solves the problem in a new way by influencing the for

ίο Abschaltung verwandten Relais durch Kräfte, die sich normalerweise nicht aufheben, sondern eine ganz bestimmte Wirkung ausüben, die aber bei eintretendem Kurzschluß ihre Wirkungsrichtung ändern, so daß hierdurch eine Abschaltung veranlaßt wird. Außerdem gestattet die neue Schaltung prinzipiell die Anwendung in gleicher Weise auf Gleich- wie auf Wechsel- und Mehrphasenstromsysteme mit Hoch- oder Niederspannung.ίο shutdown related relays by forces, which normally do not cancel each other out, but have a very specific effect, the but change their direction of action when a short circuit occurs, so that this is a Shutdown is initiated. In addition, the new circuit allows the use in principle in the same way on direct, alternating and multi-phase systems with high or low voltage.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung zeigt ZAvei parallel geschaltete Gleichstromstrecken I, welche nach Bedarf in jeder der beiden Richtungen Strom führen können und welche an . ihren Enden durch die Selbstschalter e_x und e„ abschaltbar sind. T₁ und r₂ sind Rückstromrelais, die von den in den Streckenenden fließenden Strömen beeinflußt werden, und in denen ein permanenter Magnet m je nach der Stromrichtung nach links oder rechts gedreht wird, wodurch die Kontaktvorrichtungen C₁ und C₂ geöffnet oder geschlossen werden. C₁ und C₂ stehen durch die Hilfsleitungen h miteinander sowie mit den Stromquellen b_x und b, und den Auslösevorrichtungen a_lt Gr₂ der Selbstschalter in Verbindung, wobei ein Leitungsdraht durch die Leitfähigkeit der Erde ersetzt ist.Fig. Ι of the accompanying drawing shows ZAvei parallel-connected direct current lines I, which can carry current as required in each of the two directions and which. their ends can be switched off by the self-switches e _x and e ". T ₁ and r ₂ are reverse current relays, which are influenced by the currents flowing in the line ends, and in which a permanent magnet m is rotated to the left or right depending on the direction of the current, whereby the contact devices C ₁ and C _{2 are} opened or closed. C ₁ and C ₂ are connected to each other through the auxiliary lines h as well as to the current sources b _x and b, and the tripping devices a _lt Gr _{2 of} the circuit breakers, one wire being replaced by the conductivity of the earth.

Bei intaktem Zustand der Strecke I werden je nach der Richtung des in ihr fließenden Stromes die Relais r_t und r₂ beide nach links oder beide nach rechts.anschlagen, so daß dadurch der Hilfsstromkreis nicht geschlossen wird. Tritt jedoch auf der Strecke I, etwa in k, ein Kurzschluß ein, so wird sich dieIf the path I is intact, depending on the direction of the current flowing in it, the relays r _t and r _{2 will} both strike to the left or both to the right, so that the auxiliary circuit is not closed. If, however, a short circuit occurs on path I, for example in k, the

45· Stromrichtung nur in einem Ende der Strecke umkehren und nur das eine zugehörige Relais (in dem durch die Fig. 1 dargestellten Fall das Relais T₁) seinen Ausschlag wechseln. Hierdurch wird dann der Auslösestrom für die Selbstschalter e_x, e₂ geschlossen, welche die Strecke gleichzeitig an ■ beiden Enden abschalten. Da die Kontaktvorrichtungen C₁ und C₂ als Doppelkontakte ausgebildet sind, erfolgt die Auslösung auch dann, wenn sich die Stromrichtung nicht einseitig umkehrt, sondern nur einseitig verschwindet. Der Anschluß der Relais in der in Fig. 1 gezeichneten Weise nur an einen Pol der Leitungsstrecke genügt für eine Sicherung gegen Kurzschluß vollständig. Will man die Strecke auch noch gegen im anderen Pol auftretenden Erdschluß sichern, so kann man auch diesen Pol noch be- sonders in der geschilderten Weise mit Relais versehen. ■45 · Only reverse the direction of the current in one end of the path and only the one associated relay (in the case shown in FIG. 1, the relay T ₁ ) changes its deflection. This then closes the tripping current for the self- switches e _x , e ₂ , which switch off the path at both ends at the same time. Since the contact devices C ₁ and C _{2 are designed} as double contacts, tripping also takes place if the current direction does not reverse on one side, but only disappears on one side. The connection of the relay in the manner shown in FIG. 1 to only one pole of the line is completely sufficient for protection against short circuits. If you want to secure the line against earth faults occurring in the other pole, you can also provide this pole with a relay in the manner described. ■

Fig. 2 stellt die analoge Schaltungsweise für eine Hochspannungsdrehstromstreck.e dar. Die ReIaISf₁ und r, sind hierbei nach dem Ferrarisprinzip gebaut angenommen, wobei ein Drehmoment in der einen oder anderen Richtung durch die Phasenverschiebung zwischen zwei Magnetwicklungen m und m' entsteht, von denen die erste vermittels eines Stromwandlers s in den Stromkreis einer Phase, die andere durch den Spannungswandler p zwischen zwei Phasen geschaltet ist.Fig. 2 shows the analog circuit for a high-voltage three-phase line. The ReIaISf ₁ and r are assumed to be built according to the Ferraris principle, with a torque in one direction or the other due to the phase shift between two magnet windings m and m ' , from the first of which is connected to the circuit of one phase by means of a current transformer s , the other is connected between two phases via the voltage transformer p.

Fig. 3 zeigt die Sicherheitsschaltung· für einen Gleichstromumformer u, welcher als Ausgleich zwischen den beiden Generatoren .^₁ und g₂ dient, unter Verwendung von nur einem auf relativen Rückstrom ansprechenden Relais r. Letzteres ist ähnlich den in Fig. 1 dargestellten gebaut, indem die Wicklungen der beiden Magnete Vi₁ und in₂ an einem auf der einen Seite des Umformers angeschlossenen Nebenschluß W₁ liegen und von dem hierin fließenden Strom beeinflußt werden. Der drehbare Anker besteht jedoch nicht mehr aus einem permanenten Magneten, sondern aus einem Elektromagneten, der auf der anderen Seite des Umformers an einen Nebenschluß n₂ angeschlossen ist und von dem in diesem fließenden Strom beeinflußt wird. _x 3 shows the safety circuit for a direct current converter u, which serves as compensation between the two generators. ^ ₁ and g ₂ , using only one relay r that responds to the relative reverse current. The latter is constructed similarly to the one shown in FIG. 1, in that the windings of the two magnets Vi ₁ and _{in FIG. 2} _{lie on a shunt W 1} connected to one side of the converter and are influenced by the current flowing therein. However, the rotatable armature no longer consists of a permanent magnet, but of an electromagnet which is connected to a shunt n ₂ on the other side of the converter and is influenced by the current flowing in it. _x

Infolge dieser gleichzeitigen Beeinflussung des Relais von den beiden Seiten des Umformers wird es seinen in der Fig. 3 gezeichneten Ausschlag nicht ändern, wenn sich die Stromrichtung an beiden Enden des Umformers gleichzeitig umkehrt, sondern nur dann, wenn infolge eines Kurzschlusses im Umformer eine einseitige Stromumkehrung stattfindet und in dem betreffenden Ende somit Rückstrom in bezug auf die Stromrichtung im anderen Ende eintritt. Der bewegliche Relaisanker wird alsdann den Kontakt c schließen, der die Äuslösevorrichtungen O₁ und Gf₂ der Selbstschalter e_lt <?₂ mit einer Stromquelle b verbindet und somit die beiderseitige Abschaltung des Umformers bewirkt.As a result of this simultaneous influence on the relay from both sides of the converter, it will not change its deflection as shown in FIG takes place and in the end in question therefore backflow occurs in relation to the direction of flow in the other end. The movable relay armature is then c close the contact of the circuit breaker ₂ of the e _lt Äuslösevorrichtungen the O ₁ and Gf <? ₂ connects to a power source b and thus causes the converter to be switched off on both sides.

In Fig. 4 ist die Sicherheitsschaltung für eine Wechselstromstrecke / unter Verwendung no von zwei auf relativen Rückstrom ansprechenden Relais r_x, r₂ dargestellt. Jedes dieser Relais besitzt zwei Elektromagnete In₁, Wi₁ bzw. m₂, m₂ und einen beweglichen Anker P₁ bzw. p₂, der drehbar an dem Polende von Wi₁ bzw. Wi₂ befestigt, ist. An den Enden der Strecke I sind einerseits die Stromwandler S₁ lind s/, andererseits die Stromwandler ^₂ und S₂' eingeschaltet. Durch die Hilfsleitungen Zi₁, h₂, h_s, von denen auch eine durch die Leitfähigkeit der Erde ersetzt werden kann, sind die Sekundärwicklungen dieser Strom-4 shows the safety circuit for an alternating current path / using no two relays r _x , r ₂ responding to relative reverse current. Each of these relays has two electromagnets In ₁ , Wi ₁ or m ₂ , m ₂ and a movable armature P ₁ or p ₂ , which is rotatably attached to the pole end of Wi ₁ or Wi ₂ . At the ends of the path I , on the one hand, the current transformers S ₁ and S ₂ , and on the other hand, the current transformers ^ ₂ and S 2 'are switched on. By the auxiliary lines BR _1, h _2, h _s of which also can be replaced by the conductivity of the soil, the secondary windings of these current

wandler so mit den Magnetwicklungen der Relais verbunden, daß J₁ den Strom für W₂, J₁'' für W₁', S₂ für m_± und J₂' für m./ liefert und somit jedes der beiden Relais zu den Strömen in beiden Enden der Strecke I in Beziehung gebracht ist.converter so connected to the magnetic windings of the relay that J ₁ supplies the current for W ₂ , J ₁ '' for W ₁ ', S ₂ for m _± and J ₂ ' for m. / and thus each of the two relays to the currents in both ends of the route I is related.

In normalem Betriebszustande, der in Fig. 4 dargestellt ist, bei dem also die jeweilige. Stromrichtung" in J₂ und J₂' die gleiche wie in J₁ In normal operating conditions, which is shown in FIG. 4, in which the respective. Current direction "in J ₂ and J ₂ 'the same as in J ₁

ist, wird nun im Anker P₁ des Relaisis, is now in the armature P _{1 of} the relay

durch die MagnetwicklungW₁ in jedemAugenblick der gleiche Pol erzeugt wie in dem dem Anker zugekehrten Ende des Elektromagneten W₁', was eine Abstoßung dieser Pole und einen Ausschlag des Ankers in der gezeichneten Richtung zur Folge hat. In ganz analoger Weise wird auch der Anker p₂ des Relais r₂ von dem Magneten W₂' abgestoßen. Tritt aber in / ein Kurzschluß auf, so erhält die Kurzschlußstelle gleichzeitig von beiden Enden der Strecke aus Strom, weshalb in jedem Augenblick die Stromrichtung J₂ und J₂' der in J₁ und J₁' entgegengesetzt gerichtet sein wird. Es wird sich daher auch die jeweilige Stromrichtung in w, und W₂ gegenüber der in w/ und w₂' umkehren, was zur Folge fiat, daß P₁ und p_s entgegengesetzte Polarität annehmen wie die ihnen zugekehrten Pole von W₁' und w₂'. Die Anker werden deshalb von letzteren angezogen und dadurch die Kontakte C₁ und C₂ geschlossen, welche die Stromquellen b₁ und b₂ auf die Auslösungen a_x und a₂ schalten und somit die Selbstschalter e_x und e.₂ zum Auslösen bringen. Diese Sicherheitsschaltung tritt aber nicht nur dann in Wirksamkeit, wenn in einem Ende der Strecke Rückstrom gegenüber dem anderen Ende auftritt, sondern auch, wenn der Strom einseitig verschwindet, wie es im Falle eines Kurz-Schlusses dann der Fall ist, wenn der Strecke I nur von einer Seite aus Strom zugeführt wird. In diesem Falle wird in den Relais Y₁ und r₂ nur je ein Elektromagnet erregt, z. B. W₁' und W₂, was zur Folge hat, daß die abstoßende Wirkung auf die Anker p_t und p₂ verschwindet und diese zunächst in ihre senkrechte Ruhelage zurückgehen, aus der sie aber -durch den Magnetismus von W₁ und W₂' sofort in die entgegengesetzte Lage gezogen werden, so daß auch dann die Schließung der Kontakte C₁ und c und somit Abschaltung der ,Strecke erfolgt." the same pole is generated by the _{magnet winding W 1} at any moment as in the end of the electromagnet W ₁ 'facing the armature, which results in a repulsion of these poles and a deflection of the armature in the direction shown. In a completely analogous manner, the armature p _{2 of} the relay r ₂ is also repelled by the magnet W ₂ '. If, however, a short circuit occurs in /, the short circuit point receives current from both ends of the path at the same time, which is why the current direction J ₂ and J ₂ 'will be opposite to that in J ₁ and J _{1' at any moment.} It will therefore also the respective direction of current in W, and W ₂ 'reverse what fiat a result, P ₁ and P _s opposite polarity accept as their facing poles of W _1' with respect to the in w / and w ₂ and w ₂ '. The armatures are therefore attracted by the latter and thereby the contacts C ₁ and C _{2 are} closed, which switch the current sources b ₁ and b ₂ to the tripping a _x and a ₂ and thus the circuit breakers e _x and e. ₂ to trigger. This safety circuit does not only come into effect when reverse current occurs in one end of the line compared to the other end, but also when the current disappears on one side, as is the case in the case of a short circuit when the line I only power is supplied from one side. In this case, only one electromagnet is excited in each of the relays Y ₁ and r _{2, e.g.} B. W ₁ 'and W ₂ , which has the consequence that the repulsive effect on the armatures p _t and p ₂ disappears and these initially return to their vertical rest position, from which they, however, -by the magnetism of W ₁ and W ₂ 'are immediately pulled into the opposite position, so that also then the closure of the contacts C ₁ and c and thus the disconnection of the' route takes place. "

In punktierten Linien ist in Fig. 4 noch dargestellt, wie man von der Strecke I auch eine stromentnehmende Leitung V abzweigen kann, ohne dadurch das richtige Arbeiten der Sicherheitsschaltung in Frage zu stellen. Man hat dann nur nötig, in diesem Zweig ebenfalls einen Stromwandler J₃ anzuordnen, dessen sekundäre Wicklung sinngemäß mit den Hilfsleitungen Zi₃ und /1, verbunden wird. Ist V ausgeschaltet, so nimmt die sekundäre Wicklung von j., schon wegen der bedeutenden Drosselwirküng des primär offenen Stromwandlers praktisch keinen Strom auf, wohingegen sie bei Stromentnahme durch V Strom in die Hilfsleitungen schickt und hierdurch je nach der Stromverteilung den Stromwandler J₁ oder J₂ ganz oder teilweise in der Stromlieferung ersetzt. Bei Kurzschluß in I verschwindet aber jede Stromentnahme in V von selbst, so daß dann die Ausschaltung von B₁ und e₂ wie geschildert erfolgt.In FIG. 4 it is also shown in dotted lines how a current-consuming line V can also be branched off from the section I without thereby jeopardizing the correct operation of the safety circuit. It is then only necessary to also _{arrange a current transformer J 3} in this branch, the secondary winding of which is analogously connected to the auxiliary lines Zi ₃ and / 1. If V is switched off, then the secondary winding of j., Already because of the significant throttling effect of the primary open current transformer, takes up practically no current, whereas when V is drawn it sends current into the auxiliary lines and thus, depending on the current distribution, current transformer J ₁ or J ₂ completely or partially replaced in the electricity supply. In the event of a short circuit in I , however, any current consumption in V disappears by itself, so that B ₁ and e _{2 are} then switched off as described.

Fig. 5 zeigt eine Abänderung der in Fig. 4 dargestellten Schaltung für eine Wechsel-Stromleitungsstrecke I, bei welcher nur zwei Hilfsleitungen Zi₁ und Zi₂ nötig sind; auch sind hierbei Stromwandler in die Enden jeder Ein-. zelleitung von I eingebaut. Die Magnetwicklungen W₁ und W₂ der Relais sind unter sich und mit den Sekundärwicklungen der Stromwandler J₁, J₁', j,, J₂' hintereinander, mit den Magnetwicklungen W₁' und w/ aber parallel geschaltet. Während nun in W₁' und w/ in jedem Falle ein der Klemmspannung an den zugehörigen Stromwandlern entsprechender Strom fließt, geschieht ein gleiches in W₁ und W₂ nur bei normalem Betrieb. Tritt dagegen Kurzschluß ein und kehren infolgedessen die Ströme in J₂, S₂' ihre Richtung gegenüber den Strömen in J₁, J₁' um, so heben sich die elektromotorischen Kräfte dieser Stromwandler in den Hilfsleitungen Zi₁, h₂ ganz oder.teilweise auf, was zur Folge hat, daß der in W₁, W₂ fließende Strom entweder ganz verschwindet oder sich in einem der Relais in bezug auf den Strom in der anderen Magnetwicklung desselben Relais umkehrt. In ersterem Falle wird, wie bei Fig. 4 bereits gezeigt, sofort eine beiderseitige Abschaltung der Strecke erfolgen, während im letzteren Falle zunächst nur einer der Hauptschalter e_± oder e₂ herausfallen wird. Um auch den anderen Schalter zur Auslösung zu bringen, sind in die Hilfsleitungen ebenfalls Schalter e/ und e₂ eingebaut, die mit ε_Λ bzw. e₂ gekuppelt sind, so daß bei Herausfallen eines der letzteren die Hilfsleitung mit unterbrochen wird. Dies hat zur Folge, daß W₁ und W₂ nun auf alle Fälle stromlos werden müssen und der noch eingeschaltete Hauptschalter unter Einwirkung der einen Magnetwicklung des zugehörigen Relais ebenfalls mit Sicherheit zum Auslösen gebracht wird.FIG. 5 shows a modification of the circuit shown in FIG. 4 for an alternating current line section I, in which only two auxiliary lines Zi ₁ and Zi _{2 are} required; there are also current transformers in the ends of each input. Line from I installed. The magnet windings W ₁ and W _{2 of} the relays are connected one behind the other and with the secondary windings of the current transformers J ₁ , J ₁ ', j ,, J ₂ ', but in parallel with the magnet windings W ₁ 'and w /. While a current corresponding to the terminal voltage at the associated current transformers flows in W ₁ _{'and w / in each case, the same happens in W 1} and W ₂ only during normal operation. If, on the other hand, a short circuit occurs and as a result the currents in J ₂ , S ₂ 'reverse their direction compared to the currents in J ₁ , J ₁ ', the electromotive forces of these current transformers in the auxiliary lines Zi ₁ , h _{2 are} wholly or partially offset on, which has the consequence that the _{current flowing in W 1} , W ₂ either disappears completely or is reversed in one of the relays with respect to the current in the other magnet winding of the same relay. In the former case, as already shown in FIG. 4, the line will be switched off immediately on both sides, while in the latter case only one of the main switches e _± or e ₂ will initially fall out. In order to trigger the other switch, switches e / and e ₂ are also built into the auxiliary lines, which are coupled to ε _Λ or e ₂ , so that if one of the latter falls out, the auxiliary line is also interrupted. As a result, W ₁ and W _{2 must} now be de-energized in any case and the main switch, which is still switched on, is also reliably triggered under the action of one magnetic winding of the associated relay.

Fig. 6 zeigt die Sicherheitsschaltung für einen Drehstromtransformator t unter Verwendung eines neuartigen dreiphasigen, nach Ferrarisschem Prinzip gebauten Relais r. In die Primär- bzw. Sekundärleitungen des Transformators t sind die Stromwandler J₁, J₂, J₃ bzw. S₁', Sr.', J₃' eingebaut, deren Sekundärwicklungen mit den AVicklungen der drei6 shows the safety circuit for a three-phase transformer t using a novel three-phase relay r built according to the Ferraris principle. The current transformers J ₁ , J ₂ , J ₃ or S ₁ ', Sr.', J ₃ 'are built into the primary and secondary lines of the transformer t , their secondary windings with the A-windings of the three

Magnetkerne W₁, W₂, W₃ bzw. W₁', W₂^ w/ in Sternschaltung verbunden sind. Fließen im normalen Zustand die Ströme des Transformators t primär und sekundär in gleicher Richtung, so wird sich die Metallscheibe des Relais unter dem Einfluß des durch die Magnetpole erzeugten Drehfeldes in der durch den Pfeil angedeuteten Drehrichtung W₁, m₂ , m.₃, Hi₁', W₂, W₃' bewegen, wobei der mitrotierende Anschlag ζ den Kontakt c nicht schließen kann. Tritt aber infolge eines Kurzschlusses gleichzeitig hoch- wie niederspannungsseitig Strom in den Transformator t ein, so kehrt sich die Stromrichtung in den Magnetpolen W₁, W₂, Ot₃ gegen die in den Polen W₁', ni./, in..' um, und auf die Metallscheibe des Relais wirkt ein der Pfeilrichtung- entgegengesetztes Drehmoment, das nunmehr durch den Anschlag ζ den Kontakt c schließt und dadurch in der schon vorher geschilderten Weise den Transformator beiderseitig abschaltet.Magnetic cores W ₁ , W ₂ , W ₃ or W ₁ ', W ₂ ^ w / are connected in a star connection. If the currents of the transformer t flow primarily and secondarily in the same direction in the normal state, the metal disk of the relay will rotate under the influence of the rotating field generated by the magnetic poles in the direction of rotation W ₁ , m ₂ , m. ₃ , Hi ₁ ', W ₂ , W ₃ ' move, whereby the rotating stop ζ cannot close contact c. If, however, as a result of a short circuit, current enters the transformer t at the same time on the high and low voltage side, the current direction in the magnetic poles W ₁ , W ₂ , Ot _{3 is} reversed against that in the poles W ₁ ', ni./, in ..' around, and a torque opposite to the direction of the arrow acts on the metal disk of the relay, which now closes contact c through the stop ζ and thereby switches off the transformer on both sides in the manner already described.

Das Relais wirkt ohne weiteres auch dann im ausschaltenden Sinne, wenn die Ströme bei einseitig vorhandener Stromquelle entweder hoch- oder niederspannungsseitig infolge eines Kurzschlusses völlig verschwinden, da das dann wirksame Drehfeld in dem Sinne W₁, w₂, W₃ oder Wi₁₁ m₂ , m/ läuft, der in jedem Falle der Pfeilrichtung entgegengesetzt gerichtet 1st. Es ist natürlich notwendig, die Empfindlichkeit des Relais so einzustellen, daß es nicht schon durch den Leerlaufstrom des Transformators bei abgeschalteter Sekundärwicklung zum Anlaufen gebracht wird, was aber durch einfache Mittel erreichbar ist.The relay also works in the disengaging sense without further ado when the currents disappear completely either on the high or low voltage side due to a short circuit when there is a power source on one side, as the rotating field then effective in the sense of W ₁ , W ₂ , W ₃ or Wi ₁₁ m ₂ , m / runs, which in each case is directed in the opposite direction to the direction of the arrow. It is of course necessary to adjust the sensitivity of the relay so that it is not caused to start by the no-load current of the transformer when the secondary winding is switched off, but this can be achieved by simple means.

In Fig. 7 ist die Sicherheitsschaltung für eine Hochspannungsdrehstromstrecke / dargestellt unter Verwendung zweier dreiphasiger Relais Y₁, r₂. Die Magnetwicklungen W₁₁W,, W₃ des Relais 1\ sind direkt an die zugehörigen Stromwandler S₁, S₂, J₃ geschaltet und ebenso die Magnetwicklungen Wi₁ , W₂', W₃' des Relais r₂ an die Stromwandler J₁', s.,', J₃', während andererseits durch die Hilfsleitungen A₁, It₂, A₃ die Wicklungen J₁, W₁, M₁', J₁' hintereinandefgeschaltet sind, desgleichen S₂, W₂, M₂', J₂' und J₃, Ji₃, n./, J₃'. In normalem Betrieb wirkt in der bei Fig. 6 bereits beschriebenen Weise auf Y₁ und Y₂ ein Drehmoment in der Richtung des gezeichneten Pfeiles, welches ungeeignet zur Schließung der Kontakte c_t und c₂ ist. Tritt dagegen in / zwischen den drei Phasen Kurzschluß ein, so kehren sich die Ströme in J₁, J₂, J₃ gegenüber den in J₁', J₂', J₃' um und heben sich in den Hilfsleitungen A₁, A₂, A₃ auf, so daß M₁, W₂, w.. und H₁', n₂ , n/ stromlos werden und sich die Relais unter Einfluß der Magnetwicklungen W₁, Wi₂, W₃ bzw. Mt₁', W₂', m/ in dem Pfeil entgegengesetzter- Drehrichtung bewegen, durch die Anschläge S₁ und S₂ die Kontakte C₁ und C₂ schließen und somit die Ausschaltung bewirken. Da es aber vorkommen kann, daß bei nicht vollkommener Aufhebung der Ströme in A₁, A₂, A₃ zunächst nur einer der Hauptschalter C₁ oder C₂ herausfällt, so sind mit diesen ebenso wie in Fig. 5 Hilfsschalter c/, e/ gekuppelt, die gleichzeitig mit dem Herausfallen eines Hauptschalters die Hilfsleitungen völlig stromlos machen und hierdurch indirekt das Herausfallen auch des anderen Hauptschalters herbeiführen. In punktierten Linien ist angedeutet, wie von der Leitung / auch noch nach Bedarf eine Leitung /' abgezweigt werden kann, durch welche ebenfalls Rückstrom nach I möglich wäre. In ganz analoger Weise wie die anderen beiden Streckenenden wird dann auch diese Abzweigung mit einem Doppelschalter e₃,e/,- einem Relais r₃ und drei Stromwandlern J₁", J₂", J₃" ausgerüstet und durch die Hilfsleitungen A₁', A₂', A₃' mit A₁, A₂, A₃ verbunden.7 shows the safety circuit for a high-voltage three-phase current line / using two three-phase relays Y ₁ , r ₂ . The magnetic windings W ₁₁ W ,, W _{3 of} the relay 1 \ are connected directly to the associated current transformers S ₁ , S ₂ , J ₃ and likewise the magnetic windings Wi ₁ , W ₂ ', W ₃ ' of the relay r ₂ to the current transformer J ₁ ', s.,', J ₃ ', while on the other hand the windings J ₁ , W ₁ , M ₁ ', J ₁ 'are connected in series _{through the auxiliary lines A 1} , It ₂ , A ₃ , as are S ₂ , W ₂ , M ₂ ', J ₂ ' and J ₃ , Ji ₃ , n. /, J ₃ '. In normal operation, in the manner already described in FIG. 6, a torque acts on Y ₁ and Y ₂ in the direction of the arrow drawn, which torque is unsuitable for closing the contacts c _t and c ₂ . If, on the other hand, a short circuit occurs in / between the three phases, the currents in J ₁ , J ₂ , J ₃ reverse compared to those in J ₁ ', J ₂ ', J ₃ 'and are raised in the auxiliary lines A ₁ , A ₂ , A ₃ , so that M ₁ , W ₂ , w .. and H ₁ ', n ₂ , n / are de-energized and the relays are under the influence of the magnet windings W ₁ , Wi ₂ , W ₃ or Mt ₁ ' , W ₂ ', m / move in the opposite direction of rotation of the arrow, by means of the stops S ₁ and S _2, the contacts C ₁ and C ₂ close and thus cause the disconnection. Since it can happen, however, that if the currents in A ₁ , A ₂ , A _{3 are} not completely canceled, initially only one of the main switches C ₁ or C ₂ falls out, so as in FIG. 5, auxiliary switches c /, e / coupled, which at the same time make the auxiliary lines completely currentless when one main switch falls out and thereby indirectly cause the other main switch to also fall out. Dotted lines indicate how a line / 'can also be branched off from the line / if required, through which a return current to I would also be possible. In a completely analogous manner to the other two ends of the line, this junction is then also equipped with a double switch e ₃ , e /, - a relay r ₃ and three current transformers J ₁ ", J ₂ ", J ₃ "and connected through the auxiliary lines A ₁ ' , A ₂ ', A ₃ ' connected to A ₁ , A ₂ , A ₃ .

Die in J₁", J₂", J₃" erzeugten Sekundärströme ersetzen dann in normalem Betrieb ganz oder teilweise die Sekundärströme von S₁₁S₂₁S_x oder J₁ ⁷Zj₂', J₃', so daß eine Abschaltung der Hauptschalter nicht erfolgt, während bei in roder V zwischen den drei Phasen entstehendem Kurzschluß die Hauptschalter e_lt e₂, C₃ gleichzeitig oder kurz nacheinander ausgelöst werden. In analoger Weise wie V können nach Bedarf auch noch andere Abzweige an I angeschlossen werden.The secondary currents generated in J ₁ ", J ₂ ", J ₃ "then completely or partially replace the secondary currents of S ₁₁ S ₂₁ S _x or J ₁ ⁷ _{Zj 2} ', J ₃ ' in normal operation, so that the main switch is switched off does not take place, while that which is produced in harvester V between the three phases short-circuit the main switch e _lt e _2, C are triggered in succession at the same time or shortly ₃ in a manner analogous to V also other feeders can be connected to I as required..

Fig. 8 endlich zeigt die Sicherheitsschaltung für eine Hochspannungsdrehstromstrecke / unter \^erwendung von je drei Relais an jedem ,Streckenende, so daß also jeder Phasenleitung ein besonderes Relais auf jeder Seite entspricht. Jedes Relais wird durch drei einseitig zur rotierenden Scheibe angeordnete Elektromagnete beeinflußt, die in normalem Betrieb Drehfelder in der Pfeilrichtung erzeugen, die zur Auslösung der Hauptschalter ungeeignet sind. Bei in I entstehendem Kurzschluß verschwinden jedoch in ganz analoger Weise, wie dies bei Fig. 7 gezeigt wurde, die Ströme in den Wicklungen der mittleren Elektromagnete M₁, W₂, M₃ undFinally, Fig. 8 shows the safety circuit for a high-voltage three-phase line using three relays at each end of the line, so that each phase line corresponds to a special relay on each side. Each relay is influenced by three electromagnets arranged on one side of the rotating disk, which in normal operation generate rotating fields in the direction of the arrow, which are unsuitable for triggering the main switch. When a short circuit occurs in I , however, the currents in the windings of the central electromagnets M ₁ , W ₂ , M ₃ and disappear in a completely analogous manner, as was shown in FIG

M₂, W₃'M ₂ , W ₃ '

oderor

kehren sich in bezug auf die Ströme in den Wicklungen der dazugehörigen äußeren Magnete um, so daß dann infolge der einseitigen 110. Anordnung der Magnete Drehfelder in den Pfeilen entgegengesetzter Richtung entstehen, die einen Stromschluß an den Kontakten C₁, C₂, C₃ bzw. c/, C₂', C₃' veranlassen und somit eine Auslösung der Hauptschalter C₁, C₂ bewirken. are reversed with respect to the currents in the windings of the corresponding outer magnets in a way, that arise as a result of the unilateral 110. arrangement of the magnets rotating fields in the arrows of opposite direction or a power circuit at the contacts C _1, C _2, C ₃ C /, C ₂ ', C ₃ ' and thus trigger the main switches C ₁ , C ₂ .

Die Arbeitsweise der in Fig. 8 dargestellten Relais bei Verschwinden der Ströme in den mittleren Magnetwicktungen wird durch folgende Überlegung klar. 120 ■The operation of the relay shown in Fig. 8 when the currents disappear in the average magnetic windings becomes clear from the following consideration. 120 ■

Auf die drehbare Metallscheibe Y₁ des erstgezeichneten Relais wirken die Magnetwick-The magnetic winding act on the rotatable metal disc Y _{1 of} the relay shown above.

lungen M₁, W₂, W₃ ein, welche durch die drei Phasen eines Drehstromes gespeist werden. EinDrehmoment auf T₁ wird nun bereits durch je zwei Wicklungen verschiedener Phase erzeugt, und zwar ist der Wicklungssinn so vorgenommen, daß ähnlich wie bei Fig. 6 und 7 der Drehsinn normalerweise in der Reihenfolge der Indizes erfolgt, also von M₁ nach W₂, von w₂ nach w₃, von m_a nach M₁. Während nun in Fig. 6 und 7 die Magnete gleichmäßig auf 'der Peripherie der rotierenden Scheibe verteilt sind, ist in Fig. 8 die Anordnung der Magnete eine einseitige. Deshalb wirkt normalerweise M₁₁W₂ im Sinne der.Pfeilrichtung drehend auf T₁, ebenso m₃, M₁, während W₂, w₃ in entgegengesetzter Richtung drehend wirkt. Da aber die Resultierende aus den erstgenannten beiden Drehmomenten das letztere überwiegt, so erfolgt die tatsächliche Drehrichtung von r_% im Sinne der Pfeilrichtung. Verschwindet jedoch der Strom in M₁ dauernd, so bleibt nur noch die Drehwirkung von 7M₂, W₃ übrig, die, wie schon gesagt, der Pfeilrichtung entgegengesetzt gerichtet ist. Kehrt sich der Strom in M₁ gegenüber den Strömen "in 7W₂ und m_a um, so wirkt nur noch 7M₃, M₁ im Sinne der Pfeilrichtung drehend, während jetzt in₂,n_x und W₂, 7Ti₃ entgegengesetzte Drehmomente ausüben, so daß das resultierende Drehmoment ebenfalls entgegengesetzt der Pfeilrichtung auf T₁ wirkt.lungs M ₁ , W ₂ , W ₃ , which are fed by the three phases of a three-phase current. A torque at T ₁ is now already generated by two windings of different phases, and the direction of the winding is made in such a way that, similar to FIGS. 6 and 7, the direction of rotation is normally in the order of the indices, i.e. from M ₁ to W ₂ , from w ₂ to w ₃ , from m _a to M ₁ . While in FIGS. 6 and 7 the magnets are distributed evenly on the periphery of the rotating disk, in FIG. 8 the arrangement of the magnets is one-sided. Therefore normally M ₁₁ W ₂ acts in the sense of the arrow direction rotating on T ₁ , likewise m ₃ , M ₁ , while W ₂ , w ₃ acts rotating in the opposite direction. But since the resultant from the first two torques outweighs the latter, the actual direction of rotation of r _{% is} in the direction of the arrow. However, if the current in M ₁ disappears permanently, only the rotary action of 7M ₂ , W ₃ remains, which, as already said, is directed in the opposite direction to the direction of the arrow. If the current in M _{1 is} reversed compared to the currents in 7W ₂ and m _a , only 7M ₃ , M ₁ acts rotating in the direction of the arrow, while now in ₂ , n _x and W ₂ , 7Ti _3, opposite torques are exerted so that the resulting torque also acts opposite to the direction of the arrow on T _1.

Da, wie schon gesagt, jede Phase ihre besonderen Relais besitzt, so erfolgt hierbei eine sichere Ausschaltung bereits, wenn lediglich in einer Phase ein Erdschluß entsteht, der die beiden anderen Phasen nicht unmittelbar in Mitleidenschaft zieht, wie das bei Drehstrommagneten mit geerdetem Neutralpunkte vorkommen kann. Durch Anordnung von verstellbaren permanenten Magneten p, welche die rotierenden Scheiben dämpfen, kann man den Relais eine zeitliche Verzögerung bei der Ausschaltebewegung geben und ferner auch durch passend angebrachte Anschlagstifte die von den Scheiben zurückzulegenden Wege nach Bedarf begrenzen.Since, as already mentioned, each phase has its own special relay, a safe switch-off occurs if only one phase has a ground fault that does not directly affect the other two phases, as can happen with three-phase magnets with a grounded neutral point . By arranging adjustable permanent magnets p, which dampen the rotating disks, the relays can be given a time delay in the switch-off movement and, furthermore, the distances to be covered by the disks can be limited by appropriately attached stop pins.

Die aufgeführten Scha.ltungsbeispiele können bei gleichbleibendem Prinzip noch erheblich vermehrt und variiert werden und gelten insbesondere dort, wo sie für Leitungsstrecken beschrieben werden, auch für Transformatoren, Apparate u. dgl. Ferner ist in den Beispielen der Einfachheit halber angenommen worden, daß die Relais mit ihren Kontakten direkt den Stromkreis für die Auslösung der Hauptschalter schließen, während in der Praxis nach Bedarfdie Relais auf die Schalteräuslösung vermittels Zwischenrelais wirken können.The circuit examples listed can still be considerable if the principle remains the same be increased and varied and apply particularly where they are used for line sections are described, also for transformers, apparatus and the like For the sake of simplicity it has been assumed that the relay with its contacts directly connects the circuit for tripping the Main switch close, while in practice the relays on the switch housing solution as required can act by means of an intermediate relay.

Die Hilfsleitungen können entweder als Einzelleitungen oder in Kabel zusammengefaßtThe auxiliary lines can either be used as individual lines or combined in cables

oder endlich in der Art von Meßleitungen mit den Hauptleitungen in ein gemeinsames Kabel verlegt werden.or finally in the manner of measuring lines with the main lines in a common cable be relocated.

Claims

Patent Claims:

1. Protection circuit for DC and AC line systems for automatic Shutdown of line sections, apparatus, converters, transformers, etc. in the event of short ■ Closing by means of an automatic switch that can be triggered by one or more relays and an auxiliary line system that establishes the relationships between the ends of the system part to be protected, characterized in that on. that or on the relay in one or other direction electromagnetic. or electromotive, themselves in their effect non-canceling forces act, which are made dependent on the strength and direction of the in the ends of the to be protected system part flowing currents such that the resulting force effect on the relay or relays in a direction unsuitable for switching off the system part, as long as the in flowing in and flowing out currents at its ends according to strength and direction in a certain, for example normal operation, corresponding conditions remain to each other, while the resulting force effect on the relay or relays in a to trigger the Self-switch takes place in a suitable direction and thus a switch-off of the one to be protected System parts caused as soon as as a result of a short circuit occurring in the latter or strong earth fault the normal ratio according to the strength and direction of the flowing in the system ends Currents to one another are disturbed by their one-sided reversal or disappearance.

2. Embodiment according to claim 1, characterized in that the to be switched off Ends of the system part to be protected one or more reverse current relays are arranged depending on the current direction prevailing in the associated end acts on contacts in a closing or opening sense, with the contacts of the various reverse current relays through the auxiliary line system with one another and with a power source and the tripping devices of the circuit breakers are connected in such a way that tripping of the switches only occurs if the reverse current relays at opposite ends simultaneously in the sense of an energy flow entering the system part speak to.

3 · Embodiment according to claim ι, characterized by the use of one or more relays responsive to the relative reverse current, such that each individual relay is simultaneously exposed to forces which depend on the strength and direction of the currents prevailing at opposite ends of the system part to be protected are brought so that the force resulting therefrom acts on the relay in a sense that triggers the circuit breaker as soon as reverse current occurs at those opposite ends in relation to each other when a short circuit occurs, while the resulting force acts on the relay in the opposite sense when the circuit breaker triggers as long as the flows at the opposite ends in the sense of normal strength and Rieh- za flow with respect to processing.

4. Embodiment according to claim 1 using one or more relay responding to relative reverse current according to claim 3, characterized in that each of these relays is in a sense that triggers the self-switch is also moved when the same only forces act that are dependent on the currents flowing in one end of the system part to be protected are.

5. Embodiment according to claim 1, characterized in that by the Circuit breaker of the system part to be protected with one or more lines of the auxiliary line system at the same time switched off automatically.

For this purpose 2 sheets of drawings.