DE206388C

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Info

Publication number: DE206388C
Application number: DE1907206388D
Authority: DE
Filing date: 1907-04-29
Anticipated expiration: 1927-04-30

Description

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Gruppe SfXs-i-

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 206388 KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. April 1907 ab.

Handelt es sich in elektrischen Anlagen

darum, ein Kabel, einen Transformator oder irgendwelche Apparate oder Maschinen selbst-

. tätig beim Auftreten eines Fehlers außer Betrieb zu setzen, so bedient man sich hierzu neuerdings vorteilhaft einer Schutzeinrichtung, bei welcher die die Abschaltung einleitenden Elektromagnetspulen oder besondere Relais, welche deren Erregung vermitteln, in einem

ίο Hilfsleitungssystem liegen. Dasselbe besteht aus den miteinander verbundenen Sekundärwicklungen von in das Hauptleitungssystem eingeschalteten Stromwandlern, die primär an entgegengesetzten Enden oder Seiten des abzuschaltenden Leiters bzw. Transformators usw. liegen. Die in den Sekundärwicklungen der Stromwandler induzierten elektromotorischen Kräfte wirken einander entgegen und es sollte daher im Hilfsleitungssystem' bei normalem Betriebe kein Strom fließen. Tatsächlich treten jedoch im Hilfsleitungssystem infolge der verhältnismäßig hohen Spannung an den Sekundärklemmen der Stromwandler Ladungsströme auf,' namentlich wenn es sich um die selbsttätige Abschaltung langer Speisekabel handelt, wobei das Hilfskabel entsprechend seiner Länge eine beträchtliche Kapazität besitzen kann. Die Ladeströme können' so groß werden, daß die Relais im normalen Betriebe ansprechen. Auch bei geringerer Länge des Hilfskabels können die höheren Harmonischen des Primärstromes den Sekundärspannungen der Stromwandler eine solche Form geben, daß bereits unter normalen Verhältnissen im Hilfskabel ein Strom fließt. Dieser kann dann beim Ansteigen des Stromes im Hauptkabel — z. B. infolge eines Kurzschlußstromes, der zu irgendeiner vom Kabel gespeisten Fehlerstelle des Netzes fließt — einen solchen Wert erreichen, daß die zu diesem Speisekabel. gehörenden Relais ansprechen und es abschalten, trotzdem es fehlerfrei ist. Die Betriebsstörung wird dadurch vergrößert und der Zweck der Schutzeinrichtung vereitelt.

Ähnliche Mangel haften auch einer anderen bekannten Einrichtung an, bei welcher, die Sekundärwicklungen der Stromwandler so hintereinander geschaltet sind, daß sich ihre Spannungen unterstützen, während die Auslösespulen der selbsttätigen Schalter an gleichpolige Klemmen der Stromwandler-Sekundärwicklungen angeschlossen sind. Auch hier können, namentlich wenn es sich um den Schutz langer Kabel handelt, Ladungsströme in die Auslösespulen eindringen und die Abschaltung eines fehlerfreien Kabels herbeiführen. Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieses Übelstandes. Die neue Einrichtung kann zum selbsttätigen Abschalten sowohl beim Eintritt eines Isolationsfehlers als bei Überlastung dienen.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsform für die Abschaltung eines Kabels k oder eines anderen zu schützenden Netzteiles bei eintretendem Isolationsfehler. Die Zeichnung zeigt der Einfachheit wegen nur einen Leiter des Kabels. Das Kabel wird am Anfang und Ende durch die Schalter s und s' abgeschaltet, die durch

die Relais r und r' bewegt werden. Die Sekundärwicklungen der am Anfang und Ende des Kabels liegenden Stromwandler a a' sind durch die Leitungen 11' derart hintereinandergeschaltet zu einem geschlossenen Stromkreis verbunden, daß durch diesen im fehlerfreien Zustand des Kabels k ständig ein Strom fließt, welcher gleich dem Primärstrom im Kabel multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis

ίο der Stromwandler aa' ist. Dieser Strom erzeugt längs des ganzen Hilfskabels IV einen Spannungsabfall und eine solche Potentialverteilung, daß an den beiden Mittelpunkten m m' der Leitungen 11' das Potential Null herrscht.

Hierbei ist zunächst vorausgesetzt, daß Widerstand, Selbstinduktion, Kapazität und die elektromotorischen Kräfte der Stromwandler a a' symmetrisch zur Mitte des Hilfskabels verteilt sind. Ist dies nicht der Fall, so liegen die beiden Nullpunkte der elektrischen Potentialverteilung nicht in der Mitte des Hilfskabels, sondern nach rechts oder links verschoben, und zwar unter Umständen in beiden Leitungen IV an verschiedenen Punkten; doch kann letzteres jederzeit durch künstliche Einschaltung von Widerständen vermieden werden. Wichtig ist, daß sich stets, wie hoch auch die Stromstärke im Hauptkabel k steigen möge, zwei Punkte m m' finden lassen, welche das Potential Null unveränderlich beibehalten. Zwischen diese zwei Punkte sind nun gemäß der Erfindung die Relais r rl unter Vermittlung der Leitungen»«', welche zweckmäßig mit den Leitungen IV zu einem Kabel vereinigt sind, parallel oder hintereinander geschaltet. Sie führen daher, solange das Kabelt fehlerfrei ist, keinen Strom und zwar auch keinen Ladungsstrom. Tritt dagegen im Kabel k ein Fehler auf, so ändert sich die Potentialverteilung im Hilfsleitungssystem 11',. die Nullpunkte des Potentials, die ursprünglich mit den Punkten mm' zusammenfielen, verschieben sich gegen jenen Stromwandler α bzw. a' hin, welcher die kleinere Sekundärspanuung liefert, und infolge der nun zwischen den Punkten m m' herrschenden Potentialdifferenz fließt ein Strom durch die Relais, der sie zum Ansprechen bringt. Die Potentialverschiebung wird am größten, wenn der Strom des Hauptkabeis in den Stromwandlern α und a' entgegengesetzte Richtung hat, was bei geschlossenen Verteilungssystemen im Falle eines Kurzschlusses im Hauptkabel stets einzutreten pflegt.

Um den Eintritt des durch die Stromwandler a a' und die Leitungen 11' fließenden Stromes in die Relais zu verhüten, ist es nicht notwendig, daß die Relaisanschlußpunkte das Potential Null haben. Es genügt, daß sie gleiches Potential haben. Geht man längs der Leitung I vom Potential-Nullpunkte nach einer Seite z. B. nach rechts, längs der Leitung V dagegen umgekehrt nach links, so findet man dabei unendlich viele solcher äquipotentieller Punkte vor, zwischen denen die Relais angeschlossen werden können. Sind die Hilfsleitungen 11' sehr lang und ihr Widerstand pro Längeneinheit überall der gleiche, so wählt man zweckmäßig als Anschlußpunkte m m' für die Relais die gleichsinnigen Klemmen der Stromwandler a a' (Fig. 2), da diese meist bequem zugänglich sind und man dabei im Hilfskabel einen Leiter erspart. Um jedoch auch in diesem Fall eine Störung der Relais durch die Ladeströme der Relaisleitung η zu verhüten, schaltet man gemäß der Erfindung zwischen die anderen Klemmen 00' der Stromwandler und die Klemmen j> -p' der Relais je eine Drosselspule d bzw. ä', deren Strom durch passende Bemessung dem Ladestrom der Relaisleitung η gleich gemacht werpen kann. Da beide Ströme entgegengesetzte Phase haben, so heben sie sich in den Relais gegenseitig auf. Diese bleiben stromlos.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der neuen Einrichtung zur Abschaltung eines einphasigen Transformators t, wobei ein einziges, an äquipotentielle Punkte angeschlossenes Relais zur Bedienung der beiden im Primär- bzw. Sekundär-Hauptstromkreis liegenden Schalter s s' genügt. Durch Einfügung einer Sicherung δ in eine der beiden Hälften des Hilfsleitungssystems kann hier ferner in einfacher Weise bewirkt werden, daß der Transformator auch bei gewöhnlichem Überstrom selbsttätig abgeschaltet wird, indem hierbei die Sicherung durchschmilzt und das Relais hierauf anspricht. In die beiden Hälften des Hilfsleitungssystems sind auch die Strommesser i i' für den Primärbzw. Sekundärstrom des Transformators t verlegt, für welche man sonst häufig besondere Stromwandler verwendet. :

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind unter Vermeidung von Relais die Auslösemagnetspulen c c' der Schalter s s' unmittelbar an äquipotentielle Punkte des Hilfsleitungssystems angeschlossen. Bei Verwendung einer Sicherung b zum Abschalten bei Überstrom werden die Spulen c c' zweckmäßig zu beiden Seiten der Sicherung bei χ bzw. y und bei den zu diesen äquipotentiellen Punkten x' bzw. y' angeschlossen. Der Spannungsabfall in der Sicherung wird wohl praktisch stets vernachlässigt werden können, so daß man die Punkte x' und y' zusammenfallen lassen kann.

Fig. 5 zeigt eine einfache Einrichtung zur Abschaltung eines dreiphasigen Kabels k, wobei in jeder Phase am Anfang und Ende je ein Stromwandler α bzw. a' eingebaut ist. Sekundär sind diese unter Umkehrung des Schaltsinnes bei den Stromwandlern einer Phase so hintereinander geschaltet, daß sich die resultierende elektromotorische Kraft der

drei Stromwandler α und diejenige der drei Stromwandler a' unterstützen. Das Hilfskabel erfordert einschließlich der Relaisleitung nn' im ganzen vier Leiter und bei einer der Fig. 2 entsprechenden Ausbildung wieder nur drei Leiter. Um bei allen denkbaren Fehlern, die auftreten können, eine Auslösung sicher zu erreichen, muß das Übersetzungsverhältnis der Stromwandler a a' in mindestens einer Phasenleitung ein anderes sein als in den übrigen. Dieselbe Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, daß man parallel zu den Primärwicklungen der beiden zu derselben Phase gehörenden Stromwandler eine Stromverzweigung herstellt. Diesem Zwecke dienen die in Fig. 5 dargestellten Widerstände ww'. Sind diese Widerstände induktionslos, so verhindern sie zugleich das Eindringen von Stromwellen höherer Ordnung in die Stromwandler. Es empfiehlt sich daher, solche Widerstände zu sämtlichen Stromwandlern parallel zu schalten und nötigenfalls diejenigen einer Phase verschieden groß von denen der übrigen zu wählen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten von Kabeln, Transformatoren u. dgl. bei Auftreten eines Leitungsfehlers, bei welcher der zu schützende Teil zwischen Stromwandlern liegt, deren Sekundärwicklungen durch Hilfsleitungen in solchem Sinne hintereinander geschaltet sind, daß sich ihre Spannungen unterstützen und in den Hilfsleitungen betriebsmäßig Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Störung der Auslösespulen bzw. Relais der selbsttätigen Schalter verhindert ist, indem die Auslösespulen bzw. Relais an solche Punkte der Hilfsleitungen angeschlossen sind, welche ungefähr das Potential Null haben, oder indem in sie bei Anschluß an andere Punkte von ungefähr gleichem Potential noch entgegengesetzte, die Ladeströme aufhebende Ströme gesandt werden.
2. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 in Verbindung mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten bei Überstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Hilfsleitungen betriebsmäßig fließende Strom auch die Vorrichtung zum Abschalten bei Überstrom beeinflußt..
3. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der Hilfsleitungen bei Überstrom unterbrochen wird, so daß die gemäß Anspruch ι vorgesehenen Auslösespulen bzw. Relais auch bei Überstrom in Tätigkeit treten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.