DE2242214A1

DE2242214A1 - Erdschlusschutz fuer mehrphasiges wechselstromsystem

Info

Publication number: DE2242214A1
Application number: DE2242214A
Authority: DE
Inventors: Wardell Gary; John T Wilson
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1971-08-30
Filing date: 1972-08-28
Publication date: 1973-03-08
Also published as: AU4476772A; GB1394456A; BE788105A; JPS4839942A; JPS534620B2; US3697810A; CA1003943A; AU465764B2; ZA724894B

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBEQKER
Patentanwalt

4 Düsseldorf 1 ■ Schadowplatz 9

Düsseldorf, 24. Aug, 1972

.Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St, A.

Erdschlußschutz für mehrphasiges
Wechsels tr omsys tem "

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erdschluß-Fühleroder Detektorschaltung, insbesondere eine solche, die Bestandteil eines Erdschluß-Detektorsystems ist, bei dem jede Erdschluß-Detektorschaltung Eingänge bzw. Ausgänge aufweist, die mit den Eingängen bzw. Ausgängen weiterer Detektorschaltüngen zusammenwirken.

In diesem Zusammenhang wird auf die auf die gleiche Anmelderin zurückgehende, gleichlaufende Patentanmeldung
Bezug genommen.

Bekannte Erdschlußfühler arbeiten normalerweise verhältnismäßig
unabhängig von weiteren Erdschlußfühlern desselben elektrischen
tibertragungs- oder Verteilsystems, Die einzige Kopplung zwischen
dem Betrieb der verschiedenen Erdschlußfühler (und der diesen zugeordneten Abschalter) des Systems kann dann in den voreingestellten oder vorgegebenen Zeitverzögerungen der einzelnen Erdschlußfühler des Systems bestehen. In diesem Fall kann dann ein Erdschlußdetektor oder -fühler die Auslösung des augeordneten Ab=
schalters vor einem weiteren Detektor bewirken. Es wäre jedoch
•vorteilhaft, über eine Einrichtung verfügen zu können, die über
Verriegelungskreise den Betriebsaustand der einzelnen Enäschlußdetektoren an weitere solche Exdschiußdetektoren desselben Systems

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übermittelt, d. h. es wäre wünschenswert, daß Erdschluedetektoren mit Eingangs- und Ausgangsklemmen zur Verfügung stehen, die innerhalb eines Gesamtsystems von Erdschlußdetektoren mit den Eingangsbzw. Ausgangsklemmen weiterer zugehöriger Erdschlußdetektoren verbunden werden können.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Erdschluß-Fühlerschaltung, wie sie allgemein in der vorgenannten gleichlaufenden Patentanmeldung erläutert wird, zu schaffen, die ein Ausgangssignal an eine an einer entfernten Stelle angeordnete Überwachungseinrichtung oder einen weiteren Erdschlußdetektor bzw, -fühler abgeben kann, der Bestandteil eines Schutzsystems mit einer Mehrzahl solcher Erdschlußfühler ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Erdschlußschutz für ein mehrphasiges Wechselstromsystem, mit einem Wandler zur Lieferung eines sich entsprechend dem Erdstrom des Systems ändernden Ausgangsstroms, einem mit seinem Eingang an dem Wandler liegenden elektrischen Eingangskreis, der an seinem Ausgang ein erstes Ausgangssignal liefert, wenn der Ausgangsstrom einen vorgegebenen Wert übersteigt, einem von dem Eingangskreis gespeisten Verzögerungskreis, der an seinem Ausgang ein zweites Ausgangssignal liefert, wenn nach dem Auftreten des ersten Ausgangssignals eine vorgegebene Zeitdauer vergangen ist, einem von dem Verzögerungskreis gespeisten elektrischen Ausgangskreis, der an seinem Ausgang in Abhängigkeit von dem zweiten Ausgangssignal ein drittes Ausgangssignal liefert, und mit einem Verzögerungs-Einschaltkreis, der einen von dem elektrischen Eingangskreis gespeisten Verzögerungs-Abschaltkreis aufweist, dessen Ausgang den Verzögerungskreis beaufschlagt und normalerweise bei Lieferung des ersten Abschaltsignals durch den elektrischen Einschaltkreis ein zusätzliches Ausgangssignal erzeugt, das den Verzögerungskreis das zweite Ausgangssignal im wesentlichen augenblicklich nach dem Auftreten des ersten Aus» gangssignals abgeben läßt, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungs-Einschaltkreis einen mit dem Verzögerungskreis gekoppelten Sperrkreis, der auf ein externes Einschaltsignal anspricht, das den Abschaltkreis daran hindert, das zusätzliche

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Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der elektrische Eingangskreis das erste Ausgangssignal liefert, so daß der Verzögerungskreis das zweite Ausgangssignal erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode im Anschluß an das Auftreten des ersten Ausgangssignals erzeugt, sowie eine mit dem elektrischen Ausgangskreis verbundene Abschaltstufe mit einem Eingang für den Empfang eines Abschaltsignals aufweist, das den elektrischen Ausgangskreis an der Abgabe des dritten Ausgangssignals hindert.

Erfindungsgemäß kann jeder Erdschlußfühler über zwei verschiedene Gruppen von Eingangsklemmen Signale erhalten. Die Eingangsklemmen können die Ausgangssignale annehmen, die von dem zuvor erwähnten Ausgangskreis des zugeordneten Erdschlußfühlers erzeugt werden. Eines dieser Eingangssignale kann dazu verwertet werden, die Betriebsart eines Erdschlußfühlers dahingehend zu ändern, daß dieser nicht erst zeitverzögert, sondern augenblicklich anspricht., wie das speziell in der vorerwähnten gleichlaufenden Patentanmeldung beschrieben wurde. Ein weiteres Signal kann die Auslösung des zugeordneten, durch einen besonderen Erdschlußdetektor gesteuerten Abschalters sperren, unabhängig yon jedem weiteren betrieblichen Ansprechen, das in dem steuernden Erdschlußfühler auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in Blockform ein Funktionsschaltbild eines Erdschlußfühlers, der die wesentlichen Merkmale der Erfindung . enthält und Eingangs- sowie Ausgangsklemmen aufweist, die mit entsprechenden Eingangs- bzw. Ausgangsklemmen zugehöriger Erdschlußfühler im Rahmen eines verriegelnden Erdschlußstrom-Fühlsystems verbunden werden können?

Fig. 2A einen Erdschlußfühler mit Einstellvorrichtungenj

Fig. 2B einen Stromwandler, wie er Bestandteil des Gesamtsystems sein kann;

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Fig. 3 schematisch ein Schaltbild des Erdschlußfühlers der Fig. l; und

Fig. 4 ein elektrisches übertragungssystem sowie ein zugeordnetes Erdschluß-Detektorsystem mit Stromwandlern, Abschaltern sowie zwischengeschalteten Erdschlußfühlern.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung in Fig. 1 ein elektrisches übertragungssystem 28 mit einer elektrischen Energiequelle 12 und einem elektrischen Verbraucher 14. Dieses übertragungssystem entspricht grundsätzlich dem übertragungssystem der vorerwähnten gleichlaufenden Patentanmeldung. Ein Erdschlußfühler 32" weist eine veränderliche Verzögerungseinrichtung 67 mit einem veränderlichen Abschaltkreis 68' und einem Sperrkreis 69 auf. Der Eingang 67IS des Sperrkreises 69 ist gleichzeitig der Eingang für die Verzögerungseinrichtung 67. Der Ausgang 64* der veränderlichen Verzögerungseinrichtung 67 liegt am Eingang 64 eines veränderlichen Verzögerungskreises 40. Der Ausgang 69U des Sperrkreises 69 ist mit dem Eingang 681 des Abschaltkreises 68' verbunden. Der für die Beaufschlagung mit einem zeitbestimmten Auslöse-Eingangssignal vorgesehene Eingang 67IS erhält sein Signal von einer äußeren Quelle, die den Sperrkreis 69 veranlaßt, den Abschaltkreis 68', der normalerweise durch ein gesondertes Eingangssignal von einem Ausgang 62 eines Spannungsvergleichers 38 aktiviert wird, an einer Beeinflussung der Arbeitsweise des veränderlichen Verzögerungskreises 40 zu hindern. Infolgedessen wird eine für das Verhalten des veränderlichen Verzögerungskreises 40 durch entsprechende Verstellung der Einstellvorrichtung 42 vorgegebene Zeitverzögerung dahingehend wirksam, daß die Auslösung eines Abschalters 250 nach der Erfassung eines Erdschlußstroms durch einen Wandler 30 verzögert wird. Diese Betriebsart gilt, wenn der Eingang 67IS durch ein geeignetes Aktivierungs- oder Steuersignal beaufschlagt wird. Das dem Abschaltkreis 68" von dem Vergleicher 38 über den Ausgang 62 zugeführte Eingangssignal kann von jedem geeigneten elektrischen Eingangskreis wie dem elektrischen Eingangskreis 35 geliefert werden.

30 ί ■] ι η/ο ν vi 7

Der elektrische Eingangskreis 35 weist einen Signalformer 36 und den Spannungsvergleicher 38 auf und kann ein Eingangssignal für einen Signalgenerator 37 liefern, der seinerseits ein Ausgangssignal für eine entfernt angeordnete Empfangsstelle abgibt. Der Signalgenerator 37 hat einen Ausgang 37US, dessen Signal dazu dienen kann, weitere Erdschlußfühler oder ähnliche Steuereinrichtungen an einer entfernt liegenden Stelle zu beeinflussen. Das Ausgangssignal des Ausgangs 37US tritt auf, wenn der Wandler 30 einen maßgeblichen oder vorgegebenen Erdschlußstrom erfaßt, unabhängig davon, ob der Ausgang 37US mit einer entfernt angeordneten oder externen Last verbunden ist oder nicht. Der Signalgenerator 37 erhält sein Eingangssignal vom Ausgang 36A des Signalformers 36.

Der Erdschlußfühler 32" weist als weiteren Punktionskreis eine Abschal tstufe 49 auf. Diese Abschaltstufe 49 erhält über ihren Eingang 49IS ein "Nichtauslöse"-Eingangssignal. Im aktivierten Zustand sorgt die Abschaltstufe 49 dafür, daß die Funktion eines Ausgangskreises 43 blockiert, d. h. der Ausgangskreis 43 daran gehindert wird, den Abschalter 250 zu öffnen, unabhängig von den Betriebs zuständen im übrigen Teil des Erdschlußfühlers 32".

Der Erdschlußfühler 32" kann somit externe Signale von anderen Erdschlußfühlern 32" aufnehmen und ebenso externe Signale an andere Erdschlußfühler 32" abgeben, so daß er einen Grundbaustein für ein Mehrfachfühler-Erdschlußsystem oder -Netzwerk bildet*

Mit Fig. 2B ist ein Stromwandler gezeigt, wie er in Verbindung mit dem System der Fig. 1 eingesetzt werden kann, um einen Erdschlußstrom zu erfassen. Fig. 2A zeigt einen Erdschlußfühler 32" mit der Empfindlichkeitseinstellung 7OA, mit deren Hilfe der Wert des Erdschlußstroms eingestellt werden kann, der die Auslösung des Abschalters 250 bewirken soll, sowie mit der Einstellvorrichtung 42, mit deren Hilfe die Zeit vorgegeben werden kann, um die die Auslösung des Abschalters durch den Erdschlußfühler 32" verzögert werden soll. Die Eingangsklemmen 34A, B des Erdschlußfühlers 32" der Fig. 2 können mit Ausgangsklemmen eines Stromfühlers, einer Stromüberwachungseinrichtung oder eines Stromwandlers 30 entsprechend

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Flg. 2B verbunden werden. Die Auslösespule des Abschalters 250 der Fig. 1 kann an Auslöseklemmen 60P, S angeschlossen werden. Zusätzlich kann die Auslöseklenune 6OP als gemeinsamer Anschluß für eine Energiequelle dienen, wie sie beispielsweise als Erdschlußfühler-Energieguelle 60 in Fig. 1 gezeigt ist. Mit ihrem anderen Ende kann die Energiequelle 60 an der Auslöseklemme 6ON des Erdschluöfühlers 32" liegen. Die Energiequelle 60 liefert einen Wechseloder Gleichstrom mit einer Spannung im Bereich zwischen 40 und V. Als Einschränkung ist zu berücksichtigen, daß die Auslösespule des Abschalters 250 auf Spannung und Frequenz der Energiequelle 60 abgestimmt ist. Die Eingänge 67IS und 49IS, der Ausgang 37US und der gemeinsame Anschluß 31LT des Erdschlußfühlers32", die bereits zuvor beschrieben wurden, sind alle in Fig. 2A wiedergegeben.

Mit Fig. 3 ist der Schaltungsaufbau eines Erdschlußfühlers 32" weiter ins einzelne gehend wiedergegeben. Die Verbindungen mit der Energiequelle 12 und dem Verbraucher 14 sind in Fig. 3 ebenfalls gezeigt. Durch Phasenleiter 0A, 0B, 0C fließen Phasenströme IA, IB, IC, während durch einen Null-Leiter N ein Null-Strom IN fließt. Den Phasenleitern sind Kontakte 25OA, 25OB, 25OC sowie 25ON eines Abschalters 250 zugeordnet, die bei ihrer öffnung den Verbraucher 14 von der Energiequelle 12 trennen. Wird von dem Wandler 30 ein Erdschlußstrom erfaßt, so fließt ein induzierter primärer Wechselstrom IP33 zu den Eingangsklemmen 34A und 34B der Primärwicklung P eines Isoliertransformators Tl. Infolgedessen fließt auch in der Sekundärwicklung S des Transformators Tl ein Sekundärstrom IS. Der Strom IS hat zwei Komponenten. Die eine Stromkomponente ISl durchfließt eine parallel zur Sekundärwicklung S gelegte Reihenschaltung aus zwei Widerständen 70 und 72. Der beispielsweise als Potentiometer ausgebildete Widerstand 70 läßt sich so verstellen, daß auf den Strom IS eine niedrige bzw. eine höhere Widerstandslast einwirkt und somit die die Widerstände 70 und 72 durchfließende Stromkomponente ISl für einen bestimmten, von dem Wandler 30 erfaßten Erdschlußstrom im Verhältnis größer oder kleiner gemacht werden kann. Der verstellbare Widerstand 70 bildet somit eine Empfindlichkeitssteuerung. Die zweite Stromkomponente IS2 durchfließt über Eingänge 76IR bzw. 76IL eine Gleich-

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richterbrücke 76. Die Größe der zweiten Stromkomponente IS2 kann für einen gleichbleibenden Wert des primären Wechselstroms IP33 durch Verstellung des Widerstands 70 ebenfalls verhältnismäßig größer oder kleiner gemacht werden. Die Gleichrichterbrücke 76 gibt einen Ausgangsstrom IB ab, der von ihrem positiven Ausgang 76P zum negativen Ausgang 76N fließt. Der Strom IB durchfließt da-^ bei eine Widerstandsanordnung 78, so daß an dieser eine gleichgerichtete Spannung mit dem Potential V4 an einem Knoten 81 abfällt, die groß genug ist, um weitere Teile des Erdschlußfühlers 32" zu aktivieren.

Die Größe des Potentials V4 wird durch einen Filterkondensator 77 geregelt und kann typischerweise einen Wert haben, so daß ein Erdschlußstrom von 5 A in dem Wandler 30 einen primären Wechselstrom IP33 erzeugt, der genügt, ein Potential V4 am Knoten 81 auftreten zu lassen, durch das der Erdschlußfühler 32" den Abschalter 250 auslöst.

Die dem Signalgenerator angehörige Widerstandsanordnung 78 kann eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 78A und 78B mit einem an die Basis eines NPN-Transistors 204 angeschlossenen Knoten 78J sein. Der Emitter des Transistors 204 liegt über einen Widerstand 202 am negativen Ausgang 76N der Gleichrichterbrücke 76. Der Kollektor des Transistors 204 ist über einen Widerstand 200 an einen Knoten 85 angeschlossen, der auf einem Potential V2 von etwa 15 16 V (Gleichspannung) liegt. Unter normalen Bedingungen, d. h. wenn von dem Stromwandler 30 kein Erdschlußstrom erfaßt wird, wird der Transistor 204 im gesperrten Zustand gehalten, so daß kein nennenswerter elektrischer Strom vom Kollektor zum Emitter fließt. Wird jedoch von dem Stromwandler 30 ein Erdschlußstrom in vorgegebener Größe erfaßt, so wird die unidirektionale Spannung am Knoten 78J infolge der Änderung des Ausgangsstroms von der Gleichrichterbrücke 76 groß genug, um die Basis-/Emltterstrecke des Transistors 204 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, so daß der Strom vom Knoten 85 über den Widerstand 200, die Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors 204 und den Emitterwiderstand 202 zu der gemeinsamen Leitung 31 und dem negativen Ausgang 76N fließt. Die dabei am

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Emitterwiderstand 202 abfallende Spannung beaufschlagt die Gate-Elektrode 206 eines Thyristors 208, so daß dieser leitend wird und den Strom von seiner Anode zur Kathode durchläßt. Anode und Kathode des Thyristors 208 sind mit den Ausgängen 210P und 2ION einer Brückenschaltung 210 verbunden. Der positive Ausgang 6OP der Energiequelle 60 ist über die Primärwicklung P eines Transformators T4 und einen Widerstand 216 mit dem Eingang 210Ll der Brückenschaltung 210 verbunden. Der andere Eingang 210RI der Brückenschaltung 210 liegt an dem negativen Ausgang 6ON der Energiequelle 60.

Wenn der Thyristor 208 in den leitenden Zustand überführt wird, so wird zwischen den Eingängen 21OH und 210RI ein Stromkreis geschlossen. Dadurch kann ein Wechselstrom 37P in der Primärwicklung P des Transformators T4 fließen. Der Widerstand 212 und der Kondensator 214 sind als Reihenschaltung parallel zum Thyristor 208 geschaltet. Diese Kombination aus Widerstand 212 und Kondensator 214 dient einem Doppelzweck. Der erste Zweck besteht darin, den elektrischen Strom zwischen den Ausgängen 210 P und 210N zu filtern, während der zweite Zweck darin besteht, für eine Unterdrückung von Spannungsüberschwingungen zu sorgen, die durch zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors 208 elektromagnetisch gekoppelte rasche Spannungsänderungen, die den Thyristor 208 sporadisch zünden, hervorgerufen werden können. Die Sekundärwicklung S des Transformators T4 liegt mit ihrem einen Ende über die gemeinsame Leitung 31L an der gemeinsamen Klemme 31LT, mit ihrem anderen Ende dagegen an dem Ausgang 37US. Wird zwischen die gemeinsame Klemme 31LT und den Ausgang 37US eine elektrische Last geschaltet, so fließt ein Wechselstrom 37S. in der Sekundärwicklung S des Transformators T4, der die Last speisen kann. Dieser Strom kann als das Ausgangssignal des Signalgenerators 37 angesehen werden.

Wenn das Potential V4 einen Wert erreicht, der zur Vorspannung der Isolierdiode 82 in Durchlaßrichtung ausreicht, so wird der normalerweise leitende Transistor 84 gesperrt. Der Transistor 84 kann vom pnp-Typ sein und mit seinem Emitter an einem Widerstand 86 liegen. Das andere Ende des Widerstandes 86 ist an eine Spannungsquelle für ein Potential V2 angeschlossen, das von der Energie-

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quelle 60 geliefert wird. Die das Potential V2 bewirkende Spannung kann eine stark geregelte Gleichspannung sein, die beispielsweise einen Wert von 15 V hat. Mit dem Emitter des Transistors 84 ist ferner eine Widerstandsanordnung 94 verbunden, die von einer Reihenschaltung aus zwei Widerständen 94A, B gebildet sein kann. Das andere Ende der Widerstandsanordnung 94 liegt an der gemeinsamen Leitung 31. Mit der Basis des Transistors 84 ist die Kathode der zuvor erwähnten Isolierdiode 82, ferner eine Basiswiderstandsanordnung 88 verbunden, die ebenfalls von einer Reihenschaltung aus Widerständen 88A und 88B gebildet sein kann, deren anderes Ende an der gemeinsamen Leitung 31 liegt.

Der veränderliche Abschaltkreis 68' der Fig. 1 enthält einen npn-Transistor 168. Ein Knoten 172 zwischen dem Widerstand 88A und dem Widerstand 88B ist mit der Basis des Transistors 168 verbunden. Der Knoten 174 zwischen den Widerständen 94A und 94B liegt an dem Emitter des Transistors 168. Der Kollektor des Transistors 168 ist mit dem einen Ende des Mehrzweck-Zeitgeberkondensators 104 und dem Kollektor des Transistors 84, ferner der Basis des Transistors verbunden.

Bei Betrieb des Abschaltkreises 68' ist die Kollektor-ZEmitterstrecke des Transistors 168 bei Abwesenheit eines vorgegebenen Erdschlußstroms normalerweise nicht-leitend. Werden die Eingänge 67IS und 31LT des Sperrkreises 69 nicht mit einem Sperr-Eingangssignal beaufschlagt - wie das weiter unten beschrieben wird -, so wird die Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors 168 leitend, wenn ein vorgegebener Erdschlußstrom die Diode 82 in Durchlaßrichtung vorspannt und das Potential am Knoten 172 ansteigt. Erhalten die Eingänge 67IS und 31Lt ein Sperr-Eingangssignal, so wird die Basis des Transistors auf einer Spannung gehalten, die nahe der Spannung der gemeinsamen Leitung 31 ist, so daß der Transistor durch ein vorgegebenes Erdschlußsignal nicht leitend gemacht werden kann, das die Diode 82 in Durchlaßrichtung vorspannt und das Potential am Knoten 172 anhebt.

Zwischen den Emitter und den Kollektor des Transistors 84 ist der

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Mehrzweck-Zeitgeberkondensator 104 geschaltet. Der Zeitgeberkondensator 104 kann eine Kombination aus einer Rückstell- und einer Zeitvorgabeeinrichtung darstellen. Normalerweise fließt elektrischer Strom vom Knoten 85 über den Emitterwiderstand 86 und die Widerstandsanordnung 94 zu der gemeinsamen Leitung 31. Dieser Strom baut am Knoten 87 oder am Emitter des Transistors 84 ein Potential V5 auf/ das annähernd 12 V betragen kann und gegenüber dem Potential der gemeinsamen Leitung 31 positiv ist. Das Potential V5 reicht normalerweise aus, um den Transistor 84 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, so daß dieser sich im eingeschalteten Zustand befindet und ein Strom in die Basiswiderstandsanordnung 88 fließt. Solange das Potential V in bezug auf das Potential am Knoten zwischen der Diode 82 und der Basiswiderstandsanordnung 88 nicht groß genug ist, um die Diode 82 in Durchlaßrichtung vorzuspannen und dementsprechend den Transistor 84 im wesentlichen zu sperren, ist der Zeitgeberkondensator 104 normalerweise praktisch kurzgeschlossen, so daß seine Ladung verhindert wird.

Ein Knoten 100 ist mit der gemeinsamen Leitung 31 und dem negativen Ausgang 76N der Gleichrichterbrücke 76 über eine Widerstandsanordnung 106 verbunden, die eine Reihenschaltung aus Widerständen 106A und 106B enthalten kann, wobei der Widerstand 106B veränderlich ist. Wird die Widerstandsanordnung 106 von einem elektrischen Strom durchflossen, so ist das Potential V6 am Knoten 100 im wesentlichen gleich dem Potential V5, wobei die Differenz dem Emitter-/Kollektorspannungsabfall am Transistor 84 entspricht. Wenn aber der Transistor 84 infolge der Vorspannung der Diode 82 in Durchlaßrichtung gesperrt wird, so ist der Strom zur Widerstandsanordnung 106 vom Kollektor des Transistors 84 vernachlässigbar, und das Potential V6 ändert sich. Das Potential V6 wird jedoch infolge der Zeit, die für die Ladung des Zeitgeberkondensators 104 benötigt wird, daran gehindert, sich schlagartig zu ändern. Befindet sich der Transistor 168 infolge der Anwesenheit eines Sperrsignals an den Eingängen 67IS und 31LT des Sperrkreises 69 im wesentlichen im nichtleitenden Zustand, so wird die RC-Zeitkonstant* für die Ladung des Kondensators 104 durch die Werte des Kondensators 104 und der Widerstände 86, 106A sowie 106B bestimmt, wobei

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der Wert des Widerstands 106B verändert werden kann. Wenn der Zeitgeberkondensator 104 aufgeladen wird, ändert sich das Potential V6 am Knoten 100 in Richtung auf das Potential der gemeinsamen Leitung 31, das im wesentlichen Null V betragen kann. Wenn anschließend das Potential V4 auf einen Wert abnimmt, der den Transistor 84 wieder in Durchlaßrichtung vorspannt, bevor eine vorgegebene Zeitverzögerung ausgelaufen ist, so entjrflädt sich der Zeitgeberkondensator 104 rasch, bzw., er wird über die Kollektor-/ Emitterstrecke des Transistors 84 rückgestellt. Nimmt der Transistor 168 zur gleichen Zeit, zu der der Transistor 84 gesperrt wird, einen leitenden Zustand an - vorausgesetzt, daß an den Eingängen 67IS und 31LT kein Sperrsignal ansteht -, so tritt die Änderung des Potentials V6 am Knoten 100 nahezu augenblicklich ein, wie das in der vorgenannten gleichlaufenden Patentanmeldung im einzelnen beschrieben wurde.

Der Knoten 100 ist ferner mit der Basis eines zweiten Transistors 110 verbunden. Der Transistor 110 ist normalerweise im gesperrten Zustand, wenn das Potential V6 höher als das Potential V3 am Knoten 112 bzw. dem Emitter des pnp-Transistors 110 ist. Wenn jedoch der Wert des Potentials V6 sich dem Wert des Potentials der gemeinsamen Leitung 31 nähert, so wird der Transistor 110 leitend, so daß Strom von der mit dem Potential V3 bezeichneten Spannungsquelle durch die Emitter-/Kollektorstrecke des Transistors 110, die Widerstände 114, 116 und 118 zu der gemeinsamen Leitung 31 fließt. Das Potential V3 kann eine Gleichspannung von etwa 6,8 V sein, die gegenüber dem Potential an der negativen Ausgangsklemme 76N bzw. der gemeinsamen Leitung 31 positiv ist. Fließt Strom durch die Widerstände 114, 116, 118, so werden an den Knoten 120 und 133 Potentiale V7 bzw. V9 aufgebaut.

Der Knoten 120 ist mit der Basis 122B eines dritten Transistors 122 verbunden, der sich ebenfalls normalerweise im gesperrten Zustand befindet, weil das Potential V7 an der Basis 122B gegenüber dem Potential Vl niedrig ist bzw. in Nähe des Potentials der gemeinsamen Leitung 31 liegt. Infolgedessen fließt Strom von der Spannungsquelle Vl über den Widerstand 124 in die Basis 128B des

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normalerweise leitenden Transistors 128 und durch die Basis-/Emitterstrecke des Transistors 128 zu der gemeinsamen Leitung 31. Dieser Basisstrom spannt den Transistor 128 normalerweise in Durchlaßrichtung vor, so daß dieser leitet. Wenn jedoch der Wert des Potentials V7 ansteigt, wie das etwa der, Fall ist, wenn der Transistor 110 in den leitenden Zustand übergeht, so kann auch die Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors 122 in den leitenden Zustand übergehen. Infolgedessen kann ein Teil des Stromes, der zuvor in die Basis 128B des Transistors 128 floß, parallel durch die Kollektor-/Emitterstrecke des jetzt leitend gewordenen Transistors 122 gelangen. Infolge dieses Verlustes an Basisstrom hört der Transistor 128 daher auf zu leiten. Wenn der Transistor 128 nicht mehr leitet, hört auch Strom, der von der Potentialquelle Vl über den Widerstand 130, den geschlossenen Schalter 46 und die Kollektor/Emitters tr ecke des Transistors 128 zu der gemeinsamen Leitung 31 fließt, auf zu fließen, oder aber er nimmt zumindest auf einen vernachlässigbaren Wert ab. Daher steigt das Potential V8 an der Gate-Elektrode 133G des Thyristors 132 an, weil der durch den Stromfluß durch den Widerstand 130 her-vorgerufene Spannungsabfall am Widerstand 130 stark absinkt. Ein Anstieg des Potentials V8 aktiviert die Gate-Elektrode 133G und läßt den Thyristor 132 von einer zur Verfügung stehenden Quelle aus über seine Anoden-/Kathodenstrecke Strom führen, der über Dioden 136 und 138 zu der gemeinsamen Leitung 31 oder dem negativen Ausgang 76N der Gleichrichterbrücke 76 fließt. Dieser Strom kann zu der Anode von der das Potential Vl führenden Spannungsquelle aus über den Widerstand 124 und den Widerstand 127 gelangen, die mit der Anode des Thyristors 132 in Reihe geschaltet sind. Die Anode des Thyristors 132 ist außerdem mit der Diode 140A verbunden. Durch die Einschaltung des Thyristors 132 wird ein zusätzlicher Stromkreis zwischen den Ausgangsklemmen der Energiequelle 60 geschlossen, so daß Strom über die Auslösespule 147 und die Diode 140A fließen kann, die die Auslösespule 147 aktiviert und den Abschalter in seinen geöffneten Zustand übergehen läßt.

Steht kein Eingangssignal am Eingang 67IS an und ist die Verzögerungseinrichtung 67 durch ein Erdstromsignal betätigt worden, so

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daß der Emitter des Transistors 168 mit dem Knoten gekoppelt wird, oder steht - mit anderen Worten - am Knoten 172 über die Widerstandsanordnung 88 eine genügend große Spannung an, um die relativ feste bzw. vorgegebene Spannung am Knoten 174 zu übersteigen und damit den normalerweise nicht leitenden Transistor 168 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, so wird das rechte Ende des Zeitgeberkondensators 104 bzw. der Knoten 100 über die Kollektor-ZEmitterstrecke des Transistors 68 und den verhältnismäßig kleinen Widerstand 94B praktisch mit der gemeinsamen Leitung 31 verbunden. Der Wert des Widerstands 94B ist so gewählt, daß er gegenüber dem Gesamtwider stand der Widerstandsanordnung 106 verhältnismäßig klein ist. Der Kondensator 104 lädt sich daher rasch auf das an der gemeinsamen Leitung 31 anstehende Spannungspotential auf, das im wesentlichen Null betragen kann. Die Geschwindigkeit der Aufladung des Kondensators 1O4 ist verhältnismäßig groß, so daß die Aufladung praktisch augenblicklich erfolgt. Daher wird auch der Transistor 110 praktisch augenblicklich leitend, so daß die zuvor beschriebenen Funktionen, die sich aus dem Leitendwerden des Transistors 110 ergeben und schließlich zur öffnung des Abschalters oder Unterbrechers 250 führen, rasch eintreten, so daß auch der Abschalter 250 seine Kontakte 25OA - C und 25ON praktisch unverzüglich (augenblicklich) nach der Erfassung eines Erdschlußstroms durch den Wandler 30 öffnen läßt.

Wird die Funktion des Abschaltkredses 68' der Verzögerungseinrichtung 67 durch ein den Eingängen 67IS und 31LT zugeführtes Eingangssignal gesperrt, so daß es im wesentlichen zu keiner elektrischen Kopplung zwischen dem Knoten 100 und der gemeinsamen Leitung 31 kommen kann, wie das gerade beschrieben wurde, so arbeitet der Erdschlußfühler 32" in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Erdstromsignal, so daß es zu einer vorgegebenen Zeitverzögerung kommt, ehe der Transistor 110 leitend wird, wie das im einzelnen in der gleichlaufenden Patentanmeldung erläutert wurde.

Der zusammen mit dem Widerstand 106A verwendete veränderliche Widerstand 106B, der Widerstand 86 und der Zeitgeberkondensator 104 können so verändert werden, daß es zu Zeitverzögerungen in einem

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vorgegebenen Bereich kommt, der sich zwischen 5 Perioden eines elektrischen Wechselstromsystems und der Zeit bewegen kann» die etwa 40 Perioden entspricht. Jedoch kann beispielsweise die Betätigung des veränderlichen Abschaltkreises 68' die Arbeitszeit auf weniger als die Zeit verringern, die einem Zyklus in einem gleichartigen Wechselstromsystem entspricht.

Um einen Speicher 44m für den Erdschlußfühler 32" zu bilden, kann die vorerwähnte Zunahme des Potentials V8 an der Gate-Elektrode 133G über eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode 134 an den Knoten 133 weitergegeben werden, dessen mit V9 bezeichnetes Potential in seiner Spannung zunimmt. Diese Spannungszunähme des Potentials V9 gibt der Widerstand 116 an den Knoten 120 weiter, so daß das Potential V7 proportional oder entsprechend einer anderen Beziehung ansteigt. Infolgedessen wird die Basis 122B des Transistors 122 weiter in Vorwärtsrichtung vorgespannt, unabhängig davon, was in den vorerwähnten zugehörigen Vorstufen des Erdschlußfühlers 32" erfolgt, und das Gate-Potential V8 an der Gate-Elektrode 133G wird erneut abgesenkt, und der Thyristor 132 bleibt leitend, bis ein normalerweise geschlossener Rückstelleingang, der eine Einrichtung zur Abtrennung der Energiequelle Vl von der Gate-Elektrode 133G aufweist, in seine geöffnete Stellung überführt wird. Die Betätigung des Rückstelleingangs sorgt auch für eine Rückstellung des Speichers 44m. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel enthält der Strom 1461', der in die Diode des Thyristors 132 fließt, die Halbwellen eines gleichgerichteten elektrischen Stroms, wie das mit dem Kurvenzug 146W' gezeigt ist. Die Energiequelle 60 kann mit 60 Hertz Wechselspannung eines gewünschten Werts arbeiten.

Die gezeigte Energiequelle 60 kann an ihrer positiven Ausgangsklemme 6OP zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv sein, wie das angedeutet ist, während dann ihre zweite Ausgangsklemme 6ON zu diesem gleichen Zeitpunkt in der angedeuteten Weise negativ ist. Die Anode des Thyristors 132 ist mit dem Kontakt 60S über die Diode 140A verbunden, wobei die Anode der Diode 140A an dem Anschluß 60S und die Kathode mit der Anode des Thyristors 132 verbunden sind.

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Der Anschluß 60S ist über einen Schalter 148 mit der Auslösespule 147 des Abschalters oder Unterbrechers 250 verbunden. Das andere Ende der Auslösespule 147 ist mit dem positiven Ausgang 6OP der Energiequelle 60 verbunden, die als positiver (zum gegebenen Zeitpunkt) angegeben ist. Die Rückleitung zur Energiequelle 60 verläuft über Dioden 136 und 138 sowie die Diode 210D der Brückenschaltung 210 zu dem augenblicklich negativeren Ausgang 6ON der Erdschlußdetektor-Energiequelle 60. Die Auslösespule 147 muß in geeigneter Weise so gewählt sein, daß sie in der erforderlichen Weise auf die Leistung und die Spannung des Stromes 1461' anspricht»

Der Sperrkreis 69 der Verzögerungseinrichtung 67 enthält eine Gleichrichterbrücke 220, deren Ausgang mit einem Widerstand 224 und einem Kondensator 222 verbunden ist, die miteinander parallel geschaltet sind. Die Basis eines Transistors 226 liegt gemeinsam an dem einen Ende des Widerstandes 224 und des Kondensators 222 sowie am Ausgang 22OP der Gleichrichterbrücke 220. Der Emitter des Transistors 226 liegt gemeinsam am anderen Ende des Widerstandes 224, des Kondensators 222, am negativen Ausgang 22ON der Gleichrichterbrücke 220 sowie an der gemeinsamen Leitung 31. Der negative Ausgang 22ON ist außerdem mit dem negativen Ausgang 76N der Brücke 76 verbunden. Der Kollektor des Transistors 226 steht mit der Basis des zuvor erwähnten "Sperr"-Transistors 168 in Verbindung. Die Eingänge 22OL/R der Gleichrichterbrücke 220 sind mit der Sekundärwicklung S eines Transformators T2 verbunden. Wenn in der Sekundärwicklung S ein Wechselstrom 67S fließt, so entsteht zwischen dem positiven Ausgang 22OP und dem negativen Ausgang 22ON der Gleichrichterbrücke 220 eine unidirek tion ale Spannung, die groß genug gemacht werden kann, um den normalerweise gesperrten Transistor 226 in Durchlaßrichtung vorzuspannen und so die Basis des Transistors 168 mit dem negativen Ausgang 76N der Brücke 76 über die Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors 226 zu verbinden. Wenn die Basis-/Emitterstrecke des Transistors 226 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, wird der Transistor 168 in Sperrichtung vorgespannt bzw. gesperrt. Infolgedessen ist der Knoten 100 zwischen dem Kollektor des Transistors 84 und der Basis des Transistors 110 nicht wirksam mit dem negativen Ausgang 76N über die

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Kollektor^/Einitterstrecke des Transistors 168 und den Widerstand 94B verbunden» so daß die normale, durch den Zeitgeberkondensator 104 und die Widerstände 86, 106A/B vorgegebene Zeitfunktion wieder beginnen bzw. sich fortsetzen kann. Daher veranlaßt jede vorgegebene Zeitverzögerung, die durch den veränderlichen Widerstand 106B eingestellt wurde, daß die Auslösung des Abschalters 250 um eine vorgegebene Zeitdauer nach der Erfassung eines Erdschlußstroms durch den Stromwandler 30 verzögert wird. Die Primärwicklung P des Transformators T2 ist am einen Ende mit der gemeinsamen Klemme 31LT und am anderen Ende mit dem Eingang 67IS verbunden. Wenn in der Primärwicklung P des Transformators T2 ein Strom 67P fließt, weil dem Eingang 67IS und der Klemme 31LT ein Fernsteuersignal zugeführt wird, so wird der Erdschlußfühler 32" in die Lage versetzt, die Betätigung des Abschalters 250 entsprechend der Einstellung des Widerstandes 106B zu verzögern. Andernfalls wird der Abschalters 250 so betätigt, daß er nahezu augenblicklich nach der Erfassung eines vorgegebenen Erdschlußstroms auslöst.

Die Abschaltstufe 49 der Fig. 3 weist Schaltelemente entsprechend den zuvor in Verbindung mit der veränderlichen Verzögerungseinrichtung 67 erörterten Schaltelementen auf. Die Abschaltstufe 49 hat dabei eine Gleichrichterbrücke 230 mit einem positiven Ausgang 23OP und einem negativen Ausgang 23ON. Mit dem positiven Ausgang 23OP ist das eine Ende des Kondensators 232 verbunden, ferner das eine Ende des Widerstandes 234 sowie die Basis des Transistors 236. Mit dem negativen Ausgang 23ON der Gleichrichterbrücke 230 ist das andere Ende des Kondensators 232, das andere Ende des Widerstands 234 und der Emitter.des Transistors 236 verbunden. Der negative Ausgang 23ON der Gleichrichterbrücke 230 steht ferner mit dem negativen Ausgang 76N der Brücke 76 über die gemeinsame Leitung 31 in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 236 ist an die Gate-Elektrode 133G des Thyristors 132 angeschlossen. Die Eingänge der Gleichrichterbrücke 230 sind mit 23OL und 23OR bezeichnet. Die gegenüberliegenden Enden der Sekundärwicklung S des Transformators T3 sind mit den Eingängen 23OL und 23OR verbunden, so daß ein alternierender, pulsierender oder sich zeitlich verändernder Strom 49S wie in Fig. 3 angedeutet fließen kann. Wenn dieser

3 0 <1 81 0 / 0 7 9 7

— 1 *7 mm

Strom 49S fließt, so kann sich am Ausgang 23OP ein genügend positives Potential ergeben, das den Transistor 236 leitend werden
läßt, so daß die Gate-Elektrode 133G des Thyristors 132 praktisch mit dem negativen Ausgang 76N der Brücke 76 verbunden wird. Infolgedessen wird jede andere Funktion des Erdschlußfühlers, die sonst suchen würde, die Gate-Elektrode 133G des Thyristors 132 positiv
vorzuspannen, unwirksam gemacht. Mit anderen Worten, der Thyristor 132 kann nicht-leitend werden, wenn der Strom 49S durch die Sekundärwicklung S des Transformators T3 fließt. Die Primärwicklung P
des Transformators T3 ist am einen Ende an die gemeinsame Signalleitung 31L und am anderen Ende an den Eingang 49IS angeschlossen. Wenn zwischen den Eingängen 49IS und 31L ein ausreichend starkes
Eingangssignal ansteht, so fließt in der Primärwicklung P des
Transformators T3 ein Strom 49P, der in der Sekundärwicklung S den Sekundärstrom 49S induziert.

Wie ersichtlich, kann die Erdschlußdetektor-Energiequel£e 60 auch die Energie zur Versorgung des Erdschlußfühlers 32" mit den Potentialen Vl, V2 und V3 liefern, wobei die Erdschlußdetektor-Energiequelle 60 einen Spannungsbereich zwischen 40 und 120 V (Gleich-
oder Wechselspannung) haben und sowohl die Komponenten des Erdschlußfühlers 32" betätigen als auch die Auslösespule 147 aktivieren kann. Die zuvor erwähnten Potentiale Vl, V2 und V3 können
Gleich- oder unidirektionale Spannungen mit Werten von etwa 110 V, 15 V bzw. 6,8 V sein. Der Ausgang 6OP der Energiequelle 60 ist ferner mit einem Widerstand 60Rl verbunden, der an seinem anderen Ende mit einer Diode 60Dl und einem Speicherkondensator 60Cl in Verbindung steht. Wenn die Energiequelle 60 eine Gleichspannung liefert, kann die Diode 60Dl in Durchlaßrichtung vorgespannt und der Kondensator 60Cl auf einen Wert in Nähe des Scheitelwertes des Potentials aufgeladen werden, das an dem Ausgang 6OP der Energiequelle 60 herrscht. Dieses Potential kann beispielsweise 40 V (Gleichspannung) betragen. Wenn die Energiequelle 60 eine Wechselspannung liefert, dann tritt an der Kathode der Diode.60Dl nur die positive Halbwelle auf. Die Kathode der Diode 60Dl ist mit einem zweiten
Kondensator 6OC2 verbunden, der kombiniert als Filterkondensator
und als Energiespeicherkondensator wirksam ist=, Das Potential Vl

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kann für den Fall, daß die Energiequelle 60 als Wechselspannungsquelle arbeitet, nur weniger wirksam geregelt werden. Die Energiequelle 60 ist dennoch wirksam, um Energie über den Widerstand 6OR2 zur Erregung von Zenerdioden 60Zl und 6OZ2 abzugeben, so daß stark geregelte Werte für die Potentiale V2 und V3 an den Knoten 85 bzw. 112 erzeugt werden.

Eine Reihenschaltung aus dem Kondensator 142 und einem Widerstand 144 liegt parallel zur Reihenschaltung aus dem Thyristor 132 und den Dioden 136, 138. Die Kondensator- und Widerstandskombination mit dem Kondensator 142 und dem Widerstand 144 dient einem doppelten Zweck. Als erstes wird dadurch eine sporadische Einschaltung oder Auslösung des Thyristors 132 über dessen Diode verhindert, wenn auf die Anoden-/Kathodenstrecke des Thyristors 132 eine hohe Spannungsänderung in bezug auf die Zeit einwirkt, weil der Kondensator 142 und der Widerstand 144 verhältnismäßig hohe Spannungsanstiegswerte (bezogen auf die Zeit) unterdrücken. Da der Kondensator 142 und der Widerstand 144 auch in Reihe mit der Anode der Diode 140A geschaltet sind, wirken sie zum zweiten auch als Filternetzwerk für Wechselanteile des Stroms 1461* . Die Kondensatoren 162, 179 und 177 wirken auch als Spannungsspitzen unterdrückende Kondensatoren für die Transistoren 84, 110 bzw. 122. Der Kondensator 160 wirkt ebenfalls als Spannungsspitzen unterdrückende Einrichtung.

Die Brücke 76 kann parallele Diodenpaare 76A, 76B, 76C und 76D enthalten. Diese Dioden können in parallelen Paaren angeordnet sein, um große Stromwerte in der Brücke 76 aufnehmen zu können. Eine der Brücke 76 zugeordnete Dioden-Parallelschaltung 164 kann mehrere Dioden 164A, 164B und 164C in Parallelschaltung enthalten. Die Anoden der genannten Dioden sind zu dem positiven Ausgang 76P der Brücke 76 geführt, während ihre Kathoden an dem Knoten 85 liegen, der das geregelte Potential V2 führt. Diese Dioden bilden einen Hochstrom-Kurzschlußpfad für das Potential V2, wenn der Wert des Potentials V4 auf einen so hohen Wert ansteigen sollte, daß der Transistor 84 der Gefahr der Beaufschlagung mit einer unzulässig hohen Basis-/Emitterstrecken-Rückspannung ausgesetzt wird. Die

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Dioden-Parallelschaltung 164 kann daher als spannungsregulierende Einrichtung während bestimmter Betriebszustände für den positiven Ausgang 76P der Brücke 76 wirken.

Fig. 4 zeigt ein übertragungssystem mit einer Energiequelle 12, die dreiphasig ausgebildet sein und Sternschaltung aufweisen kann und dabei einen geerdeten Nullpunkt hat. Die Energiequelle 12 speist einen Verbraucher 14, der ebenfalls Sternschaltung mit geerdetem Sternpunkt hat, wobei die beiden Sternpunkte der Energiequelle und des Verbrauchers über einen Null-Leiter miteinander verbunden sind. Wie gezeigt, weist das System drei Stromwandler 30, 30* und 30" auf, die drei Abschaltern 50, 50¹ bzw. 50" zugeordnet sind, die jeweils voneinander trennbare Kontakte sowie eine Auslösespule haben. Ferner weist das System drei Erdschlußfühfer 32X, 32Y bzw. 32Z auf. Die Ausgänge der einzelnen Stromwandler 30, 30* und 30" sind mit den Eingangsklemmen 34 A und 34B der entsprechenden Erdschlußdetektoren 32X, 32Y bzw. 32Z verbunden. Die Nebenschluß-Auslösespulen der verschiedenen Abschalter 50, 50* und 50" sind zwischen die Auslöseklemmen 6OP und 60S der Erdschlußfühler 32X, 32Y bzw. 32Z geschaltet. Die elektrische Spannung, die zwischen 40 und 120 V (Gleich- oder Wechselspannung) liegen kann, wird den Klemmen 6OP und 6ON der einzelnen drei Erdschlußfühler 32X, 32Y bzw. 32Z zugeführt.

In Verbindung mit einer Betrachtung der Wirkungsweise des Systems sei angenommen, daß der Erdschlußfühler 32X über seine Eingänge 67IS bzw. 49IS kein Eingangssignal erhält, daß jedoch ein Ausgangssignal zwischen der gemeinsamen Klemme 3IL und dem Ausgang 37US auftritt. Der Ausgang 37US des Erdschiußfühlers 32X ist mit ^v dem zeitbestimmten Eingang 67IS des Erdschlußfühlers 32Y bzw.. 32Z verbunden. Die Verbindungsleitung ist dabei mit L2 bezeichnet. Außerdem steht der Ausgang 37US des Erdschlußdetektors 32Y über eine Leitung L3 mit dem zeitbestimmten Signaleingang 37IS des Erdschlußdetektors 32Z in Verbindung. Erfaßt daher beispielsweise der Stromwandler 30 einen vorgegebenen Wert des Erdschlußstroms, so wird ein Signal vom Erdschlußfühler 32X an den Erdschlußfühler 32Y geliefert, der den Erdschlußfühler 32Y veranlaßt, die Auslösung

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des Abschalters 50* zu verzögern, selbst wenn der dem Erdschlußfühler 32X zugeordnete Abschalter 50 einen Betätigungsbefehl erhält, sofort auszulösen. Ferner beaufschlagt das Ausgangssignal des Erdschlußfühlers 32X, das an den Klemmen 31L und 37US ansteht, den Erdschlußfühler 32Z über die Klemmen 31L und 49IS, um so den Erdschlußfühler 32Z daran zu hindern, die Auslösung des Abschalters 50 unter irgendwelchen Umständen zu bewirken. Es sei auch erwähnt, daß wenn ein vorgegebener Erdschlußstrom gleichfalls durch den Stromwandler 30* erfaßt wird, der Erdschlußfühler 32Y an den zeitbestimmten Eingang 67IS des Erdschlußfühlers 32Z ein Ausgangssignal liefert, so daß der Erdschlußfühler 32Z seinen zeitgebenden Zyklus beginnen kann, sofern er ebenfalls einen vorbestimmten Erdschlußstrom durch den Wandler 30" erfassen sollte. Wie zuvor erwähnt, verursacht naturgemäß keine der Funktionen des Erdschlußfühlers 32Z eine Auslösung des Abschalters 50", wenn dem Erdschlußfühler 32Z von dem Erdschlußfühler 32X aus ein "Nichtauslöse"-Signal zugeführt wird. Sollte jedoch der Erdschlußfühler 32X versehentlich beschädigt worden sein oder aus irgendeinem Grund nicht normal arbeiten, so tritt das dem "Nichtauslöse"-Eingang des Erdschlußfühlers 32Z zugeführte Ausgangssignal nicht länger auf, und der Erdschlußfühler 32Z spricht auf einen vorgegebenen Wert des Erdschlußstroms an und veranlaßt den Abschalter 50" auszulösen, nachdem die normale Zeitverzögerungsperiode für die Funktion des Erdschlußfühlers 32Z verstrichen ist.

Geht man wieder zu Fig. 1 zurück, so erkennt man, daß der Erdschlußfühler 32" als aus steuerj^nden logischen Grundbausteinen zusammengesetzt betrachtet werden kann, die miteinander so verbunden sind, daß sie logische Funktionen ausüben. Beispielsweise kann im einen Sinne der Sperrkreis 69 so betrachtet werden, als wenn er teilweise einen logischen "NICHT"-Funktionsblock enthielte, während der Abschaltkreis 68' so betrachtet werden kann, als wenn er teilweise einen logischen "UND"-Funktionsblock enthielte. Der Zeitverzögerungskreis 40 kann so angesehen werden, als wenn er teilweise einen logischen "ODER"-Funktionsblock enthielte, der Schalter 48 kann als teilweise einen logischen "UND"-Funktionsblock enthaltendund die Abschaltstufe 49 kann als teilweise einen

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logischen "NICHT"-Funktionsblock enthaltend angesehen werden.

Wenn daher die "UND"-Stufe des Schalters 48 nicht durch die Anwesenheit eines Signals am Eingang 49IS unwirksam gemacht worden ist, so kann der Abschalter 250 in die geöffnete Stellung durch ein vom Spannungsvergleicher 38 abgegebenes Ausgangssignal gebracht werden, das durch einen Teil des Zeitverzögerungskreises verzögert worden ist. Oder aber der Abschalter 250 kann praktisch augenblicklich durch die Anwesenheit eines Signals am Ausgang 62 des Spannungsvergleichers 38 und durch ein Unwirksammachen der veränderlichen Verzögerung durch den Abschaltkreis 68' betätigt werden, vorausgesetzt, daß der Abschaltkreis 68' oder der "UND"-Teil des Abschaltkreises 68' nicht selbst durch das Auftreten eines Signals an dem Eingang 67IS unwirksam gemacht worden ist, das auf den Sperrkreis 69 bzw. dessen "NICHT"-Anteil einwirkt. Der Abschalter 250 wird nicht betätigt, wenn das "NICHT"-Element des Abschaltkreises 49 wirksam ist. Es versteht sich, daß der Stromwandler 30 in der Praxis mehrere Teilwandler für jeden Phasenleiter des mehrphasigen Leitungssystems enthalten kann. Die Ausgänge einer solchen Mehrzahl von Teilwandlern können an einer Summierstelle zusammengefaßt werden. In der Praxis kann der Erdschlußfühler Erdschlüsse in einem vollständig oder nahezu vollständig symmetrierten Dreiphasensystem erfassen, indem der Null-Leiter N nicht von dem Stromwandler 30 umschlossen wird. Die Energiequelle 12 und der zugehörige Verbraucher 14 können statt einer Sternschaltung auch eine Dreieckschaltung bzw. eine Kombination daraus aufweisen. Ebenso ist die überwachung von Mehrphasensystemen mit mehr als drei Phasen möglich. Der Abschalter 50 muß nicht unbedingt einen besonderen Kontaktsatz zur Abtrennung des Null-Leiters haben, wie das in der Zeichnung an sich gezeigt ist. Das Erdschlußdetektorsystem nach der Erfindung kann im übrigen auch eingesetzt werden, um andere Arten von Störungen als Erdschlußstörungen zu erfassen. Beispielsweise kann auch eine Störung hinsichtlich eines gemeinsamen Teils wie etwa des äußeren Gehäuses einer geschützten Sammelleitung durch das beschriebene Erdschlußerfassungssystem festgestellt werden. Der Rückstelleingang 46 des Schalterbeätigungsgliedes 44 kann mechanisch oder elektrisch ausge-

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bildet sein oder auch einfach dadurch zurückgestellt werden, daß das Schalterbetätigungsglied 44 von seiner Energiequelle 60 abgetrennt wird. Das Schalterbetätigungsglied 44 mit dem Speicher 44m kann einen digitalen, analogen oder mechanischen Speicher oder eine Kombination daraus enthalten. Alle Funktionsabschnitte wie der Signalformer 36, der Spannungsvergleicher 38, der Verzögerungskreis 40 etc. können elektromechanisch, digital, analog oder auch in Verbindung mit sog. Software wie Lochstreifen arbeiten, so daß ein digitaler Computer alle für die einzelnen Funktionsblöcke oder Funktionsabschnitte beschriebenen Funktionen durchführen kann. Die am Ausgang 37US anstehende Energie kann ausreichen, um eine Vielzahl weiterer Erdschlußdetektoren und weiterer überwachungseinrichtungen gleichzeitig mit Energie zu versorgen. Der Ausgang 37US und die beiden Eingänge 37IS und 49IS müssen nicht unbedingt mittels Transformatoren an an einer entfernten oder externen Stelle angeordnete elektrische Einrichtungen angekoppelt sein, sondern sie können mit diesen auch unmittelbar gekoppelt sein. Die spezielle Detektorschaltung nach Fig. 4 muß auch nicht unbedingt eingehalten werden, sondern es kommen ebenso eine Reihe weiterer Eingangs-Ausgangs-Kombinationen in Frage, die nur durch die Gesamtzahl möglicher Eingangs- und Ausgangsanordnungen eines Mehrfachdetektorsystems begrenzt sind. Der Erdschlußfühler 32" kann auch in Verbindung mit weiteren Nullfolge-Phasendetektoren wie elektrischen Netzwerken oder Filtern anstelle des Wandlers 30 verwendet werden.

Der Erdschlußschutz nach der vorliegenden Erfindung hat mehrere Vorzüge. Ein Vorzug liegt in der Tatsache begründet, daß der Erdschlußfühler sich in ein System mit Erdschlußfühlern und peripherer Uberwachungs- bzw. Steuereinrichtung einbeziehen läßt, so daß Erdschlüsse sich wirksamer auf kleine Bereiche konzentrieren lassen, ohne übrige Bereiche des gesamten elektrischen Übertragungssystems zu beeinträchtigen. Dies erfolgt durch die Übermittlung von Verzögerungs- und Sperrsignalen an Erdschlußfühler desselben Systems, so daß zwischen den Erdschlußfühlern Verriegelungssignale abgegeben werden.

Patentansprüche:

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Claims

P atentan-sprüche ;

Erdschlußschutz für mehrphasiges Wechselstromsystem, mit einem Wandler zur Lieferung eines sich entsprechend dem Erdstrom des Systems ändernden AusgangsStroms, einem mit seinem Eingang an dem Wandler liegenden elektrischen Eingangskreis, der an seinem Ausgang ein erstes Ausgarigssignal liefert, wenn der Ausgangsstrom einen vorgegebenen Wert übersteigt, einem von dem Eingangskreis gespeisten Verzögerungskreis, der an seinem Ausgang ein zweites Ausgangssignal liefert, wenn nach dem Auftreten des ersten Ausgangssignals eine vorgegebene Zeitdauer vergangen ist, einem von dem Verzögerungskreis gespeisten elektrischen Ausgangskreis, der an seinem Ausgang in Abhängigkeit von dem zweiten Ausgangssignal ein drittes Ausgangssignal liefert, und mit einem Verzögerungs-Einschaltkreis, der einen von dem elektrischen Eingangskreis gespeisten Verzögerungs-Abschaltkreis aufweist, dessen Ausgang den Verzogerungskreis beaufschlagt und normalerweise bei Lieferung des ersten Ausgangssignals durch den elektrischen Eingangskreis ein zusätzliches Ausgangssignal erzeugt, das den Verzogerungskreis das zweite Ausgangssignal im wesentlichen augenblicklich nach dem Auftreten des ersten Ausgangssignals abgeben läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungs-Einschaltkreis einen mit dem Verzogerungskreis (40) gekoppelten Sperrkrds (69), der auf ein externes Einschaltsignal anspricht, das den Abschaltkreis (68*) daran hindert, das zusätzliche Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der elektrische Eingangskreis (35) das erste Ausgangssignal liefert, so daß der Verzogerungskreis das zweite Ausgangssigna^erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode im Anschluß an das Auftreten des ersten Ausgangssignals erzeugt, sowie eine mit dem elektrischen Ausgangskreis (43) verbundene Abschaltstufe (49) mit einem Eingang für den Empfang eines Abschaltsignals aufweist, das den elektrischen Ausgangskreis an der Abgabe des dritten Ausgangssignals hindert.

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2. Erdschlußschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalgenerator (37) zur Erzeugung eines Fern-Ausgangssignals mit dem elektrischen Eingangskreis (35) verbunden ist und einen Ausgang aufweist, um ein weiteres Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der elektrische Eingangskreis (35) das erste Ausgangssignal erzeugt, wobei das Ausgangssignal selektiv entweder als externes Einschaltsignal oder als entferntes externes Signal zur Aktivierung einer Abschaltstufe dienen kann.
3. Erdschlußschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Eingangskreis (35) einen Signalformer (36) und einen daran angeschlossenen Spannungsvergleicher (38), daß der elektrische Ausgangskreis (43) ein Schalterbetätigungsglied (44) und einen elektrischen Schalter (48) aufweist, daß die Abschaltstufe (49) den Betriebszustand des Schalters (48) steuert, daß der Signalforraer (36) einen Eingang für den Empfang des AusgangsStroms von dem Wandler (30) aufweist und ein Ausgangssignal abgeben kann, das sich mit der Größe des Erdstroms ändert, daß das Ausgangssignal gleichzeitig an den Spannungsvergleicher (38) und den Signalgenerator (37) gegeben wird, um dabei den Signalgenerator (37) das weitere Ausgangssignal an die entfernte Stelle abgeben zu lassen, daß sowohl der Signalgenerator (37) als auch der Spannungsvergleicher (38) so aktiviert werden, wenn die Ausgangsspannung des Signalformers (36) einen vorgegebenen, dem vorgegebenen Wert des Erdstroms entsprechenden Wert erheblich überschreitet, daß das weitere Ausgangssignal bzw. das erste Ausgangssignal erzeugt werden, und daß die veränderliche Zeitverzögerungseinrichtung in der Lage ist, die Zeitverzögerungseinrichtung zu betätigen, so daß das zweite Ausgangssignal erzeugt und das Schalterbetatigungsglied (44) aktiviert wird, das dann seinerseits ein Schalterbetätigungs-Ausgangssignal erzeugt, wenn der Spannungsvergleicher (38) das erste Ausgangssignal erzeugt.
4. Erdschlußschutz nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsglied (44) einen Speicher (44 m) und einen mit dem Speicher (44 m) gekoppelten Rückstelleingang (46) aufweist, so daß nach Betätigung des

3 Ü ⁽ > 1 Π / 0 J 7

Schalterbetätigungsgliedes (44) zwecks Erzeugung eines Schalterbetätigungs-Ausgangssignals dieses Schalterbetätigungsglied weiterhin bis zur Rückstellung über den Rückstelleingang (46J Schalterbetätigungs-Ausgangssignale liefert.
5. Erdschlußschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung das Schalterbetätigungsglied (44) im wesentlichen gleichzeitig mit der Erfassung des Erdschlußstroms mit dem zweiten Ausgangssignal speisen kann, wenn der Sperrkreis (69) nicht durch das externe Einschaltsignal beaufschlagt wird, daß die Zeitverzögerungseinrichtung das Schalterbetätigungsglied (44) mit dem zweiten Ausgangssignal nach einer im wesentlichen vorgegebenen Zeitverzögerung nach dem Auftreten des ersten Ausgangssignals nur beliefert, wenn der Verzögerungs-Abschaltkreis durch den Sperrkreis (69) an der Erzeugung des zusätzlichen Ausgangssignals gehindert worden ist, und daß der Sperrkreis (69) durch Zufuhr des externen Einschaltsignals in den Sperrzustand überführbar ist.
6. Erdschlußschutz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalformer (36) einen ersten Ausgang (76 P) und einen aweiten Ausgang (76 N) hat, zwischen denen das Ausgangssignal auftritt, und daß der Signalgenerator (37) ihr einen ersten und einen zweiten Eingangswiderstand (78 A, 78 B) enthält, die in Reihe zwischen den ersten und den zweiten Ausgang (76 P, 76 N) geschaltet sind und mit einem gemeinsamen Knoten (78 J) an der Basis eines ersten Transistors (204) liegen, dessen Emitter an einen Emitterwiderstand (202) und dessen Kollektor an einen Kollektorwiderstand (200) angeschlossen ist, daß eine erste Energiequelle mit positiven und negativen Ausgangsklemmen den ersten Transistor mit Kollektor- und Emitterwiderstand speist, daß ein erster Thyristor (208) mit seiner Gate-Elektrode (206) an den Emitter des ersten Transistors angeschlossen ist, ferner gekennzeichnet durch eine erste Last, eine zweite Energiequelle (60) mit ersten und zweiten Ausgängen (60 P, 60 N), wobei der erste Ausgang (60 P) der

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zweiten Energiequelle (60) über die erste Last (P/T 4) mit dem ersten Eingang (210 LI) der Brückenschaltung (210) und der zweite Ausgang (60 N) der zweiten Energiequelle mit dem zweiten Eingang der Brückenschaltung (210) verbunden ist, wobei d positive Ausgang der Brückenschaltung (210) mit der Anode des Thyristors (208) und der negative Ausgang (21O N) der Brückenschaltung (210) mit der Kathode des Thyristors (208) verbunden sind, so daß bei Anstieg der Ausgangsspannung des Signalformers (38) die Basis des ersten Transistors (204) in Durchlaßrichtung vorgespannt und dementsprechend der erste Transistor (204) leitend wird, wodurch das Potential des Emitters des ersten Transistors (204) auf einen Wert ansteigt, der ausreicht, um die Gate-Elektrode des Thyristors (208) so weit zu aktivieren, daß der Thyristor (20$) leitend wird und einen Strom (37 P) über die Last (P/T 4) von dem ersten Ausgang (60 P) der zweiten Energiequelle (60) zu der Brückenschaltung (210) fließen läßt, der das externe Ausgangs-Fernsignal des Signalgenerators (37) erzeugt.
7. Erdschlußschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Last einen Transformator (T 4) mit einer Primär-und einer Sekundärwicklung (P, S) ist, daB die Primärwicklung elektrisch zwischen den ersten Ausgang der zweiten Energiequelle und den ersten Eingang (110 LI) der Brückenschaltung (210) geschaltet ist, und daß das Ausgangs-Fernsteuersignal bei seinem Auftreten an dem ersten und dem zweiten Ausgang der Primärwicklung ansteht.
8. Erdschlußschutz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenzeichnet, daß eine gemeinsame Leitung (31) mit dem einen Ausgang des Signalformers verbunden ist, daß der Abschaltkreis (68¹) einen zweiten Transistor (168) aufweist und einer der Ausgänge der Zeitverzögerungseinrichtung mit dem gemeinsamen Leiter (31) über einen Widerstand und die KoIlektor-/Emitterstrecke des zweiten Transistors (168) verbunden ist, daß ein erster Anschluß des Sperrkreises (69) mit der Basis des zweiten Transistors (168) verbunden ist, dessen Emitter am einen Ende des

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letztgenannten Widerstandselementes (97 B) liegt und dessen Kollektor an den einen der Ausgänge der Zeitverzögerungseinrichtung angeschlossen ist/ so daß der zweite Transistor - wenn der Sperrkreis nicht durch das Einschaltsignal aktiviert wird in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und dabei praktisch den einen der Ausgänge der Zeitverzögerungseinrichtung mit dem gemeinsamen Leiter (31) über seine Kollektor-/Emitterstrecke und das Widerstandselement (94 B) verbindet, und daß das zweite Ausgangssignal der Zeitverzögerungseinrichtung das Schalterbetätigungsglied im wesentlichen augenblicklich nach Erfassung des vorgegebenen Erdstromwertes beaufschlagt.
9. Erdschlußschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkreis (69) einen dritten Transistor (226), dessen Kollektor dem ersten Eingang des Sperrkreises (69) entspricht, eine zweite Vollweg-Gleichrichterbrücke mit einem positiven und einem negativen Ausgang .sowie einem Eingang, ferner eine erste Eingangseinrichtung aufweist, daß der positive Ausgang der Gleichrichterbrücke (220) mit der Basis des dritten Transistors verbunden ist, während der negative Ausgang der Gleichrichterbrücke (220) am Emitter des dritten Transistors (226) liegt, und daß die erste Eingangseinrichtung mit dem Eingang der zweiten Gleichrichterbrücke (220) verbunden ist.
10. Erdschlußschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Eingangseinrichtung einen zweiten Transformator (T 2) mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung (P, S) aufweist und daß die Sekundärwicklung mit den Eingängen der zweiten Gleichrichterbrücke (220) verbunden ist, während die Primärwicklung für die Aufnahme des externen Einschaltsignals zur Verfügung steht.
11. Erdschlußschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschalter (250) eine Auslösewicklung (147) aufweist, daß der Schalter (48) einen zweiten Thyristor und eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schalter (148) und einer Diode (140 A)

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aufweist, daß das eine Ende der Auslösespule (147) des Abschalters (250) über die Diode (140 A) und denfcweiten Schalter (148) mit der Anode des Thyristors (132) verbunden ist, daß eine zweite Energiequelle mit ersten und zweiten Anschlüssen vorgesehen ist, wobei der erste Anschluß mit dem anderen Ende der Auslösespule (147) verbunden ist, daß die Kathode des Thyristors (132) mit dem zweiten Ausgang de: zweiten Energiequelle verbindbar ist, wenn der zweite Thyristor (132) über seine Gate-Elektrode erregt wird, so daß ein die Auslösespule enthaltender Stromkreis vervollständigt und die Auslösespule aktiviert wird, daß die Abschaltstufe (49) einen vierten Transistor (236) , eine dritte Gleichrichterbrücke mit positiven und negativen Ausgängen (230 P, 230 N) sowie ersten und zweiten Eingängen (230 L, 230 R) sowie eine zweite Eingangseinrichtung aufweist, daß der postive Ausgang (230 P) an der Basis des vierten Transistors (236) liegt, während der negative Ausgang (230 N) mit dem Emitter des vierten Transistors (236) verbunden ist, daß der Kollektor des vierten Transistors (236) mit der Gate-Elektrode des zweiten Thyristors (132) verbunden ist, daß der Emitter des Transistors (236) an der gemeinsamen Leitung (31) liegt, und daß die zweite Eingangseinrichtung an die Eingänge (230 L, 230 R) der Gleichrichterbrücke (230) angeschlossen ist, so daß sie das externe Ausschaltsignal über die BrUkkenschaltung (230) weitergeben kann, um den vierten Transistor (236) in Durchlaßrichtung vorzuspannen und somit die Gate-Elektrode des zweiten Thyristors praktisch an die gemeinsame Leitung (31) zu legen und dadurch zu verhindern, daß der zweite Thyristor einen nennenswerten elektrischen Strom durch die Auslösespule (147) führt.
12. Erdschlußschutz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eingangseinrichtung einen dritten Transformator (T3) mit Primär- und Sekundärwicklung aufweist und daß die Sekundärwicklung an den Eingang der Gleichrichterbrücke (230) angeschlossen ist, während die Primärwicklung zur Aufnahme des externen Ausschaltsignals zur Verfügung steht.

KN/hs/me 3

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