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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Für elektrische Netze, insbesondere für Hochspannung, sind verschiedene Schutzsysteme vorgeschlagen worden, welche aber die Anforderungen der Praxis nicht immer erfüllen konnten. Diese Anforderungen lauten: Bei einem Defekt in einem Netz, sei es ein Netz mit einfachen Ausläufern, sei es ein maschenförmiges Ringnetz, darf nur der kranke Teil herausgeschnitten werden, die gesunden TeileFor electrical networks, especially for high voltage, various protection systems have been proposed, but which meet the requirements could not always meet in practice. These requirements are: At a defect in a network, be it a network with simple extensions, be it a mesh-shaped one Ring mesh, only the diseased part may be cut out, the healthy parts

ίο sollen im Betrieb bleiben. Durch Benutzung von allerlei Zeiteinstellungen und durch Verbindungen von Maximaleinstellungen und Rückstromeinstellungen, durch Ausnutzung des Sinkens der Spannung usw. sind verschiedene Schutzsysteme entwickelt worden. Man hat auch ein Schutzsystem verwendet, bei welchem die Summe der Phasenströme kontrolliert wird oder bei welchem die Differenz der an den Enden ein und derselben Leitung fließenden Stromstärken zum Betätigen der Schutzvorrichtungen verwendet wird. Alle diese Systeme haben sich nicht einbürgern können, weil sie teilweise unzuverlässig, teilweise teuer sind, umfangreiche Anlagen von' Hilfsleitungen erfordern und die Anlagen kompliziert machen. Die Erfindung verwendet nun einen neuen Grundgedanken für den Schutz solcher Anlagen, indem für den Schutz eines beliebigen Leitungsstranges die Nennstromstärken der anstoßenden Leitungsstränge zugrunde gelegt werden. Dabei werden in gewissen Fällen nur die zur Zeit im Betrieb befindlichen Leitungsstränge berücksichtigt werden müssen, in _r anderen Fällen wird es genügen, ein für allemal sämtliche anstoßenden Leitungsstränge zugrunde zu legen.ίο should remain in operation. By using all sorts of time settings and by combining maximum settings and reverse current settings, by taking advantage of the drop in voltage, etc., various protection systems have been developed. A protection system has also been used in which the sum of the phase currents is controlled or in which the difference in the currents flowing at the ends of the same line is used to operate the protection devices. None of these systems have become naturalized because they are partly unreliable, partly expensive, require extensive systems of auxiliary lines and make the systems complicated. The invention now uses a new basic idea for the protection of such systems, in that the nominal current strengths of the adjacent cable strands are used as a basis for the protection of any line strand. Here are in some cases only the wiring harnesses located currently in use must be considered in _r other cases it will be sufficient to put once and for all, all adjoining wiring harnesses based.

Die Fig. 1 zeigt ein Schema einer zu sichernden Anlage. Eine Kraftanlage enthält sechs gesicherte Generatoren ä 100 Amp. und arbeitet auf zwei entsprechend gesicherte Fernleitungen I, II mit je 300 Amp. Wenn nun nur ein Generator im Betrieb ist, so würde dieser Generator nur mit 100 Amp. gesichert sein. Findet also an der Fernleitung ein Defekt statt, welcher ihr mehr als 100, aber weniger als 300 Amp. entzieht, so würde nicht die Fernleitung, sondern der Generator abgeschaltet werden, also gerade die unerwünschte Wirkung eintreten.Fig. 1 shows a scheme of a to be secured System. A power plant contains six secured generators of 100 Amp. And works on two appropriately secured long-distance lines I, II with 300 Amp each. If only one If the generator is in operation, this generator would only be secured with 100 amps. So if there is a defect in the long-distance line, which you have more than 100, but less than 300 Amp., the generator would not be switched off, but the long-distance line are, so just the undesirable effect occur.

Nach der Erfindung wird nun der Schalter m nicht nach der Nennstromstärke seiner Fernleitung I eingestellt, sondern nach den Nennstromstärken der anstoßenden Leitungsstränge, welche an den Sammelschienen der Zentrale zusammenlaufen. Die dort zusammenkommende Leistung unter Vernachlässiguug des Stranges I würde gleich der Summe der Nennstromstärken der "augenblicklich arbeitenden Stromerzeuger abzüglich der Summe der Nennstromstärken der augenblicklich eingeschalteten Stromabnehmer sein. Wenn also zwei Generatoren und die Fernleitung II abgeschaltet sind, so würde die Sicherung des Kreises I bei m gleich der Summe der Nennstromstärken der vier laufenden Generatoren der Zentrale sein, also 400 Amp. Ist dagegen statt vier nur eine einzige Maschine in der Zentrale im Betrieb, so würde die Sicherung des Schalters m für 100 Amp. zu bemessen sein.According to the invention, the switch m is now not set according to the nominal current strength of its long-distance line I, but rather according to the nominal current strengths of the adjoining line strands which converge on the busbars of the control center. The power that comes together there, neglecting line I, would be equal to the sum of the nominal currents of the "currently operating power generators minus the total of the nominal currents of the currently switched on pantographs. If two generators and the long-distance line II are switched off, the fuse for circuit I would be at m be equal to the sum of the nominal currents of the four running generators in the control center, i.e. 400 amps. If, on the other hand, there is only one machine in the control center instead of four, the fuse of switch m would have to be rated for 100 amps.

Neben dieser nach Nennstromstärken der anstoßenden Stränge zu bemessenden (zweckmäßig ungedämpften) Auslösung wird nochIn addition to this, which is to be measured according to the nominal currents of the adjoining strings (expedient undamped) tripping is still possible

eine gedämpfte Auslösung vorgesehen werden, welche dann eintritt, wenn die vorerwähnte Auslösung höher eingestellt werden muß, als die Leistungsfähigkeit der zu schützenden Leitung I beträgt. -Man würde also beispielsweise ein Maximalrelais mit Zeiteinstellung für 300 Amp. neben dem ungedämpften Maximalrelais mit der nach Nennstromstärken der anstoßenden Leitungsstränge abzustufenden Einstellung verwenden. Das einfache gedämpfte· Maximalrelais schützt die Leitung gegen Überlastung durch die wesentlich stärkere Maschinenleistung des Werkes. Das abgestufte ungedämpfte Relais schaltet die Leitung aus, wenn in ihr ein Defekt entstanden ist.a damped release can be provided, which occurs when the aforementioned Tripping must be set higher than the performance of the line to be protected I is. - For example, you would have a maximum relay with time setting for 300 Amp. In addition to the undamped maximum relay with the rated current of the triggered Use the wiring harness graded setting. The simple muted Maximum relay protects the line against overload due to the significantly higher machine performance of the work. The graded, undamped relay switches off the line if a defect has arisen in it.

Es ist möglich, diese Anordnung so zu verwenden, daß der Betriebsleiter jeweils die in Frage kommende Einstellung des abgestuften Relais ermittelt und von Hand herstellt. Zweckmäßiger wird man aber diese Arbeit selbsttätig verrichten lassen, etwa wie eine schematische Darstellung in Fig. 2 erläutert. HierIt is possible to use this arrangement in such a way that the operations manager responds to the in The question of the setting of the graduated relay is determined and produced by hand. More expedient but this work will be done automatically, like a schematic Illustration in Fig. 2 is explained. here

♦ ist ein Wagebalken B vorhanden, an welchem an beiden Seiten Gewichte angreifen, während die durch einen Pfeil P dargestellte Kraft der vom Strom der zu schützenden Freileitung durchflossenen Relaisspule an dem rechten Arm angreift. Durch Auflegen von Gewichten auf den rechten Arm wird demnach die Stromstärke, bei welcher das Ansprechen erfolgt, erhöht,, durch Auflegen von Gewichten auf den linken Arm verringert. Die Gewichte können so abgepaßt sein, daß jedes der Stromstärke eines der anstoßenden Stränge entspricht. Das Auflegen wird etwa in der Weise bewirkt werden können, daß z. B. beim Einschalten einer anstoßenden Energiezuleitung durch einen Hilfsschalter die Spule S erregt wird, welche durch Anziehen eines Kernes K ein Gewicht G auf den am Wagebalken rechts hängenden Haken legt. Für jeden anstoßenden Leitungsstrang ist eine entsprechende Belastungsvorrichtung, bestehend aus Spule S, Kern K, Gewicht G vorzu-■ sehen.♦ There is a balance beam B on which weights act on both sides, while the force of the relay coil through which the current from the overhead line to be protected flows, represented by an arrow P, acts on the right arm. By placing weights on the right arm, the strength of the current at which the response occurs is increased, and by placing weights on the left arm, it is reduced. The weights can be adjusted so that each corresponds to the amperage of one of the adjoining strands. The hang up can be effected approximately in such a way that, for. B. when switching on an abutting power supply line through an auxiliary switch, the coil S is excited, which by tightening a core K puts a weight G on the hook hanging on the right of the balance beam. A corresponding loading device consisting of coil S, core K, weight G is to be provided for each adjoining line.

Eine leicht anzustellende Überlegung führt dazu, bei der Sicherung einer Ableitung nur die Zuleitungen zu berücksichtigen, dagegen die weiteren Ableitungen zu vernachlässigen, da sie schwach oder gar nicht belastet sein können.An easy consideration to make leads to the safeguarding of a derivation only to take into account the supply lines, while neglecting the other discharges, as they can be lightly loaded or not at all.

Wenn die Sicherung nur gegen vollständigen Kurzschluß zu erfolgen hat und im Falle eines solchen Kurzschlusses der Strom mit Sicherheit größer wird als die Summe der Nennstromstärken aller vorhandenen anstoßenden Leitungsstränge, so ist es nicht erforderlich, nur die jeweils im Betrieb befindlichen Leitungsstränge zu berücksichtigen und je nach den Verhältnissen des Betriebes die Einstellung zu ändern, sondern man kann auch in diesem Falle, der praktisch häufig eintritt, die Sicherung nach den Nennstromstärken sämtlicher anstoßenden Stränge bemessen, d. h. auf ein festes Maß einstellen. Man vermeidet dadurch die im Betriebe nicht ganz angenehme und die Anlage komplizierende Anordnung der veränderlichen Einstellung.If the protection only has to be done against a complete short circuit and in the event such a short circuit the current will certainly be greater than the sum of the Nominal currents of all existing connecting cable strands, so it is not necessary to only to take into account the cable strands currently in operation and depending on the conditions of the company to change the attitude, but one can also in this Trap that occurs practically often, the fuse according to the rated currents of all dimension the abutting strands, d. H. set to a fixed level. This avoids the arrangement of the changeable ones, which is not entirely pleasant in the company and complicates the system Setting.

Eine Anwendung des Systems auf Ringleitungen zeigt Fig. 3 zunächst in einem sehr einfachen Fall. An einem Knotenpunkt K stoßen zwei Stränge des Ringes und eine Stichleitung zusammen. Letztere wird bei C in bekannter Weise durch eine ungedämpfte Maximalauslösung entsprechend ihrer eigenen Leistungsfähigkeit gesichert. Findet ein Kurzschluß bei X statt, so soll der Schalter A herausfallen. Unter normalen Verhältnissen kann im äußersten Falle von dem Knotenpunkt K zur Richtung X ein Strom fließen, welcher gleich der Nennstromstärke des benachbarten Zuleitungs- bzw. Ringstranges B ist, nämlich dann, wenn A keinen Strom zuführt, C ausgeschaltet ist und B voll belastet ist. Übersteigt der Rückstrom vom Knotenpunkt K nach A die Leistungsfähigkeit des Stranges B, so ist ein Defekt in der Stelle X vorhanden, und die Ausschaltung von A erwünscht. Demnach wird der Schalter bei A mit einer Rückstromeinstellung versehen, welche erst dann wirkt, wenn die Größe des Rückstromes vom Knotenpunkt K her die Leistungsfähigkeit des anstoßenden Ringstranges B übersteigt. Diese Rückstromauslösung wird ungedämpft ausgeführt. Um außerdem eine dauernde Überlastung des Stranges A zu verhindern, wird man noch eine gedämpfte Maximalauslösung für die Leistungsfähigkeit dieses Stranges selbst verwenden, wobei es dem Konstrukteur überlassen bleibt, welche Art der Dämpfung er verwendet.An application of the system to ring lines is shown in FIG. 3, initially in a very simple case. At a node K , two strands of the ring and a stub line meet. The latter is secured at C in a known manner by an undamped maximum release according to its own performance. If there is a short circuit at X , switch A should fall out. Under normal conditions, in the extreme case, a current can flow from node K to direction X , which is equal to the nominal current strength of the neighboring supply line or ring section B , namely when A is not supplying any current, C is switched off and B is fully loaded. If the return current from node K to A exceeds the capacity of line B, then there is a defect in point X , and the disconnection of A is desired. Accordingly, the switch at A is provided with a reverse current setting, which only takes effect when the magnitude of the reverse current from node K exceeds the capacity of the adjacent ring line B. This reverse current release is carried out undamped. In addition, in order to prevent permanent overloading of line A , a damped maximum release will be used for the performance of this line itself, whereby it is up to the designer which type of damping he uses.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 würde also der Schalter A sofort auslösen, wenn der Rückstrom größer als die Leistungsfähigkeit des Stranges B ist. Er würde gedämpft ausschalten, wenn der Strom größer als die Leistungsfähigkeit des Stranges A selbst ist. Analog würde der Schalter B mit einer ungedämpften Rückstromauslösung für Rückstrom größer als A und mit einer gedämpften Maximalauslösung für Ströme größer als B, schließlich der Schalter C₁ wie bereits gesagt, mit einer ungedämpften Maximalauslösung für Ströme größer als C zu versehen sein.In the arrangement according to FIG. 3, switch A would trigger immediately if the return current is greater than the capacity of line B. It would switch off attenuated if the current is greater than the capacity of line A itself. Similarly, switch B would have to be provided with an undamped reverse current release for reverse current greater than A and with a damped maximum release for currents greater than B, and finally switch C _1, as already mentioned, with an undamped maximum release for currents greater than C.

Ein ganz allgemeiner Fall ist in Fig. 4 dargestellt. An einem Knotenpunkt stoßen vier Ringleitungen a, b, c, d und zwei Stichleitungen e, f zusammen. Hier wird jede Stichleitung eine ungedämpfte Maximalauslösung erhalten, bzw. wenn in der Stichleitung mehrere Schalter hintereinanderliegen, auch eine gedämpfte Maximalauslösung. Jede der Ringleitungen erhält neben ihrer gedämpften Maximalaus-A very general case is shown in FIG. Four ring lines a, b, c, d and two stub lines e, f meet at a junction. Here, each branch line is given an undamped maximum release, or if there are several switches in the branch line, also a damped maximum release. In addition to its attenuated maximum output, each of the ring lines

lösung nach ihrer eigenen Leistungsfähigkeit eine ungedämpfte Rückstromauslösung entsprechend der Summe der Leistungsfähigkeiten aller anstoßenden Ringstränge; also wird z. B.solution according to their own performance, an undamped reverse current release accordingly the sum of the capacities of all adjacent ring strands; so z. B.

der Strang α gegen Rückstrom ungedämpft gesichert nach der Leistung b plus c plus d, ferner gegen Überlastung gedämpft gesichert nach seiner eigenen Leistung a. the line α secured against reverse current undamped according to the power b plus c plus d, furthermore secured against overload, dampened according to its own power a.

Wenn in einem Ringe eine große AnzahlIf in a ring a large number

ίο von Schaltern hintereinandergeschaltet ist, so wird man ohne die an sich bekannte verschiedene Dämpfung der einzelnen Relais nicht auskommen können, aber die neue Anordnung ermöglicht, in den einfacheren Fällen diese Dämpfungen so einzustellen, daß der gewünschte Erfolg eintritt. Während nämlich bei der bisherigen Anordnung beide Enden ein und derselben Strecke, z. B. zwischen zwei Knotenpunkten, gleich behandelt werden mußten, kann bei der neuen Anordnung eine Abstufung der Zeiteinstellung an den Schaltern der Ringstränge von der Zentrale aus stattfinden, weil beide Enden verschieden behandelt werden müssen.ίο is connected in series by switches, so you will not be without the well-known different attenuation of the individual relays can get by, but the new arrangement allows this in the simpler cases Adjust the damping so that the desired result occurs. While in the previous arrangement both ends one and the same route, e.g. B. between two nodes, had to be treated equally, With the new arrangement, the time setting on the switches can be graded of the ring strings take place from the central office, because both ends are treated differently Need to become.

In der Fig. 5 ist ein Ringsystem dargestellt, welches von der Zentrale C über die Knotenpunkte I, II, III, IV, V zur Zentrale zurückführt. An den Knotenpunkten können beliebige Stichleitungen abzweigen. Betrachtet man zunächst den anstoßenden Ringstrang von der Zentrale C zum Knotenpunkt I, so würde im Falle eines . Kurzschlusses in demselben der Strom von der Zentrale entweder über den Schalter a_x direkt im Sinne des Uhrzeigers oder über den ganzen Ring und den Schalter «₂ entgegengesetzt dem Uhrzeiger zuströmen. Bei letzterer Stromrichtung soll nun der von der Zentrale aus letzte SchalterIn FIG. 5, a ring system is shown which leads back from the control center C via the nodes I, II, III, IV, V to the control center. Any stub lines can branch off at the nodes. If you first consider the adjoining ring line from the control center C to the node point I, in the case of one. Short-circuit in the same the current from the control center either via the switch a _x directly in the clockwise direction or via the entire ring and the switch « ₂ counterclockwise. With the latter current direction, the last switch from the control center should now be used

zuerst ausschalten, während die für die gleiche Stromrichtung empfindlichen Schalter &_ä, c₂, d₂, e₂, f₂ nicht herausfallen sollen. Man wird also die Dämpfung von «₂ ganz gering machen und von hier über δ₂, C₂, d₂, e₂ nach f₂ ansteigen lassen, so daß etwa die in der Figur angeschriebenen Zeiten in Sekunden einzuhalten sind.switch off first, while the switches & _ä , c ₂ , d ₂ , e ₂ , f ₂ sensitive to the same current direction should not fall out. _{The attenuation of 2} will therefore be made very small and from here it will be allowed to increase via δ ₂ , C ₂ , d ₂ , e ₂ to f ₂ , so that the times indicated in the figure in seconds must be observed.

Für die Zeiteinstellung der Schalter a_x, b_1} C₁, d_v e_x, f₁ ergibt sich auf gleiche Weise — Kurzschluß zwischen C .und V — eine entsprechende Abstufung von der Zentrale ab derart, daß der der Zentrale zugekehrte Schalter U₁ die höchste Zeit — wie f₂ — und von dort aus die weiteren Schalter geringere Zeiten erhalten, wie in der Fig. 5 angegeben.For the time setting of the switches a _x , b _1} C ₁ , d _v e _x , f ₁ results in the same way - short circuit between C. And V - a corresponding gradation from the control center in such a way that the switch U facing the control center ₁ the highest time - like f ₂ - and from there the further switches receive lower times, as indicated in FIG. 5.

In ähnlicher Weise ist das System für andere als die beschriebenen Netzformen anzuwenden. The system can be used in a similar way for network types other than those described.

Claims

Patent Claims:
ι. Protective device for electrical networks, characterized in that the string to be protected is secured according to the nominal current strength of the adjoining strands, in such a way that it is switched off when the current intensity in it exceeds the algebraic sum of the nominal currents in the adjoining cable strands.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that for the formation the algebraic sum of the nominal currents of the connecting lines only takes into account the power supply lines will.

3. Protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the Setting of the fuses according to the sum of the nominal currents of the lines currently in operation, connecting lines is hit.

4. Protection device according to claim 1,

2 or 3, characterized in that the desired setting of the fuse by Gradation of the opposing forces on the relevant relay takes place.

5. Protection device according to claim 4, characterized in that the gradation the setting automatically by switching on the switches of the neighboring Strands is made.

6. Protection device for electrical ring networks according to claim 1, characterized in that that each ring section receives a reverse current relay set in such a way that a trip only with one Reverse current occurs, which is greater than the sum of the nominal currents of the others, ring strands attached to the junction.

7. Protection device for electrical ring networks according to claim 6, characterized in that that the reverse current relay of the switch at the beginning of the individual ring lines, from the control center in a circulating sense viewed from, decreasing attenuation is obtained while the reverse current relay is the switch at the end of each Ring strands, considered in the same direction of rotation, get increasing damping.

8. Protection device according to claim 1 or the following, characterized in that that in addition to the graduated relay, a maximum relay provided with greater damping is used according to the performance of the strand to be secured.

1 sheet of drawings.