DE366976C - Einrichtung zum selbsttaetigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken in elektrischen Leitungsnetzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 15. JANUAR 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVs 366976 KLASSE 21 c GRUPPE 57

(N 20140 VIIIj21 c^s)

N. V. Lijn Protectie im Haag, Holland.

Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken in elektrischen Leitungsnetzen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Juli 1921 ab.

Elektrische Verteilungsnetzefoestelien, aus einzelnen Strecken. Diese Strecken können sowohl hintereinanidergiereiihit und am Ende ofßen, als auch, miteinander mascheniförrnig· verkettet sein und .größere Ringe ibiiMera. An den· Enidien der einzelnen Strecke sied- Abisdhaltvororicihturagen angeordnet, die aus einfachen Trennschaltern oder aus vollständigen Sdhalt-■mit selbsttätigen, ölsrihalte;ro he-.köonieji. Letztere 'wenden, iinfolge - der

erheblich höheren Kosten nur an den Hauptunterteilungspunkten verwendet, an denen entweder mehrere wichtige Strecken zusammentreffen, oder wo größere Stromabgabe stattfindet.

In neuerer Zeit sind für solche Leitungsnetze Anordnungen zum sogenannten selektiven Überstromschutz bekannt geworden. Der Zweck dieser Anordnungen, besteht darin, eine ίο Teilstrecke im Fall dies Schaidibaftwerdens möglichst sofort kenntlich zu machen oder selbsttätig vom übrigen Netz abzuschalten, ohne daß dessen 'Betrieb gestört wind.

Sowohl die Signalisierung als auch die Abschaltung kann nur an denjenigen Stnecken-■enden erfolgen, wo größere Stationen mit Bedienungspersonal und selbsttätigen ölschaltern. vorhanden sind.

Die meisten der bekannt gewordenen Systeme, 'einerlei ob mit Hilfssehaltern, wie das sogenannte Differentialscbutzsystem, oder ohne besondere Hilfsleitung, welche mit vom Betriebsstrom selbsttätig erzeugter Hilfsspannung arbeiten, sind- hinsichtlich ihrer einstellbaren Empfindlichkeit von der Länge der betreffenden Teilstrecke abhängig. Je länger die Teilstrecke ist, um so geringer wird¹ im allgemeinen die Empfindlichkeit der Anordnung, da z. B. die Ladeströme der Hauptunid der Hilfsstromleiter bekanntlich die Genauigkeit des durch diese Anordnungen hiergestellten Spannungs- oder Stromgleichgewichtszustandes !beeinträchtigen. Infolgedessen müssen die Auslöseorgane mit wachsender Teilstreokenlänge immer unempfindlicher eingestellt wierden, so daß schließlich bei einar gewissen Teilstreckenlänge, die vom verwendeten System albhängt, entweder keine genügende Empfindlichkeit mehr im Fehlerfall vorhanden ist, oder die Gefahr besteht, daß die Anordnung schon, bei normalen Betriabsvorgängen in Tätigkeit tritt.

Diese Erscheinung ist bei allen solchen

Systemen vorhanden, bei denen die Zustände an beiden Teilstreckenenden miteinander in Beziehung gebracht sind, weil der Ladestrom der Teilstrecke diese Beziehung stört.

Um diesem Übelstand abzuhelfen, könnte man die Teilstrecken entsprechend' kurz bemessen. Das ist jedoch wegen der damit verbundenen hohen Kosten im allgemeinen nicht zulässig.

Die Erfindung beseitigt diesen Übelstand derart, daß diese Kosten vermieden werden, und daß die Teilstreakeneinteilung des Netzes durch das selbsttätige Schutzsystem unbeeinflußt bleibt. Das witid erfinidunigsgemäß dadurch erreicht, (daß die einzelnen Teilstrecken, die an ihren beiden Enden selbsttätig wirkende Schalter besitzen, 'selbst wieder in einzelne Abschnitte unterteilt sind, die genau so eingerichtet sind, wie (die Teilstrecken gemäß dem verwendeten Schutzsystem, jadorih an ihren Enden keine selbsttätigen -Schalter be-

, sitzen. Jeder Abschnitt enthält also an seinen Enden genau die Vorrichtungen (Überwachungsorgane) wie eins Teilstrecke, z. B. Transformatoren und¹ Relais, die letzteren wirken aber beim Auftreten eines Fehlers in

j dem betreffenden Abschnitt nicht 'direkt ausschaltend oder signalisierend an ihrem Abscihnittemdie, sondern sie dienen erfinidüngsgemäßdazu, eine Störung des Gleichgewichts der angrenzenden Abschnitte und von diesen aus in den folgenden hervorzurufen .bis zu den nächsten 'beiden Teiilstreckenendian, an welchen dann idfle Abschaltung oder !Signalisierung erfolgt.

; Durch diese Anordnung ist es möglich, eine große Empfindlichkeit des Schutz-

! systems auch für lange Teilstrecken zu erzielen, da die tatsächliche Empfindlichkeit nicht mehr der Teilstrecikenlänge, sondern 'der j Abschnittslänge entspricht.

! Die Art, wie die Störung der angrenzenden Abschnitte erfolgen kann, wird später an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert wenden. Die einzelnen Abschnitte sind an ihren Enden zweckmäßig mit Trennschaltern versehen;, durch welche der gestörte Abschnitt nach erfolgter Abschaltung der Teilstrecke abgetrennt und idarauf die übrigen Abschnitte wieder in Betrieb gesetzt werden können. Bei Doppelstreaken kann nach erfolgter Abtrennung des fehlerhaften Abschnitts die Teilstrecke wieder über den PaTallelabsdhnitt verbunden werden. .

Die Einrichtung gemäß der Erfindung, wonach ein Fehler in einem Abschnitt eine Störung des Gleichgewichts im benachbarten Afb- ¹QQ schnitt und !dadurch scihließlieib das selbsttätige Albschalten der betreffenden Teilstrecke hervorruft, kann für alte Schutzsysteme der erwähnten Art Anwendung finden. Es ist hierbei gleichgültig, ob es sich um ein System ^1<J5 bandelt, bei idem getrennte Hilfsfeiter magnetisch mit dem Hauptlieiter, jedoah ahne leitende Verbindung mit ihm, gekoppelt sind oder um ein solches, bei dem zwei parallel geschaltete, d.h. an, den Enden miteinander ^X1° verbundene Leiter magnetisch gekoppelt sind. Bei einem Schutzsystem der letzteren Art sind zwei Drahtgruppen als Nelbenleiter vorhanden, die schwach voneinander und vom Hauptleiter isoliert sind und' als Decklage auf ¹¹S dem Hauptleiter liegen. Zwischen den beiden Nehenleitergruppien wird! eine Potentialdifferenz durch Transformatoren hervorgerufen, welche Potentialdifferenz ibeim Auftreten eines Fehlens das Auslösen der Teilstreckenschalter herbeiführt.
Bei Anwendung ider Erfindung auf dieses

Systam wird .nun «ine lange Teilstrecke in eine Anzahl Abschnitte unterteilt. Jeder Abschnitt 'sieht genau so aus wie sonst die ganze Teilstrecke, id', ib. 'er (hat seine spanniungerzeugenden .itmid ausilösienden Organe (Transformatoren unid Relais), und an jedem AIbschoittspunkt sind¹ die iDecklagendrähte mit dem zentralen Hauptleiter in leitender Verbindung. Die Abschnittspunkte, welche keine ίο Teifetrecfcenpitmkte sind, besitzen aber !seine ölschalter, somdero das Relais eines Abschnitties wirkt dort im Fehler falle störend auf idie angrenzenden Absabnitte.

lAuif der Zeicihniu.ng sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes idargesteldt, und .zwar anigiewiendtet aiuf ein anderes bekanntes Schiutasystem (Patent 290735 und 313542), bei dam ein Netenlerter mit dem Hauptleiter im !besonderer Weise magnetisch verkettet und leitend verbunden ist.

lAbib. ι zeigt eine Teilstrecke, die 'beispielsweise in zwei Abschnitte 11 und 12 geteilt ist. An den beiden Enden- 'der Teilstrecke sind' idie selbsttätigen Schalter 13 und 14 angeordnet. Die Abschnitte 11 und 12 können durch einen Trennschalter 15 «von Hand voneinander getrennt wenden. -Sie Ihaiben an ihren beiden -Enden je einen Koppeltrans formator unit den Wicklungen 21, "22, 23., 24 im Hauptleiter und den Wicklungen 21:1, 221, 23,1, 241 im Nebenleiter, ferner je ein Differentialinstrument (Relais.) 16, 17, 18, 19.

Der Strom, der beim Auftreten eines Fehlers im Abschnitt 1.1 oder 12 in der Wicklining 171 oder 181 der Differientialinstrumente 17 oder 18 fließt, ruft auf beliebige Weise eine Störung des !Gleichgewichts des 'benachbarten Abschnitts hervor. Dagegen führen die in den Wicklungen °i6i und! 191 der Instrutnente 16 und¹ 19 auftretenden Ströme die Auslösung, der TeilstneckenschalSter 13 und 14 herbei.

(Bei der Anordnung nach Abb. ϊ wird die Störung des Gleichgewichts diadurah hierbeigeführt, daß Haupt- und Nelbenleiter ,miteinander kurzgeschlossen werden. Zu diesem Zweck sind -Kontakte 25 unid 26 unit den Haupt- uindi Nebenleiteirn' verbunden, die überbrückt werden, wenn die Wicklung 181 oder 171 des Differentiialiinstruments 18 oder 17 im !benachbarten Abschnitt Strom erhält.

Wind) also beim Auftreten eines Fehlers in dem Abschnitt 11 der GleichgewichtsKUStand gestört, so erhält die Wicklung 161 Strom und veranläßt die Auslösung des selbsttätigen Sahalters 13 der Teilstrecke. Auch in der Wicklung 171 fließt ,Strom, so-daß der Magnet 261 anspricht und den Kontakt 26 kurzschließt. Dies ruft eine Störung dies Gleichgewichtsziustandes im Abschnitt 12 henvor, so daß ein- Strom in der Wicklung 191 entsteht, der die Auslösung des selbsttätigen Schalters 14 der Teilstrecke veranlaßt. Andererseits spricht bei einem Fehfer im Abschnitt 12 der Magnet 251 an. und schließt den Kontakt 25 kurz, wodurch idas Gleichgewicht im Abschnitt 11 gestört und dieser bei 13 abgeschaltet wird!.

Bei dem Ausführungsibeispiel gemäß Abb. 1 sind nur zwei Teilstreckenabscimitte angenommen, an denen das Grundsätzliche der Erfindung erläutert worden ist. Natürlich kann man, die Teilstrecken in eine größere ZaW von Abschnitten unterteilen. Weno bei eimer z. B. in fünf Abschnitte geteilten Strecke im mittlerem; d!. h. idem dritten Abschnitt ein Fehler auftritt, so irufen dessen beide Differential instrumente in idien benachlbarten (zweiten und vierten) Abschnitten der Teilstrecke eine Störung dies Gleichgewiichtszustandes hervor, die sich nach dem ersten und! fünften Abschnitt weiter fortpflanzt, wo. ■dann· idie selbsttätigen- Schalter in Wirkung treten. Dann können von Hand 'die Trennschalter geöffnet werden, die den fehlerhaften Abschnitt eingrenzen!, wonach die übrigen Abschnitte sofort wieder in Betrieb genommen werden können. Die Abschnittlänge wind so gewählt, daß die die empfindliche Eins-telfeng der Relais (Diffetientiialiinstmimente) !beeinträchtigenden Ersdheinunigen, z. B. der Ladestrom des Albscibniitts, klein genug bleiban, um die Auslös'eorganie genügend empfindlich einstellen zu können. Die Höhe der Betriebsspannung spielt deshalb eine Rolle für idie Wahl¹ der Abischnittslänge. Man. erzielt also trotz großer Länge der TeLIistnecke die größere Empfindlichkeit der Auslösung, weiche dter Abschindttsiänige lentispriahtj ■und braucht idalbei inur einen geringen Teil' der Teilstrecke aus idem Betrieb lzu nehmen.

In Abb. 2, 3 und 4 sind andere Auoridiniungera zjum Stören des Gleicbgewichitsizuistandes benachbarter Abschnitte dargestellt. tE® sind der Einfachheit haliher nur idie zusammenstoßenden Enden zw'eiier Abschnitte gezeichnet.

In der Anordnung nach Abb. 2 .wind der Glieiahgewidbts-zustand dadurch gestört, 'daß der Stromkreis der Nelbenleiter unterbrochen wind. Zu -diesem -Z!wedk ,sind Schalter 27 und 28 angeordnet, die unter der Wirkung von Magneten 271 und 281 stehen, die ihrerseits im Fehler fall von den Wicklungen 181 und 171 Strom erhalten.. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche wie ibai der Anordnung nach Abb. 1.

AbIb. 3 zeigt eine Anordnung, bei¹ der zwecks Störung des Gleichgewichts die Wicklungen, 221 und¹ 231 ider Koppieltransformatoren ins 'den -Nebenleitenn durch einen Schalter 224 und 234 kurzgeschlossen werdem kön-

η-en, wenn ,die Magnete 225 und' 235 aus den Wicklungen 181 und¹ 171 Strom erhalten,.

Man kann auch durch die Wicklungen 181 und- 171 der Differentialin-strumente 18 und 17 eine Wicklung- 222 odier 232 auf den Koppeltransformatoren beinflussen, -welche das Gleichgewicht der Teilstreokenabsobnitte stört, wie dies im Abb. 4 dargestellt ist.

Wenn es sich um Teilstrecken handelt, innerhalb idenen weitere Leitungen abzweigen (Anzapfungen), so kann die !beschriebene Einrichtung' ebenfalls verwendet werden. Eiine solche Anordnung ist in Abb. 5 'dargestellt; zum Stören, .des Gleichgewichts dient das Kurzschließen von Haupt- und N>ebenleiter im benachbarten Abschnitt, wie bei der Anordnung nach Abb. 1.

Die Abschnitte 11 und 12 särad rechts und links vom Abzweigpunkt dier Anzapfileitumg 40 mit Trennschaltern; 35 und 36 versehen. Sie haben im übrigen Koppelixansfortnatoren und Diffierentialinstrumente, wie in Abb. ι dargestellt. Die Zweigleitung· 40 ist ebenfalls mit Trennschalter 37, Koppeltrans formator 30, 301 und Differentialinstruiment 31 ausgerüstet.

Tritt in der Leitung 40 ein Fehler auf, so erhält die Wicklung 311 ihres Differentialinstruments Spannung· und schickt einen Strom durch die Wicklungen 251 und' 261, wodurch die Kontakte 25 und 26 geschlossen und ein Kurzschluß zwischen Haupt- und Nebenleiter der Abschnitte 11 und' 12 hergestellt wird', so daß das Gled-ahgeiwicht im den Abschnitten 11 und 12 gestört wird. Diese Störung pflanzt sich in den; anschließeniden Abschnitten weiter fort, bis schließlich am End'e der Teilstrecke dier selbsttätige Schalter auslöst.

Fehler im Abschnitt 11 rufen einen Strom in dem Kreis 171, 262, 291 hervor und stören die Abschnitte 12 und¹ 40 durch Schließen der Kontakte 26 und¹ 29. Bei einem Fehler im Abschnitt 12 sendet die Wicklung 181 einen Strom durch 252 und 292, schließt die Kontakte 25 und 29 und' stört dadurch die Abschnitte 11 und 40.

Die gegenseitige Verkupplung der Relais

(DifEerentialinstrumente) idier drei aneinander grenzenden Abschnitte mit deren Störungekontakten äst im vorliegenden- Fall durch drei getrennte Stromkreise und doppelte Spulen an den Kontaktauslöserm (Magneten) bewirkt, ohne andere Ausführungsformen dieser Kupplung und¹ dier Störungserzeugung auszuschließen.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken in elektriisehem Leitungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß lange oder angezapfte Teilstrecken selbst in Abschnitte unterteilt sind:, die imi-t Ülbierwachungsorganen ausgerüstet sind, woibei die Ülberwachungsorgane eines Abschnitts dm Fall «ines in diesem Abschnitt auftretenden Fehlers die angrenzenden Abschnitte stören, dadurch das Ansprechen von 'denen Überwachungsorganen und schließlich die Abschaltung oder Signalisierung an den. 'nächstliegenden Tailstreckengrenzen hervorrufen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, da-■durch gekennzeichnet, daß die auf Störungen ansprechenden Relais eines Ab- Schnitts Kontakte beeinflussen, deren Wirkung eine Störung des Gleichgewichts der benachbarten Abschnitte hervorruft.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, da- ;durch gekennzeichnet, daß die Relais eines Abschnitts Kontakte zwischen Haupt- und Nebenleiter der benachbarten Abschnitte kurzschließen (Abb. 1 und 5).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais eines 8g Abschnitts die Unterbrechung eines Stroimzweiges der angrenzenden Abschnitte herbeiführen (Abb. 2).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais eines Abschnitts die Wicklungen der Transformatoren der benachbartem Abschnitte kurzschließen (Abb. 3).
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, idiaidiurch gekennzeichnet, daß die Relais eines Abschnitts eine Wicklung beeinflussen, welche die magnetischen Verhältnisse der Überwachungsorgane (z. B. Transformatoren) der Nachbarabsahnitte stört (Abb. 4).

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.