DE401876C - Einrichtung zum selbsttaetigen Abschalten von beschaedigten Leitungsteilen in Verzweigungsnetzen mit beliebig vielen Maschen und Knotenpunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Leitungsnetzen oder Hochspannungsanlagen gegen Betriebsunterbrechungen, die durch Erd- oder Kurzschluß in einer der Netzleitungen hervorgerufen werden. Im allgemeinen werden bei Leitungsnetzen die · Unterstationen, welche die elektrische Energie den einzelnen Verbrauchern zuführen, von mehreren Leitungen gespeist. Zur Vermeidung

ίο von Betriebsstörungen in unbeteiligten Netz- ^; teilen sind nun bei auftretenden Erd- oder Kurzschlüssen nur die Leitungen auszuschalten, welche die Fehlerstelle enthalten. Die übrigen sollen aber ihren Dienst weiter verrichten.

Diese Aufgabe wurde bisher durch meist recht verwickelte Schaltungen, in der Regel unter Verwendung von Zeitrelais mit abgestuften Schaltzeiten und von Rückleitungsrelais, Spannungsabfallrelais, zeitabhängigen > Relais u. dgl., gelöst. Nur wenn die Netze eine verhältnismäßig einfache Form haben, , z. B. ringförmig ausgebildet waren, kam man i mit verhältnismäßig einfachen Mitteln aus. Handelte es sich dagegen um vielverzweigte Netze mit zahlreichen Maschen und Knoten- , punkten, so wurde die Sicherheitsschaltung i recht unübersichtlich.

Die Erfindung bietet auch in diesem Falle eine einfache Lösung der Aufgabe, aus den zu einem Knotenpunkt führenden Leitungen j nur die gestörten auszuscheiden und abzuschalten. Sie besteht in dem Einbau von zeitunabhängigen Stromrelais in jede der zu den Knotenpunkten führenden Leitungen, die derart aufeinander abgestimmt sind und miteinander zusammen arbeiten, daß nur das den größten Strom führende anspricht und die zugehörige Leitung vom Knotenpunkt abtrennt. Man verwendet z. B. einen Höchststromausschalter an den Knotenpunkten, der bei Auftreten eines Kurzschlußstromes in einer oder mehreren der zu einem Knotenpunkt führenden Leitungen in Tätigkeit gesetzt wird und in der Weise mit in jede der Leitungen geschalteten Stromzeigern oder Stromrelais zuf aminen wirkt, daß er einen Kontaktschluß mit demjenigen von ihnen bewirkt, das den größten Strom führt und auf diese Weise die Abschaltung der zugehörigen Leitung veranlaßt. Eine einfache Anordnung ergibt sich, wenn man die eine Kontaktreihe auf einem beweglichen Körper anbringt, der von dem der beschädigten Leitung zugeordneten Relais zuerst erreicht und von ihm beiseite geschoben wird, so daß kein Kontaktschluß durch die übrigen Relais erfolgen kann.

Die Erfindung ist in den Abbildungen veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. 1 ein Anwendungsbeispiel für die neue Anordnung bei einem vielverzweigten Netz und Abb. 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung gemäß der Erfindimg. Die Unterstation U (Abb. 1) sei ein Knotenpunkt eines im übrigen ganz beliebig verzweigten Verteilungsnetzes, in dem auch beliebig viele Zentral- und Unter-Stationen vorhanden sein können. Zu dieser L^Tnterstation, von der aus die elektrische Energie den einzelnen Verbrauchern zugeleitet wird, führen in dem dargestellten Beispiel vier Leitungen L₁, L₂, L₃, L₄. In jede der vier Leitungen ist je ein Stromwandler St (Abb. 2) eingeschaltet, an deren Sekundärwicklungen je ein Maximalstromrelais ¹Ii und ein mit diesem in Reihe geschaltetes Stromrelais oder Stromzeiger R angeschlossen sind. An die Kontakte der einzelnen Maximalstromrelais M ist ein besonderer, zweckmäßig von einer fremden Spannungsquelle gespeister Stromkreis angeschlossen, der einen Elektromagneten £ enthält.' Dieser Elektromagnet £

*/ Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:

Gustav MyIo in Berlin-Reinickendorf.

wirkt auf einen Anker A, der durch eine Sperrklinke einen unter dem Einfluß der Schwere oder einer Federkraft stehenden Balken B festhält. Auf diesem Balken sitzen die vier den einzelnen Leitungen zugeordneten Metallstücke a, b, c, d den vier als Stromzeiger wirkenden Relais R₁, R₂, R₃, R₄ gegenüber. Die Eisenkerne dieser Relais sind in ihrer Längsrichtung verschiebbar angeordnet

ίο und werden durch je eine Feder in einer bestimmten Nullage gehalten, durch den ihre Spule durchfließenden Strom aber je nach dessen Stärke mehr oder weniger in die Spule hineingezogen. Mit den Eisenkernen sind die Gegenkontakte a_lt b_x, C₁, U₁ starr verbunden. Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Tritt z. B. in der Leitung L₃ ein Kurzschluß auf, dann wird infolge des starken Kurzschlußstromes in L₃ und auch den anderen Leitun- gen durch die Maximalstromrelais M der Elektromagnet E erregt. Die Arretierung des unter dem Einfluß der Schwere stehenden Balkens B wird aufgehoben. Dieser gleitet, gehemmt durch das Windfangwerk W, langsam abwärts. Gleichzeitig aber haben die beweglichen Teile der einzelnen Relais R₁ bis R₄ entsprechend den verschiedenen Strömen in der zugehörigen Leitung eine verschiedene Stellung eingenommen, und zwar wird der Eisenkern des Relais R_s, da in der Leitung L₃ der stärkste Kurzschlußstrom fließt, am tiefsten in die zugehörige Spule eintauchen. Die Eisenkerne der anderen Relais R₁, R₂, R₄ werden weniger tief eintauchen, wenn auch in einigen von ihnen oder allen Stromstärken auftreten, welche die betriebsmäßigen Werte übersteigen. Von der Kontaktreihe a_lt b_t, C₁, d_t wird demnach der Kontakt C₁ am weitesten hervorstehen. Der sich auf die Kontaktreihe hinbewegende Balken wird also zuerst auf den Kontakt C₁ treffen. Durch den dadurch erfolgten Kontaktschluß wird nun der den Stromschalter (nicht dargestellt) der Leitung L₃ in Ausschaltestellung bringende Magnet (nicht dargestellt) erregt, so daß diese Leitung L₃ von der Unterstation U abgeschaltet wird. Das gleiche geht in dem am anderen Ende der Leitung L₃ liegenden Knotenpunkt des Netzes vor sich. Auf diese Weise wird die schadhafte Leitung L₃ an ihren beiden Enden vom Netz abgetrennt. Dadurch sinkendieStromstärken in den zu dem Knotenpunkt führenden übrigen Leitungen wieder auf ihr normales Maß. Der weiter sinkende Balken trifft also keine Kontakte mehr, bis er durch einen Anschlag aufgehalten wird, der einen Kontaktschluß mit Kontakten Normalstrom führender Stromrelais verhütet. Muß man damit rechnen, daß der Balken nicht langsam genug sinkt oder die Abschaltung des Kurzschlusses nicht rasch genug erfolgt, so muß zur Verhinderung eines weiteren Kontaktschlusses mit dem am weitesten hervorragenden der : übrigbleibenden Relaiskontakte entweder eine Einrichtung vorgesehen werden, durch die die ! Bewegung des Balkens B gehemmt wird, oder der Balken muß wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt werden, bis der unter dem Einfluß des Elektromagneten E stehende Riegel wieder einschnappt. Zu diesem Zwecke kann man unter Benutzung der Zahnstange, die das Windfangwerk W antreibt, durch einen Hilfselektromagneten H bei einem Kontaktschluß des Balkens mit dem Kern eines Stromrelais ein Sperrglied, in die Zähne der Stange eingreifen lassen. Nach einer solchen Hemmung kann der Balken von Hand in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Man kann aber auch die Zurückführung ohne der-' artige besondere Hemmung selbsttätig erfolgen lassen, und zwar kann beispielsweise durch die Bewegung des ausgelösten Leitungsschalters ein Stromkreis geschlossen werden, der einen Elektromagneten zum Zurückführen des Balkens in seine Ursprungsstellung enthält.

Statt der Stromrelais mit geradlinig verschiebbaren Eisenkernen kann man selbstverständlich jede andere Art von Stromrelais verwenden, beispielsweise solche mit drehbaren Aluminiumscheiben, die bei ihrer Betätigung einen Faden aufspulen, welcher an einem einseitig drehbar angeordneten Kontakthebel zieht. Statt eines geradlinig verschiebbaren Balkens B kann man auch einen um einen bestimmten Punkt schwenkbaren verwenden. Man kann auch an Stelle der Relais Stromzeiger mit sich drehenden Kontaktarmen benutzen in Verbindung mit einem sich um dieselbe Achse" drehenden Bügel an Stelle des Balkens.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 3 schematisch dar- ; gestellt. Statt eines von einem Maximal- ; stromrelais beeinflußten Balkens, der sich auf ; die von Stromrelais geführten Kontakte hin- ; bewegt, ist nach dieser Ausführungsform ein Balken vorgesehen, der nicht selbst in Bewegung kommt, so daß sich eine wesentliche ; Vereinfachung durch Fortfall der Einrichtung ' der bei auftretendem Überstrom auszulösenden Bewegungsvorrichtung des Balkens ergibt. Vier Stromrelais R₁ bis R₄ sind in einer Reihe angeordnet. Sie besitzen Zeiger Z₁ bis Z₄, die j sich entsprechend den Stromstärken in den vier Leitungen L₁ bis L₄ mehr oder weniger "5 aus der Nullage entfernen. Diese Zeiger stoßen, wenn sie weit genug ausschlagen, gegen den Balken B und können diesen seitlich fortschieben. Bei Auftreten eines Kurzschlusses in der Leitung L₃ wird der Zeiger des Relais R,, da bei allen vier Relais die Zeiger unabhängig von der Größe des Endausschlages die

Einstellung in gleicher Zeit erreichen, den anderen vorauseilen und schließlich den Balken B fortschieben, so daß den Zeigern der übrigen Relais die Berührung des Balkens nicht mehr möglich ist. Die Berührungsstellen von Zeiger und Balken sind mit Kontaktplatten versehen, durch deren Berührung ein Stromkreis, in dem der Auslöser A des Hauptschalters liegt, unmittelbar geschlossen werden ίο kann. Bei dieser Anordnung wird sofort ohne komplizierte Schaltungen der Hauptschalter des beschädigten Kabels geöffnet. Nachdem dies geschehen ist, gleitet der Balken B unter dem Einfluß von Federn F wieder in seine ursprüngliche Lage zurück. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann auch hier bei einer Anordnung von Stromzeigern oder Stromrelais mit den beweglichen Systemen auf gleicher Achse der Balken durch einen um diese Achse drehbaren Bügel ersetzt werden, der äquilibriert ist. Die Feder, welche die Zurückführung des Bügels nach Beiseiteschieben durch das am weitesten ausschlagende Stromrelais bewirken soll, braucht nur schwach zu sein.

Durch die beschriebene Anordnung wird mit Sicherheit die Abschaltung der beschädigten Leitung erzielt, jedoch kann der Fall eintreten, daß auch bei einem Knotenpunkt, in dem die beschädigte Leitung nicht endet, die beschriebene Sicherheitseinrichtung in Tätigkeit tritt. Es würde dann dort auch die den stärksten Strom führende Leitung abgeschaltet werden, obgleich hier kein Kurzschluß aufgetreten ist. Um nun mit Sicherheit die beschriebenen Schutzeinrichtungen nur an dem Knotenpunkt in Tätigkeit treten zu lassen, in dem die beschädigte Leitung endet, kann man das Zurwirkungkommen der Schutzeinrichtung von einem Spannungsabfallrelais abhängig machen, derart, daß nur die Schutzeinrichtung 'des Knotenpunktes in Bereitschaft gesetzt wird oder in Tätigkeit treten kann, bei dem in einer der Leitungen die Spannung stark abfällt.

Claims (8)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten von beschädigten Leitungsstellen j in Yerzweigungsnetzen mit beliebig vielen Maschen und Knotenpunkten, dadurch gekennzeichnet, daß in allen zu einem Knotenpunkt führenden Leitungen sofort ansprechende Stromrelais eingeschaltet sind, die so miteinander verbunden sind, daß nur das den größten Strom führende und hierbei den größten Ausschlag machende Relais seinen Kontakt schließt und dadurch den in der zugehörigen Leitung liegenden Ausschalter betätigt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkontakte (α, b, c, d) zu den von den einzelnen Zeitrelais gesteuerten Kontakten (O₁, b_lt C₁, d_t) starr auf einem gemeinsamen Träger (B) angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (B) der Gegenkontaktreihe nachgiebig gelagert ist, so daß er von dem Kontakt (z. B. C₁) des den stärksten Strom führenden Relais (i?₃) aus dem Wirkungsbereich der übrigen Kontakte (O₁, b_v (I₁) herausgeschoben wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem Träger (B) angeordnete Gegenkontaktreihe (a, b, c, d) bei Auftreten eines Überstromes auf die Reihe der von den Stromrelais (R₁ bis R₄) gesteuerten Kontakte (U₁, b_x, C₁, U₁) hinbewegt wird bis zur Kontaktbildung mit dem Kontakt (C₁) des den stärksten Strom führenden Relais (R_s).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der in Leitungen zu einem Knotenpunkt liegenden Maximalstromrelais (M) die durch ein Dämpfungsmittel (W) gebremste Bewegung des Kontaktarmes (B) auslöst, auf dem die Gegenkontakte (a, b, c, d) zu den von den einzelnen Stromrelais (R₁ bis R₄) bewegten Kontakten (O₁, b_lt C₁, d_t) angeordnet sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der in den zu einem Knotenpunkt führenden Leitungen liegenden Maximalstromrelais (M) ein und denselben Elektromagneten (E) zur Auslösung der Bewegung des Kontaktarmes (B) beeinflussen kann.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte Kontaktarm (B) nach Schließung des Auslösestromkreises eines Leitumgsschalters (A) in seiner Bewegung gehemmt wird, zweckmäßig durch einen Magneten.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte Kontaktarm (B) nach Schließen des Auslösestromkreises eines Leitungsschalters (A) selbsttätig in seine Ausgangsstellung zurückgeht.

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