DE424243C

DE424243C - Relais zum Schutze elektrischer Leitungen

Info

Publication number: DE424243C
Application number: DEA43045D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Publication date: 1926-01-19

Description

In einer kurzgeschlossenen Leitung wächst das Verhältnis Spannung zu Strom, von der Kurzschlußstelle in Richtung auf die Zentrale dauernd an, da die Spannung e an der Kurzschlußstelle am kleinsten, in der Zentrale am größten, der Strom / dagegen über die ganze Strecke gleich groß ist. Es sind nun Relais bekannt, die dann ansprechen, wenn dieses Verhältnis einen bestimmten Wert unterschreitet. Hierbei läßt sich unter Berücksichtigung der bekannten Widerstände der einzelnen für das Abschalten in Frage kommenden Netzteile dieser Wert stets so wählen, daß mit ziemlicher Sicherheit immer der der Fehlerstelle auf beiden Seiten zunächst benachbarte Schalter abschaltet. Es ist aber schwer, das Relais mit aller Genauigkeit einzustellen und diese Einstellung genau zu erhalten. Stellt man auf einen zu geringen Widerstand ein, so ao kann es passieren, daß ein Kurzschluß überhaupt nicht abgeschaltet wird, stellt man zu viel ein, überlappt man also zwei Bereiche, so können unter Umständen zwei Strecken· herausfallen.

Dieser Mangel wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß am Relais zwei verschiedene Werte des Verhältnisses e, i eingestellt werden. Hierbei kann man jedesmal zwei Relais nehmen, das eine wird etwas unterhalb des Grenzwertes eingestellt und gibt ein Überstromrelais frei, das beispielsweise nach etwa I Sekunde auslöst, das andere wird etwas oberhalb des Grenzwertes eingestellt und löst nach etwa 2 Sekunden aus. Um die dadurch bedingte Anordnung der doppelten Relaiszahl zu vermeiden, kann man auch ein einziges¹ Relais vorsehen, derart, daß das erwähnte Maximalrelais nach 1 Sekunde abschaltet, wenn das Distanzrelais sich um einen Winkel ψ! dreht, der etwas unterhalb desjenigen Winkels ψ₀ liegt, der genau dem Widerstand des Leitungsabschnittes entspricht, daß es aber erst nach 2 Sekunden abschaltet, wenn sich ein Winkel ψ, einstellt, der etwas größer 4-5 als ψ₀ ist. Oberhalb des Winkels ψ₂ darf keine Abschaltung erfolgen. Die Differenz kann bei jedem Relais einen festen angegebenen Wert besitzen, der Mittelwert ψ₀ muß aber je nach der Länge der zu schützenden Strecke einstellbar sein. Es können natürlich auch bei den Relais die beiden Werte ψ_χ und ψ₂ unabhängig voneinander willkürlich einstellbar sein. Um zu verhüten, daß, falls ein Schalter versagt, der Kurzschluß überhaupt nicht abgeschaltet wird, kann man den ■ Winkel ψ₂ so groß wählen, daß er die Summe der Widerstände des zu schützenden Leitucgsabschnittes und des nächstfolgenden Abschnittes umfaßt. Dabei wird man den letzteren Wert, um bei Kurzschlüssen am Ende des nächstfolgenden Abschnittes unbeabsichtigte Abschaltungen zu vermeiden, zweckmäßig etwas knapp wählen.

Eine weitere Unsicherheit wird dadurch erzeugt, daß dar Widerstand des Kurzschlusses verschieden groß sein kann, je nachdem, ob er durch metallische Berührung zweier Leiter oder über einen Lichtbogen erfolgt. Dadurch bekommt der längs der Leitung erzeugte Spannungsabfall einen mehr oder weniger großen Zuwachs, durch den ein falscher Schalter zum Auslösen kommen kann. Man kann diesen Einfluß dadurch ausschalten, daß man nicht den Ohmschen Spannungsabfall e · cos rp, sondern den induktiven Spannungsabfall e · sin φ wirken läßt, da diese Komponente von dem Widerstand des Lichtbogens nicht berührt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die konstruktive Ausbildung des Relais dargestellt.

Bei der Ausführung nach Abb. 2, die die doppelte Einstellung der Auslösezeit an einem einzigen von dem induktiven Spannungsabfall beeinflußten Relais, zeigt, befinden sich auf einer Welle zwei Ferrarisscheiben, die so ausgeschnitten sind, daß von jeder nur ein Quadrant stehenbleibt. Auf die Scheiben wirken je ein Triebsystem ein. Das eine System besitzt eine Strom- und Spannungswicklung, das andere eine Strom wicklung; die Phasenverschiebung der Ströme in der Strom- und Spannungswicklung des ersten Systems ist bei induktionsfreier Belastung Null. Bedeuten K₁ und K₂ Konstanten, / (ψ) und f (ψ) Funktionen des Drehwinkels ψ, so werden die von beiden Systemen ausgeübten Drehmomente durch die Gleichungen dargestellt:

Md₁ — K₁ · e ' i · sintp · f (J.)

Ist die Achse der Ferrarisscheibe sich

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Josef Biermanns in Berlin-Karlshorst.

selbst überlassen, so stellt sie sich auf Gleichgewichtszustand ein, also:

Ji₁ · e · i · sin φ · f (I) = K₂ ■ i² · f (1)

F(I)=K-

e · sm φ

Das Relais soll nun so wirken, daß, falls der auf dar rechten Seite der Gleichung stehende Wert einen bestimmten positiven Grenzwert nicht überschreitet, die Auslösung nach etwa ι Sekunde erfolgt. Dieser Grenzwert entspricht wieder der Reaktanz des durch das Relais geschützten Leitungsabschnittes.

Der die Auslösung bewirkende Strommagnet ist auf der Zeichnung mit a, das zugehörige Zeitwerk mit b bezeichnet, c ist eine dem Strommagneten entgegenwirkende Feder, d ist der Drehpunkt des mit dem Strommagneten verbundenen Hebelsystems, das auch die Auslösekontakte trägt; e ist eine Kurvenscheibe, die auf άΐΐ Achse der beiden Ferrarissysteme befestigt ist und die Auslösekontakte steuert. Wie man aus der Zeichnung erkennt, wird die Auslösezeit des .Relais größer, sobald der Drehwinkel des Relais den Wert ψ_χ überschreitet. Oberhalb des Winkels y_> kann, wie man ebenfalls erkennt, eine Abschaltung nicht mehr erfolgen.

In der Abb. 1 ist ein Relais nach der Erfindung in Form eines ferrodynamischen Wattmeters dargestellt. Der Strommagnet und die Auslösevorrichtung sind zur Vereinfachung der Zeichnung fortgelassen und können etwa in der Ausführung nach Abb. 2 oder in sonst beliebiger Weise angeordnet werden.

Das Relais besitzt zwei gegeneinander um 90⁰ versetzte feste Wicklungen und eine dritte beweglich angeordnete Wicklung. Letztere und eine der beiden festen Wicklungen wird von dem Strom / (zweckmäßig liegen natürlich die Wicklungen parallel zu einem Shunt) erregt, die andere feste Wicklung von der induktiven Spannung e · sin φ. Diese Sinuskomponente erhält man, wenn bei induktionsfreier Belastung (φ = ο) die Ströme in den beiden festen Wicklungen um 90° verschoben sind. Unter dem Einfluß der elektrodynamischen Kräfte stellt sich die bewegliche Stromspule so ein, daß ihre Mittelebene mit der festen Stromspule einen Winkel ψ bildet. In der Gleichgewichtslage ist:

A₁ · i - cos φ = K₂ · ^e · i' sin 9 · sin <l

c · sin φ

COtg \L' =Z

Diese Relais erfüllen gleichzeitig die Forderung, daß bei Rückstrom keine Auslösung erfolgt.

Claims

Patent-Anspeüchk:

1. Relais zum Schütze elektrischer Leitungen, das auf das an der Relaisstelle herrschende Verhältnis des Spannungsabfalls zum Fehlerstrom anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Fehlschaltungen zwei verschiedene Werte dieses 'Verhältnisses eingestellt sind, von denen der eine einem etwas kleineren Widerstand als dem des zu schützenden Abschnittes entspricht und ein Überstromrelais mit kleiner Verzögerung steuert, während der andere Wert einem etwas größeren Widerstand entspricht und ein Überstromrelais mit größerer Verzögerung steuert.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte, auf verschiedene Werte eingestellte Wattmeterrelais in jeder Station vorgesehen sind.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Wattmeterrelais in jeder Station vorgesehen ist, das innerhalb des obenerwähnten kleineren Bereichs mit dem wenig verzögerten Überstromrelais in Verbindung steht, bei Überschreitung dieser Grenze, aber innerhalb 8g des größeren Bereichs, mit dem stark verzögerten Überstromrelais in Verbindung tritt.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dia beiden Bereiche unabhängig voneinander an dem Wattmeterrelais einstellbar sind.

5. Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter den einander entgegenwirkenden Einflüssen des Stromes und des Spannungsabfalls bewegtes System nur zwischen seiner Ruhelage und einer bestimmten unter den erwähnten Einflüssen angenommenen Stellung, die etwa der Reaktanz des zu schützenden Leitungsabschnittes entspricht, die Auslösung des zu diesem Leitungsabschnitt gehörenden Schalters freigibt, in allen anderen Stellungen aber diesen Schalter sperrt.

6. Relais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Bereich so groß gewählt ist, daß er der Summe des Widerstandes des zu schützenden Leitungsabschnittes und des Wider- no Standes des nächstfolgenden Abschnittes entspricht.

7. Relais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wattmeterrelais das Verhältnis des induktiven Spannungsabfalls zum Strom einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.