DE453372C - Fehlerortrelais mit zwei Messgeraeten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, eine Leitungsstrecke durch Messung des Quotienten aus der Spannung und der Stromstärke, d. h. also des Widerstandes, zu prüfen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Messungen sowohl unmittelbar zum Abschalten fehlerhafter Leitungsstrecken auszunutzen als auch zum Anzeigen der Entfernung der Fehlerstelle. Jedoch sind die hierzu erforderlichen Meßgeräte meist nicht geeignet, um selbst Kontakte oder andere Hilfseinrichtungen zu betätigen. Sie müssen nämlich nicht allein bei hohen, sondern gerade auch bei sehr geringen Strom- und Spannungswerten genau und zuverlässig anzeigen und können, wenn diese Werte gering sind, auch nur ein geringes Drehmoment entwickeln. Aus diesem Grunde sind bereits Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen mit dem Quotientenmeßgerät eine Hilfskraft zusammenarbeitet, die beim Eintritt eines Leitungsfehlers ausgelöst wird.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung dieser Art. Sie besteht in folgendem: Sobald infolge eines Leitungsfehlers ein be-

ffEl

stimmter Mindestwert

unterschritten

S(J)

wird, entwickelt das drehbare System des ersten zweier Ouotientenmeßgeräte ein Drehmoment, das eine Hilfskraft auslöst oder selbst als Hilfskraft dient; das drehbare System des zweiten Meßgerätes dagegen nimmt die Gleichgewichtslage ein, die dem herabgesetzten Quotienten entspricht, und steuert die vom ersten System ausgelöste Hilfskraft. Vom ersten Quotientenmeßgerät wird also keine genaue Anzeige, dafür aber ein genügend großes Drehmoment verlangt, um elektrische Kontakte zu schließen oder mechanische Bewegungen auszulösen, eine Forderung, der mit verhältnismäßig einfachen und billigen Mitteln genügt werden kann. Das zweite Meßgerät dagegen zeigt genau an und bietet dadurch die Gewähr, daß der Leitungsschutz unbedingt da, aber auch nur da in Tätigkeit tritt, wo ein Leitungsfehler 4-5 vorliegt. Die genaue Anzeige ist um so vollkommener erreichbar, als das Meßgerät kein größeres Drehmoment zu entwickeln braucht, als zur Einstellung des Zeigers notwendig ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Das erste Meßgerät ist mit F bezeichnet. Es besteht aus einer Ferrarisscheibe 39, die unter dem Einfluß zweier mit Kurzschlußringen versehener Elektromagnete 37 und 38 steht. Damit die beiden Felder nicht in unbeabsichtigter Weise aufeinander einwirken, ist die Ferrarisscheibe 39 mit einem Schlitz 71 versehen. Der Magnet 37 wird von einer Stromspule 55 und der Magnet 38 von einer Spannungsspule 62 erregt. Die Ferrarisscheibe 39 sitzt auf einer Welle 40, die außerdem einen Kontaktarm 41 trägt. Eine Schraubenfeder 70 ist bestrebt, diesen Kontaktarm von einem ruhenden Gegenkontakt 42 zu entfernen. Das Feld des Spannungsmagneten 38 erzeugt ein gleichgerichtetes Drehmoment, so daß der Kontaktarm 41 zu-

rückgehalten wird, obwohl das Feld des Strommagneten 37 den Kontakt 41 zur Berührung zu bringen sucht. Die Richtungen, in denen die Schraubenfeder 70 und die beiden magnetischen Felder wirken, sind durch Pfeile angedeutet. Sobald jedoch infolge eines Leitungsfehlers der Widerstand unter einen bestimmten Betrag sinkt, erhält die Spannungsspule 62 weniger, die Stromspule 55 dagegen im allgemeinen mehr Strom, so daß das im Sinne eines Kontaktschlusses wirkende Drehmoment das Übergewicht gewinnt und den Kontakt schließt. Infolgedessen fließt der Strom einer Batterie 45 über die Leitungen 43 und 46 durch eine Spule 44, die einen Eisenkern 25 aufwärts zieht und dadurch Bewegungen veranlaßt, die weiter unten beschrieben werden.

Das zweite Meßgerät besitzt drei Systerne A, B und C. Das System A besteht aus einem Strommagneten 1 und einer drehbaren Spule 2, die aus einer und einer halben Windung, vorzugsweise aus Aluminium, besteht. Sie sitzt auf einer Welle 3, 'und der Strom wird ihr durch Quecksilberkontakte 4 zugeführt. Das zweite System besteht aus Strommagneten 10 und einer Ferraristrommel 7, die ebenfalls auf der Welle 3 sitzt. Das dritte System C besteht aus einem Paar Strommagneten 11 und einem Paar Spannungsmagneten 12. Jn dem gemeinsamen Felde dreht sich eine Ferraristrommel 8, die ebenfalls auf der Welle 3 befestigt ist. Innerhalb der Ferraristrommeln 7 und 8 sind feststehende Eisenkerne angeordnet, die in der Zeichnung nicht sichtbar sind; sie dienen dazu, den Widerstand der magnetischen Kraftlinienwege herabzusetzen. Die Welle 3 trägt an ihrem unteren Ende einen Zeiger 9, der sich im allgemeinen frei bewegen kann und dessen Anzeigestellung dem Widerstände des Leitungsstromkreises eindeutig entspricht. Denn die bewegliche Stromschleife 2 erzeugt ein Drehmoment, das eine Funktion des +5 Quadrates der Stromstärke ist, während die Ferraristrommel 8 ein Drehmoment erzeugt, das eine Funktion des Produktes aus Spannung und Stromstärke ist. Es ist bekannt, daß infolgedessen der Zeiger 9 sich so einstellt, daß sein Ausschlagwinkel eine eindeutige Funktion des Quotienten aus jenen beiden Größen, also eine Funktion des Widerstandes in der zu überwachenden Leitung, ist. Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß der Zeiger 9 den Blindwiderstand anzeigt. Die Ferraristrommel 7 erzeugt überhaupt kein Drehmoment, sondern hat nur den Zweck, die Bewegung der drehbaren Systeme zu dämpfen, und zwar mit einer Dämpfungskraft, die proportional mit der Stromstärke wächst.

Über dem Anzeigebereich des Zeigers 9 ist ein Fallbügel 21 angeordnet, der in Lagern 22 drehbar ist. Durch eine Feder 23 wird er in angehobener Lage festgehalten. An seinem freien Ende ist eine Stange 24 angelenkt, die an ihrem unteren Ende den bereits erwähnten Eisenkern 25 trägt. Sobald dieser durch die Spule 44 angehoben wird, wird der Fallbügel 21 gegen den Zug der Feder 23 nach unten gedrückt, bis er auf den Zeiger 15 schlägt, den er auf eine unmittelbar darunterliegende Unterlage 14 drückt. Hierbei kann der Fallbügel 21 drei verschieden große Bewegungen machen, je nachdem, an welcher Stelle der Zeiger 9 steht. Die Stirnfläche des Fallbügels hat nämlich drei verschieden breite Teile 21', 21", 21"'. Ist die zu überwachende Leitungsstrecke und ihre Nachbarstrecke in Ordnung, so ist der Widerstand groß, und der Zeiger 9 steht im Bereiche des breitesten Teiles 21'"; der Fallbügel macht dann keine nennenswerte Bewegung. Liegt ein Kurzschluß dagegen innerhalb der zu überwachenden Leitungsstrecke, so ist der Widerstand klein. Der Zeiger 9 stellt sich auf das entgegengesetzte Ende seines Anzeigebereiches ein, d. h. in den Bereich des schmälsten Teiles 21' des Fallbügels. Der Fallbügel macht infolgedessen seine größte Bewegung. Liegt go der Fehler dagegen innerhalb der Nachbarstrecke, so steht der Zeiger innerhalb des Bereiches des Teiles 21"; der Fallbügel 21 macht dann eine kleinere Bewegung.

An der Stange 24 ist eine Zahnstange 26 befestigt, die in ein Zahnrad 27 eingreift. Dieses trägt den Gegenkontakt 29 und dreht sich um eine Achse 28, um die auch ein zweites Zahnrad 30 drehbar ist, in das ein Triebwerk 34 eingreift. Das Zahnrad 30 wird aber durch eine Sperre 36 an der Bewegung gehindert. Die Sperre 36 ist an der Stange 24 befestigt. Sobald sich die Stange nach oben bewegt, wird die Sperre 36 ausgehoben, und das Zahnrad 30 wird vom Triebwerk 34 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Das Zahnrad 30 trägt ein Kontaktstück 32, das einen Stromschluß herbeiführt, sobald es den Gegenkontakt 29 erreicht. Wird der Kern 25 von der Spule 44 angezogen, während der Zeiger 9 im Bereich des Fallbügelteiles 21' steht, so liegt ein Kurzschluß in der zu überwachenden Leitungsstrecke vor; der Gegenkontakt wird dem beweglichen Kontakt 32 auf kurze Entfernung angenähert. Der Kontakt-Schluß findet also in kürzerer Zeit, etwa nach einer Sekunde, statt. Liegt der Fehler dagegen in der Nachbarstrecke, so wirkt der Teil 21" des Fallbügels; der Gegenkontakt 29 wird dem beweglichen Kontakt 32 weniger nahe gebracht, und der Kontaktschluß kommt daher erst nach längerer Zeit, etwa nach zwei

Sekunden, zustande. Steht der Zeiger 9 dagegen derartig, daß der Teil 21'" des Fallbügels auf ihn aufschlägt, so wird der Gegenkontakt 29 dem beweglichen Kontakt 32 so gut wie gar nicht genähert. Dieser erreicht ihn dann entweder überhaupt nicht oder erst nach einer noch längeren Zeit, z. B. etwa drei Sekunden. Die Auslösung der Schalter nach drei Sekunden könnte für den Fall in

ίο Frage kommen, daß die Ölschalter der gestörten Strecke versagt haben.

Die Leitungen der zu überwachenden Leitungsstrecke sind mit 5 und T bezeichnet, wobei die Strecke der Einfachheit wegen als einphasige Leitungsstrecke mit Hin- und Rückleitung angenommen ist. Ein in der Leitung T liegender Stromwandler 47 dient dazu, um über die Leitung 48 die Stromspule 51 zu speisen, ferner die Stromspule 50 und die Stromspule 11, ferner über die Leitung

53 die Stromspule 55, von der eine Leitung

54 zurück zum Stromwandler 47 führt. In die Leitung 48 ist noch ein besonderer kleiner Stromwandler 52 eingeschaltet, der die Spule 2 erregt, und zwar mit vergrößerter Stromstärke, damit die Stromschleife ausreicht, um ein genügend großes Drehmoment zu entwickeln. Ein an die Leitungen S und T angeschlossener Spannungswandler 56 speist über die Leitungen 57 und 58 die Spannungsspule 59, gleichzeitig über die Leitungen 60 und 61 die Spannungsspule 62. Der Ölschalter für beide Leitungen 6¹ und T ist mit 64 bezeichnet. Er wird durch die Auslösespule 63 betätigt, die an den Leitungen 65 und 66 liegt. Durch diese Leitungen erhält die Auslösespule 63 Strom, sobald die Kontakte 29 und 32 sich berühren.

Das Quotientenrelais F braucht nicht alle verschiedenen Werte des Leitungswiderstandes genau anzuzeigen. Es genügt, wenn es bei dem Abfall des Widerstandes unter einen bestimmten Wert den Kontaktschluß 41 bis 42 herbeiführt und dabei ein genügend großes Drehmoment entwickelt. Die genaue Anzeige des Fehlerortes dagegen übernimmt der Zeiger 9; liegt der Fehler nicht innerhalb der zu überwachenden Leitungsstrecke, so verhindert er, daß der ölschalter 64 ausgelöst wird, auch wenn das Relais F einen Kontaktschluß herbeigeführt hat.

Auf der Unterlage 14, über der der Zeiger 9 spielt, sind elektrische Kontakte 13 angeordnet. Diese können zweckmäßig auch innerhalb des Bereiches des Fallbügelteiles 21'" liegen. Jedes dieser Kontaktstücke 13 schließt einen Stromkreis, sobald ein an dem Zeiger 9 befestigter Gegenkontakt 15 damit in Berührung kommt, und diese Stromkreise können zur Betätigung einer Fernanzeigevorrichtung dienen. Außerdem berührt der Zeiger 9, sobald er vom Fallbügel 21 niedergedrückt wird, Fallklappen 16. Diese werden von zweiarmigen Hebeln 72 getragen, die um eine Achse 18 drehbar sind und zum Ausgleich Gegengewichte 73 haben. Sie sind mit so viel Reibung drehbar, daß sie in der einmal eingenommenen Lage verharren. Eine vom Zeiger 9 niedergedrückte Fallklappe 16 gibt infolgedessen den Fehlerort auch dann noch an, wenn inzwischen der Zeiger 15 eine andere Lage angenommen haben sollte. Die niedergedrückte Fallklappe wird von Hand zurückgestellt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fehlerortrelais mit zwei Meßgeräten für den Widerstand der zu schützenden Leitungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß, sobald ein bestimmter Mindestwert des Quotienten aus je einer Funktion der Spannung und der Stromstärke unterschritten wird, das drehbare System (39) des ersten Meßgerätes (F) ein Drehmoment entwickelt, das eine Hilfskraft (21) auslöst, während das drehbare System (2, 3, 7, 8, 9) des zweiten Meßgerätes seine Gleichgewichtslage einnimmt und die vom ersten System (39) ausgelöste Hilfskraft (21) steuert.

2. Fehlerortrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare System (39) des ersten Meßgerätes durch eine von einer Strom- (55) und einer Spannungsspule (62) entgegengesetzt beeinflußte Ferrarisscheibe gebildet wird.

3. Fehlerortrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare System des zweiten Meßgerätes eine stromdurchflossene, im Stromfelde (1) drehbare Spule (2) und eine im Strom-(11) und Spannungsfelde (12) drehbare Ferraristrommel (8) besitzt.

4. Fehlerortrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem ersten Meßgerät (F) ausgelöster Fallbügel (21) eine Kraft auf den Zeiger (9) des zweiten Meßgerätes ausübt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.