DE458137C

DE458137C - Schutzvorrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate gegen Erdschluss

Info

Publication number: DE458137C
Application number: DEE31732D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Buelow
Original assignee: ELEK ZITAETS ACT GES VORM W LA
Current assignee: ELEK ZITAETS ACT GES VORM W LA
Priority date: 1924-12-14
Filing date: 1924-12-14
Publication date: 1928-04-04

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
4. APRIL 1928

REICHS PATE NTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Dezember 1924 ab.

In der Regel treten Fehler in Wechselstromnetzen und den dazugehörigen Generatoren, Transformatoren, Motoren und sonstigen Apparaten dadurch ein, daß eine Phase gegen Erde durchschlägt. Mit diesem Durchschlag ist gewöhnlich eine Lichtbogenbildung verbunden, die rasch zu einem Kurzschluß und damit zu einer größeren Zerstörung der Maschine führt- Deshalb ist es zweckmäßig, das erste Einsetzen eines Kurzschlusses oder Gestellschlusses zum Abschalten des betreffenden Apparates zu verwenden. Zu diesem Zweck werden z. B. wattmetrische Relais verwendet, deren eine Spule (Stromspule) von dem Asymmetriestrom erregt wird und deren andere Spule (Spannungsspule) über einen Spannungswandler zwischen dem Nullpunkt der zu schützenden Maschine oder des zu schützenden Apparates und Erde eingeschaltet ist.

Bei solchen Relais ist nun die Empfindlichkeit um so geringer, je näher der Erdschluß am Nullpunkt liegt, je geringer also die im Relais wirksame Spannung ist. Es liegt daher die Gefahr vor, daß in einem derartigen Falle das Relais überhaupt nicht anspricht. Um diesen Übelstand zu vermeiden, wird erfindungsgemäß in den Stromkreis der Spannungsspule ein spannungsempfindlicher Widerstand eingeschaltet, der bei einem Erdschluß in der Nähe des Nullpunktes eine beträchtliche Erhöhung der Richtfähigkeit des Relais bewirkt. Man kann beispielsweise Widerstände mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten, z. B. Metallfadenlampen, in Reihe mit der Spannungsspule schalten,· insbesondere eignen sich hierfür Eisenwiderstände, da bei ihnen der Strom mit abnehmender Spannung besonders langsam absinkt. Abb. ι zeigt die Abhängigkeit zwischen Strom und Spannung bei einem konstanten Widerstand >1 und einem Eisenwiderstand B. Gegebenenfalls kann man auch einen Widerstand aus Material mit negativem .Temperaturkoeffizienten, dessen Widerstand sich mit wachsender Klemmenspannung erniedrigt und mit sinkender Klemmenspannung erhöht, zur Spannungsspule parallel schalten. Durch besondere Schaltungsmaßnahmen, die an Hand des in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeisjjiels der Schaltung näher erläutert werden sollen, läßt sich die Wirkung der spannungsempfindlichen Widerstände noch in besonders zweckmäßiger Weise ausnutzen.

In Abb. 2 stellt G einen Drehstromgenerator dar, dessen Nullpunkt über die Primärwicklung des Spannungswandlers5 mit Erde/: verbunden ist. Die Sekundärwicklung des Spannungswandlers ist über die Eisendrahtwiderstände L an die Primärwicklung eines zweckmäßig in Sparschaltung geschalteten Zwischentransformators T angeschlossen. An

Kr«; dem Patentsucher isl als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Walter Biiton· in Frankfurt a. M.

der Sekundärseite dieses Transformators Eegt die Spannungsspules des Erdschlußrelais/?; dessen Stromspule i an die in Asymmetrieschaltung geschalteten und im Zuge der vom Generator G ausgehenden Leitungen liegenden Stronrwandler / angelegt ist.

Die Wicklungen des Zwischentransformators T sind derart bemessen, daß der durch den Eisendrahtwiderstand L fließende Strom ίο unabhängig von dem durch die Spannungsspule s des Relais R fließenden Strom eine solche Größe besitzt, daß die eigenartige Abhängigkeit des Stromes von der Spannung beim Eisenwiderstand voll ausgenutzt wird und daß normale Spannungsspuleri im Relais verwendet werden können. Parallel zur Spannungsspule s des Relais R Hegt noch ein Kondensator c, der eine weitere Erhöhung der Empfindlichkeit zur Folge hat und der zweckmäßig so bemessen wird, daß er die Induktivität der Spannungsspule s kompensiert. Durch die Parallelschaltung dieses Kondensators wird erreicht, daß in der Spannungsspuues nur die Wattkomponente des durch den SpannungswandlerS fließenden Stromes wirksam ist und daß infolgedessen die wechselnde Phasenverschiebung dieses Stromes ohne Einfluß auf die Empfindlichkeit des Relais bleibt. Hierbei hat der Zwischentrans formator T noch den besonderen Vorteil, daß die Abmessungen des Kondensators besonders klein werden.

Häufig ist es zweckmäßig, zu der Parallelschaltung, bestehend aus Spannungsspule und Kondensator, einen -weiteren Ohmschen Widerstand parallel zu schalten, durch, den erreicht werden kann, daß bei einer gegebenen Klemmenspannung ein bestimmter Strom durch die Spannungsspule fließt. Die Abb. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele einer solchen Schaltung, und zwar Abb. 3 eine Schaltung, bei welcher die Eisendrahtwiderstände direkt in Reihe mit der Spannungsspule s liegen, und Abb. 4 eine Schaltung, bei der ein Transformator T zwischengeschaltet ist. d ist eine unter Umständen infolge derTBauart des Instrumentes erforderliche Vorrichtung, um eine bestimmte Phasenlage des Stromes in der Spannungsspule s gegenüber der Klemmenspannung £ zu erhalten, und R ein Widerstand, der, wenn d nicht vorhanden ist, dazu dient, Unstimmigkeiten in der Herstellung des Eisenwiderstandes L auszuschalten. Wenn der Widerstand d vorhanden ist, kann der Widerstand/? ebenfalls mit dazu verwendet werden, um die Phasenlage zu ändern.

Durch die Verwendung des spannungsempfindlichen Widerstandes für das Schutzrelais ändert sich der Strom in dessen Spannungsspule, wie obenerwähnt, nicht proportional der aufgedrückten Spannung, sondern fällt bei sinkender Spannung nur sehr schwach ab. Hierdurch bekommt das Relais in jedem Fall ein genügend großes Drehmoment, um anzusprechen. Während die bisher üblichen An-Ordnungen die Wicklung der Maschine etwa bis zu 3o"'o/o schützen, werden diese unter Verwendung der oben beschriebenen Schaltung bis zu etwa 90 o/_o geschützt. Es ist ohne weiteres möglich, mit der gleichen Anordnung auch diesen Wert noch zu überschreiten, wenn die Apparate genügend groß gewählt werden.

Claims

Patentansprüche:

ι. Schutzvorrichtung für elektrische Maschinen und Apparate gegen Erdschluß, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der Spannungsspule des wattmetrisehen Erdschlußrelais ein spannungsempfindlicher Widerstand liegt, der bei einem Erdschluß in der Nähe des Nullpunktes der zu schützenden Maschine oder des zu schützenden Apparates eine beträchüiche Erhöhung der Richtfähigkeit des Relais bewirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Spannungsspule eine Kapazität Hegt. go
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspule und ihr Nebenschluß durch Kopplung, z. B. mittels eines Transformators, mit dem Stromkreis des veränderliehen Widerstandes verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Nebenschluß widerstand parallel zu der Apparatur, die hinter dem veränder-Heben Widerstand liegt, geschaltet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Spannungsspule Drosselspulen oder Kapazitäten gelegt sind, um eine bestimmte Phasenverschiebung zwischen dem Strom in der Spannungsspule und der Klemmenspannung hervorzurufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.