DE461886C

DE461886C - Selective relay to protect electrical lines

Info

Publication number: DE461886C
Application number: DEA42385D
Authority: DE
Inventors: Josef Biermanns
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1924-06-04
Filing date: 1924-06-04
Publication date: 1928-07-03

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 3. JULI 1928ISSUED JULY 3, 1928

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

.M 461 KLASSE 21 c GRUPPE.M 461 CLASS 21c GROUP

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*).General Electricity Society in Berlin *).

Selektivrelais zum Schütze elektrischer Leitungen.Selective relay for protecting electrical lines.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Juni 1924 ab.Patented in the German Empire on June 4, 1924.

Es sind Relais bekannt, deren Auslösezeit bei Überstrom nur von der Entfernung zwischen dem Ort, an dem das Relais eingebaut ist, und der Fehlerstelle abhängig ist. Nachstehend wird ein Relais beschrieben, das demselben Zweck dient und sich dadurch auszeichnet, daß es auch bei vollständig verschwindender Spannung noch durchaus sicher anspricht, wobei der Energieverbrauch desRelays are known whose tripping time in the event of an overcurrent only depends on the distance between the location where the relay is installed and the fault location. A relay is described below which serves the same purpose and is characterized by that it still responds safely even when the voltage disappears completely, whereby the energy consumption of the

ίο Spannungskreises so gering ist, daß es sich an eine Spannung anschließen läßt, die unter Verzicht auf teure Spannungstransformatoren von der Hochspannung mittels kapazitiver Spannungsteilung abgezweigt ist.ίο the voltage circuit is so small that it is can be connected to a voltage that waives expensive voltage transformers is branched off from the high voltage by means of capacitive voltage division.

Es sind bereits wattmetrische Relais, die zweckmäßig nach dem Ferrarisprinzip arbeiten, vorgeschlagen worden, bei denen das Antriebsmoment des Relais proportional der in die abzuschaltenden Netzteile hineinfließen-There are already wattmetric relays that work appropriately according to the Ferraris principle, have been proposed in which the drive torque of the relay flows proportionally to the power supply units to be switched off.

ao den Wirk- oder Blindleistung ist, während das die Ablaufgeschwindigkeit regelnde dämpfende Drehmoment proportional dem Quadrat der ain Relaisort herrschenden Netzspannung und proportional der Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Teiles ist. Um dies ohne Anordnung einer besonderen Dämpfung zu erreichen, führt man die Spannungskeme mit hoher, dagegen die Stromkerne mit bei den höchstmöglichen Strömen, sehr niedriger Kraftlinienzahl aus, dann ist die Winkelgeschwindigkeit der Ferrarisscheibeao is the active or reactive power, while the attenuating one regulates the running speed Torque proportional to the square of the mains voltage at the relay location and is proportional to the angular velocity of the rotatable part. To do this without any arrangement To achieve a special attenuation, one leads the voltage cores with high, on the other hand the current cores with the highest possible currents, very low number of lines of force, then the angular velocity the Ferrari disk

Ul = C · Ul = C

% · COS φ % · COS φ

oder l · SUl φ or l · SUl φ

Macht man im Gegensatz zu dieser bereits vorgeschlagenen Einrichtung den von der Spannung herrührenden Kraftfluß klein, den vom Strom herrührenden dagegen groß, so wird die WinkelgeschwindigkeitIn contrast to this already proposed facility, if you do that of the The flux of force resulting from voltage is small, while that from the current is large, see above becomes the angular velocity

oder e · cos coor e · cos co

e-sin φe-sin φ

Soll nun die Auslösezeit proportional dem Widerstand der zu schützenden Leitung, alsoThe tripping time should now be proportional to the resistance of the line to be protected, i.e.

e«cos<pe «cos <p

proportional dem Wertproportional to the value

bzw.respectively.

werden, so muß man sie proportional der Winkelgeschwindigkeit machen, im Gegensatz zu den üblichen Relais, deren Auslösezeji umgekehrt proportional der Winkelgeschwindigkeit ist.it must be made proportional to the angular velocity, in contrast to the usual relays, their tripping symbols is inversely proportional to the angular velocity.

Ein Relais, das die verlangten Eigenschaf-A relay that has the required properties

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder^angegeben worden:*) The patent seeker indicated as the inventor ^:

Josef Biermanns in Berlin-Karlshorst.Josef Biermanns in Berlin-Karlshorst.

ten besitzt, bildet den Gegenstand der Erfindung. In Abb. ι ist ein Ausfuhrungs-, in Abb. 2 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt.ten owns, forms the subject of the invention. In Fig. Ι is an execution, in Fig. 2 shows an application example of the invention.

Die Ferrarisscheibe α drehe sich unter dem Einfluß des von Strom und Spannung erregten dreischenkligen Trieb- und Dämpfmagneten & in der Pfeilrichtung von einem die Ruhelage bestimmenden Anschlag c weg. Auf ίο der Scheibe ist eine nach einer Spirale ausgebildete zweite Scheibe d befestigt. Um einen Drehpunkte drehe sich unter dem Einfluß. einer von einem vom Überstrom erregten Magneten/ gespannten Federg mit einer konstanten. Geschwindigkeit, die durch das Zeitwerk h bestimmt wird, das Kontaktpaar i. Seine beiden Kontakte berühren sich., sobald sie gegen den Umfang der Kurvenscheibe d stoßen. Durch gegenseitige Sperrung ist dafür zu sorgen, daß beide Systeme, die Scheibe d und das Kontaktpaar i, ihre Bewegung gleichzeitig, und zwar im Augenblick des Auftretens eines Überstromes, beginnen. Da sich das Kontaktpaar j mit einer festgelegten konstanten Geschwindigkeit bewegt, hängt die Zeit bis zur Kontaktberührung nur von der bis zum Anstoßen an die Scheibe d zu durchlaufenden Bahn ab. Diese Bahn ist kurz, wenn die Scheibe d sich langsam bewegt, dagegen lang, wenn sie sich schnell bewegt. D. h. bei großer Winkelgeschwindigkeit der Scheibe d bzw. α ist die Auslösezeit lang, bei kleiner Geschwindigkeit ist sie kurz. Durch Änderung der Form der Begrenzungslinie der Scheibe d kann man die Abhängig-. keit der Auslösezeit von der Winkelgeschwindigkeit benebig beeinflussen.The Ferrari disk α rotates under the influence of the three-legged drive and damping magnet excited by current and voltage & in the direction of the arrow away from a stop c which determines the rest position. On ίο the disk, a second disk d , designed according to a spiral, is attached. Rotate around a fulcrum under the influence. one of a magnet excited by the overcurrent / tensioned spring with a constant. Speed, which is determined by the timer h , the contact pair i. Its two contacts touch each other as soon as they hit the circumference of the cam disk d . By blocking each other, it must be ensured that both systems, the disk d and the pair of contacts i , begin their movement at the same time, at the moment when an overcurrent occurs. Since the pair of contacts j moves at a fixed constant speed, the time to contact depends only on the path to be traversed until it hits the disk d. This path is short when the disk d is moving slowly, but long when it is moving quickly. I. E. If the angular speed of the disk d or α is high, the release time is long, and if the speed is low, it is short. By changing the shape of the boundary line of the disk d , one can change the dependent. The speed of the tripping time can also be influenced by the angular velocity.

Eine andere Lösung erhält man, wenn man den von Strom und Spannung bewegten Relaisteil einen Anschlag gibt, dem ein Kontakt auf einer Scheibe mit großer Masse nachläuft, die von einer konstanten Kraft, z.B. von einer durch einen Strommagneten gespannten Feder oder von einem Gewicht, in Bewegung gesetzt wird. Unter dem Einfluß dieser konstanten Kraft wird die große Masse der Scheibe eine konstante Beschleunigung erhalten. Die Zeit, die bis zur Berührung des Kontaktes mit dem Anschlag vergeht, ist go dann proportional der Geschwindigkeit des Anschlags.Another solution is obtained if the relay part is moved by current and voltage gives a stop followed by a contact on a disk of large mass, which is driven by a constant force, e.g. is set in motion by a spring tensioned by a current magnet or by a weight. Under the influence With this constant force, the great mass of the disk will have a constant acceleration obtain. The time that elapses before the contact touches the stop is go then proportional to the speed of the attack.

Schließt man die Spannungswicklung des Magnetsystems b (Abb. 1) an die verkettete Spannung, so erreicht man nur bei Kurz-Schluß die gewünschte selektive Wirkung. Ordnet man aber so viele Relais an, wie Phasen vorhanden sind, und führt dann der Spannungswicklung jedes Relais die Spannung der betreffenden Phase gegen Erde zu, so erhält man auch bei Erdschluß richtiges Ansprechen.If the voltage winding of the magnet system b (Fig. 1) is connected to the linked voltage, the desired selective effect is only achieved in the event of a short circuit. If, however, as many relays are arranged as there are phases, and then the voltage of the relevant phase to earth is fed to the voltage winding of each relay, correct response is obtained even in the event of a earth fault.

Eine besonders einfache Anordnung erhält man, wenn man (z. B. in Drehstromanlagen) anstatt drei getrennte Relais zu verwenden, wie Abb. 2 zeigt, den von Strom und Spannung bewegten Relaisteil aus drei Triebsysternen, die auf eine gemeinsame Welle wirken, zusammensetzt und jedem System den Strom einer Phase und die Spannung dieser Phase gegen Erde zuführt. Es ist dann aber nötig, nur die Spannungen derjenigen Phasen, in denen ein Überstrom fließt, zur Wirkung kommen zu lassen, wie sich aus folgender Überlegung ergibt. Ein wesentliches Merkmal des beschriebenen Relais ist, daß seine Auslösezeit proportional der Winkelgeschwindigkeit des von Strom und Spannung angetriebenen Systems, also proportional dem auf dieses System wirkenden Drehmoment ist. Tritt nun in der Nähe eines Relais ein Kurzschluß zwischen zwei Phasen auf, so wird, da die Spannung dieser Phasen sehr klein wird, auch das von diesen Phasen ausgeübte Drehmoment sehr klein; unter dem Einfluß dieser Phasen würde also auch die Auslösezeit sehr klein werden, wie es erwünscht ist. Ließe man aber gleichzeitig die gesunde Phase mit ihrer nicht beeinflußten Spannung zur Wirkung kommen, dann würde dadurch das Drehmoment vergrößert, die Auslösezeit also unzulässig verlängert. In bekannter Weise kann man nun den Überstrom dazu benutzen, daß er entweder in einem besonderen Relais oder in dem Diämpfmagneten b' oder dem Triebmagneten b (Abb. 2) einen Kontakt schließt, durch den die Spannungsspule an Spannung gelegt wird. In Abb. 2 ist nur das unter dem Einfluß von Strom und Spannung stehende dreiphasige Triebsystem, nicht aber das diesem nachlaufende System dargestellt.A particularly simple arrangement is obtained if (e.g. in three-phase systems) instead of using three separate relays, as shown in Fig. 2, the relay part, which is moved by current and voltage, is composed of three drive systems that act on a common shaft and each system supplies the current of a phase and the voltage of this phase to earth. However, it is then necessary to only allow the voltages of those phases in which an overcurrent flows to take effect, as can be seen from the following consideration. An essential feature of the relay described is that its tripping time is proportional to the angular speed of the system driven by current and voltage, that is, proportional to the torque acting on this system. If a short circuit occurs between two phases in the vicinity of a relay, then, since the voltage of these phases becomes very small, the torque exerted by these phases is also very small; under the influence of these phases, the release time would also be very short, as is desired. If, however, the healthy phase with its unaffected voltage was allowed to take effect at the same time, the torque would be increased, i.e. the tripping time would be unacceptably lengthened. In a known way, the overcurrent can now be used to close a contact either in a special relay or in the damping magnet b ' or the drive magnet b (Fig. 2), through which the voltage coil is connected to voltage. In Fig. 2, only the three-phase drive system under the influence of current and voltage is shown, but not the system that follows it.

Claims

Patent claims:

1. Selective relay for contacting electrical Lines, characterized by a stop that moves at a speed that is dependent on current and voltage runs against a damping torque in front of a movable contact in such a way that it turns the stop the longer it catches up with, the greater the speed of the attack, where touching the contact with the stop triggers the switch to be protected.

2. Selective relay according to claim 1, characterized in that by per se known measures (namely through a suitable choice of the proportions of the force flows generated by current and voltage) the drive torque and the damping torque of the relay part moving the stop are matched so that

that this part with one of the inductive or ohmic resistance of the line to be protected moves linearly or approximately linearly dependent speed.

3. Selective relay according to claim 1 and 2, characterized in that the of Current and voltage moving part from several of the number of phases present, on a common Shaft arranged drive systems, each of which is under the influence of the current of a phase and the voltage this phase is against earth, whereby the voltage windings of the individual drive systems only then come to voltage when an overcurrent occurs in the relevant phase.

4. Selective relay according to claim 1 to 3, characterized in that the application the voltage coil to the voltage through which is used to form the damping or driving torque Current winding is effected.

1 sheet of drawings.