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Distanzrelais mit einem vom Strom und von der Spannung in entgegengesetztem
Sinne beeinflußten Auslösegliede Bei den bisher verwendeten Distanzrelais besteht
der Übelstand, daß die Ablaufgeschwindigkeit der einzelnen Relais von der Stromstärke
abhängt. Hierdurch ist die Abhängigkeit des Zeitablaufes vom Widerstand der Leitung
bis zur Fehlerstelle keine eindeutige Funktion dieses Widerstandes. Daher kann es
sich ereignen, daß das Relais zu Zeiten schwacher Netzbelastung und infolgedessen
schwacher Maschinenleistung im Fehlerfalle erst nach unzulässig langer Zeit ausschaltet,
während es im gleichen Fehlerfalle zu Zeiten starker Belastung innerhalb einer aus
Betriebsrücksichten erforderlichen kurzen Zeit abschaltet Gegenstand der Erfindung
ist ein Distanzrelais, das diesen Übelstand vermeidet, indem es eine vom Strom nahezu
unabhängige Ablaufzeit hat. Aus praktischen Gründen ist es anstrebenswert, daß die
Abhängigkeit der Auslösezeit vom Leitungswiderstand annähernd geradlinig ist. Auch
diese Bedingung läßt sich durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Anordnung
in gewünschter Annäherung erreichen. Hierzu wird das Distanzrelais in an sich bekannter
Weise mit einem von der' Spannung und einem vom Strom der zu schützenden Leitung
beeinflußten Gliede ausgestattet, und zwar wird zweckmäßig eine solche Anordnung
gewählt, bei der eine lineare Abhängigkeit sowohl vom Strom wie von dem diesem Gliede
entgegenwirkenden Spannungsgliede in technisch bekannter Weise erreicht wird. Das
Strom- und das Spannungsglied sind so angeordnet, daß sie einander entgegenwirken,
wobei das Spannungsglied einen Kontakt offen zu halten sucht, den das Stromglied
schließen will.
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Gemäß der Erfindung ist das Verhältnis der beiden Kräfte so gewählt,
daß beim Auftreten eines Fehlers das Stromglied anfangs eine wesentlich geringere
Wirkung ausübt als das Spannungsglied. Ferner ist ein von der Zeit abhängiges Relais
vorgesehen, das beim Auftreten eines Fehlers durch ein bekanntes Anregungsglied
zum Ablauf gebracht wird. Erfindungsgemäß wirkt dieses Zeitrelais in solcher Weise
auf das Stromglied ein, daß es die von dem gleichen Strom hervorgebrachte Zugkraft
allmählich vergrößert. Man erreicht hierdurch, daß beim Auftreten eines Fehlers
das Spannungsglied eine konstante Zugkraft ausübt, während das Stromglied eine mit
der Zeit nach einer beliebig zu bestimmenden Kurve wachsende Zugkraft ausübt.
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Bei sämtlichen Distanzrelais der verschiedenen Stationen einer Anlage
laufen die Zeitwerke gleichmäßig ab und erhöhen daher in gleicher Weise die Zugkraft
der Stromglieder der verschiedenen Distanzrelais. Infolgedessen wird in der Station,
die dem Fehler am nächsten liegt, der Gleichgewichtszustand zwischen dem Stromglied
und dem Spannungsglied zuerst erreicht, und da das Distanzrelais bei Erreichung
des Gleichgewichtszustandes zwischen den beiden Gliedern oder bei geringem Überwiegen
des Stromgliedes den von ihm beherrschten Schalter öffnet, so wird mit Sicherheit
nur die fehlerhafte Leitungsstrecke abgeschaltet.
In Abb. i ist
ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. i ist
ein Teil der zu überwachenden Leitung, 2 ist ein in dieser Leitung liegender, von
dem Distanzrelais beherrschter Schalter, der geöffnet wird, wenn die Auslösespule
3 Strom erhält.
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Im Stromkreis dieser Auslösestromspule 3 liegt ein Kontaktpaar q.,
dessen bewegliches Schlußstück an einem doppelarmigen Hebel 5 befestigt ist. Dieser
doppelarmige Hebel 5 bildet einen Teil des Distanzrelais 6. An seinem einen Hebelarm
greift das von der Spannung in der Leitung i über einen Spannungswandler 7 erregte
Spannungsglied 8 an, an seinem anderen Hebelarm greift das durch einen Stromwandlerg
vom Strom in der Leitung i erregte Stromglied io an. Das Kontaktpaar q. wird geschlossen,
wenn die Wirkung des Stromgliedes io die des Spannungsgliedes 8 erreicht oder übersteigt.
Im Stromkreis der Spannungsspule 8 können in bekannter Weise Vorschaltwiderstände
ii liegen. Die Stromspule io ist mit Anzapfungen versehen, die zu einer Kontaktbahn
13 geführt sind. Der die Kontaktbahn bestreichende bewegliche Kontakt 14 schaltet
j e nach seiner Stellung mehr oder weniger Windungen der Stromspule io in den Stromkreis
des Stromwandlers g ein. Der Kontakt 14 befindet sich im Normalbetrieb in einer
solchen Stellung, daß nur verhältnismäßig wenige, gegebenenfalls gar keine Windungen
der Stromspule io wirksam sind. Beim Auftreten eines Fehlers wird durch ein an sich
bekanntes Anregungsglied 15 ein Kontakt 16 geschlossen und hierdurch ein Zeitwerk
17 zum Ablauf gebracht, das den den Kontakt 14 tragenden Hebel in der Weise verstellt,
daß allmählich die wirksame Windungszahl des Stromgliedes io des Distanzrelais vergrößert
wird. Das Anregungsglied 15 besitzt in bekannter Weise ein von der Leitungsspannung
erregtes Glied 16 und ein vom Leitungsstrom erregtes Glied ig, deren Kräfte gegeneinander
wirken, und das beim Überwiegen des Stromgliedes einen Kontakt 18 schließt, wodurch
das Zeitwerk 17 zum Ablaufen gebracht wird.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Beim Auftreten eines Fehlers in der
Leitung i wird infolge Überwiegens des Stromgliedes ig des Anregungsrelais 15 dieses
den Kontakt 18 schließen, und zwar wird im allgemeinen sowohl in dem dem Fehler
am nächsten liegenden Distanzrelais wie auch in mehreren vom Fehler entfernter liegenden
Distanzrelais das Anregungsrelais ansprechen. Infolgedessen wird in allen diesen
Distanzrelais das Zeitrelais 17 zum Ablauf kommen, und somit wird in diesen sämtlichen
Relais allmählich die Wirkung des Stromgliedes io ;teichmäßig erhöht. Da nun in
dem, dem Fehler am nächsten liegenden Leitungsstück der Strom höher ist als in den
entfernter liegenden, so wird das Stromglied desjenigen Distanzrelais zuerst eine
dem Spannungsgliede gleiche Wirkung ausüben, welches der Fehlerstelle am nächsten
liegt. Dieses Distanzrelais wird daher den Kontakt q. im Stromkreis der Auslösespule
des von ihm beherrschten Schalters schließen und damit die Abschaltung der fehlerhaften
Leitungsstrecke bewirken.
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Statt durch Veränderung der Windungszahl kann die Wirkung des Stromgliedes
auch auf beliebige andere Weise verändert werden, beispielsweise dadurch, daß man
die Stromglieder mit beweglichen Dämpfungsteilen versieht, die allmählich entfernt
werden, oder daß man Kurzschlußwindungen o. dgl. öffnet. Man kann auch den Stützpunkt
des doppelarmigen Hebels an dem das Stromglied und das Spannungsglied angreifen,
beweglich machen, in der Weise, daß er beim Eintreten eines Fehlers verschoben wird,
beispielsweise gegen das Spannungsglied hin, so daß das vom Stromglied ausgeübte
Drehmoment gegenüber dem vom Spannungsglied ausgeübten mit der Zeit immer größer
wird. Hierbei wird es zweckmäßig sein, die Verschiebungsgeschwindigkeit des Stützpunktes
nicht gleichförmig zu machen, sondern sie so zu gestalten, daß das Verhältnis der
Hebelarme sich etwa linear mit der Zeit ändert.
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In Abb. 2 ist eine besondere Ausführungsform des Distanzrelais dargestellt,
bei dem dieses mit dem Anregungsrelais vereinigt ist. Das vereinigte Relais 6 besteht
wie in Abb. i aus einem doppelarmigen Hebel 5, der einerseits von dem Spannungsgliede
8 und andererseits im entgegengesetzten Sinne von dem Stromgliede io beeinflußt
ist. Das Stromglied io hat wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform Anzapfungen,
so daß durch einen beweglichen Kontakt 14 die wirksame Windungszahl des Strom- i
gliedes erhöht wird, wenn ein Zeitrelais 17 zum Ablauf kommt.
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Im normalen Betrieb befindet sich der Kontakt 14 in einer solchen
Stellung, daß nur sehr wenige, gegebenenfalls gar keine Windungen der Stromspule
io durch ihn zur Wirkung gebracht werden. Der bewegliche Kontakt 14 steht bei dieser
Ausführungsform des vereinigten Relais mit dem Kontakt eines Kontaktpaares 12 in
leitender Verbindung, über den durch einen Umschalter 22 der Stromkreis des in der
Leitung liegenden Stromtransformators g geschlossen wird, wenn der Umschalter unter
Wirkung einer Magnetspule 23 aus seiner gewöhnlichen Lage in die Umschaltstellung
gebracht worden ist. Der zweite Kontakt des Kontaktpaares 12, auf dem sich der Umschalter
22 in normalem Betriebe befindet, ist an eine Anzapfung der Stromspule io angeschlossen.
Diese Anzapfung ist so gewählt, daß die Wirkung des Stromgliedes gerade dann gleich
der des Spannungsgliedes 8 wird, wenn der hinter dem Relais
liegende
Widerstand der Leitung bis auf einen bestimmten Betrag gesunken ist. Das Distanzrelais
beherrscht außer dem im Stromkreise der Auslösespule des Leitungsschalters liegenden
Kontaktpaar 4 noch ein zweites Kontaktpaar 18, welches beim Ansprechen des vereinigten
Relais früher als das Kontaktpaar 4 geschlossen wird. Es ist ferner an dem Distanzrelais
eine Nase i9 angebracht, die sich bei Ansprechen des Relais unmittelbar nach Schließen
des Kontaktpaares 18 an einen beweglichen Riegel 2o anlegt, wodurch die Schließung
des Kontaktpaares 4 zunächst verhindert wird. Durch das Schließen des Kontaktpaares
18 wird die Magnetspule 23 erregt und hierdurch der Umschalter 22 so umgestellt,
daß nunmehr der Stromkreis des Stromwandlers 9 über die durch den beweglichen Kontakt
14 bestimmten Windungen des Stromgliedes io verläuft. Da anfänglich durch den beweglichen
Kontakt 14 nur eine sehr geringe Anzahl von -Leitungen des Stromgliedes io wirksam
gemacht ist, überwiegt alsdann unter allen Umständen die Wirkung des Spannungsgliedes
B. Sobald der Umschalter 22 auf den an den beweglichen Kontakt 14 angeschlossenen
Kontakt umgestellt ist, wird das Zeitrelais 17 zum Ablaufen gebracht und der Riegel
2o, der bisher die Schließung des Kontaktpaares 4 beim Ansprechen des Relais verhinderte,
aus seiner Verriegelungsstellung gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen,
daß an dem Umschalter 22 ein Kontaktstück 21 angebracht ist, das nach erfolgter
Umlegung des Schalters durch Schließung eines bis dahin geöffneten Kontaktpaares
24 zwei Magnetspulen erregt, von denen die eine den Riegel 20 und die andere den
den Ablauf des Schalters 17 hemmenden Riegel zurückzieht.
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Die Vereinigung des Distanzrelais und des Anregungsrelais kann auch
sinngemäß in der Weise getroffen werden, daß zu Anfang nur ein verhältnismäßig geringer
Teil der Spannungsspule 8 und ein dementsprechend geringer Teil der Stromspule io
eingeschaltet ist, und daß durch das erste Ansprechen des Relais die Spannungsspule
8 alsdann zu voller Wirksamkeit gebracht wird, wie dies in Abb. 3 schematisch dargestellt
ist.