DE502535C - Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 14. JULI 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JÄ 502535 KLASSE 21 c GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. März 1926 ab

Die Relais für den Schutz elektrischer Anlagen, deren Auslösezeit von der Entfernung, genauer von dem Leitungswiderstand oder einer Funktion desselben zwischen Relaisort und Fehlerort abhängig ist, arbeiten entweder in der Weise, daß in Abhängigkeit von der genannten Widerstandsfunktion die Länge der Bahn zweier Kontakte im Auslösestromkreis eingestellt wird, worauf der eine Kontakt dem

ίο anderen durch eine äußere Kraft mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird, oder so, daß bei einem konstanten gegebenen Kontaktweg die Geschwindigkeit, mit der der eine Kontakt dem anderen zugeführt wird, durch die genannte Widerstandsfunktion bestimmt wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, sowohl die Länge der Kontaktbahn als auch die Geschwindigkeit der Kontaktbewegung zugleich derart einzustellen, daß die Zeit bis zur Kontaktgabe = Länge der Kontaktbahn/Geschwindigkeit des bewegten Kontaktes — der Widerstandsfunktion, ζ. B. e · cos φ : i oder e · sin φ: i ist.
Die für die ersten beiden Möglichkeiten bisher verwendeten Systeme zeigten verschiedene Mängel. Vielfach wurden Ferrarissysteme verwendet, deren Tätigkeit durch den Einfluß der höheren Harmonischen gestört werden kann. Andererseits wurden an dem beweglichen Teil von Meßsystemen angebrachte, nur durch die Kraft des beweglichen Systems in Lage gehaltene Kontakte für die Kontaktgabe im Auslösestromkreis benutzt. Zur Erzielung der Abhängigkeit der verwendeten Meßsysteme vom Widerstand wurden kompliziertere Systerne, wie sie für Leistungszeiger und Widerstandsmesser benutzt werden, vielfach verwendet. Im allgemeinen litten auch diese Einrichtungen unter dem Mangel, daß sie nicht von dem Anfangswert der maßgebenden Wider-Standsgröße zwischen Relaisort und Fehlerort allein beeinflußt wurden, sondern die Änderungen dieses Wertes, die nach Art des Kurzoder Erdschlusses sehr verschiedener Art sein und bedeutenden Einfluß ausüben können, hatten auf die Tätigkeit des Relais Einfluß. Beispielsweise änderte sich bei konstanter Geschwindigkeit die Länge der Kontaktbahn unter dem Einfluß der Änderungen des Widerstandes, oder bei konstanter Länge der Kontaktbahn änderte sich die Geschwindigkeit, mit der sie zurückgelegt wurde.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die nicht nur sowohl für veränderliche Kontaktbahn als auch veränderliche Kontaktgeschwindigkeit, sondern auch für alle Bauarten von Meßsystemen, auch für solche von schwachem Drehmoment, verwendbar ist und kompliziertere Meßsysteme, wie Widerstands- und Leistungsmesser, vermeidet. Sie kann im besonde-

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

Dipl-Ing. Johannes Beck in Magdeburg.

ren auch leicht benutzt werden, um für die Auslösezeit den Anfangswert des Widerstandes allein maßgebend zu machen. Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Strom erzeugt wird, der auch bei veränderlicher Spannung eine eindeutige Funktion des Widerstandswertes zwischen Relaisort und Fehlerort ist, beispielsweise ein Strom, der proportional dem Verhältnis Spannung : Strom ίο oder umgekehrt proportional diesem Verhältnis ist. Ein solcher Strom kann beispielsweise erzeugt werden, indem man die Spannung an den Enden eines Widerstandes, der vom Leitungsstrom durchflossen wird, als EMK eines Stromkreises verwendet, dessen Widerstand proportional der Spannung ist. Abb. 1 zeigt ein Beispiel einer Schaltung gemäß der Erfindung. Der Strom der Leitung 1 geht durch einen vorzugsweise Ohmschen Widerstand 2. An den Klemmen 3 und 4 dieses Widerstandes herrscht dann eine dem Strom i_x der Leitung 1 proportionale Spannung. Diese Spannung schickt einen Strom i₂ durch einen Regelwiderstand 5, der von einem an die Leitung 1 angeschlossenen Spannungsmesser 6 in dem Sinne eingestellt wird, daß einer geringeren Spannung ein geringerer Widerstand entspricht. Dies ist schematisch so dargestellt, daß der Schleifkontakt 7 des Regelwiderstandes von einem Spannungszeigergerät 6 betätigt wird. Der so erzeugte Strom Z₂ kann zum Antrieb eines Motors 8 verwendet werden, der den Auslöse- oder Anzeigemechanismus betätigt. Je größer der Strom i₂, je größer also das Verhältnis i_x : e, d. h. je kleiner der Widerstand vom Relaisort zum Fehlerort, um so schneller wird der Motor ablaufen und um so kürzer wird die Auslösezeit sein. Der Stromkreis des Motors 8 wird durch einen Schalter 12 eingeschaltet, der durch das nicht mitgezeichnete, die Relaistätigkeit einleitende Relais, z. B. Überstrom- oder Unterspannungsrelais, geschlossen wird.

Für die praktische Verwendung empfiehlt es sich, den Widerstand 2 an die Leitung 1 über einen Stromwandler 9 zu legen, wie dies in Abb. 2 dargestellt. Die Kontaktvorrichtung an dem Widerstand 5 wird ζ. Β durch einen Fallbügel 10 betätigt, der den Zeiger 7' des Voltmeters 6 auf einen Regelwiderstand 5 niederdrückt, sobald der Relaissatz, z. B. durch ein Überstrom- oder Unterspannungsrelais, angeregt wird. Der Spannungsmesser ist zweckmäßig über einen Spannungswandler 11 angeschlossen. Der Motor in Abb. 1, dessen Geschwindigkeit für die Auslösezeit maßgebend ist, wird zweckmäßig durch eine Einstellung des Kontaktweges in Abhängigkeit von dem Strom i₂ ersetzt, wobei in bekannter Weise eine äußere Kraft, z. B. ein Uhrwerk, den einen Kontakt bis zur Berührung mit dem anderen verschiebt. Dies kann z. B., wie in Abb. 2 dargestellt, in der Weise geschehen, daß man den Strom i_% durch einen Strommesser 15 fließen läßt. Der Zeiger 16 dieses Stromzeigers wird beim Ansprechen des Relaissatzes durch einen Fallbügel 17 mit geeigneter Verzögerung festgehalten. Er trägt den einen Kontakt 18 des Auslösestromkreises, der eine Stromquelle 30 und eine Auslösespule 31 enthält. Auf den Kontakt 18 wird dann ein anderer Kontakt 19 des Auslösestromkreises, etwa durch ein Uhrwerk, in an sich bekannter Weise hinbewegt. Je näher der Fehlerort, desto kleiner ist der Widerstand zwischen Relaisort und Fehlerort und desto größer ist also der Strom i₂. Der bewegliche Kontakt 19 muß, damit der Kontaktweg um so kleiner ist, je größer der Strom i₂ ist, vom Ende der Skala aus auf den Kontakt 18 zu bewegt werden. Diese Einrichtung der Kontaktgebung kann auch in an sich bekannter Weise so getroffen werden, daß der Zeiger 16 mit dem Kontakt 18 von der Stellung, in der er durch den Fallbügel niedergeschlagen wird, durch eine äußere Kraft auf einen festen Kontakt 19 zu bewegt wird.

Die Anordnung des Strommessers 15 mit dem Fallbügel 17 gestattet, die Auslösezeit in Abhängigkeit von dem Anfangswert des Stromes i₂, d.h. des Widerstandes zwischen Relaisort und Fehlerort, zu bringen. Die Verzögerung der Fallbügel 10 und 17 muß dabei so eingestellt sein, daß der Fallbügel 10 möglichst schnell niedergeht, nachdem der Ausschlag des Voltmeters stattgefunden hat und ebenso der Fallbügel 17 entsprechend später, nachdem das Meßgerät 15 ausgeschlagen hat, dessen Ausschlag beim Aufschlagen des Fallbügels 10 beginnt. Die die Relaistätigkeit einleitenden Relais sind in den Abbildungen nicht mitgezeichnet. Beispielsweise könnte ein Maximalstromrelais in den Sekundärkreis des Stromwandlers 9 gelegt werden, oder es könnte ein Minimalspannungsrelais an den Spannungswandler 11 angeschlossen werden.

Im einzelnen kann die Ausführung des Erfindungsgedankens Abänderungen erfahren. Beispielsweise" kann man, um, ebenso wie die Spannung, auch den Strom nur mit seinem Anfangswert wirken zu lassen, statt der An-Ordnung nach Abb. 2 eine solche nach Abb. 3 nehmen, bei der ein Stromzeiger 20 mit Fallbügel 21 vorgesehen ist, der an den Stromwandler 9 angeschlossen ist. Beim Einsetzen der Relaistätigkeit geht der Fallbügel 21 nieder, der Zeiger 22 des Strommessers 20 wird dabei mit einem Kontakt 23 auf einen Spannungsteilerwiderstand 24 niedergedrückt, der von einer konstanten Stromquelle, beispielsweise Batterie 25, gespeist wird. Von dem Ende des Spannungsteilers 25, das dem Nullpunkt der Stromskala entspricht, und dem Kontakt 23

an dem Zeiger 22 wird dann der Stromkreis abgezweigt, in dem der Widerstand 5 und das Voltmeter 6 liegen.

Weiter ist es möglich, die beschriebene Einrichtung in bezug auf die Rollen von Strom und Spannung umzukehren, die Sekundärspannung des Wandlers 11 als Stromquelle zu benutzen und durch einen Strommesser einen Widerstand entsprechend einstellen zu lassen, wie der Widerstand 5 durch das Voltmeter 6 eingestellt wurde. Dies würde einen Strom i₂ ergeben, der dem Widerstand proportional wäre. Es bietet keine Schwierigkeit, diesen Strom auch so zu benutzen, daß die Auslösezeit mit dem Widerstand zwischen Relaisort und Fehlerort abnimmt. Beispielsweise kann der e : i proportionale Strom als Dämpfungsstrom benutzt werden, oder er kann einen Strommesser ähnlich 17 mit Kontakt 18 am Zeiger durchfließen, wobei dann der vom Uhrwerk bewegte Kontakt 19 auf der entgegengesetzten Seite von 18 wie bei Abb. 2 angeordnet sein kann, damit der Kontaktweg um so kleiner ist, je kleiner der Widerstand zwischen Relaisort und Fehlerort, also etwa proportional ist.

Wird die Relaistätigkeit durch ein Überstromrelais eingeleitet, so kann auch, wenn man nur mit den Anfangswerten von Strom und Spannung arbeiten will, durch das Ansprechen des Überstromrelais zugleich eine konstante EMK, beispielsweise eine Batterie, eingeschaltet werden, wenn die Spannung als den Widerstand 5 regelnde Größe benutzt wird. Ebenso kann bei Verwendung eines Minimalspannungsrelais als anregendes Relais von diesem eine konstante EMK eingeschaltet werden, wenn der Strom einem dem Widerstand 5 entsprechenden Widerstand regelt.

Was die Ausführung der Schaltung im einzelnen betrifft, so ist auf den geringen Wert der benutzten Spannungen und den hohen Wert der benutzten Ströme die erforderliche Rücksicht zu nehmen. Für den Spannungsmesser 6 empfiehlt sich ein Nullvoltmeter, z. B. mit Dreheisensystem, mit vorgeschalteter Metallfadenlampe. Der Stromwandler 9 ist für die im Widerstand 2 und gegebenenfalls in einem Überstromrelais verbrauchte Leistung einzurichten. Das Übersetzungsverhältnis braucht nicht die Präzision wie bei Meßwandlern zu haben, doch ist geringe Sättigung wünschenswert, damit auch sehr starke Ströme einigermaßen proportional transformiert werden.

Claims (4)

55 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß für Auslösung oder Anzeige ein Strom wirksam ist, der auch bei veränderlicher Spannung in eindeutiger Beziehung zu dem Widerstand zwischen Relaisort und Fehlerort steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in dem Auslöse- oder Anzeigestromkreise von dem Strom oder der Spannung der zu schützenden Leitung und der Widerstand dieses Stromkreises von der anderen dieser beiden Größen abhängig gemacht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Auslösestromkreise fließende Strom die Geschwindigkeit der Kontaktbewegung in diesem Stromkreis beeinflußt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Auslösestromkreise fließende Strom die Länge der Kontaktbahn im Auslösestromkreis da- g₀ durch regelt, daß der eine Kontakt in an sich bekannter Weise an dem Zeiger eines vom Strom betätigten Meßgerätes angeordnet ist.

Hierzu τ Blatt Zeichnungen