DE504224C - Selektiver UEberstromschutz fuer mehrere parallel geschaltete Gleichstromleitungen mit einem einen Schalter in der betreffenden Leitung steuernden Relais an jedem Ende jeeder zu schuetzenden Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen selektiven Überstromschutz für mehrere parallel geschaltete Leitungen, insbesondere für die Speiseleitungen elektrischer Gleichstrombahnen, und bezweckt, beim Auftreten von Leitungsfehlern nur die fehlerhafte Leitung abzuschalten. Bei derartigen Verteilungsnetzen ist der Widerstand der einzelnen parallel geschalteten Speiseleitungen mitunter voneinander wenig verschieden. Beim Auftreten eines Kurzschlusses tritt dann in sämtlichen parallel geschalteten Leitungen Überstrom auf. Mit den bisher bekannten Überstromrelais war ein selektiver Leitungsschutz, durch den nur die fehlerhafte Leitungsstrecke abgeschaltet wird, nicht möglich. Es fielen sämt-Eche Überstromschalter ab, so daß alle Speiseleitungen stromlos wurden, was sich für den Bahnbetrieb in äußerst störender Weise bemerkbar machte.

Nach der Erfindung werden zur Erzielung eines selektiven Übierstromschutzes an den Enden jeder zu schützenden Leitungsstrecke besondere Relais angeordnet, deren Ansprechgeschwindigkeit sowohl von der Größe als auch von der Änderung der Stromstärke abhängt. Da bei Leitungsfehlern in der fehlerhaften Leitungsstrecke sowohl die Größe als auch die Schnelligkeit des Anwachsens der Stromstärke höher ist als bei den übrigen fehlerfreien Leitungsstrecken, wird durch die neuen Relais nur die fehlerhafte Strecke abgeschaltet.

Das magnetische Feld des Relais wird durch den Strom in der zu überwachenden Leitung unmittelbar oder mittelbar, z. B.· unter Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes, erregt, während die bewegliche Arikerspule mit der Leitung induktiv verbunden ist und nur bei Änderung der Stromstärke in der zu schützenden Leitung ein magnetisches Feld bildet. Durch den beweglichen Ankier werden gegebenenfalls entsprechende Kontakte eines Hilfsstromkreises geschlossen, wodurch in bekannter Weise die Leitung mittels eines von dem Relais gesteuerten Schalters abgeschaltet wird.

In den Abb. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. 1 stellt ein Schaltbild der Gleichstromleitungen dar, bei denen die Erfindung zur Anwendung gelangt. Abb. 2 ist ein Schaltbild einer der in der Abb. 1 dargestellten Speiseleitungen unter Verwendung des Schutzrelais. Abb. 3 bis 5 zeigen Einzelheiten des in Abb. 2 dargestellten Relais.

Das in Abb. 1 dargestellte Gleichstromverteilungssystem entspricht einem für elektrische Bahnen verwendeten mehrfachen

Speiseleitungssystem, das aus zwei von den Generatoren 3 und 4 gespeisten Sammelschienen 1 und 2 besteht, sowie den parallel geschalteten Verteilungsleitungcn 10 bis 15 und einer parallel zu den Sammelschienen 1 und 2 liegenden Verbindungsleitung 16. Zum Schutz gegen Überstrom ist zwischen jedem Generator und seiner Sammelschiene ein Überstromschalter 17 angeordnet, der durch einen Widerstand 18 überbrückt ist.

Beim Auftreten eines Fehlers in einer Leitung, beispielsweise eines Erdschlusses bei 2o, fließt ein Überstrom durch die Verteilungsleitungen, wobei der Strom in jeder Leitung von dem zwischen der Fehlerstelle und dem Generator befindlichen Widerstand abhängig ist. Da die Speiseleitung 12 den kürzesten Weg zwischen den Generatoren 3 und. 4 und der Fehlerstelle 20 darstellt, ist ao sowohl der Strom selbst als auch der Stromanstieg beim Eintreten des Fehlers in dieser Leitung größer als in anderen parallelen Leitungen.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Schutzrelais 21 sind an jedem Ende der verschiedenen Speiseleitungen 10 bis 15 angeordnet. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schutzrelais ist in Abb. 2 dargestellt. Ein Stromwandler 25, ein Widerstand 26 und ein Überstromschalter 27 sind in Reihe mit der Speiseleitung verbunden. Das Schutzrelais 28 gemäß der Erfindung besitzt eine im Nebenschluß zu dem Widerstand 26 liegende Feldwicklung 29. Das bewegliche System des Relais besteht in einer Spule 30, die von der Sekundärwicklung des Stromwandlers 25 gespeist ist. ·

Das bewegliche System steuert ein Kontaktstück 31, das je nach Bewegungsrichtung des Systems mit den festen Kontaktstücken 32 bzw. 33 in Berührung kommt und dadurch den Stromkreis der Spule des Hilfsrelais 34 schließt. Beim Ansprechen dieses Relais 34 wird erstens ein Stromkreis von der Batterie über die Ausschaltspule 35 des Überstrom!- schalters 27, die Kontakte des Relais 34 und die Kontakte 36 eines mit dem Überstrom:- schalter verbundenen Hilfsschalters geschlossen. Ferner wird ein Sperrstromkreis für das Relais 34 über seine eigenen Kontakte und den Hilfsschalter 36 geschlossen, so daß es erregt bleibt, bis der Überstromschalter 27 geöffnet ist.

In Abb. 3 bis 5 ist der Aufbau des Relais 28 genauer dargestellt. Das Relais ist auf einer Grundplatte 40 angeordnet und von einem Deckel 41 geschützt. Es besitzt einen Eisenkern 42, der mit einem zweckmäßig im Innern der Feldspule liegenden Luftspalt 43 (Abb. 2) versehen sein kann. Der Eisenkern enthält eine zylindrische Bohrung 44, in der sich die bewegliche Spule 30 befindet. Die Enden des Eisenkerns werden durch das Verbindungsstück 45 aus unmagnetischem Werkstoff miteinander verbunden und dadurch in der richtigen Lage zueinander gehalten. Die bewegliche Spule 30 befindet sich auf einem metallischen Rahmen 46, der auf der Drehachse 47 angebracht ist und durch die Spiralfedern 48 in seiner Lage gesichert ist. Das bewegliehe Kontaktstück 31 befindet sich auf der unteren Seite der beweglichen Spule, wie in Abb. 5 dargestellt, und gibt Kontakt mit den anf dem Isolierstück 49 angeordneten festen Ivontaktstücken, von deinen das eine, 32, in Abb. 5 sichtbar ist. Der Rahmen 46 besteht aus Aluminium oder einem anderen stromleitenden Leichtmetall und bildet eine geschlossene Windung in dem magnetischen Feld des Relais, wodurch die Bewe,-gung der beweglichen Spule 30 in bekannter Art gedämpft wird.

Das Drehmoment der beweglichen Spule 30 ist abhängig von dem durch sie fließenden Strom und dem ihre Windungen durchsetzenden magnetischen Fluß. Da die Feldwicklung 29 über einen Nebenschluß 26 mit der Speiseleitung verbunden ist, ist die Erregung der Feldwicklung und die Größe des magnetischen Feldes, in der sich die bewegliche Spule befindet, dem durch die Speiseleitung fließenden Strom proportional. Anderseits ist die bewegliche Spule 30 induktiv mit der Speiseleitung verbunden und wird in Abhängigkeit von der Änderung des Stromes in der Leitung erregt. Da anderseits die Bewegung der beweglichen Spule 30 durch die Wirkung der in dem Rahmen 46 von dem magnetischen Fluß induzierten Ströme gedämpft wird, ist die Zeit des Ansprechens des Relais von der Größe und der Änderung des Stromes in der entsprechenden Leitung abhängig.

Falls ein Fehler in dem in Abb. 1 gekennzeichneten Punkte eintritt, wird das mit der fehlerhaften Leitung 12 verbundene Relais 28 einem größeren Überstrom und im Augenblick des Eintretens des Fehlers einer größeren Änderung des Stromes unterworfen als die mit den parallelen Leitungen verbundenen Relais. Daher wird das mit der fehlerhaften Leitung 12 verbundene Relais eher ansprechen als die anderen Relais und somit die fehlerhafte Leitung abschalten. Durch das AbI-schalten der fehlerhaften Leitung werden die Ströme in den parallelen Leitungen verringert und die bewegliche Spule 30 der mit diesen Leitungen verbundenen Relais 28 einem Verzögerungsdrehmoment in umgekehrter Richtung des Anfangmomentes unterworfen, und dadurch wird die Abschaltung der übrigen Speiseleitungen mit Sicherheit vermieden.

Claims (5)

1. Der mit jedem Generator verbundene Überstromschalter 17 wird beim Eintreten eines schweren Fehlers in dem Leitungssystem in Tätigkeit gesetzt, um ein Rundfeuer auf dem Kommutator des Generators zu vermeiden. Hierdurch wird das Ansprechen des selektiven Schutzes nicht verhindert, da die durch Einschaltung des Widerstands 18 verursachte Abnahme des Stromes in den entsprechenden Speiseleitungen in den Relais 28 der entsprechenden Leitungen nur ein. dem bisherigen entgegengesetztes Drehmoment hervorruft, wodurch das Ansprechen der Relais in den unbeschädigten Leitungen mit Sicherhieit vermieden und erreicht wird, daß nur die fehlerhafte Leitung abgeschaltet wird.

   Durch die Erfindung ist es möglich, das Abschalten unbeschädigter Speiseleitungen zu verhindern und das ganze Leitungssystem in Betrieb zu halten, ohne daß ein Leitungsfehler große Störungen hervorruft. Nachdem die fehlerhafte Leitung abgeschaltet ist, wird durch die Abnahme des Stromes in den Relais der übrigen 'Leitungen ein entgegengesetztes Drehmoment erzeugt. Das dargestellte System ist daher sicherer und befriei- j digender in der Wirkung als andere bisher [ verwendete und kann in Speiseleitungen verwendet werden, die aus einer verhältnismäßig großen Anzahl parallel gesdhalteter Stromkreise von geringem Widerstand bestehen¹, für die es bisher noch keinen befriedigenden Schutz gab.

   _3S Patentansprüche:

   i. Selektiver Überstromschutz für mehrere parallel geschaltete Gleichstromleitungen mit einem einen Schalter in der betreffenden Leitung steuernden Relais am jedem Ende jeder zu schützenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöaeizeit der Relais abhängig ist von dem Absolutwert und der Steilheit des Anstieges der Stromstärke in den Leitungen.
2. 2. Relais für einen Überstromschutz! gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Feld durch den Strom der zu schützenden Leitung unmittelbar oder mittelbar erzeugt wird, und daß eine mit der zu schützenden Leitung induktiv gekoppelte bewegliche Spule in diesem Feld angeordnet ist, die bei ihrer Bewegung durch Schließen eines Hilfsstromkreises das Öffnen eines Schalters in der zu schützenden Leitung herbeiführt.
3. 3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Spule auf einem Rahmen aus gutleitendem Metall angeordnet ist, in dem bei seiner Bewegung durch das ^FeId des Relais diese Bewegung dämpfende Wirbelströme induziert werden.
4. 4. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Eisenkern innerhalb der Feldspule einen Luftspalt 6g besitzt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die bewegliche Spule des Relais ein Hilfsrelais gesteuert wird, welches den Ausschaltstromkreis des Schalters in der betreffenden Leitung schließt und sich selbst so lange gesperrt hält, bis der Schalter geöffnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen