DE506858C - Vorrichtung zum Schutz von Dreiphasennetzen in Abhaengigkeit von dem Verhaeltnis zwischen Stromstaerke und Spannung des Kurzschlusskreises - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. SEPTEMBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 506858 KLASSE 21 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Januar 1929 ab

Vorrichtungen zum Schutz von Dreiphasennetzen mit einem einzigen Relais, das in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen Spannung und Stromstärke des Kurzschlußkreises arbeitet, sind bekannt. Dabei wird die Stromspule des Relais von der Differenz der Ströme in zwei Phasen erregt. Die Spannungsspule wird durch Schalteinrichtungen an die Spannung der vom Fehler betroffenen Leitungen geschaltet.

Gemäß der Erfindung wird die Spannungsspule bei einem Kurzschluß derjenigen beiden Phasen, durch deren Stromdifferenz die Stromspule des Quotientenrelais erregt wird, an die doppelte verkettete Spannung zwischen diesen beiden Phasen, bei einem Kurzschluß zwischen einer dieser Phasen mit der dritten Phase an die einfache verkettete Spannung zwischen den vom Fehler betroffenen Phasen

ao gelegt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß dem Quotientenrelais in jedem Störungsfalle das richtige Verhältnis von Strom und Spannung (Impedanz) des Kurzschlußkreises zugeführt wird. Dies ist für den Selektivschutz insofern von Wichtigkeit, als die Auslösezeit von der Größe der Impedanz abhängt. Bei der bekannten Anordnung wird auch im Falle eines Kurzschlusses zwischen denjenigen Phasen, deren Stromdifferenz der Stromspule des Quotientenrelais zugeführt wird, die Spannungs spule ebenso wie in den anderen Fällen an die einfache verkettete Spannung gelegt. Da aber der der Stromspule des Quotientenrelais zugeführte Strom doppelt so groß ist wie in den beiden anderen Fällen (gleichen Kurzschlußstrom und gleiche Fehlerortsentfernung in allen Fällen vorausgesetzt), so erscheint die Impedanz bei der bekannten Anordnung in diesen beiden Fällen doppelt so groß, d. h. das Relais arbeitet mit doppelt so großer Verzögerung wie notwendig wäre. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.

In der Abb. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. R₁ S, T sind die drei Leitungen eines Dreiphasennetzes. In den beiden Leitungen 5¹ und T liegen Stromwandler 2 und 3. Die Sekundärwicklungen der beiden Stromwandler 2 und 3 sind in bekannter Weise gegeneinander geschaltet. Parallel zu ihnen liegt die Stromspule 41 eines Quotientenrelais 4, der also die Differenz der Ströme in den beiden Stromwandlern zugeführt wird. In den Verbindungsleitungen der Stromwandler liegen Überstromrelais 5 und 6. Diese steuern Umschaltrelais 7 und 8, 9 und 10 sind Spannungswandler. 11 ist ein Richtungsrelais, dessen Stromspule 111 in Reihe mit der Stromspule 41 des Quotientenrelais parallel zu den Sekundärwicklungen der

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

Dipl.-Ing. Hermann Neugebauer in Berlin-Spandau

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Stromwandler 2 und 3 liegt und ebenfalls von der Differenz der Ströme in den beiden Phasen S und T erregt wird. Die Spannungsspule 112 des Richtungsrelais 11 liegt parallel zu der Spannungsspule 42 des Quotientenrelais und bekommt in allen Fällen dieselbe Spannung wie diese.

Bei einem Kurzschluß, beispielsweise zwischen den Phasen R und T, fließt in diesen beiden Leitungen ein Überstrom. Der Strom in der Phase 3" ist vernachlässigbar klein. Die Stromspule 41 des Ouotientenrelais 4 wird entsprechend dem in der Leitung T fließenden Überstrom erregt, von dem auch die Stromspule 111 des Richtungsrelais 11 erregt wird. Das Überstromrelais 5, das in dem von dem Stromwandler 3 und den beiden Stromspulen 41 und 111 gebildeten Stromkreis Hegt, spricht an und schließt seinen Kontakt 51. Das Überstromrelais 6 kann nicht ansprechen, da die Leitung 5 keinen Überstrom führt. Wenn der Kontakt 51 geschlossen wird, wird das Umschalterelais 7 erregt und bringt die von ihm gesteuerten Umschalter 71, 72, 73 in Berührung mit ihren Arbeitskontakten. Wenn der Umschalter 73 seinen Arbeitskontakt berührt, erhalten die Spannungsspulen 42 und 112 des Quotienten- und des Richtungsrelais über die Spannungswandler 9 und 10 die verkettete Spannung zwischen den Phasen R und T. Das Quotientenrelais verstellt infolgedessen entsprechend dem Verhältnis von Strom und Spannung in dem Kurzschlußkreis der Phasen R und Γ seinen Zeiger 43 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne. Gleichzeitig wird ein Zeitwerk 44 in Umlauf gesetzt und dadurch der Kontakthebel 45 mit einer bestimmten Geschwindigkeit ebenfalls entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne gedreht. Nach einer gewissen Zeit, die dem Ausschlag des Zeiger 43 entspricht, kommt der Kontakthebel 45 in Berührung mit dem Zeiger 43. Wenn der Überstrom in einer solchen Richtung fließt, daß das Richtungsrelais 11 seinen Kontakt 113 schließt, so ist jetzt der von dem Quotientenrelais gesteuerte Auslösestromkreis geschlossen und die fehlerhafte Leitung wird abgeschaltet.

Bei einem Kurzschluß zwischen den Leitungeni? und 5 finden dieselben Vorgänge statt, mit Ausnahme, daß nicht das Überstromrelais 5, sondern das Überstromrelais 6 und damit das Umschaltrelais 8 erregt wird. Der Spannungsspule 42 des Quotientenrelais 4 wird in diesem Falle die verkettete Spannung der Phasen S und R zugeführt. Das Quotientenrelais 4 schaltet also in diesem Falle entsprechend dem Verhältnis von Strom und Spannung in den Phasen R und >? ab. Die Umschalter 81 und 82 des Umschalterelais 8 und die Umschalter 72 und 73 des Umschalterelais 7 sind so geschaltet, daß bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen R und Γ der Stromkreis der Spannungsspule des Quotientenrelais nur dann geschlossen werden kann, wenn das Umschalterelais 7 erregt, das Umschalterelais 8 dagegen entregt ist, d. h. wenn die Umschalter 71 bis 73 ihre Arbeitskontakte, die Umschalter 81 bis 83 ihre Ruhekontakte berühren. Ebenso erhält das Quotientenrelais bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen R und 6" nur dann Spannung, wenn das Umschalterelais 8 erregt, das Umschaltrelais 7 dagegen entregt ist.

Bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen J? und T erhält die Stromspule 41 des Quotientenrelais einen Strom von der doppelten Größe wie in den beiden geschilderten Fällen, da in diesem Falle die beiden Leitungen 6¹ und T Überstrom führen. Infolgedessen sprechen die beiden Überstromrelais 5 und 6 an und beide Umschalterelais 7 und 8 werden erregt. Damit dem Ouotientenrelais das richtige Verhältnis von Strom und Spannung zugeführt wird, muß, da die Stromspule den doppelten Strom führt, die Spannungsspule die doppelte verkettete Spannung der Phasen 5 und T erhalten. Zu diesem Zweck hat die eine Wicklung 102 des Spannungswandlers 10 doppelt soviel Windungen wie Richtungsrelais 11 erhält auch in diesem Falle wieder dieselbe Spannung wie das Quotientenrelais. Der Stromkreis der beiden Spannungsspulen 42 und 112 verläuft über die Umschalter 83 und 71 und ihre Arbeitskontakte, d. h. nur wenn beide Relais 7 und 8 ansprechen, erhält das Quotientenrelais die doppelte verkettete Spannung.

Die Abb. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Wie in Abb. 1 liegen auch hier in den beiden Leitungen S und T die Stromwandler 2 und 3, deren Sekundärwicklungen in Kreuz gegeneinandergeschaltet sind, so daß die parallel zu ihnen liegende Stromspule des Quotientenrelais von der Differenz der Ströme in den beiden Phasen 5 und T erregt wird. In den Verbindungsleitungen der Stromwandler liegen wiederÜberstromrelais 5 und 6. 11 ist das Richtungsrelais, dessen Stromspule in Reihe mit u₀ der Stromspule und dessen Spannungsspule parallel zur Spannungsspule des Quotientenrelais geschaltet ist. Die Spannungsspule 42 des Ouotientenrelais ist bei dem in der Abbildung dargestellten Ruhestand der Einrich- n₅ tung mit ihren beiden Enden über die Ruhekontakte 53 bzw. 63 der beiden Überstromrelais 5 und 6 über einen Widerstand 12 an die dritte Phase R angeschlossen. Bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen R und S spricht ebenso wie bei der vorher beschriebenen Anordnung das Überstromrelais 6 an

und schließt seinen Arbeitskontakt 62. Dadurch wird die Spannungsspule 42 an die verkettete Spannung zwischen den beiden Phasen R und S gelegt, jedoch unter Vorschaltung des Widerstandes 12. Bei einem Kurzschluß zwischen den beiden Phasen R und T spricht das Überstromrelais 5 an. Die Spannungsspule 42 wird in diesem Falle über den Kontakt 52 an die verkettete Spannung zwischen den Phasen R und T gelegt, wieder unter Vor schaltung des Widerstandes 12. Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Phasen 5 und T sprechen beide Relais 5 und 6 an. Infolgedessen wird die Spannungsspule des Quotientenrelais an die verkettete Spannung zwischen den Phasen 6" und T angeschlossen. In diesem Falle jedoch ohne Vorschaltung des Widerstandes 12. Der Widerstand 12 ist so bemessen, daß die Spannung, die der Spannungsspule im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Phasen 5¹ und T zugeführt wird, doppelt so groß ist wie die Spannung, an welche die Spannungsspule im Falle eines Kurzschlusses zwischen einer dieser beiden Phasen mit der dritten Phase R gelegt wird (gleichen Kurzschlußstrom und gleiche Fehlerortsentfernung in allen Fällen vorausgesetzt). In der Abbildung wird die Spannungsspule direkt an das Netz angeschlossen. Selbstverständlich kann der Anschluß auch über einen Spannungswandler erfolgen. Das Richtungsrelais 11 arbeitet in derselben Weise wie bei der Anordnung gemäß Abb. 1.

Bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Spannungs spule des Quotientenrelais durch Überstromrelais an die erforderliche Spannung gelegt. Es ist aber auch möglich, anstatt der Überstromrelais Spannungsabfallrelais zu verwenden, die an die verketteten Spannungen zwischen den einzelnen Phasen angeschlossen werden und bei einem Spannungsabfall die Spannungsspule des Quotientenrelais an die zugehörige verkettete Spannung legen.

Es ist auch möglich, statt des Richtungsrelais 11, dessen Stromspule in Reihe mit der Stromspule des Quotientenrelais und dessen Spannungsspule parallel zu der Spannungsspule des Quotientenrelais liegt, ein Rieh- tungsrelais mit zwei Strom- und zwei Spannungsspulen in der bekannten Aron-Schaltung zu verwenden. Die beiden Stromspulen werden wie die Überstromrelais 5 und 6 in die Verbindungsleitungen der in Kreuz geschalteten Stromwandler 2 und 3 geschaltet. Die beiden Spannungsspulen werden dabei an die verketteten Spannungen zwischen den Phasen R und 6* bzw. R und T angeschlossen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Schutz von Dreiphasennetzen in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen Stromstärke und Spannung des Kurzschlußkreises, bei welcher die Stromspule eines Quotientenrelais von der Differenz der Ströme in zwei Phasen erregt wird und bei welcher Schalteinrichtungen zum Einschalten der Spannungsspule an die Spannung der vom Fehler betroffenen Leitungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspule bei einem Kurzschluß dieser beiden Phasen an die doppelte verkettete Spannung der beiden Phasen, bei einem Kurzschluß zwischen einer dieser Phasen mit der dritten Phase an die einfache verkettete Spannung zwischen den vom Fehler betroffenen Phasen gelegt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spannungswandler zur Speisung der Spannungsspule, dessen eine Wicklung doppelt soviel Windungen hat wie die beiden andern.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zweien der drei Spannungskreise für die Spannungsspule ein hochohmiger Vor schaltwiderstand liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen