DE510341C - Einrichtung zum Abschalten von fehlerhaften Leitungen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Abschalten von fehlerhaften Leitungen, die insbesondere zwischen Kurzschlüssen und Überströmen unterscheiden soll, d. h. bei einem Kurzschluß die fehlerhafte Leitung abschalten soll, bei Auftreten einer zulässigen Überlastung dagegen nicht, selbst wenn der absolute Wert des Überstromes größer ist als der des Kurzschlußstromes.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die zum Abschalten erforderliche Steuerspannung derjenige Teil einer von der Größe des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängigen Spannung ist, welcher als Spannungsabfall auf einen mehrerer Widerstände entfällt, dessen wirksamer Wert von der Schnelligkeit des Anwachsens des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängig ist. Als Widerstand kann eine Drosselspule verwendet werden, deren Sättigung in Abhängigkeit von der Schnelligkeit des Anwachsens des Stromes in der fehlerhaften Leitung verändert wird. Dabei besteht die Drosselspule aus einem dreischenkligen Eisenkern, auf dessen beiden äußeren Schenkeln eine Wechselstromwicklung gleichmäßig verteilt ist, während auf dem mittleren Schenkel eine Gleichstromwicklung zur Veränderung der Sättigung der Drosselspule und eine diese Veränderung verzögernde Dämpfungswicklung angebracht ist. Die Wirkungsweise derartiger Drosselspulen beruht auf der Tatsache, daß die Überlagerung eines Gleichstromflusses über einen Wechselfluß in einem magnetischen Kreis eine. Verringerung des reinen Wechselflusses zur Folge hat, d. h. mit anderen Worten, wenn die Gleichstromwicklung stärker erregt wird, wird die Reaktanz der Drosselspule entsprechend verringert. Die Dämpfungswicklung verzögert diese Veränderung innerhalb des magnetischen Kreises. Diese Verzögerung kann durch einen veränderlichen Widerstand, über den die Dämpfungswicklung kurzgeschlossen ist, auf bestimmte Werte eingestellt werden.

Die Abb. 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In der Abb. 1 ist 10 ein Generator, der die Leitung 11 speist. 12 ist ein Schalter zum Abschalten der Leitung 11, dessen Auslösespule 13 über ein Relais 15 beliebiger Bauart an eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie 14, angeschlossen ist. In dem Ausführungsbeispiel besteht das Relais aus einer Elektronenröhre mit drei Elektroden 16, 17 und 18 in einem Behälter, der eine geringe Menge eines Edelgases, beispielsweise Argon, enthält, das unter niedrigem Druck steht. Wenn zwischen den Elektroden 16 und 17

eine Entladung stattfindet, bewirkt diese auch eine Entladung zwischen den Elektroden 16 und 18, so daß der Stromkreis des Auslöserelais 13 geschlossen und der Schalter 12 ge-S öffnet wird.

20 ist ein Hochfrequenzgenerator, der über den Transformator 21 -Hochfrequenzenergie in die Leitung 11 liefert. In Reihe mit der Primärwicklung des Transformators 21 liegt eine Drosselspule 22. Der Spannungsabfall in dieser Drosselspule ist proportional dem Strom, den der Hochfrequenzgenerator 20 in das Netz 11 liefert. Wächst dieser bei einem Kurzschluß oder Überstrom, so wird dementsprechend der Spannungsabfall in der Drosselspule 22 größer. Die Anordnung ist so getroffen, daß beim Auftreten eines Kurzschlusses oder einer Überlast in der Leitung 11 der Hochfrequenzgenerator 20 in demselben Verhältnis .wie der Generator 10 höher belastet wird.

An Stelle dieser Einrichtung kann auch die Spule 22 unmittelbar in die Leitung 11 geschaltet werden, jedoch hat die Verwendung von Hochfrequenz als Steuerstrom den Vorteil, daß eine schnellere öffnung des Schalters 12 möglich ist als bei Verwendung der üblichen Frequenz, da der Hochfrequenzstrom nach einem Kurzschluß in kürzerer Zeit sein Maximum erreicht als ein Strom von der üblichen Frequenz.

23 ist eine Drosselspule mit einem dreischenkligen Eisenkern. Sie besitzt eine Wechselstromwicklung 24, die gleichmäßig auf die beiden magnetischen Hälften des Eisenkernes verteilt ist und in Reihe mit einem Widerstand 28 an die Klemmen der Drosselspule 22 angeschlossen ist. Auf dem mittleren Schenkel der Drosselspule 23 befindet sich eine Gleichstromwicklung 25 und eine Dämpfungswicklung 26. Die Gleichstromwicklung ist an die Gleichstromklemmen eines Gleichrichters 27 angeschlossen, der an den Klemmen der Drosselspule 22 liegt. Die Dämpfungswicklung 26 ist über einen ein-

- stellbaren Widerstand 29 kurzgeschlossen. 30 ist ein zweiter Gleichrichter, der wechselstromseitig an den Klemmen der Wicklung 24 liegt und gleichstromseitig mit den Elektroden

So 16 und 17 der Elektronenröhre 15 verbunden ist. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende.

Bei einem Kurzschluß auf der Leitung 11 steigt sowohl der von dem Generator 10 als auch der von dem Generator 20 gelieferte Strom sehr schnell an. Das Anwachsen des von dem Generator 20 gelieferten Stromes bewirkt eine Vergrößerung der Spannung an den Klemmen der Drosselspule 22. Diese Spannung wird der Wicklung 24 über einen Widerstand und außerdem dem Gleichrichter 27 aufgedrückt. Die Wicklung 24 ist so auf die beiden magnetischen Hälften der Drosselspule 23 verteilt, daß normalerweise der reine Wechselfluß in dem mittleren Schenkel gleich Null ist. Über den Gleichrichter 27, der an der Spannung der Spule 22 liegt, wird die Gleichstromwicklung 25 erregt. Diese versucht, die Sättigung der Drosselspule 23 zu verändern. Dieser Änderung wirkt jedoch die Dämpfungswicklung 26 entgegen, so daß die Erregung der Gleichstromwicklung 24 keine Wirkung hat. Infolgedessen reicht der auf die Wicklung 24 entfallende Spannungsabfall aus, um über den Gleichrichter 30 das Relais 15 ansprechen zu lassen, so daß der Schalter 12 durch die Auslösespule 13 geöffnet wird.

Wenn dagegen auf der Leitung 11 eine langsam ansteigende Überlast auftritt, so wächst der von dem Generator 10 und 20 gelieferte Strom entsprechend langsam. Die Spannung an der Drossel 22 wird dementsprechend auch nur langsam größer. Das gleiche gilt von der Spannung an dem Gleichrichter 27 und an der Wicklung-24. Da diese Spannungserhöhung langsam vor sich geht, erfolgt die stärkere Erregung der Gleichstromwicklung 25 im wesentlichen proportional der stärkeren Erregung der Wicklung 24. Der Widerstand 29 ist also derart eingestellt, daß die durch die Dämpfungswicklung 25 bewirkte Verzögerung in der Änderung der Sättigung der Drosselspule nicht ausreicht, die durch die Wicklung 25 bewirkte Erniedrigung der Spannung an der Wicklung 24 zu verhindern. Die Spannung an der Wicklung 24 kann also bei einem langsam ansteigenden Überstrom in der Leitung 11 den zur Betätigung des Relais 15 erforderlichen Wert nicht erreichen.

Abb. 2 zeigt eine Anordnung, die ähnlich arbeitet wie die in der Abb. 1 dargestellte Anordnung, nur mit dem Unterschied, daß die fehlerhafte Leitung auch dann abgeschaltet werden soll, wenn bei langsamem Anwachsen der Überlast diese einen bestimmten Wert überschreitet. Der Generator 40 speist die Leitung 41, welche durch einen Schalter 42 abgeschaltet werden kann. 43 ist die Auslösespule des Schalters, die an eine Batterie 44 über ein Relais, beispielsweise eine Elektronenröhre 45, angeschlossen ist. Die Elektronenröhre 45 unterscheidet sich von der Elektronenröhre 15 der Abb. 1 dadurch, daß sie statt fester Elektroden Quecksilberelektroden4Ö und 47 besitzt. 47' ist die dritte Elektrode. 48 ist ein Stromwandler in der Leitung4i. 49 und 50 sind zwei Drosselspulen ähnlich der in der Abb. 1 dargestellten Drosselspule23. DieWechselstromwieklungen 52 und S3 der beiden Drosselspulen 49 und 5.0 sind in Reihe an den Wandler 48 ange-

schlossen. Die Gleichstromwicklungen 54 und 55 der beiden Drosselspulen werden von dem Gleichrichter 51 gespeist, der wechselstromseitig an den Wandler 48 angeschlossen ist. 56 und 57 sind die Dämpfungswicklungen, die über einstellbare Widerstände 58 und 59 kurzgeschlossen sind. Die Spannung an der Wechselstromwicklung 53 stellt die Steuerspannung dar. Erreicht sie einen bestimmten Wert, so spricht das Relais 45 an und löst den Schalter aus.

Zu bemerken ist, daß die Drosselspulen 52 und 53 sowie der Gleichrichter 51 statt über den in der Leitung 41 liegenden Stromwandler 48 ebenso wie in Abb. 1 geschaltet werden kann. Die Wirkungsweise der Anordnung bei dem Auftreten eines Kurzschlusses ist dieselbe, wie sie bei der Anordnung gemäß Abb. ι beschrieben ist. Bei einem plötzlichen Ansteigen des Stromes in der Leitung 41 (Kurzschluß) wird durch die Dämpfungswicklung 57 die durch die Erregung der Wicklung 55 erstrebte Änderung der Sättigung der Drosselspule 50 verzögert, so daß die Spannung an den Klemmen der Wechselstromwicklung 53 plötzlich stark ansteigt und das Relais 45 ansprechen kann.

Bei langsam ansteigender Überlast verhindert die Erregung der beiden Gleichstromwicklungen 54 und 55, daß die Spannung an der Wicklung 53 einen zum Ansprechen des Relais 45 erforderlichen Wert erreicht. Die Widerstände 58 und 59 sind so eingestellt, daß die Zeitverzögerung in der Erregung der Wicklung 54 und die dadurch bewirkte Spannungserniedrigung an der Wicklung 52 relativ kurz ist im Vergleich zu der Verzögerung zwischen der Erregung der Wicklung 55 und der dadurch hervorgerufenen Spannungsänderung an der Wicklung 53, und zwar erreicht die Spannung an der Wicklung 52 ihren endgültigen Wert schneller als die Spannung an der Wicklung 53.

Wenn die langsam ansteigende Überlast einen bestimmten Wert erreicht, so ist es oft wünschenswert, den Schalter 42 zu öffnen und dadurch die überlastete Leitung abzuschalten. Wenn die Überlast den bestimmten Wert erreicht hat, so ist die Spannung an dem Wandler 48 stark angewachsen, und der Gleichrichter 5 r liefert genügend Strom in die Wicklungen 54 und 55, die infolgedessen versuchen, die Spannung an den Wicklungen 52 und 53 zu erniedrigen. Infolge der Ein-Stellung des Widerstandes 58 erfolgt die Er* niedrigung der Spannung an der Wicklung 52 eher als die Erniedrigung der Spannung an der Wicklung 53. Infolgedessen reicht diese Spannung, sofern die Spannung an dem Wandler 48 genügend angewachsen ist, dazu aus, um eine Entladung zwischen den Elektroden 46 und 47 einzuleiten, die wiederum eine Entladung zwischen den Elektroden 47 und 47' bewirkt, so daß der Schalter 42 durch seine Auslösespule 43 ausgeschaltet wird.

Außer anderen Vorteilen hat die Erfindung insbesondere den, daß keine beweglichen Teile verwendet werden, mit Ausnahme des Schalters selbst. Infolgedessen sind die Fehlermöglichkeiten verringert.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Abschalten von fehlerhaften Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abschalten erforderliche S teuer spannung derjenige Teil einer von der Größe des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängigen Spannung ist, welcher als Spannungsabfall auf einen mehrerer Widerstände entfällt, dessen wirksamer Wert von der Schnelligkeit des Anwachsens des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängig ist.

2. Einrichtung· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand eine Drosselspule verwendet ist, deren Sättigung in Abhängigkeit von der Schnelligkeit des Anwachsens des Stromes in der fehlerhaften Leitung verändert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule aus einem dreischenkligen Eisenkern besteht, auf dessen beiden äußeren Schenkeln eine Wechselstromwicklung gleichmäßig verteilt ist, während auf dem mittleren Schenkel eine Gleichstromwicklung zur Veränderung der Sättigung der Drosselspule und eine diese Veränderung verzögernde Dämpfungswicklung angebracht ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromwicklung der Drosselspule in Reihe mit einem Widerstand an eine von der Höhe des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängige Wechselspannung gelegt ist und daß der auf die Wechselstromwicklung entfallende Spannungsabfall n₀ maßgebend für die Höhe der Steuerspannung ist, während die Gleichstromwicklung an der gleichgerichteten, von der Höhe des Stromes abhängigen Wechselspannung liegt. U₅

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswicklung über einen Widerstand zum Einstellen der Verzögerung der Sättigungsänderung der Drosselspule kurzgeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, da-

510841

durch gekennzeichnet, daß der mit der Drosselspule in Reihe geschaltete Widerstand ebenfalls eine Drosselspule ist mit einer über einen verstellbaren Widerstand kurzgeschlossenen Dämpfungswicklung und einer Gleichstromwicklung, welche an die gleichgerichtete, von der Höhe des Stromes abhängige Wechselspannung angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände in den Stromkreisen der Dänipfungswicklungen beider Drosselspulen derart eingestellt sind, daß die Verzögerung der Sättigungsänderung derjenigen Drosselspule, deren Spannungsabfall maßgebend für die Höhe der S teuer spannung ist, größer ist als die Verzögerung der Sättigungsänderung der anderen Drosselspule.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Relais, welches nur dann den Auslösestromkreis für den Schalter zum Abschalten der fehlerhaften Leitung schließt, wenn die Steuerspannung einen bestimmten Wert überschreitet.

9. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Höhe des Stromes in der fehlerhaften Leitung abhängige Spannung von einem Hochfrequenzgenerator geliefert wird, dessen Belastung von der Höhe des Stromes in der abzuschaltenden Leitung abhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen