DE519260C

DE519260C - Differential current relay for transformers or groups of transformers with continuously (or stepwise) changeable transmission ratio

Info

Publication number: DE519260C
Application number: DESCH89706D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN SCHULZE DR ING
Current assignee: HERMANN SCHULZE DR ING
Priority date: 1929-03-16
Filing date: 1929-03-16
Publication date: 1931-02-28

Description

Der Schutz größerer Transformatoren, der ziemlich einheitlich geworden ist, wird gegenwärtig außer durch den so universell wirkenden Buchholz-Schutz in der Hauptsache durch den sowohl auf reinen Stromvergleich als auch Leistungsvergleich beruhenden Differentialschutz bewirkt.The protection of larger transformers, which has become quite uniform, is becoming present apart from the universally acting Buchholz protection, mainly due to the pure current comparison as well as also causes differential protection based on performance comparison.

Bei dem Differentialschutz, der, genau wie der Buchholz-Schutz, beim Parallelbetrieb mehrerer Umspanner die selektive Abschaltung des von einer Störung betroffenen wirkt, und zwar sowohl bei dem auf etwa 20 % Fehlerstrom abgestimmten Differentialstromschutz als auch bei dem zur Überwachung der Eisenverluste (Schutz gegen Eisenbrand) üblichen Differentialwattschutz, müssen die Stromwandler außer durch ihre Schaltung die durch die innere Schaltung der Umspanner gedingte Phasenverschiebung zwischen Primär- und Sekundärströmen bzw. -spannungen auch das evtl. durch Anzapfungen usw. veränderliche Übersetzungsverhältnis der Umspanner berücksichtigen. Die letztgenannte Forderung vermögen die bisher bekannt gewordenen Ausführungsformen des Differentialschutzes nur dann zu erfüllen, wenn das Transformatorenübersetzungsverhältnis stufenweise veränderlich ist, z. B. durch Anzapfungen der Leistungs- bzw. Zusatzumspanner (Verwendung zusätzlicher Zwischenwandler mit entsprechenden Anzapfungen usw.), nicht aber bei stetig veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wie dies z. B. durch die Verwendung von Drehreglern und Schubtransformatoren, sei es für sich allein oder in Verbindung mit Leistungstransformatoren mit unveränderlicher Übersetzung, gegeben ist.With the differential protection, which, just like the Buchholz protection, is used in parallel operation multiple transformer the selective shutdown of the affected by a malfunction acts, both with the differential current protection, which is adjusted to approx. 20% residual current as well as the usual one for monitoring iron losses (protection against iron fire) Differential wattage protection, the current transformers have to be connected to the internal circuit of the transformer conditional phase shift between primary and secondary currents or voltages also the transformation ratio of the transformer, which may be changed by taps etc. consider. The latter requirement can be met by those that have become known so far Embodiments of differential protection only meet when the transformer ratio is gradual is changeable, e.g. B. by taps of the power or additional transformer (Use of additional intermediate transformers with corresponding taps, etc.), but not for continuously variable ones Gear ratio, as z. B. through the use of rotary controls and thrust transformers, be it on its own or in conjunction with power transformers with unchangeable translation, is given.

Diesen Schwierigkeiten bei der Verwendung des Differentialstromschutzes kann erfmdungsgemäß durch ein nachstehend näher beschriebenes Differentialstromrelais begegnet werden.According to the invention, these difficulties when using differential current protection can be avoided can be countered by a differential current relay described in more detail below.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert. Die Abbildungen stellen nur schematisch Ausführungsbeispiele des Schutzsystems dar. Es bedeutenThe invention will be explained in more detail with reference to the drawings. The figures represent only schematically represent exemplary embodiments of the protection system

Abb. ι grundsätzliche Schaltung des Differentialstromschutzes für Transformatoren,Fig. Ι basic circuit of differential current protection for transformers,

Abb. 2 Prinzipschema eines Differentialstromrelais für Transformatoren mit stetig veränderlichem Übersetzungsverhältnis,Fig. 2 Schematic diagram of a differential current relay for transformers with a continuously variable transmission ratio,

Abb. 3 Drehmomentenschema für Differentialstromrelais gemäß Abb. 2,Fig. 3 Torque scheme for differential current relays according to Fig. 2,

Abb. 4 grundsätzliche Schaltung eines hoch empfindlichen Differentialstromrelais für eine Einphasentransformatorengruppe mit stetig veränderlichem Übersetzungsverhältnis.Fig. 4 basic circuit of a highly sensitive differential current relay for a Group of single-phase transformers with continuously variable transformation ratio.

Die Differenzbildung der Ströme erfolgt bei dem neuartigen, der Erfindung zugrunde liegenden, z. B. nach dem Waagebalkenprinzip durchgebildeten Differentialstromrelais nichtThe formation of the difference between the currents takes place in the novel, the basis of the invention lying, z. B. according to the balance beam principle through formed differential current relay not

wie bei den bisher in der Praxis zu Bedeutung gelangten Ausführungsformen (Prinzipschema der Abb. i) auf elektrischem, sondern auf an sich zwar bekanntem, jedoch erfindungsgemäß mit zusätzlicher Abgleichung usw. arbeitendem mechanischem Wege: Die Primär- und Sekundär ströme werden zwei Stromspulen α zugeführt, deren bewegliche Systeme bzw. Kerne auf die beiden Hebel-ίο arme eines Waagebalkens b wirken und bei gesundem Transformator die mit zwei Kontakten c zur ölschalterauslösung versehene Relaisanordnung im Gleichgewichtszustand halten (Abb. 2). Selbstverständlich können an Stelle der auf einen Waagebalken wirkenden zwei Kerne auch zwei in entgegengesetzten Richtungen auf eine gemeinsame Welle arbeitende Dreheisenstromrelais verwendet werden.As in the embodiments that have come to be important in practice so far (schematic diagram in Fig. i) on an electrical, but rather on a mechanical route that is known per se, but according to the invention with additional balancing, etc., the primary and secondary currents are fed to two current coils α whose moving systems or cores act on the two lever arms of a balance beam b and, if the transformer is healthy, keep the relay arrangement provided with two contacts c for triggering the oil switch in a state of equilibrium (Fig. 2). Of course, instead of the two cores acting on a balance beam, two moving iron relays working in opposite directions on a common shaft can be used.

ao Die Größe des bei veränderlicher Umspannerübersetzung abzugleichenden Differenzdrehmomentes Dy₂ — Dj₁ ]> ο (Abb. 3) der beiden Stromsysteme wird bestimmt durchao The size of the differential torque Dy ₂ - Dj ₁ ]> ο (Fig. 3) of the two current systems to be adjusted with a variable transformer ratio is determined by

a) das jeweils eingestellte Transformatorenübersetzungsverhältnis (Regelbereich) unda) the currently set transformer ratio (Control range) and

b) den jeweiligen Belastungszustand des Umspanners.b) the respective load condition of the transformer.

Das Abgleichen des Waagebalkenrelais urnfaßt demzufolge erfindungsgemäß eine Regelbereich- und eine Belastungskorrektur. Das hierzu für gesunden Transformator nach der Beziehung Z" D = Dj₂ — Dj₁ —D_k = q erforderliche iVbgleichdrehmoment D_!{ muß proportional sein dem Produkt J₂ · Δ EMK, wobei die Differenz A EMK der primären und der sekundären EMKe ein Maß für den durch die Umspannerübersetzung bestimmten jeweils eingestellten Regelbereich ist. Die Bildung des Abgleichdrehmomentes Dj₁ und seine Einführung in die Relaisanordnung wird erfindungsgemäß nach folgenden grundsätzlichen Überlegungen bewirkt:The balancing of the balance beam relay accordingly comprises, according to the invention, a control range correction and a load correction. The iVbgleichdrehmoment D _{! {} Required for this for a healthy transformer according to the relationship Z " D = Dj ₂ - Dj ₁ - D _k = q must be proportional to the product J ₂ · Δ EMK, with the difference A EMF of the primary and secondary EMFs The measurement for the respectively set control range determined by the transformer ratio is. The formation of the adjustment torque Dj ₁ and its introduction into the relay arrangement is effected according to the invention according to the following basic considerations:

a) Die Differenz der EMKe Δ EMK erfolgt bei der der Erfindung zugrunde liegenden Reläisanordnung mit hinreichender Genauigkeit aus der Differenzschaltung (Abb. 4) der auf Primär- und Sekundärseite des Umspanners bzw. der Umspannergruppe vorhandenen Spannungswandler a, wobei die induktiven Spannungsabfälle der Transformatoren (die bei .den modernen AVeichen Großtransformatoren im Vergleich zu den induktiven Abfällen sehr kleinen Ohmschen Spannungsabfälle können vernachlässigt werden) z.B. nach dem Schema der Abb. 4, das zu diesem Zwecke kleine Zwischenwandler c vorsieht, eliminiert werden können. Die in den Sekundärkreisen der Stromwandler b zwecks Abbildung der induktiven Transformatoren-: Spannungsabfälle vorhandenen induktiven Widerstände d (Abb. 4*) sind zwecks Abpassung" der Relais an die bei den verschiedenen Transformatoren verschiedenen Reaktanzen erfindungsgemäß mit entsprechend feinstufigen Anzapfungen auszurüsten. In Drehstromanlagen ist bei der Differenzschaltung der Spannungswandler die innere Schaltung der Drehstromspanner am einfachsten durch entsprechende Schaltung der Zwischenwandler zu berücksichtigen und demzufolge sinngemäß bei Drehreglern nur die Ausführung als Doppeldrehtransformator zu verwenden. a) With the relay arrangement on which the invention is based, the difference in the EMF Δ EMF occurs with sufficient accuracy from the differential circuit (Fig. 4) of the voltage converters a present on the primary and secondary side of the transformer or transformer group, whereby the inductive voltage drops of the transformers ( The ohmic voltage drops that are very small in the modern A-type large transformers compared to the inductive drops can be neglected), for example, can be eliminated according to the scheme in Fig. 4, which provides for small intermediate transformers c for this purpose. The inductive resistances d (Fig. 4 *) present in the secondary circuits of the current transformer b for the purpose of mapping the inductive transformer: voltage drops are to be equipped with correspondingly finely graduated taps in accordance with the invention for the purpose of adapting the relays to the different reactances of the various transformers The easiest way to take into account the internal circuit of the three-phase tensioner for the differential circuit of the voltage converters is to use the appropriate circuit of the intermediate converters and, accordingly, to use only the double rotary transformer version for rotary controls.

/Ϊ) Das Abgleichdrehmoment D_k wird in der der Erfindung zugrunde liegenden Anordnung mittels der Abgleichwelle d (Abb. 2) auf das Waagebalkenrelais übertragen und ist erfindungsgemäß zweckmäßigerweise stets nur nach einer Richtung hin, im vorliegenden Beispiel (Abb. 3) im Sinne der Unterstützung von Djj, zu entwickeln. Aus diesem Grunde wird das Verhältnis der Strom- und Spannüngswandlerübersetzungen so gewählt, daß die Abgleichwirkung ο für den FaIl^-Dy₁ = Dy₂ nicht bei einem Mittelwerte, sondern einem der Endwerte, dem oberen oder unteren der stetig veränderlichen Umspannerübersetzung, eintritt./ Ϊ) In the arrangement on which the invention is based, the adjustment torque D _k is transmitted to the balance beam relay by means of the adjustment shaft d (Fig. 2) and, according to the invention, is expediently always only in one direction, in the present example (Fig. 3) in the sense of Support from Djj to develop. For this reason, the ratio of the current and voltage converter ratios is chosen so that the balancing effect ο for the case ^- Dy ₁ = Dy ₂ does not occur at an average value, but at one of the end values, the upper or lower of the continuously changing transformer ratio.

y) Das Abgleichdrehmoment D_k muß un- _go abhängig von der inneren Phasenverschiebung des Umspanners, d. h. der Phasenverschiebung von /„und Δ EMK, stets proportional sein dem Produkt /„ · Δ EMK. Es wird deshalb erfindungsgemäß erzeugt mittels Ferraris-Systemen; in Scheinverbrauchszähleranordnung, deren Strom- und Spannungss}^rsteme gespeist werden mit /„ bzw. Δ EMK. Bei Differentialstromkreisrelais für Umspanner mit Energietransport in nur einer Richtung können als Scheinverbrauchszähler alle bekannten Systeme, z. B. mit Überholungsgetriebe (AEG), Kugelgetriebe (SSW) usw., verwendet werden, deren der Größe /„ · Δ EMK proportionale Umdrehungszahlen in ein diesen proportionales DrehmomentD/, umgeformt werden durch eine nach Art der z. B. im Tachometerbau usw. übliche Wirbelstromkupplung; um die durch den umlaufenden Scheinverbrauchszähler bewegten Massen klein zu halten, sind die die Wirbelströme bei Umlauf des Scheinverbrauchszählers erzeugenden kleinen Dauermagnete auf die Scheibe zu setzen, -weiche das erzeugte Abgleichdrehmoment Dj₁ mittels Spiralfeder usw. im Sinne der Unterstützung von Dj₁ auf die Waagebalkenanordnung überträgt. Bei Differentialstromrelais für Umspanner mit gleichzeitigem Auf- und Abspannbetrieb erfolgt die Erzeugung der Abgleichdrehmomente Dj₁ erfindungsgemäß durch stillstehende Scheinverbrauchs-Ferrais-Systeme (Kugelgetriebe von y) The balance torque D _k must _go un- depending from the inner phase shift of the voltage transformer, ie, the phase shift of / "and Δ emf always be proportional to the product /" · Δ EMF. It is therefore produced according to the invention by means of Ferraris systems; are fed into certificate utility meter assembly whose electricity and Spannungss} ^r stems with / "or Δ EMF. In the case of differential circuit relays for transformers with energy transport in only one direction, all known systems, e.g. B. with overhaul gear (AEG), ball gear (SSW), etc., are used, whose number of revolutions proportional to the size / "· Δ EMK is converted into a torque D / proportional to this, by a type of z. B. in speedometer, etc. common eddy current coupling; In order to keep the masses moved by the circulating bill consumption meter small, the small permanent magnets that generate the eddy currents when the bill consumption meter is in circulation are to be placed on the disk, - soft the generated adjustment torque Dj ₁ by means of a spiral spring, etc. in the sense of supporting Dj ₁ on the balance beam arrangement transmits. In the case of differential current relays for transformers with simultaneous clamping and disengaging operation, the adjustment torques Dj _{1 are} generated according to the invention by idle apparent consumption Ferrais systems (ball drive from

SSW usw.), damit die bei Umkehr der Drehrichtung des Scheinverbrauchssystems unvermeidliche Unterbrechung in der Abgleichwirkung so kurz wie nur irgend möglich ist. &) Das Einstellen des Waagebalkenrelais auf den jeweils in Frage kommenden Transformatorenleerlaufsstrom zum Zwecke der Ansprechverhinderung im Leerlauf w^rird mittels zweier in ihrer Vorspannung veränderlicher Federn (Abb. 2) bewirkt, die dem Relais gleichzeitig die erforderliche Stabilität verleihen. Infolge der mechanischen Differenzbildung der Ströme besteht selbstverständlich die Möglichkeit, den Schutz empfindlicher als auf etwa 20 % des Xennstromes einzustellen; das erfordert Ansprechverhinderung des Relais in den Zeiten vom erfolgten Einlegen des den Transformator unter Spannung setzenden Schalters auf der einen Seite bis zum Einlegen des die Belastung zuschaltenden Schalters auf der anderen Seite sowie für die betriebsmäßig vorkommenden Fälle des völligen Wegbleibens der Belastung. Die dadurch bedingte An-Sprechverhinderung des hoch empfindlich eingestellten Differentialstromschutzes wird erfindungsgemäß einfach und selbsttätig bewirkt, z. B. durch Zuschalten des Gleichstromauslösekreises auf das Relais mittels zweier Quecksilberkipprelais e (Abb. 4), welche durch auf Primär- und Sekundärseite des Umspanners vorhandene, auf geringste Belastung ansprechende hoch empfindliche Dreheisenstromrelais / (Abb. 4) gesteuert werden.SSW etc.) so that the unavoidable interruption in the comparison effect when the direction of rotation of the bill consumption system is reversed is as short as possible. &) Causes the adjustment of the balance beam relays on the respective candidate transformer idling current for the purpose of Ansprechverhinderung idle w ^r IRD by means of two variable in its bias springs (Fig. 2), which give the relay at the same time the required stability. As a result of the mechanical difference between the currents, it is of course possible to set the protection to be more sensitive than about 20% of the nominal current; this requires the relay to be prevented from responding in the times from the successful insertion of the switch that energizes the transformer on the one hand to the insertion of the switch that activates the load on the other hand, as well as for operational cases in which the load is completely absent. The resulting on-speech prevention of the highly sensitive set differential current protection is simply and automatically effected according to the invention, for. B. by connecting the DC tripping circuit to the relay by means of two mercury flip-flop relays e (Fig. 4), which are controlled by highly sensitive moving iron relays / (Fig. 4) on the primary and secondary side of the transformer that respond to the lowest load.

Claims

Patent claims:

i. Differential current relay for transformers or transformer groups marked with continuously (or stepwise) variable transmission ratio by a relay arrangement which mediates the mechanical difference between the primary and secondary currents, which with a continuously changing transformer ratio accordingly continuously balancing device is provided.

2. Differential current relay according to claim ι, characterized in that the mechanical difference formation of the primary and secondary currents by means of balance beam relays (b, Fig. 2) or by means of two moving iron relays working in opposite directions on a common shaft takes place.

3. differential current relay according to claim i, characterized in that the Adjustment of the resulting from the variable transformer translation Differential torque to zero on the control range and load (control range and stress correction).

4. differential current relay according to claim ι and 3, characterized in that the control range and load correction is effected by means of Ferraris systems in bill consumption meter arrangement (d, Fig. 2), whose current and voltage systems are fed with the secondary transformer current (/ ") and the difference between the primary and secondary EMFs (ΔΕΜΚ).

5. Differential current relay according to claim i, 3 and 4, characterized in that the elimination of the inductive transformer voltage drops by means of intermediate converters (c, Fig. 4) takes place by means of inductive voltage drops, which occur in the "secondary circuits of the current transformers at inductive resistors equipped with taps (d , Fig. 4).

6. differential current relay according to claim ι to 4, characterized in that that the transformer differential current relay can be set to be highly sensitive,

ie more sensitive than to the transformer no-load current. g ₀

7. differential current relay according to claim ι to 4 and 6, characterized in that response prevention of the highly sensitive set transformer differential current relay in the times from the insertion of the transformer energizing switch on the one hand to the insertion of the load switching aitf the other side as well as for operationally occurring cases in which the load is completely absent, the DC tripping circuit is connected to the relay by means of two mercury toggle relays (e, Fig. 4), which are activated by highly sensitive moving iron relays on the primary and secondary side of the transformer that respond to the lowest load (/ , Fig. 4).

1 sheet of drawings