DE524161C

DE524161C - Line protection relay

Info

Publication number: DE524161C
Application number: DES77141D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Manfred Schleicher
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1926-11-24
Filing date: 1926-11-24
Publication date: 1931-05-07

Description

Es ist bekannt, beim Eintritt von Leitungsfehlern die selbsttätige Abschaltung einer Leitungsstrecke sowohl von der Stromstärke als auch von der Spannung der Leitung abhängig zu machen. Man kann auf diese Weise eine weitgehende Sicherheit dafür erreichen, daß nur diejenige Leitungsstrecke abgeschaltet wird, in der der Fehler aufgetreten ist. Andererseits werden aber die selbsttätigenIt is known that when line faults occur, the automatic shutdown of a Line route depends on both the current strength and the voltage of the line close. In this way one can achieve a high degree of certainty that that only the line section in which the error has occurred is switched off. On the other hand, however, the automatic ones

ίο Einrichtungen verwickelt und teuer; auch ist es nicht immer leicht, die Einrichtungen so zu bauen, daß sie selbst bei den schwersten Kurzschlüssen keinen Schaden erleiden. Die Erfindung bringt nach beiden Richtungen hin einen wesentlichen Fortschritt.ίο facilities complex and expensive; also is it is not always easy to build the facilities so that they can handle even the heaviest Short circuits suffer no damage. The invention goes in both directions a significant advance.

Gemäß der Erfindung wird bei einem strom- und spannungsabhängigen Leitungsschutzrelais ein vom Leitungsstrom erregtes magnetisches Feld, welches ein Drehmoment auf das bewegliche Relaissystem ausübt, durch einen unmittelbar mit der gestreckten Leitung verketteten Eisenring erzeugt. Hierdurch werden Stromwandler überflüssig, und selbst die größten Kurzschlußströme können in der Relaiseinrichtung keine Zerstörung hervorrufen. Die selbsttätige Relaiseinrichtung wird unmittelbar an die Leitung angebaut, wobei der Eisenring entweder unmittelbar um einen vorhandenen Durchführungsisolator herumgelegt wird oder um einen dazu besonders vorgesehenen Isolator. Eine besonders einfache und gedrängte Bauart entsteht, wenn die auf die Auslöseeinrichtungen wirkende Spannung des Netzes einer Kondensatordurchführung entnommen wird, um welche auch der vom Leitungsstrom magnetisierte Eisenring herumgelegt ist.According to the invention, in a current and voltage-dependent line protection relay a magnetic field excited by the line current, which exerts a torque on the movable relay system, generated by an iron ring directly linked to the straight line. Through this current transformers become superfluous, and even the largest short-circuit currents cannot be destroyed in the relay device cause. The automatic relay device is attached directly to the line, the iron ring either directly around an existing bushing insulator is laid around or around a specially provided insulator. A particularly simple and compact design arises when the voltage of the network acting on the tripping devices is a Capacitor bushing is removed, around which the iron ring magnetized by the line current is also wrapped.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb. 1 im Längsschnitt, in Abb. 2 im Querschnitt dargestellt. Um den Leiter 1 ist die Kondensatorklemme 2 herumgelegt und um diese der Eisenring 3. Die Kondensatorklemme 2 kann gleichzeitig der Durchführungsisolator des ölschalters sein, der bei 4 schematisch dargestellt ist und im Falle eines Leitungsfehlers durch die Auslösespule 9 geöffnet werden soll. In einem Spalt des Eisenringes 3 dreht sich die Ferrarisscheibe 5, die außerdem unter dem Einfluß eines Elektromagneten 6 steht, der über den Spannungswandler 7 an die äußeren Belegungen der Kondensatorklemme 2 angeschlossen ist. Die Ferrarisscheibe 5 steht unter dem Einfluß einer Feder 10, durch die die Nase 11 an den Anschlag 8 angelegt wird. Die Pole des Eisenringes 3 sowohl wie die des Magneten 6 sind mit Kurzschluß ringen 12 und 13 versehen, so daß beide ein Drehmoment auf die Ferrarisscheibe 5 ausüben. Das Feld des Eisenringes 3 sucht die Scheibe im Uhrzeigersinne zu drehen, der Spannungsmagnet 6 aber im entgegengesetzten Sinne. Sobald das Übergewicht des ersteren Dreh-An embodiment is shown in Fig. 1 in longitudinal section, in Fig. 2 in cross section. The capacitor terminal 2 is wrapped around the conductor 1 and the Eisenring 3. The capacitor terminal 2 can also act as the bushing insulator of the be oil switch, which is shown schematically at 4 and in the event of a line fault is to be opened by the trip coil 9. In a gap in the iron ring 3 rotates the Ferrari disk 5, which is also under the influence of an electromagnet 6, the connected via the voltage converter 7 to the outer assignments of the capacitor terminal 2 is. The Ferraris disk 5 is under the influence of a spring 10 through which the nose 11 is placed against the stop 8. The poles of the iron ring 3 as well as the the magnet 6 are provided with short-circuit rings 12 and 13, so that both a torque exercise on the Ferrari disk 5. The field of the iron ring 3 tries to turn the disc clockwise, the tension magnet 6 but in the opposite sense. As soon as the preponderance of the former

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Manfred Schleicher in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. Manfred Schleicher in Berlin-Charlottenburg.

momentes hinreichend groß wird, dreht sich die Scheibe entgegen der Feder io, bis die Nase Ii den Kontakt 14 erreicht. Dieser schließt den Auslösestromkreis, so daß die Auslösespule 9 Strom erhält und der Ölschalter 4 geöffnet wird. moment is sufficiently large, the disc rotates against the spring io until the Nose Ii reaches contact 14. This closes the trip circuit, so that the Trip coil 9 receives power and the oil switch 4 is opened.

Die Ferrarisscheibe 5 ist mit Schlitzen 15 versehen, um zu vermeiden, daß die Felder des Strom- und des Spannungseisens sich ■ 10 überschneiden. Durch geeignete Formgebung der Ferrarisscheibe und durch richtige Abmessung derMagneteisen und ihrer Sättigung läßt sich erreichen, daß der Kontakt 14 geschlossen wird, wenn das Verhältnis Spannung zu Stromstärke, d. h. mit anderen Worten der Widerstand der Leitung, unter einen bestimmten Betrag gesunken ist, der dem Widerstände der zu schützenden Leitungsstrecke entspricht. The Ferraris disk 5 is provided with slots 15 to avoid the fields of the current and voltage iron ■ 10 overlap. By suitable shaping the Ferraris disc and by correctly dimensioning the magnet irons and their saturation can be achieved that the contact 14 is closed when the ratio voltage to amperage, d. H. in other words the resistance of the line, under one has decreased by a certain amount, which corresponds to the resistance of the line to be protected.

Abb. 3 und 4 zeigen ein Relais gemäß der Erfindung, dessen Auslösezeit von dem Widerstände der Leitung abhängig ist, und zwar ist Abb. 3 eine Seitenansicht, Abb. 4 die Aufsicht. Figs. 3 and 4 show a relay according to the invention, its tripping time from the resistors depends on the line, namely Fig. 3 is a side view, Fig. 4 is a plan view.

Um die Kondensatorklemme 2 ist ein Eisenring herumgelegt, der aus drei Teilen besteht. Die beiden Teile 20 und 21 sind fest angeordnet, und in einem von ihnen gebildeten Spalt dreht sich die Ferrarisscheibe 22. Der dritte Teil 23 dagegen ist um einen Zapfen 24 drehbar und wird bei ordnungsmäßigem Zustande der Leitungsstrecke durch eine Feder 25 in die punktiert dargestellte Stellung zurückgezogen. An seinem ausschwingenden Ende ist eine Schraubenfeder 26 befestigt, die in der ausgeschwungenen Lage einen Faden 27 gespannt hält. Dieser Faden ist um die Achse 28 der Ferrarisscheibe 22 gewickelt und hält die Scheibe in ihrer Ruhestellung fest, so daß die Nase 11 am Anschlag 8 anliegt. Ein Bremsmagnet 29 wird durch eine Wicklung 30 erregt, die über den Spannungswandler 31 von der Kondensator-Idemme 2 gespeist wird. Die Pole des Eisenringes sind mit Kurzschlußringen 32 versehen. Sobald der Strom in der Leitung 1 über einen bestimmten Betrag steigt, wird das Kraftfeld im Eisenring so stark, daß der bewegliche Teil 23 in die ausgezogen dargestellte Lage gezogen wird. Infolgedessen verschwindet die Spannung der Feder 26, und die Ferrarisscheibe beginnt sich zu drehen, und zwar wirkt das Feld des Eisenringes treibend und das Feld des Spannungsmagneten 29 bremsend. Die Geschwindigkeit wächst infolgedessen mit steigender Stromstärke und mit sinkender Spannung. Die Zeit, die die Scheibe 22 braucht, damit ihre Nase 11 den Auslösekontakt 33 schließt, ist also sowohl von der Stromstärke wie von der Spannung abhängig.There is an iron ring around the capacitor terminal 2 lying around, which consists of three parts. The two parts 20 and 21 are fixed arranged, and in a gap formed by them, the Ferrari disk 22 rotates. The third part 23, however, is rotatable about a pin 24 and is properly Condition of the line route through a spring 25 in the one shown in dotted lines Position withdrawn. At its swinging end is a coil spring 26 attached, which holds a thread 27 taut in the swung position. This Thread is wrapped around the axis 28 of the Ferrari disk 22 and holds the disk in place Rest position firmly so that the nose 11 at the stop 8 is present. A brake magnet 29 is excited by a winding 30, which via the voltage converter 31 from the capacitor Idemme 2 is fed. The poles of the iron ring are provided with short-circuit rings 32. As soon as the current in line 1 rises above a certain amount, the force field becomes so strong in the iron ring that the movable part 23 in the solid shown Location is pulled. As a result, the tension of the spring 26 disappears and the Ferraris disc begins to turn, and indeed the field of the iron ring has a driving effect braking the field of the tension magnet 29. The speed increases as a result with increasing amperage and with decreasing voltage. The time that the Disk 22 needs so that its nose 11 closes the release contact 33, so it is both depends on the current strength as well as on the voltage.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Abb. s in Aufsicht. An dem Eisenring 40 ist ein Bimetallstab 41 so befestigt, daß eine Erwärmung des Eisenringes sich auch dem Bimetallstab mitteilt. Der Eisenring ist so bemessen, daß dieMagnetisierungsverluste, die in ihm auftreten, bei normalem Strom so geringfügig sind, daß eine nennenswerte Erwärmung nicht eintritt. Sobald aber der Strom eine bestimmte Grenze überschreitet, nehmen insbesondere die Wirbelstromverluste so stark zu, daß der Ring sich merklich erwärmt und die Bimetallfeder 41 aus der punktiert dargestellten Form in eine mehr gekrümmte Form übergeht. Sie legt sich dadurch an einen immer größeren Teil des Umfanges des Ringes 40 an, so daß ihre Erwärmung um so schneller zunimmt. Bei dieser Krümmung erreicht schließlich das gestreckte Ende 42 der Bimetallfeder den Auslösekontakt 43. Dieser ist an dem Zeiger 44 eines Spannungsmessers 45, befestigt. Bei normaler Spannung steht der Zeiger in der punktierten Lage; bei sinkender Spannung bewegt er sich dem EndeAnother embodiment is shown in Fig. S in a plan view. On the iron ring 40 a bimetal rod 41 is attached so that a heating of the iron ring is also the Notifies bimetal rod. The iron ring is dimensioned so that the magnetization losses that occur in occur with normal current are so insignificant that significant warming does not occur. But as soon as the current exceeds a certain limit, take particular the eddy current losses increase so much that the ring heats up noticeably and the bimetallic spring 41 from the form shown in dotted lines to a more curved one Form passes. As a result, it encompasses an ever larger part of the circumference of the Ring 40, so that their heating increases the faster. With this curvature Finally, the stretched end 42 of the bimetal spring reaches the tripping contact 43. This is attached to the pointer 44 of a voltmeter 45. With normal tension the pointer is in the dotted position; as the tension decreases, it moves towards the end

42 der Bimetallfeder entgegen. Der Spannungszeiger 45 kann auch hier zweckmäßig von der Kondensatorklemme aus gespeist werden.42 against the bimetal spring. The voltage pointer 45 can also be useful here fed from the capacitor terminal.

Da die Bimetallfeder 41 sich um so schneiler krümmt, je größer die Stromstärke ist, und da ihr Weg bis zur Kontaktgabe um so kleiner ist, je mehr der Spannungszeiger 45 infolge der sinkenden Spannung den KontaktSince the bimetal spring 41 is all the faster bends, the greater the current strength, and since its path to contact is the more is smaller, the more the voltage pointer 45 makes contact as a result of the decreasing voltage

43 ihr entgegen bewegt hat, so ist auch bei dieser Ausführung die Auslösezeit um so kleiner, je größer die Stromstärke und je kleiner die Spannung ist.43 has moved towards her, so is also with This version, the shorter the tripping time, the greater the current strength and the the voltage is smaller.

Um die für die Betätigung der Bimetallfeder erforderliche Temperaturerhöhung mögliehst schnell zu erzielen, empfiehlt es sich, den Eisenring an derjenigen Stelle, an der die Bimetallfeder 41 anliegt, mit geringerem Querschnitt auszuführen. In Abb. 5 ist der mit verringertem Querschnitt ausgeführte Teil mit 46 bezeichnet. Der geringere Querschnitt führt höhere magnetische Induktion und entwickelt schon aus diesem Grunde mehr Wärme als der übrige Teil. Infolge seiner kleineren Masse nimmt er schneller eine höhere Temperatur an. Die Wärmeentwicklung kann weiterhin noch dadurch gefördert werden, daß der Teil 46 des Eisenringes nicht lamelliert, sondern massiv ausgeführt wird.To achieve the temperature increase required to operate the bimetal spring to achieve quickly, it is advisable to put the iron ring at the point where the bimetallic spring 41 is applied to perform with a smaller cross section. In Fig. 5 is the Part with a reduced cross-section is denoted by 46. The smaller cross-section leads to higher magnetic induction and for this reason develops more heat than the rest of the part. As a result its smaller mass it takes on a higher temperature more quickly. The heat development can still be promoted by the fact that the part 46 of the iron ring is not laminated, but made solid will.

Bei Mehrphasenschaltungen empfiehlt es ich, bei bestimmten Schaltungsanordnungen die Abschaltung der Strecke nicht von der Spannung der eigenen Phase, sondern von der Spannung einer anderen Phase oder einer verketteten Spannung abhängig zu machen. Die Spannung, die den an einer Phase liegen-For multi-phase circuits, I recommend using certain circuit arrangements the disconnection of the line not from the voltage of its own phase, but from to make the voltage of another phase or a linked voltage dependent. The voltage that is applied to a phase-

den Relais zugeführt wird, wird dann von einer fremden Phase oder von mehreren Phasen entnommen.is fed to the relay, is then from a foreign phase or from several Phases taken.

Um den für die Erregung der Spannungswicklungen verfügbaren Strom zu vergrößern, kann man auch besondere Kondensatorklemmen derselben oder verschiedener Phase parallel schalten.To increase the current available to excite the voltage windings, You can also use special capacitor terminals of the same or different phase in parallel switch.

Claims

Patent claims:

1. Current and voltage-dependent line protection relay, in which a from Line current excited magnetic field exerts a torque on a moving system of the relay, characterized in that that this magnetic field in an iron rings (3) directly linked to the straight line (1) is produced.

2. Line protection relay according to claim 1 for high voltage, characterized in that that the voltage for influencing the moving system of the relay is taken from a condenser bushing around which the iron ring (3) magnetized by the conduction current is wrapped.

3. Line protection relay according to claim 2, characterized in that the capacitor terminals, whose voltage interacts with the magnetic field of the iron ring when the switch is triggered, are due to different phases.

4. Line protection relay according to claim 2, characterized in that for generation the voltage that interacts with the magnetic field of the iron ring when the switch is triggered, several capacitance converters connected in parallel are arranged.

5. Line protection relay according to claim 1, characterized in that the path of the force lines of the iron ring is interrupted at normal current and when a certain current strength is exceeded is closed in the line by magnetic attraction.

6. Line protection relay according to claim 5, characterized in that a movable Part of the iron ring holds the moving system of the relay in its rest position when the current is normal.

7. Line protection relay according to claim i, characterized in that a bimetal spring is in so close contact with the iron ring that when the temperature of the iron ring increases, is heated.

8. Line protection relay according to claim 7, characterized in that the bimetal spring is arranged such that it hugs the iron ring more closely as the temperature rises.

9. Line protection relay according to claim 7 and 8, characterized in that the one Part of the iron ring that is in contact with the bimetal spring has a smaller cross-section.

ι o. Line protection relay according to claim 7 and 8, characterized in that the one Part of the iron ring that is in contact with the bimetal spring is not laminated.

1 sheet of drawings