DE528019C - Vorrichtung zum Sichern von Stromleitungsnetzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AH 25. JUNI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Vorrichtung zum Sichern von Stromleitungsnetzen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Mai 1923 ab

Der Schutz von elektrischen Anlagen vor den Folgen von Störungen in den Stromnetzen ist für die Betriebssicherheit dieser Anlagen von hervorragender Wichtigkeit. Wenn eine Störung eintritt, soll der beschädigte Netzteil abgeschaltet, sollen aber nicht gleichzeitig weitere Netzteile stromlos werden. Man hat diese Auslöseregelung bis jetzt dadurch verwirklicht, daß die verschiedenen Ausschalter mit Zeitrelais versehen werden, welche eine bestimmte Anzahl von Sekunden nach dem Auftreten einer Störung allein oder in Zusammenwirkung mit sogenannten Rückstromautomaten die Auslösung bewerksteUigen. Hierbei kann die Zeiteinstellung der verschiedenen Relais entweder abhängig oder unabhängig von der Größe der Störung sein. Die Relais mit von der Größe der Störung unabhängiger Einstellung schalten bei schwe-

ao ren Kurzschlüssen den gestörten Netzteil oft zu spät aus; die diesen Nachteil nicht aufweisenden und daher im Prinzip zu bevorzugenden Relais mit abhängiger Zeiteinstellung gewährleisten nicht immer eine wahlweise (selektive) Auslösung. Beide Typen haben den Nachteil, daß ihre Zuverlässigkeit zu wünschen übrigläßt und schwer zu kontrollieren ist.

Bei einer dritten Sicherungseinrichtung wird ein Zeitverteiler vorgesehen, der mehreren mit je einem oder mehreren Relais versehenen Ausschaltern gemeinsam ist und von jedem Relais bei seinem Ansprechen in Wirkung gesetzt wird. Dieser Zeitverteiler, der von einer elektrisch jedesmal wieder aufgezogenen Feder angetrieben wird, muß bei seiner Betätigung stets eine ganze Umdrehung mit gleichförmiger Geschwindigkeit machen. Die Folge davon ist, daß eine nicht unerhebliche Zeit verstreicht, ehe dieser Zeit-Verteiler wieder arbeitsfähig ist.

Die mit den bekannten Einrichtungen verbundenen Nachteile werden dadurch vermieden, daß der Zeitverteiler, der mehreren mit je einem oder mehreren Relais versehenen Ausschaltern gemeinsam ist und von jedem Relais bei seinem Ansprechen in Wirkung gesetzt wird, von einem von dem ansprechenden Relais geschlossenen elektrischen Strom angetrieben und nach Ausrückung des betreffenden Schalters durch eine Feder in seine Ausgangsstellung zurückgedreht wird. Die Folge dieser Ausbildung der Sicherungsvorrichtung ist, daß die Zurückdrehung des Schalters durch die Feder sofort erfolgt, nachdem die Schaltwalze den betreffenden Schalter ausgerückt hat. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist also wesentlich schneller wieder arbeitsfähig als die vorstehend genannte Einrichtung mit Federantrieb und elektrischem Aufzug, und sie vermeidet gleichzeitig auch die Nachteile der zuerst genannten bekannten Einrichtungen. Weiterhin ist es bei dem Erfindungsgegenstand möglich, den Zeitverteiler mit verschiedenen Geschwindigkeiten anzutreiben, je nachdem welches der angeschlossenen

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Relais anspricht; infolgedessen kann die Abschaltung des gestörten Netzteiles trotz vollkommen durchgeführter Selektivität in der gleichen kurzen" Zeitdauer erfolgen. Für weitere Einzelheiten der Erfindung wird auf die Zeichnung hingewiesen, welche in den Abb. i, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

Gemäß Abb. 1 werden drei nicht dargestellte Ausschalter durch die Relais 1, 2 und 3 betätigt. Diese Relais sind mit doppelter Kontaktgebung ausgeführt, und zwar so, daß sie für gewöhnlich die zwei Stromkreise 4, 5 bzw. 6,7 und 8,9 geöffnet halten. Die beiden durch jedes Relais gesteuerten Stromkreise sind einerseits mit dem Pluspol 'einer Gleichstromquelle 10 verbunden, andererseits mit einem dem Minuspol der Batterie angeschlossenen Motor 11 bzw. mit der Auslösespule 12 bzw. 13 und 14. Der Motor 11 treibt die Schaltwalze 15, welche unter sich verbundene Kontaktstücke 16, 17,18 und 19 verschiedener Länge besitzt und auf deren Welle eine Spiralfeder 20 ein der Drehrichtung des Motors entgegengesetzt gerichtetes Moment ausübt. "Wenn infolge einer Störung beispielsweise das Relais 2 anspricht, so wird dem Motor 11 durch die Leitung 6 Strom zugeführt, wodurch er sofort anläuft und die Schaltwalze 15 in Drehung versetzt. Hierdurch wird zunächst das Kontaktstück 16 und werden folglich auch die Kontaktstück« 17, 18 und 19 mit dem Minuspol der Gleichstromquelle 10. verbunden. Darauf stellt das Kontaktstück 17 eine Verbindung mit der Leitung S her, was aber keinerlei Wirkung auslöst, da das Relais 1 geöffnet ist. Nach einer gewissen Anzahl von Sekunden schließt das Kontaktstück 18 den Stromkreis 7, wodurch die Spule 13 erregt und der entsprechende Schalter ausgelöst wird. Da nun der gestörte Netzteil ausgeschaltet ist, wird die Spule des Relais 2 wieder stromlos und läßt dieses seinen Anker abfallen, während die Kreise 6 und 7 geöffnet werden, so daß der Motor zum Stillstand kommt und die Schaltwalze durch die Feder 20 zurückgedreht wird. Gleichzeitig ist auch die Auslösespule 13 wiederum stromlos geworden.

Sollte aber durch die Störung das Relais ι erregt worden sein, so wäre selbstverständlich die Auslösespule 12 zur Zusammenwirkung mit der Schaltwalze ausgewählt worden und hätte das Kontaktstück 17 die Auslösung früher bewirkt. Ebenso wäre bei Erregung des Relais 3 der entsprechende Ausschalter durch das Kontaktstück iß der Schaltwalze an einem späteren Zeitpunkt ausgelöst worden.

Man könnte einen Ausschalter mit mehreren Relais versehen und diese mit verschiedenen Kontaktstücken des Zeitverteilers zusammenwirken lassen. Dies gestattet, bei Störungen verschiedener Stärke die Auslösung nach verschiedenen Anzahlen von Sekunden erfolgen zu lassen. Soll beispielsweise ein Generator vor Überlastung geschützt werden, so kann man hierfür eine Auslösezeit von 6 Sekunden mittels eines Relais 3 wählen; gleichzeitig kann man den Generator durch einen Rückstromautomaten oder ein Differentialrelais 1 sichern, wodurch er beispielsweise in Y₂ Sekunde ausgeschaltet wird.

Es ist selbstverständlich, daß der Zeitverteiler auf verschiedene Weisen ausgeführt werden kann. Anstatt einer elektrischen Vorrichtung (der dargestellten Schaltwalze), welche der gewählten Auslösespule nach einer bestimmten Zeit Strom zuführt, könnte man eine mechanische Einrichtung anwenden, welche mittels einer Spule oder eines anderen Organs auslöst. Es könnte dieses Organ beispielsweise eine Sperrklinke sein, welche gewöhnlich angehoben gehalten wird und von einer durch den Zeitverteiler betätigten Scheibe freiläuft, um unter Einfluß des bei Erregung des Relais eingeschalteten Stromes zwecks Zusammenwirkung mit der Scheibe freigegeben zu werden. Diese Scheibe könnte hierzu mit einem Anschlag versehen sein, dessen Stellung die Auslösezeit bestimmt.

Abb. 2 veranschaulicht die Verbindungen für die Betätigung von drei Drehstromschaltern, welche zweiphasjjg durch die Relaissätze 21, 22 bzw. 24, 25 und 27, 28 gesichert sind. Diese Relais sind als Einfachkontaktrelais ausgeführt. Jedes Relais eines Satzes arbeitet mit einem dritten Relais 23 bzw. 26 und 29 zusammen. Das Ansprechen beispielsweise des Relais 24 oder 25 bedingt gleichzeitig. das Ansprechen des Relais 26 und die Auswahl der Auslösespule 13. Das Ansprechen des Relais 26 hat sofort zur Folge, daß der Motor 11 zum Treiben der Schaltwalze 15 über die Hälfte des Vorschaltwiderstandes 33 Strom empfängt. Hat der Motor die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht, so wird die damit verbundene Dämpfungsscheibe 34 durch den durch die Batterie 10 über die Kontaktstücke 16 und 38 der Schaltwalze gespeisten Gleichstrommagneten 3 s und gleichzeitig durch den Wechselstrommagneten 36. gebremst, dem über die Kontaktstücke 39 und 40 der Schaltwalze von dem zwischen den Phasen des Netzes geschalteten Transformator 37 Strom zugeführt wird. Der Motor 11 dreht die Schaltwalze 15, bis das Kontaktstück 18 den Stromkreis der Auslösespule 13 schließt, wodurch der gestörte Netzteil ausgeschaltet und der Motor stromlos wird. Es ist klar, daß die Motorgeschiwindigkeit hierbei auf verschiedene Weisen geregelt werden kann, beispielsweise durch

Änderung des Vorschaltwiderstandes 33, welchem die Leitungen 31 und 32 in verschiedenen Punkten angeschlossen sind, so daß die Motorgeschwindigkeit von dem in Wirkung tretenden Relais abhängt, oder mittels des Gleichstrommagneten 35, der an verschiedene Spannungen gelegt werden kann, wodurch sich die Dämpfwirkung der Scheibe 34 nach Bedarf regeln läßt, oder aber durch den Wechselstrommagneten 36, dessen Spannung sich mit der Größe der auftretenden Störung dadurch ändert, daß ein schwererer Kurzschluß eine stärkere Spannungserniedrigung herbeiführt, was die Bremswirkung des Magneten 36 vermindert.

Die Wechselstromdämpfung kann in willkürlicher Abhängigkeit von der Netzspannung durch Sättigung, durch Variatoren o. dgl. geregelt werden. Die Geschwindigkeitsregelung durch den Widerstand 33, den Gleichstrommagneten 3 5 und den Wechselstrommagneten 36 gestattet, die Auslösezeit entsprechend der Größe der Störung und der dadurch verursachten Spannungserniedrigung zwischen weiten Grenzen einzustellen. Die selektive Ausschaltung ist nach einmaliger Einstellung unter allen denkbaren Umständen gewährleistet. Dadurch, daß man die Wirkung des Zeitverteilers von dem ansprechenden Relais abhängig macht, kann man unter Beibehalt der selektiven Auslösung sowohl bei leichteren wie bei schwereren Störungen den gestörten Netzteil in derselben kurzen Zeit, beispielsweise ι Sekunde, ausschalten, was bis jetzt nicht möglich war. Will man während des Betriebes die Auslösezeiten der verschiedenen Ausschalter ändern, so ist dies ohne weiteres dadurch möglich, daß man die Anschlüsse der Auslösespulen an die Bürsten der Kontaktwalze ändert.

Die Relais 21 bis 28,können unmittelbar oder mittelbar durch den Strom der betreffenden Leitung gespeist werden. Die Verwendung von Stromtransformatoren bei Wechselstrom ist daher nicht notwendig. Auch kann man diese Relais mit einem Hilfskontakt versehen, welcher dazu dient, bei schweren Kurzschlüssen die Auslösezeiten noch zu verkürzen bzw. die Auslösung augenblicklich zu bewirken.

Der Zeitverteiler kann nach beendeter Wirkung auch elektrisch gebremst werden mittels eines Zwischenrelais, welches das Drehmoment des Gleichstrommotors umkehrt, nachdem der beschädigte Netzteil ausgeschaltet worden ist.

Gemäß Abb. 3 kann die Auslösung auch mittels des Netzstromes erfolgen, obgleich die Anwendung von unabhängigem Gleichstrom zu bevorzugen ist. In Abb. 3 sind drei Stromtransformatoren 41, 42, 43 angegeben, deren drei Schalter selektiv in bezug aufeinander wirken sollen. Diese Transformatoren erregen die Momentrelais 44, 45 bzw. 46, welche je mit einem öffnenden und zwei schließenden Kontakten versehen sind. Unter gewöhnlichen Umständen ist der Stromkreis des Stromtransformators über die Erregungsspule des Relais, die Leitung 47 bzw. 48 und 49 und den geschlossenen Kontakt geschlossen. Sobald aber dieser Strom das Relais ansprechen läßt, wird der geschlossene Kontakt geöffnet; gleichzeitig werden die beiden geöffneten Kontakte geschlossen und fließt der Strom durch die Leitungen 50 bzw. 51 und 52 und die Kontaktstücke 58 bzw. 59 und 60 in Zusammenwirkung mit dem Kontaktstück 57 über den Motor 11 zur anderen Seite des Transformators. Hat beispielsweise das Relais 45 angesprochen, so fließt der Strom des Transformators 42 über die Erregungsspule des Relais 45, die Leitung 51, die Kontaktstücke 59, 57 und den Motor 11 zum Transformator zurück. Ist nun durch die Wirkung des Motors 11 die Schaltwalze so weit gedreht, bis das Kontaktstück 59 die Verbindung mit der Leitung 51 unterbricht, so muß der Strom über die Auslösespule 13 fließen, wodurch der Schalter des Transformators 42 ausgelöst und der betreffende Leitungsteil stromlos gemacht wird. Der Anker des Relais 45 fällt hierdurch ab, der Motor 11 hält, und die Feder 20 dreht die Schaltwalze in ihre ursprüngliche Lage zurück.

Auch bei dieser Ausführung kann man die Auslösezeit abhängig machen von der Größe der auftretenden Störung, indem man den Motor 11 beispielsweise als Serienmotor baut, und abhängig von der Spannungserniedrigung mittels einer Bremsvorrichtung, deren Bremskraft der Spannung entspricht.

Das Auswählen des Ausschalters kann auch auf andere Weise erfolgen als dadurch, daß die Auslösespule unter Spannung gebracht wird, beispielsweise durch einen Elektromagneten, welcher den gewöhnlich von der Kontaktwalze abstehenden Kontakt zur Auslösespule gegen diese Walze andrückt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zum Sichern von Stromleitungsnetzen mit einem Zeitverteiler, der mehreren mit je einem oder mehreren Relais versehenen Ausschaltern gemeinsam ist und von jedem Relais bei seinem An- 1x5 sprechen in Wirkung gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitverteiler von einem von dem ansprechenden Relais geschlossenen elektrischen Strom angetrieben und nach dem Ausrücken des betreffenden Schalters durch eine Feder zurückgedreht wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, womit der Zeitverteiler wirkt, von dem ansprechenden Relais abhängig ist, wozu der Strom für den Zeitverteiler von den verschiedenen Relais über Widerstände geleitet werden kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais als Einfachkontaktrelais ausgeführt sind, welche beim Ansprechen dem Zeitverteiler mittels eines Zwischenrelais Strom einer unabhängigen Stromquelle zuführen und außerdem die entsprechende Auslösespule unter Spannung bringen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Relais fließende Strom über einen Kontakt läuft, welcher beim Ansprechen des Relais geöffnet wird, und daß gleichzeitig ao einer oder mehrere Kontakte des Relais geschlossen werden, wodurch der Netzstrom zum Zeitverteiler und, nachdem dieser einen Kontakt geöffnet hat, über die zum Relais gehörende Auslösespule ge- as leitet wird.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen