DE546268C - Distanzrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Relais zum

Auslösen von Schaltern, die eine Abtrennung desjenigen Netzabschnittes bewirken, in dem die Fehlerstelle liegt, also auf sogenannte selektiv wirkende Relais.

Gemäß der Erfindung wird ein Relais geschaffen, das sich vermöge der besonderen Kombination von zwei Elementen innerhalb sehr kurzer Zeitabschnitte selektiv einstellen läßt und bei entfernter liegenden Fehlerstellen die Auslöseverzögerung mit der Entfernung ändert.

Erfindungsgemäß löst das Relais momentan aus, wenn die Fehlerstelle innerhalb einer bestimmten einstellbaren Entfernung liegt, dagegen erfolgt die Auslösung mit einer mit der Entfernung zunehmenden Verzögerung, wenn die Fehlerstelle außerhalb dieser bestimmten Entfernung liegt. In zweckmäßiger Weise wird dieses Relais durch ein drittes Element ergänzt, welches bewirkt, daß die Auslösung nur bei einer bestimmten Richtung des Energieflusses erfolgt.

In der Abb. 1 ist ein Leitungsabschnitt mit sechs in seinem Zuge liegenden Schaltern dargestellt, die eine selektive Abschaltung gemäß der Erfindung besitzen. In der darunter gezeichneten Abb. 2 ist die Zeitdistanzcharakteristik des Relais des Schalters α der Abb. ι dargestellt. Die Entfernungen, über denen die Kurve gezeichnet ist, sind die gleichen wie in Abb. 1.

In Abb. ι bedeuten g und h Stromerzeugungsanlagen, k und / sind die Sammelschienen von Unterstationen, in denen die von den Stromerzeugungsanlagen g und h gelieferte Energie nur umgeformt und verteilt wird. α bis f sind Schalter, die durch Relais gemäß der Erfindung ausgelöst werden.

Die Auslösecharakteristik der Abb. 2, auf deren Ordinatenachse die Auslösezeit in Sekunden aufgetragen ist, läßt erkennen, daß der Schalter α bei einem Fehler, der innerhalb der Strecke D auftritt, momentan auslöst. Liegt die Fehlerstelle außerhalb dieser Entfernung, dann erfolgt verzögerte Auslösung, wobei die Verzögerung in der Entfernung D ¹Jn Sekunde beträgt und mit der Entfernung zunimmt.

In der Abb. 3 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Relais mit einer Charakteristik gemäß Abb. 2 schematisch dargestellt, welches aus drei Elementen zusammengesetzt ist: dem momentan wirkenden Element 11, dem verzögert auslösenden Element 12 und dem Stromrichtungselement 9.

Mit 15 ist der Hauptstromkreis bezeichnet, in welchem der Schalter 43 liegt, dessen Auslösemagnet 42 von dem Relais betätigt wird. Die Spule des Auslösemagneten 42 wird von einer Stromquelle 44 über eine Leitung 41 erregt, sobald der Kontakt 39 und einer der beiden parallel liegenden Kontakte 29 und 18 geschlossen sind. Der Kontakt 39 wird durch das Stromrichtungselement 9, der Kontakt 29 von dem verzögert wirkenden Element 12 und der Kontakt 18 von dem momentan wirkenden Element 11 betätigt.

Das momentan wirkende Element 11 besitzt zwei Magnetkerne 16 und 22, die an den Armen eines zweiarmigen Hebels angreifen. Der Magnetkern 16 wird von der Spule 13 eingezogen, die vom Hauptstrom durchflossen ist. Der Magnetkern 22 ist von der Spule 19 beeinflußt, die an der Spannung des Stromkreises liegt. Die von 19 ausgeübte Zugkraft ist der von 16 entgegengerichtet. Überwiegt die auf 16 ausgeübte Zugkraft, dann wird der Kontakt 18 geschlossen. Die vom Strom durchflossene Spule 13 ist mit Anzapfungen 14 versehen, 'und mit der Spule 19 ist ein Regulierwiderstand 21 in Reihe geschaltet, um das Element 11 ein justieren zu können.

Das verzögert auslösende Element 12 enthält eine um eine Achse 28 drehbar gelagerte Induktionsscheibe 27, auf welche von den beiden Elektromagneten 25 und 33 Drehmomente ausgeübt werden. Der Elektromagnet 25 wird von der vom Hauptstrom durchflossenen Spule 23 erregt, während die Spule 31 des Elektromagneten 33 an die Spannung angeschlossen ist. In den Spulen 26 und 34, die an den Polschuhen der Magnete angeordnet sind, entsteht der das treibende Drehmoment erzeugende phasenverschobene Fluß. Dem von 25 erzeugten Drehmoment ist das Drehmoment von 33 entgegengerichtet. Überwiegt das von 23 ausgeübte Drehmoment, so erfolgt eine Drehung der Induktionsscheibe im Uhrzeigersinn, so daß der Kontakt 29 geschlossen wird. An der Spule 23 sind wieder Anzapfungen 24 vorgesehen, und mit der Spule 31 ist ein Regulierwiderstand 32 in Reihe geschaltet, um das Element 12 ein justieren zu können. Das Stromrichtungselement 9 besteht aus einer Induktionsscheibe 38, auf welche die vom Strom durchflossene Spule 36 und die Spannungsspule 37 einwirken. Wenn der Energiefluß von der Sammelschiene, auf welche der Schalter schaltet, weggerichtet ist, dann wird die Induktionsscheibe 38 im Sinne des Uhrzeigers in Umdrehung versetzt und schließt den Kontakt 39. Hat der Energiefluß die entgegengesetzte Richtung, dann erfolgt keine Drehung.

Die genaue Einstellung des Relais erfolgt bei der Montage an Ort und Stelle, entsprechend den Konstanten des zu schützenden Leitungsabschnittes mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Justiereinrichtungen.

Die Wirkungsweise dieses Relais ist folgende:

Der Kontakt 18 des momentan wirkenden Elementes 11 ist bei normalen Verhältnissen im Leitungsnetz offen. Tritt im Leitungsnetz ein Kurzschluß auf, dann sinkt die Spannung, an welcher die Spüle 19 liegt, und der sie erregende Strom nimmt ab. Von einer gewissen Entfernung D angefangen, sinkt die Spannung 19 auf einen so kleinen Betrag, daß die von der Spule 13 auf den Magnetkern ausgeübte Zugkraft überwiegt, so daß der Kontakt 18 geschlossen wird. Je nachdem ob mehr oder weniger von dem Justierwiderstand 21 eingeschaltet wird, und je nachdem ob durch die Anzapfungen mehr oder weniger Windungen in 13 eingeschaltet werden, tritt der Kontaktschluß früher oder später ein, mit anderen Worten, die momentane Auslösung erfolgt bei Fehlern innerhalb kürzerer oder größerer Entfernungen von dem Relais. Man kann die Entfernung D beispielsweise mit 80 °/₀ desjenigen Leitungsabschnittes wählen, an dessen Ende sich der Schalter befindet und der beim Auftreten eines Fehlers vom Netz abgetrennt werden soll.

Die Wirkungsweise des verzögert auslösenden Elementes 12 ist die folgende:

Dem Drehmoment, das von dem Magneten 25 im Verein mit seiner Spule 26 auf die Induktionsscheibe 27 ausgeübt wird, wirkt das von dem. Magneten 33 mit seiner Spule 34 auf diese Scheibe ausgeübte Drehmoment entgegen. Eine Bewegung im Sinne des Kontaktschlusses kommt erst bei Überwiegen des von 25 erzeugten Drehmomentes zustande, was der Fall ist, sobald die an 31 liegende Spannung infolge eines Netzkurzschlusses unter einen gewissen Wert gesunken ist. Je näher die Fehlerstelle dem Relais liegt, auf einen desto kleineren Betrag sinkt diese Spannung und um einen desto größeren Betrag überwiegt daher das von 25 ausgeübte Drehmoment. Die Geschwindigkeit, mit weleher die Scheibe gedreht wird, ist dem Überschuß des Drehmomentes proportional, 'und daher wird der Schluß des Kontaktes 29 um so eher erfolgen, je näher die Fehlerstelle dem Relais liegt. Die Einstellung kann durch die Anzapfungen 24 an der Stromspule 23 und durch Regulieren des Widerstandes 32, aber auch durch Verändern des Kontaktausschlages erfolgen. In dem Beispiel wurde das Element so eingestellt, daß bei einem in iao der Entfernung D auftretenden Fehler der Kontaktschluß nach ¹J₂ Sekunde erfolgt. Die

Auslösezeit ist bei der vorstehenden Ausführung unabhängig von der Größe des Überstromes (reines Distanzrelais). Diese Unabhängigkeit wird durch eine Dämpfung der Drehbewegung der Induktionsscheibe 27 erreicht. Die Dämpfung wird von den Magneten 25 und 33 dadurch erzeugt, daß ihr magnetischer Fluß durch die Einwirkung auf die in der Scheibe induzierten Ströme bei deren Drehung bremsend wirkt. Die Bremswirkung wächst mit zunehmendem magnetischem Fluß, sie wird also bei zunehmendem Strom größer. Man stimmt sie so ab, daß bei Auftreten des Fehlers in einer bestimmten Entfernung der Kontaktschluß immer mit derselben Verzögerung erfolgt, unabhängig davon, wie groß der auftretende Überstrom ist.

Die Abschaltung des Abschnittes, in welchem die Fehlerstelle liege, verläuft in folgender Weise:

Die Fehlerstelle liege an der Stelle χ in der Abb. 1, dann fließen durch die Schalter a, b und c Ströme in den Pfeilrichtungen. Für das Relais des Schalters α liegt die Fehlerstelle bereits außerhalb der Entfernung D, es tritt also das verzögert wirkende Element in Wirkung und schaltet den Schalter a mit einer Verzögerung von ungefähr ^x/„ Sekunde ab. Für das Relais des Schalters b liegt die Fehlerstelle innerhalb der Entfernung D, es spricht also das momentan wirkende Element 11 an und schaltet den Schalter b aus. Der Schalter c, der in praktisch ungefähr der gleichen Entfernung liegt wie der Schalter b, wird jedoch nicht abgeschaltet, weil die Richtung des Energieflusses nicht von der Sammelschiene k weggerichtet ist, sondern die umgekehrte Richtung hat, weshalb sein Stromrichtungselement 9 den Kontakt 39 nicht schließt.

Die Stromrichtungselemente werden nur in die Relais der Schalter b, c, d und e eingebaut, also in diejenigen, bei denen eine Umkehrung des Energieflusses möglich ist. Durch die Relais der Schalter α und / fließt der Strom immer in der Richtung von der Sammelschiene weg.

Das momentan wirkende Element 11 kann auch in der abgeänderten Bauweise, wie in den Abb. 4 und 5 dargestellt, ausgeführt werden. Bei der Anordnung gemäß Abb. 4 liegen die Spulen 13 und 19 der Magnete nicht direkt am Strom bzw. der Spannung des Hauptstromes, sondern werden aus den Wicklungen 51 und 52 gespeist, die auf den Magnetkernen 25 und 33 des Elementes 12 in Form von Sekundärwicklungen angebracht werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man an den Spulen 13 und 19 nur wenige Anzapfungen zum Einjustieren anzubringen braucht.

Gemäß Abb. 5 wird das Element 11 durch den Streufluß der Magnete 25 und 33 des Elementes 12 bewegt, welcher sich durch die Ankerstücke 16 und 22 schließt, die am Kontakthebel 17 des Elementes 11 befestigt sind.

Auch kann eine Einstellung des Elementes 11 dadurch erfolgen, daß man den Stützpunkt seines Kontakthebels verlegbar anordnet.

Zur Anpassung des Elementes 12 an jeweilige Verhältnisse können für seine Polschuhe eine Anzahl auswechselbarer Spulen 26 und 34 vorgesehen werden.- Eine Einstellung kann auch durch Änderung der gegenseitigen Lage der Polschuhe gegen die Induktionsscheibe erzielt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Distanzrelais, dadurch gekennzeichnet, daß es momentan auslöst, wenn die Fehlerstelle innerhalb einer bestimmten einstellbaren Entfernung liegt, und das mit einer mit der Entfernung stetig zunehmenden Verzögerung auslöst, wenn die Fehlerstelle außerhalb dieser bestimmten Entfernung liegt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nur bei einer bestimmten Richtung des Energieflusses auslöst.

. 3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein momentan und ein verzögert wirkendes Element enthält, deren Kontakte parallel geschaltet sind.

4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verzögert wirkende Element stromunabhängig arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen