DE575963C - Schutzschaltung mit von der Fehlerentfernung abhaengiger Ausloesezeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
5. MAI 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

575963 KLASSE 21c GRUPPE 6850

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. November 1928 ab

Zur Abschaltung einer Leitung bei Kurzschluß verwendet man Widerstandsschutzeinrichtungen, bei denen zur Erzielung der notwendigen Selektivität die Abschaltzeit der Schutzrelais mit dem Leitungswiderstand zunimmt. Wenn Leitungsstrecken sehr Verschiedener Länge aufeinanderfolgen, bekommt man entweder sehr lange Abschaltzeiten für die großen Strecken oder unerwünschte Überschneidungen der Relaischarakteristiken. Zur Verkürzung der Abschaltzeiten kann man den Relais verschieden große Grundzeiten geben, welche die Schaltzeiten bei kurzen Leitungsstrecken erhöhen, bei großen Leitungsstrecken eine Verkürzung der Abschaltzeiten gewinnen lassen, weil die Relais mit flacherer Zeitcharakteristik ausgerüstet werden können.

Gemäß der Erfindung wird ein auf einen bestimmten Grenzwert des Blindwiderstandes ein-

ao gestelltes Kipprelais vorgesehen, dessen Kippanker einen Stromkreis steuert, der bei einer bestimmten Ausschlagsrichtung des Kippankers die Schalterauslösung vorbereitet; der Zeitpunkt der Schalterauslösung ist aber von einem

25· besonderen Zeitwerk abhängig, welches auf bestimmte Zeitstufen eingestellt ist. Die Auslösung eines Leitungsschalters kann am Ende jeder eingestellten Zeitstufe erfolgen. Den einzelnen Zeitstufen ist dabei jeweils ein anderer-Grenzwert des Blindwiderstandes, auf welchen das Kipprelais eingestellt ist, zugeordnet. Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, wenn das Blindwiderstandskipprelais nicht unmittelbar Kontakte schließt oder öffnet, sondern wenn zur Schließung der Kontakte eine besondere Hilfskraft, z. B. ein Hilfsmagnet, vorgesehen ist, der in den gewollten Zeitabständen durch das bereits erwähnte Zeitwerk eingeschaltet wird, welsches beim Auftreten eines Leitungsfehlers anläuft. Die Zeitstufen können beispielsweise derart gewählt werden, daß die Leitungsfehler, die in den anliegenden ²J₃ der Schutzstrecke des Relais entstehen, innerhalb einer konstanten Zeit, beispielsweise 0,8 Sekunden, abgeschaltet werden. Fehler, die im letzten Drittel der Schutzstrecken liegen, werden nach Ablauf einer weiteren Zeit von 0,8 Sekunden abgeschaltet, wobei es zweckmäßig ist, diesen zweiten Schutzbereich des Reaktanzschutzes bis in das erste Drittel der angrenzenden Leitungsstrecken auszudehnen. Schließlich können Fehler, die in noch größerer Entfernung von der Relaisstelle entstehen, nach einer einstellbaren dritten Zeitstufe abgeschaltet werden, sofern nicht vorher ein der Fehlerstelle näher liegendes Relais angesprachen hat.

Zur Erläuterung, der Erfindung und der zu ihrer Durchführung anzuordnenden Geräte dienen die Abbildungen. Fig. 1 zeigt das Grundprinzip, nach welchem die Schutzeinrichtung So aufgebaut ist. Es sind dort vier verschiedene Fehlerfälle dargestellt und die Vorgänge, die sich in den einzelnen Fällen ergeben, wiedergegeben. Zuoberst sind aus einer Leitung zwei aufeinanderfolgende Teilstrecken wiedergegeben, und am linken Ende der linken Teilstrecke ist die Schutzeinrichtung angenommen. Der Schutz jeder Relaiseinrichtung erstreckt sich über zwei·

''■') Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden; ■

Dr.-Ing. Hans Poleck in Berlin-Siemensstadt und Dr. Joachim Sorge in Berlin.

verschieden große Leitungsabschnitte, deren erster bis zur Maximalreaktanz ω · L₁, deren zweiter Bereich bis zum Grenzwert des Blindwiderstandes co L₂ reicht. Die vier Fehlerfälle unterscheiden sich durch die Lage des Fehlerortes, welche jedesmal durch einen Pfeil markiert ist. Im ersten Fehlerfall darf die Schutzeinrichtung nicht ansprechen, weil der Fehler links vom Relais, also außerhalb des Schutzbereiches liegt. Im zweiten Fehlerfall soll das Relais mit kürzester Verzögerungszeit abschalten, im dritten Fehlerfall dagegen soll eine größere Verzögerungszeit, die zweite Zeitstufe, in Wirksamkeit treten. Bei dem letzten Fehlerfall ist der Fehlerort so weit vom Relaisort entfernt, daß die Schutzeinrichtung weder mit der kurzen Zeit noch mit der längeren Zeit in Tätigkeit tritt, vielmehr nur dann den Schalter auslösen soll, wenn das dem Fehler näher liegende Relais, welches am linken Ende der rechten Strecke zu denken ist, versagt hat. Die Abschaltung erfolgt dann mit der Reservezeit. Dies ist eine fest eingestellte Verzögerungszeit, bei welcher die Mitwirkung des Reaktanzrelais für die Schalterauslösung gänzlich fortfällt, und es genügt, wenn die Anregebedingungen nach Ablauf dieser Zeit noch bestehen.

Die Symbole in Fig. 1 bedeuten folgendes: Das unterste Viereck stellt jeweils die Anregung dar, darüber ist ein in drei Teile zerlegtes Viereck gezeichnet, welches das Zeitrelais mit drei Zeitstufen 0,8", 1,6" und 2 —■ 6' darstellt. Oberhalb des Zeitrelais ist mit E · /das Richtungsrelais bezeichnet. Darüber sind die beiden Einstellungen des Reaktanzkipprelais für die beiden Grenzwerte der Leitungsreaktanz eingezeichnet. Darüber befindet sich das Symbol für den dreiphasigen Leitungsschalter,

Die Vorgänge, welche sich bei den einzelnen zuoberst in Fig. 1 dargestellten Fehlerfällen abspielen, sind in der Zeichnung symbolisch folgendermaßen erläutert:

Erster Fall: Das AnregerelaisZ spricht an und gibt einen Impuls an das Zeitrelais, so daß dieses anläuft. Nach Ablauf der kleinsten Zeitstufe von 0,8" gibt dieses einen Impuls an das Energierichtungsrelais. Das Energierichtungsrelais besitzt einen Klappankermagneten, welcher dadurch eingeschaltet wird. Da der Fehler links vom Relaisort liegt, besagt bereits die Ausschlagsrichtung des Richtungsrelais, daß die Schutzeinrichtung in Ruhe bleiben soll. Sobald die Anregebedingungen verschwinden, gehen alle Relais wieder in die Ruhelage zurück.
Zweiter Fall: Das AnregerelaisZ spricht an, das Zeitrelais tritt in Tätigkeit und schaltet nach 0,8" den Klappankermagneten am Richtungsrelais ein. Das Richtungsrelais zeigt, daß der Fehler nach derjenigen Seite vom Relaisort liegt, nach welcher sich der Schutzbereich der Einrichtung erstreckt. Es gibt infolgedessen seinerseits einen Impuls weiter an das auf den kleineren Grenzwiderstandswert eingestellte Reaktanzkipprelais. Der Abstand des Fehlerortes vom Relais ist nun so gering, daß die Leitungsreaktanz unterhalb des eingestellten Grenzwertes liegt, so daß vom Reaktanzkipprelais aus ein Auslöseimpuls an den Leitungsschalter gegeben wird. Mit der Abschaltung des Fehlers geht das Anregerelais Z und damit auch die ganze übrige Apparatur in die Ruhe zurück.

Dritter Fall: Das Anregerelais Z spricht an. Das Zeitrelais schaltet nach 0,8" den Klappanker des Richtungsrelais ein. Das Richtungsrelais schaltet das auf den kleineren Grenzwert der Leitungsreaktanz eingeschaltete Reaktanzkipprelais ein. Da der Fehler aber zu weit vom Relaisort entfernt ist, spricht das Reaktanzkipprelais nicht an, sondern behält seine Ruhelage bei. In dieser Stellung gibt es einen Impuls zurück an das Zeitrelais, wodurch zweierlei veranlaßt wird. Einerseits wird das Zeitrelais derart umgeschaltet, daß es nach Ablauf von nochmals 0,8" das Reaktanzkipprelais zum zweitenmal nach seiner Stellung befragt. Andererseits wird das Reaktanzkipprelais auf seinen größeren Meßbereich umgeschaltet. Das letztere ist in der Darstellung dadurch zum Ausdruck gebracht, daß der von dem mittleren Feld des Zeitrelais go ausgehende Pfeil nunmehr zu der oberen Hälfte des das Reaktanzrelais vertretenden Viereckes geführt ist. Da nach der Umschaltung des Reaktanzrelais die Fehlerstelle innerhalb des Meßbereiches des Reaktanzrelais liegt, wird nunmehr der Leitungsschalter ausgelöst.

Vierter Fall: Der Fehler liegt zwar außerhalb· der beiden Meßbereiche des Reaktanzrelais, aber noch innerhalb des Bereiches des Anregerelais, so daß dieses also das Zeitwerfe in V⁰ Gang setzt. In der gleichen Weise wie bei den früheren Fehlerfällen wird nun nach 0,8" das Richtungsrelais und von diesem das Reaktanzrelais in seiner Einstellung auf kleinere Fehlerentfernung befragt. Das Reaktanzrelais veran- ^05 laßt das Zeitwerk weiterzulaufen und gleichzeitig die Umschaltung des Meßbereiches. Nach insgesamt 1,6" wird dann mittels des Reaktanzrelais festgestellt,· daß der Fehler auch nicht innerhalb des größeren Schutzbereiches entstanden ist. Die Schalterauslösung unterbleibt also vorläufig. Wenn aber die Anregebedingungen fortbestehen, läuft das Zeitwerk weiter, und nach einer Zeit, die zwischen 2" und 6" beliebig eingestellt werden kann, wird der Leitungsschalter unmittelbar vom Zeitrelais unter Umgehung des Reaktanzrelais geöffnet.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß selbstverständlich die gewählten Grenzwerte der Leitungsreaktanzen sowie die gewählten Zeitstufen und auch der Umstand, daß beim vierten Fehlerfalle das Reaktanzrelais um-

gangen wird, lediglich als Beispiel einer möglichen Ausführung zu betrachten sind, denn Änderungen an diesen Anordnungen sind nicht von prinzipieller Bedeutung. Auch kann statt eines Impedanzanregerelais mit Vorteil ein Anregerelais verwendet werden, bei welchem der von einem Stromrelais zu schließende Arbeitskontakt und der bei Spannungsabfall sich öffnende Ruhekontakt eines Spannungsbruchrelais in Reihe liegen. Wenn man dabei beispielsweise das Stromrelais auf ¹Z₅ des Nennstromes und das Spannungsabfallrelais auf 7o°/₀ der Nennspannung einstellt, dann erzielt man eine Anregecharakteristik, wie sie in Fig. 2 mit d bezeichnet wird, α ist dabei die Betriebsimpedanz in Abhängigkeit vom Belastungsstrom, so daß man also eine gute Anschmiegung der Anregecharakteristik an die Betriebscharakteristik gewinnt. Der Abstand zwischen den Kurven a und b hängt von der Einstellung des Spannungsabfallrelais ab. Im Diagramm ist durch einen Linienzug c ein Bereich umgrenzt, der die Größe der bei Lichtbogenkurzschlüssen entstehenden Leitungsimpedanz umreißt. Durch die kombinierte Anregung durch ein Stromrelais und ein Spannungsabfallrelais kann man also bei passender Relaiseinstellung mit Sicherheit auch Lichtbogenkurzschlüsse erfassen.

Die bei der Relaiseinrichtung im einzelnen anzuwendenden Anordnungen, die aber nur als Beispiel, wie die Erfindung verwirklicht werden kann, aufzufassen sind, zeigen die Fig, 3, 4, 5 und 6.

Fig. 3 zeigt das Anregesystem, d. h. die Relais, welche in Fig. 1 zuunterst mit Z angegeben sind und welche aus je einem Stromrelais und je einem Spannungsrelais pro Phase mit in Reihe geschalteten Kontakten bestehen. Fig. 3 zeigt links drei übereinanderliegende, an eine Dreieckschaltung der Stromwandler angeschlossene Stromrelais, deren Anker in der gezeichneten Ruhestellung je einen Kontakt offen halten. Sowie der Strom die eingestellte Stärke, also beispielsweise ¹Z₅ des Nennstromes des Anlageteiles, erreicht, schließen sich die Kontakte des Stromrelais. In der rechten Hälfte der Darstellung sind drei Spannungsbruchrelais wiedergegeben, deren Anker normalerweise in der gezeichneten Stellung steht, wodurch dann der von jedem Relais gesteuerte Kontakt offen gehalten ist. Bricht die Spannung auf ein bestimmtes Maß, beispielsweise bis unter 7O°/₀ der Nennspannung, zusammen, dann schließen diese Relais ihre Kontakte. Zuunterst in der Darstellung ist ein Hilfsrelais H_x gezeichnet, welches ein Gleichstromrelais ist und in Tätigkeit tritt, sobald einer der parallel geschalteten Kontakte der Stromrelais und einer der parallel geschalteten Kontakte der Spannungsbruchrelais geschlossen wird. Das Gleichstromrelais H₁ schließt dann eine Reihe von Schaltern, deren Bedeutung aus Fig. 5 im einzelnen zu ersehen und an späterer Stelle beschrieben ist.

Der wichtigste Teil ist das Reaktanzkipprelais, das schematisch in Fig. 4 wiedergegeben ist. Auf einer Achse B sitzen zwei Drehspulen r_x und r₂. Die Drehspulen sind jeweils im Felde eines eisengeschlossenen und vom Leitungsstrom erregten Magneten A₁ und A₂ derart beweglich, daß die Abhängigkeit des auf die Drehspule r_x und des auf die Drehspule r₂ ausgeübten Drehmomentes in genau übereinstimmender Weise von der Winkellage dieser Drehspulen abhängig ist. Infolgedessen nimmt das System, je nachdem ob das Drehmoment des Systems A₁, r_x oder das Drehmoment des Systems A₂, r₂ überwiegt, die eine oder andere Endstellung ein. Das System vermag dagegen nicht zwischen diese Endstellung gelegene Stellungen einzunehmen, mit anderen Worten, das System ist ein Kippreläis.

Der Magnet A₁ und der Magnet A₂ sind vom gleichen Strom erregt. Das Rähmcnen/i wird durch einen Zwischenwandler T ebenfalls vom Leitungsstrom erregt so daß also das Drehmoment im System A₁, r_x proportional /² ist. Das beim unteren System befindliche Rähmchen r₂ ist an eine Kunstschaltung angeschlossen, welche aus zwei Induktivitäten M₁, M₂ und einer Kapazität C besteht. Ein Widerstand R dient, wie nachher noch an Hand der Fig. 6 erläutert wird, zur Einstellung eines bestimmten Grenzwiderstandes, bei dessen Unterschreitung das Relais beispielsweise links, bei dessen Überschreitung es aber rechts in der Endstellung steht. Durch die Vorschaltung oder die Änderung des Widerstandes R wird der Charakter des Reaktanzrelais nicht geändert, d. h. das Relais bleibt stets ein reines Reaktanzkipprelais. Wie daraus hervorgeht, besitzt die Kombination M₁, M₂, C, r₂ einschließlich der Relaisspule in ihrer Gesamtheit rein Ohmschen Charakter; denn sonst wurden durch die Vorschaltung des rein Ohmschen Widerstandes R die Phasenverhältnisse in der Kunstschaltung beeinflußt. Das Feld des Rähnichens r₂ eilt der angelegten Spannung e um 90 ° nach. Das Drehmoment des Systems A₂, r₂ ist also der Blindleistung proportional.

Wie schon früher gesagt, ist das Reaktanzrelais so ausgebildet, daß es nicht selbst Kontakt macht, sondern daß hierfür eine besondere Hilfskraft vorgesehen ist. Dies ist in der Weise verwirklicht, daß mit der Achse B ein Zeigerarm verbunden ist, der an seinem freien Ende ein Isolierplättchen / trägt. Dieses Isolierplättchen / ist in der Mittelstellung gezeichnet, in welcher es praktisch niemals zum Stillstand kommt, weil das System als Kipprelais entweder ganz nach links oder ganz nach rechts, d. h. also bis zum Anschlag h_x oder bis zum Anschlag />₂, ausschlägt.
Die Relaiskontakte sind mit k_x, Jt₃ und k₂, /e₄

bezeichnet. Geschlossen werden diese Kontakte, wenn der über dem Isolierplättchen / dargestellte Elektromagnet, der in Fig. 5 mit C bezeichnet ist, den Anker Z anzieht. Je nach der S Stellung des Zeiger armes g und Isolierplättchens / kommt ein Kontaktschluß dann entweder nur bei dem Kontaktpaar A₁, A₃ oder bei dem Kontaktpaar A₂, A₄ zustande; denn zwischen einem dieser Kontaktpaare steht das Isolierplättchen /. Von den Kontaktpaaren A₁, k_s und A₂, A₄ hat das eine Kontaktpaar die Aufgabe, den Auslösestromkreis zu schließen, das andere Kontaktpaar dagegen wird geschlossen, wenn der Fehler in größerer Entfernung liegt als der Relaiseinstellung entspricht. Es ist dies dasjenige Kontaktpaar, welches bei dem dritten und vierten Fehlerfall der Fig. 1 die Wirkung hat, daß einerseits ein Impuls an das Zeitrelais gegeben wird, welches dieses zum Weiterlaufen veranlaßt und welches andererseits die Umschaltung des Reaktanzrelais auf den größeren Grenzwert bewirkt, wenn sich ergeben hat, daß der Fehler nicht innerhalb des engsten Schutzbereiches des Relais liegt.

An konstruktiven Einzelheiten ist noch zu erwähnen, daß zwischen den beiden Lamellen, welche auf dem Anker Z befestigt sind und die Kontakte /e₃ und A₄ tragen, eine gezahnte Brücke u angebracht ist. In die Zahnung dieser Brücke greift, wenn der Klappankermagnet erregt wird, die Spitze des Zeigerarmes g ein. Dadurch wird sicher verhindert, daß das Reaktanzkipprelais seine Einstellung ändern kann, solange der Klappanker erregt ist. Diese Maßnähme ist notwendig, weil u. U. in dem Augenblick, in dem der Fehler durch einen anderen Schalter abgeschaltet wird, die Widerstandsverhältnisse des Netzes sich sprunghaft ändern, so daß ein nachträglicher Stellungswechsel des +0 Reaktanzkipprelais und eine dadurch hervorgerufene Fehlschaltung vorkommen könnte.

Wenn man einerseits das Instrument möglichst empfindlich gestalten will, so muß man andererseits bei sehr starker Erregung mit sehr hohen mechanischen Kräften im Relais rechnen. Um eine Beschädigung der empfindlichen Lagerung oder eine Verbiegung der Relaisachse zu vermeiden, ist der Zeigerarm g, welcher gegen die festen Anschläge Ji₁, A₂ trifft, mit der Systemachse B nur lose verbunden, was in der Zeichnung dadurch angedeutet ist, daß die Stange' lose durch die wesentlich größere Bohrung des Zeigerarmes g hindurchgeführt ist. Die Kupplung mit der Welle B besteht in einem Blattfederpaar, welches den Zeigerarm g nach links oder rechts mitnimmt. Gleichzeitig ist die Relaisachse B mit einem Arme ausgestattet, welcher bei großen Ausschlägen des Systems gegen stufenweise stärker werdende Blattfedern a, b, c öo anschlägt, so daß also das System federnd abgefangen wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Gleichstromkreise und die Wechselstromkreise der Relaiseinrichtung in ihrem Zusammenwirken. In Fig. 5 ist zuunterst das Anregerelais, bestehend aus einem Stromrelais / und einem Spannungsabfallrelais E, schematisch dargestellt. Es entspricht diese Anordnung der Fig. 3, und in Fig. 5 ist auch das Hilfsrelais H₁ zu sehen, welches, wenn die in Reihe liegenden Strom- und Spannungskontakte geschlossen sind, erregt wird. Das Hilfsrelais H₁ schließt einen Kontakt u, welcher den Magneten A eines Zeitrelais einschaltet. Das Zeitrelais setzt darauf vier übereinanderliegende Kontakte nach links mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Bewegung. Zunächst kommt die Berührung zwischen dem untersten Kontakt und dem mit 0,7" bezeichneten Gegenkontakt zustande, wodurch der Klappmagnet D des Richtungsrelais eingeschaltet und festgestellt wird, nach welcher Seite vom Relaisort aus der Fehler liegt. Ist der Fehler rechts vom Relaisort (Fall 2 und 3 in Fig. 1),- dann schließt sich im Richtungsrelais das Kontaktpaar p, dadurch erhalten, von unten gerechnet, der 2. und der 4. Laufkontakt des Zeitrelais Anschluß an die Minusklemme der Ortsbatterie. Nach ¹I₁₀" trifft dann der zweite Laufkontakt des Zeitwerkes auf denmito,8"bezeichneten Gegenkontakt, wodurch der Klappmagnet C des Reaktanzkipprelais ein- go geschaltet wird, denn das Hilfsrelais H₁ hat durch Schließung des Kontaktes m das rechte Ende der Wicklung des Magneten C bereits mit dem Plußpol der Ortsbatterie verbunden. Je nach der Fehlerentfernung wird nun beim Reaktanzrelais das Kontaktpaar a' oder das Kontaktpaar α geschlossen. Wenn das Kontaktpaar α geschlossen wird, entsteht ein Strom zur Auslösung des Leitungsschalters. Der Strom verläuft von der Minusklemme über den unteren Kontakt des Kontaktpaares α zum oberen Kontakt dieses Kontaktpaares und von da über das Symbol des Schalters zur Plusklemme der Ortsbatterie. Das Symbol des Schalters vertritt hier die Auslösespule sowie einen mit dem Schalter verbundenen Hilfskontakt, der nur bei geschlossenem Schalter geschlossen ist. Liegt der Fehler aber außerhalb des eingestellten Bereiches des Reaktanzkipprelais, dann wird das Kontaktpaar a' geschlossen. Es entsteht dann ein Strom vom Pluspol über das Schaltersymbol, über das Kontaktpaar a' zu der mit B bezeichneten Spule des Zeitrelais und von dort über das Kontaktpaar -p zum Minuspol. Dieser Strom reicht wegen der Hintereinanderschaltung der Auslösespule und der Zeitrelaisspule B nur zur Erregung der letzteren aus. Der mit 0,8" bezeichnete Gegenkontakt des Zeitwerkes wird nunmehr in die gestrichelte Stellung, die mit 1,6" bezeichnet ist, zurückgezogen, so daß also der zweite Laufkontakt seinen Weg fortsetzen und nach weiteren 0,8" erneut Kontakt machen

kann. Vor Ablauf dieser zweiten Zeitstufe trifft aber der dritte Lauf kontakt auf den mit 0,9" bezeichneten Gegenkontakt, wodurch ein Relais H₂ eingeschaltet wird. Der Wirkungskreis S des Relais H₂ geht nachher aus Fig. 6 hervor. Wenn der zweite Laufkontakt des Zeitwerkes auch nach 1,6" die Schalterauslösung nicht herbeiführt, weil auch dann nicht das Kontaktpaar a, sondern wiederum das Kontaktpaar a'

ίο des Reaktanzrelais geschlossen wird, ist nach Ablauf einer fest eingestellten Reservezeit von 2: 6" eine Auslösung des Leitungsschalters mit Hilfe des obersten Laufkontaktes des Zeitwerkes möglich, wobei dann aber die Kontakte α' und α übersprungen werden.

Die Kontaktpaare a, b, c bzw. a!, V, c' stellen die parallel geschalteten Kontakte der drei Reaktanzkipprelais, die zum Schutz einer Drehstromleitung verwendet werden, dar, und zwar sind die Kontakte a', V, c' gleichbedeutend den Kontaktpaaren A₁, A₃ der einzelnen Reaktanzrelais, während die Kontaktpaare a, b, c den Kontaktpaaren A₂, A₄ aus Fig. 4 entsprechen.
Fig. 6 zeigt die Wechselstromkreise der Schutzeinrichtung. Das zuunterst dargestellte Anregerelais ist bereits an Hand von Fig. 3 ausführlich besprochen. Das Richtungsrelais läßt erkennen, daß eine verkettete Spannung und ein verketteter Strom, der der Dreieckschaltung der Stromwandler entnommen wird, Verwendung finden.

Das Reaktanzkipprelais besteht, wie schon in Fig. 4 ausführlich gezeigt ist, aus einem /²-Meßwerk und einem Blindleistungsmeßwerk.

Es interressiert hier noch die Umschaltung des Reaktanzkipprelais auf einem erweiterten Schutzbereich. Die Spannungsspule des untersten Meßsystems ist, wie schon gesagt, an eine Kunstschaltung angeschlossen, welche, wie die gewählte Zeichnung symbolisch erkennen läßt, zwei Induktivitäten und eine Kapazität in der Anordnung enthält, wie dies Fig. 4 unten ausführlich zeigt. In Reihe mit der Kunstschaltung liegt ein Ohmscher Widerstand r, der normalerweise durch einen Kontakte überbrückt ist. Dieser Kontakte wird geöffnet, sobald das Relais H₂ erregt wird. Die entsprechenden Teile der Gleichstromschaltung sind in Fig. 5 unten links beim Zeitrelais wieder zu finden.

Es war vorhin gezeigt, daß das Hilfsrelais H₂ erregt wird, wenn nach Ablauf der ersten 0,8" des Reaktanzrelais feststeht, daß der Fehler nicht im engsten Schutzbereich des Relais entstanden ist. Durch Öffnen des Kontaktes h wird dann die Erregung des Rähmchens r₂ (Fig. 4) geschwächt, d. h. das Drehmoment des Blindleistungsmeßsystems wird geschwächt, indem das Spannungsfeld in diesem System geschwächt wird. Weil dieses Blindleistungsmeßsystem die Gegenkraft für das /²-Meßsystem liefert, welches die Schalterauslösung herbeizuführen bestrebt ist, hat die Schwächung des Spannungsfeldes beim Blindleistungsmeßwerk die Wirkung, daß ein Umkippen des Relaisankers in die Stellung,- in welcher es die Öffnung des Leitungsschalters herbeiführt, schon bei einer größeren Spannung am Relaisort, d. h. schon bei einer größeren Fehlerentfernung, eintritt. Durch Öffnung des Schalters h wird also der Schutzbereich des Reaktanzrelais erweitert. Das Maß dieser Erweiterung hängt von der Größe des Widerstandes r ab. Wesentlich ist aber, daß bei dieser Umschaltung das Reaktanzrelais seinen Charakter als reines Reaktanzrelais nicht verliert, d. h. daß bei dieser Umschaltung die go °-Phasenschwenkung für die · Spannungsspule des Blindleistungsmeßsystems nicht gestört wird.

Im Spannungspfad des Blindleistungsmeßwerkes ist ferner noch ein Ohmscher Widerstand r' zu sehen. Mit Hilfe dieses Widerstandes soll die Stromstärke in der Spule r₂ der Betriebsspannung und der Leitungslänge entsprechend justiert werden. Die Grobeinstellung des Spannungskreises des Reaktanzrelais kann zweckmäßig durch Spannungswandler mit Anzapfungen erreicht werden, so daß der Widerstand/ nur noch zur Feinjustierung dient. Es ist selbstverständlich, daß auch durch diesen Ohmschen Widerstand bzw. bei Änderung dieses Widerstandes die 90 °-Schaltung nicht störend beeinflußt werden darf. Man kann mit der ganzen Einrichtung auch noch einen Schleppzeiger verbinden, der zweckmäßig beim Zeitwerk angeordnet wird und aus dessen Stellung nach der Abschaltung erkennbar wird, in welchem Leitungsabschnitt der Fehler entstanden war.

Bei einem Transformatorschaden auf der Unterspannungsseite eines Transformators, der beispielsweise ein Hochspannungs- und ein Mittelspannungsnetz verbindet, sollen nicht die Relais des Hochspannungsnetzes, sondern die Relais des Mittelspannungsnetzes ansprechen. Dies ist bei dem Zeitstufenreaktanzrelais möglich, weil das Reaktanzrelais jenseits des ersten Drittels der Nachbarschutzstrecke entstandene Kurzschlüsse erst nach einer verhältnismäßig langen Reservezeit abschaltet und anderseits der induktive Widerstand eines Transformators auf alle Fälle größer als der induktive Widerstand eines Drittels einer Relaisschutzstrecke ist. Infolgedessen haben bei einem Fehler auf der Niederspannungsseite des Transformators die Relais des Mittelspannungsnetzes, trotzdem sie größere Laufzeiten haben als die Relais des Hochspannungsnetzes, genügendZeit, den Fehler mit Sicherheit abzuschalten.

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   i. Schutzschaltung mit von der Fehlerentfernung abhängiger Auslösezeit mit einem auf einen bestimmten Grenzwert des

   Blindwiderstandes eingestellten Kipprelais, dadurch gekennzeichnet, ' daß der Kippanker (g) dieses Kipprelais (B, A₁, A% in Fig. 4) einen Stromkreis steuert, der bei der einen Ausschlagsrichtung des Kippankers (g) die Schalterauslösung beim Ablauf bestimmter, an einem Zeitwerk eingestellter Zeitstufen herbeiführt, wobei jeder Zeitstufe ein anderer Grenzwert des Blindwiderstandes zugeordnet ist.
2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (U₁, k₃ und A₂, U₁ in Fig. 4) des Blindwiderstandkipprelais durch eine Hilfskraft, z. B.

   einen Hilfsmagneten (C in Fig. 5), geschlossen werden, der seinerseits nach dem Auftreten eines Leitungsfehlers durch das Zeitwerk in bestimmten Zeitstufen eingeschaltet wird.
3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraft zwei Paar Kontakte (k_lt k₃ und k_t, A₄) schließen kann, von denen das eine in einem Stromkreis zur Betätigung der Schalterauslösung liegt, während das andere eine nochmalige Einschaltung der Hilfskraft nach Ablauf einer Verzögerungszeit vorbereitet.
4. 4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kipprelais in Abhängigkeit von seiner Stellung nur das eine oder andere Kontaktpaar zur Schließung durch die Hilfskraft freigibt.
5. 5. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kipprelais je nach seiner Stellung eines der beiden von der Hilfskraft zu betätigenden Kontaktpaare durch Zwischenschieben eines Isolationsstückes (/) unwirksam macht.
6. 6. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Relaisachse (B) des Kipprelais ein Zeigerarm oder Kontaktarm (g) lose gekuppelt ist.
7. 7. Schutzschaltung mit einem Kipprelais nach Anspruch 6 mit einer Hilfskraft zur Betätigung der Relaiskontakte des Kipprelais, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche System (g) des Kipprelais in seiner Lage festgehalten wird, wenn die Hilfskraft (C) eingeschaltet ist.
8. 8. Schutzschaltung mit einem Kipprelais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Relaisachse ein Arm (e) starr verbunden ist, der sich in den Ausschlagsendlagen des Systems gegen stufenweise stärker werdende Anschlagfedern (a, b, c) anlegt.
9. 9. Schutzschaltung mit einem Kippreläis nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsstück (j) an dem mit der Relaisaehse lose gekuppelten Zeigerarm (g) befestigt ist. ·
10. 10. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitwerk, zweckmäßig das gleiche Zeitwerk, dessen Einstellung auch die Zeitstufen für die von der Ausschlagsrichtung des Kippankers abhängige Schalterauslösung bestimmt, das Blindwiderstandskipprelais nach Ablauf einer Zeitstufe für die Schalterauslösung bei Fortbestehen des fehlerhaften Leitungszustandes auf einen größeren Schutzbereich umschaltet.
11. 11. Schutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Meßbereiches des Reaktanzkipprelais dann bewirkt wird, wenn der Leitungsfehler im letzten Drittel der zugehörigen oder ersten Drittel der benachbarten Leitungsstrecke entstanden ist.
12. 12. . Schutzschaltung nach Anspruch 11, bei welcher das Zeitstufenrelais die Hilfskraft zur Schließung des vom Kipprelais gesteuerten Stromkreises einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitstufenrelais ein besonderer Magnet (B in Fig. 5) vorgesehen ist, der zwecks Einschaltung einer weiteren Zeitstufe den Weg des Laufkontaktes des Zeitstufenrelais vergrößert (von 0,8" auf 1,6").
13. 13. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitstufenrelais nach Ablauf der Relaislaufzeit für im erweiterten Relaisschutzbereich entstandene Fehler innerhalb einer einstellbaren Zeit den Auslöseströmkreis des Ölschalters unabhängig von der Stellung des Kipprelais schließt.
14. 14. Schutzschaltung nach Anspruch 1 mit einer Kunstschaltung für das Reaktanzkipprelais, vorzugsweise für dynamometrische Blindleistungsmeßwerke mit veränderlicher Einstellung, dadurch gekennzeichnet, daß einer Kombination aus mindestens einer Induktivität (M) und Kapazität (C) ein vorzugsweise veränderlicher Ohmscher Widerstand (R) vorgeschaltet ist, dessen Größe auf die Phasenwinkel zwischen den Strömen· und Spannungen der Kunstschaltung keinen Einfluß hat.
15. 15. Schutzschaltung mit einer Kunstschaltung nach Anspruch 14, dadurch ge- no kennzeichnet, daß dem eine Drosselspule (M₁) enthaltenden Nutzstromweg eine Kapazität (C) parallel und dieser Parallelschaltung ein induktiver (M₃) und ein beliebiger Ohmscher Widerstand (R) vorgeschaltet sind.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen