DE584243C - Distanzschutz nach dem Impedanzprinzip fuer elektrische Verteilungsanlagen mit parallelen Leitungen, insbesondere zur Speisung von Wechselstrombahnen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
16. SEPTEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 584243 KLASSE 21c GRUPPE 68 so

2IC S174-

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. April 1930 ab

ist in Anspruch genommen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Distanzschutz für elektrische Verteilungsanlagen mit parallelen Leitungen, insbesondere zur Speisung von Wechselstrombahnen.

Bei Verteilungsnetzen von Bahnanlagen ist eine Mehrzahl von Speiseleitungen parallel geschaltet, die in den einzelnen Unterstationen von Sammelschienen aus gespeist werden. Bei Fehlem im Netz sollen die kranken Leitungen selektiv an beiden Enden abgeschaltet werden. Die Abschaltung soll mit Rücksicht auf benachbarte Fernmeldeleitungen in kürzester Zeit erfolgen, und zwar möglichst gleichzeitig an beiden Enden des betreffenden Leitungsabschnittes.

Gemäß der Erfindung werden Impedanzrelais zum Distanzschutz vorgesehen, denen bei bestimmten Fehlerlagen eine von der Leitungsimpedanz abweichende Scheinimpedanz zugeführt wird. Es gelingt damit, die Selektivität des Schutzes beträchtlich zu erhöhen.

In den Abbildungen sind Schaltungen nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt ein einfaches Bahnnetz mit den Unterstationen 12 und 13, in denen parallele Leitungen 10 und 11 über Transformatoren 16 und 17 und Sammelschienen 14 und 15 gespeist werden. An den Enden der Leitungen liegen die Schalter 18 und 19 bzw. 20. und 21; 22, 23, 24 und 25 sind die Relais zur Auslösung der Leitungsschalter, die nach dem Impedanzprinzip arbeiten und eine Strom- und Spannungswicklung besitzen.

In Abb. 3; die ein Schaltbeispiel für die Erfindung zeugt, sind als Impedanzrelais Relais mit einer vom Strom durchflossenen Triebspule und einer spannungsgesteuerten Haltespule und unverzögerter Auslösung dargestellt.

Abb. 2 zeigt die normale Charakteristik des Impedanzrelais, dessen Auslösekraft ein Maß für die Impedanz der Leitung, an der es liegt, ist. Die Impedanz, die auf das Relais einwirkt, ist proportional der Leitungslänge und bewirkt daher den Distanzschutz. Das Verhältnis der Impedanz zur Leitungslänge ist konstant und verhältnismäßig gering. Da die Empfindlichkeit eines Relais begrenzt ist, kann das Impedanzrelais die Impedanz eines fehlerhaften Betriebszustandes oder mit anderen Worten den Abstand eines Betriebsfehlers nur dann messen, wenn dieser jenseits einer gewissen Empfindlichkeitsgrenze liegt. Ein Fehler im Punkt 26 kann daher ein Arbeiten des Impedanzrelais 22 ebenso bewirken wie ein Fehler 27. Es ist unmöglich, das Impedanzrelais so einzustellen, daß es beim Eintreten des Fehlers im Punkt 27 auslöst,· beim Eintritt eines Fehlers im Punkt 26 jedoch nicht

auslöst. Für einen erheblichen Teil des Leitungsabschnittes zwischen den Stationen 12 und 13 ist die geringe Ungenauigkeit im Arbeiten des Relais ohne wesentlichen Einfluß, da der Schalter 18 beim Eintritt des Fehlers im Abschnitt 10 auslösen muß, gleichgültig, ob der Fehler bei 26 oder 27 liegt. Für Fehler zwischen den Punkten .4 und B arbeitet das Impedanzrelais mit. befriedigender Genauigkeit. Tritt nun ein Fehler am Ende des Leitungsabschnittes ein, so wird jedoch das Relais 22 offenbar nicht zwischen einem Fehler im Punkt 28 bei der Sammelschiene 15 und einem Fehler im Punkt 29 bei den Sammelschienen 15' unterscheiden können, da der Impedanzunterschied in der Leitung für das Relais 22 von Punkt 28 bis Punkt 29 verhältnismäßig gering ist. Tritt ein Betriebsfehler in Punkt 29 ein, so wird das Relais 22 den ölschalter 18 auslösen, da es ihn ja ebenso beim Eintritt eines Fehlers in Punkt 28 auslösen muß. Diese Auslösung steht jedoch in Widerspruch zu der Aufgabe des Schutzes, keine unnötige Auslösung zu bewirken.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die für das Distanzrelais wirksame Impedanz der Leitung bei Fehlern in der Nähe der Leitungsabschnittenden bei den der Fehlerstelle näherliegenden Relais zu verkleinern bzw. bei den der Fehlerstelle entfernter liegenden Relais zu vergroßem. Die Schaltung in Abb. 3 zeigt die Mittel, mit denen dies gelingt.

Der Schalter 20 wird hier durch ein Auslöserelais 30 geöffnet, das durch den Kontakt 31 des Impedanzrelais 24 gesteuert wird. Das Impedanzrelais besitzt die Stromwicklung 32, die es zu schließen sucht, und die Spannungswicklung 33, die von einem Transformator 34 gespeist wird und das Relais zu öffnen sucht. Die Primärwicklung des Transformators 35 besteht aus den Wicklungsabschnitten 36 und 37. Ein zweiter Transformator 38 speist die Stromwicklung eines nicht dargestellten Impedanzrelais zur Steuerung des Schalters 18. Die Primärwicklung dieses Transformators besitzt zwei Teilwicklungen 39 und 40, im übrigen stimmen die zur Auslösung des Schalters 18 dienenden Einrichtungen mit denen des Schalters 20 überein.

Die Stromwandler 41 und 42 liegen in den Leitungen 10 und 11. Ihre Sekundärwicklungen liegen jedoch nicht wie üblich unmittelbar an den Impedanzrelais, sondern sind an Primärwicklungen der Transformatoren 35 und 38 angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Strom-Wandlers 42 liegt an den Wicklungen 36 und 39, die Sekundärwicklung des Stromwandlers 41 liegt an den Wicklungen 37 und 40.

In den Abb. 4 und 5 ist das Arbeiten des Impedanzrelais nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Tritt beispielsweise im Punkt 43 des Leitungsabschnittes ι ein Fehler ein, so wird die Fehlerstelle gleichmäßig durch die Stationen 12 und 13 gespeist. Durch Leitung 10 tritt eine Speisung des Fehlers nicht ein. Tritt ein anderer Fehler in Punkt 44 ein, so wird die Fehlerstelle von den Stationen 12 und 13 über Leitung 11, ferner aber auch über Station 13 und Leitung 10 und die Schalter 19 und 21 gespeist. Den Stromverlauf bei Felder in Punkt 44 zeigen die Pfeile der Abb. 4 an, die auch in Leitung 3 eingetragen sind.

Aus der Schaltung der Abb. 3 ergibt sich, daß der Strom der Leitung 10 die Primärwicklung 37 entgegen dem Strom der Wicklung 36, die vom Strom in der Leitung 11 durchflossen wird, magnetisiert. Das gleiche tritt bei Transformator 38 ein. Die Erregung der Triebspule 32 des Impedanzrelais wird daher bei einem Fehler im Punkt 44 niedriger, als wenn diese Spule nur am Stromwandler 42 angeschlossen wäre. Die Verringerung der Erregung der stromempfindlichen Triebspule des Impedanzrelais bewirkt das gleiche Arbeiten des Relais, als ob die Impedanz des Fehlers größer als tatsächlich wäre. Wenn das Relais für eine niedrigere Impedanz als die von ihm angezeigte eingestellt ist, dann wird es unter den beschriebenen Bedingungen den Schalter 20 nicht auslösen.

Das Relais 25, das den Schalter-21 steuert, go zeigt nun aber eine viel geringere Impedanz an als das Relais 24, da der Fehler 44 viel näher bei ihm gelegen ist. Der Schalter 21 wird daher ausgelöst, und es treten damit die in Abb. 5 dargestellten Betriebsbedingungen ein. Die Stromverteilung ist in Abb. 5 durch gestrichelte Pfeile dargestellt. Die Richtung des Energieflusses in Leitung 11 bleibt unverändert. Die Richtung des Energieflusses in Leitung 10 kehrt sich um. Abb. 3 zeigt durch die gestrichelten Pfeile die nunmehr sich ergebende Stromverteilung in den Wicklungen der Transformatoren 35 und 38. Die Wirkungen der beiden Wicklungen addieren sich, und es tritt nun auch für das Impedanzrelais 24 die gleiche Wirkung ein, als ob die Impedanz plötzlich stark verringert würde. Dies bewirkt unmittelbar ein Auslösen des Relais 24 und eine Öffnung des Schalters 20.

Abb. 6 zeigt die Wirkung der Hilfstransforrnatoren auf die wirksame Leitungsimpedanz. Diese steigt bei einem bestimmten Abstand vom Fehler stark an.

Das nacheinander zur Wirksamkeitkommen der Schalter 21 und 20 setzt voraus, daß der Fehler nahe an 21 liegt. Der umgekehrte, dem Sinne nach gleiche Betriebsvorgang tritt ein, wenn der Fehler nahe dem Schalter 20 liegt. Für einen erheblichen Teil der Leitung zwischen den Stationen 12 und 13 bewirkt das Auftreten eines Fehlers gleichzeitiges Auslösen der Schalter 20 und 21, da die von der Station 12 über die Leitung 10 und die Station 13 zu einer

Fehlerstelle zwischen Punkt 43 und Station 13 auf Leitung 11 gelieferte Energie vernachlässigbar klein ist, falls sich der Fehler nicht dicht an der Station 13 befindet. Das gleiche gilt für Fehler nahe der Station 12. Bis zu etwa 80% der Entfernung der Stationen 12 und 13 können die Relais 24 und 25 gleichzeitig arbeiten. Es tritt damit eine wesentliche Verbesserung gegenüber normalen Impedanzrelais oder Überstromrelais ein, bei denen ein gleichzeitiges Arbeiten nur innerhalb 5o°/₀ der Leitungsentfernung zu erzielen war.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Distanzschutz nach dem Impedanzprinzip für elektrische Verteilungsanlagen mit parallelen Leitungen, insbesondere zur Speisung von Wechselstrombahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen je einer parallelen Leitung zugeordneten Impedanzrelais (22, 23, 24, 25) mit Einrichtungen (35, 38) versehen sind, mittels deren dem der Fehlerstelle (44) näherliegenden Relais (23, 25) eine verkleinerte und dem der Fehlerstelle (44) entfernter liegenden Relais (22, 24) eine vergrößerte Scheinimpedanz gegenüber der tatsächlichen Leitungsimpedanz zugeführt wird.
2. 2. Distanzschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Relais (24) neben dem Strömen der zu überwachenden Leitung (11) die Ströme einer einen Fehler mitspeisenden parallelen Leitung (10) im entgegengesetzten Sinne zugeführt werden.
3. 3. Distanzschutz nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Relais mit unverzögerter Auslösung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen