DE587843C

DE587843C - Protective circuit for parts of an AC system with a grounded zero point

Info

Publication number: DE587843C
Application number: DES100416D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Poleck
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1931-08-14
Filing date: 1931-08-14
Publication date: 1933-11-09

Description

Es ist bekannt, die Anregung von Leitungsauslöserelais von dem Ansprechen eines von der Spannung abhängigen Anregerelais abhängig zu machen. Bei einem dreiphasigen Netz bricht bei einem Kurzschluß zwischen zwei Phasenleitem mindestens eine Spannung zwischen zwei Phasenleitern zusammen. Zur Erfassung aller möglichen Kurzschlüsse zwischen den Leitungen werden drei Anregerelais, je eines für jede Spannung zwischen zwei Phasenleitern, vorgesehen. Bei einem starr geerdeten Netz aber bedeutet auch der Einphasenerdschluß einen Kurzschluß. Infolgedessen muß auch der Einphasenerdschluß durch die Schutzemrichtung erfaßt werden.It is known that line release relays are triggered by the response of one of to make the voltage-dependent excitation relay dependent. With a three-phase Network breaks at least one voltage in the event of a short circuit between two phase conductors between two phase conductors. To detect all possible short circuits between the lines are three trigger relays, one for each voltage between two Phase conductors, provided. In the case of a solidly earthed network, however, the single-phase earth fault also means a short circuit. As a result, the single-phase earth fault must also be detected by the protective device.

Man könnte für die Erfassung des Ein-One could for the detection of the

phasenerdschlusses bei einem starr geerdeten Netz drei SpamiungsabfaUrielais oder andere von der Verminderung der Phasenspannung gegen Erde beeinflußte Relais vorsehen, welche beim Ansprechen die Schutzeinriclitung anregen.phase earth fault in a solidly earthed network, three SpamiungsabfaUrielais or others Provide relays which are influenced by the reduction in the phase voltage to earth, which the protective device when responding stimulate.

Erfindungsgemäß können nun' dieselben Anregerelais, welche für Kurzschlüsse zwischen den Phasenleitern als Anregerelais vorgesehen sind, auch bei Einphaseneirdschluß als Anregerelais verwendet werden, indem ein vom Summenstrom der Leitung erregtes Umschaltrelais angeordnet wird, welches die Anregerelais, die normalerweise an der Spannung zwischen zwei Phasenleitern liegen, bei Auftreten eines Summenstromes auf die Spannung zwischen Phasenleiter und Erde umschaltet. Damit die Spannungsabfallrelais, sowohl wenn sie an der Spannung zwischen zwei Phasenleitern liegen als auch wenn sie an der Spannung zwischen den Phasenleitern und Erde liegen, bei prozentual gleicher Spannungsverminderung ansprechen, wird die Anordnung so getroffen, daß, nur solange ein Anregenelais an der Spannung zwischen zwei Phasenleitern liegt, mit ihm in Reihe ein Vorschaltwiderstand geschaltet ist. Bei passender Größe dieses Widerstandes fließt bei fehlerfreiem Netz stets ein Strom der gleichen Stärke in der Relaiswicklung. Der Vorschaltwiderstand erhöht dann, wenn das Relais an der verketteten Spannung liegt, den Gesamtwiderstand des Relaiserregerstromkreises auf das Dreifache des Eigenwiderstandes der Relaiswicklung.According to the invention, the same starting relays can now be which are provided as starting relays for short circuits between the phase conductors, even with single-phase earth faults can be used as an excitation relay by arranging a changeover relay excited by the total current of the line which is the excitation relay, which is normally connected to the voltage between two phase conductors when a total current occurs on the voltage between the phase conductors and earth switches. So that the voltage drop relay, both when they are at the voltage between two phase conductors as well as if they are due to the voltage between the phase conductors and earth, at a percentage respond to the same voltage reduction, the arrangement is made so that, only as long as a start relay on the Voltage between two phase conductors is connected in series with a series resistor is. With a suitable size of this resistance, there is always flow in a fault-free network a current of the same magnitude in the relay winding. The series resistance increases then, when the relay is connected to the line-to-line voltage, the total resistance of the Relay excitation circuit to three times the inherent resistance of the relay winding.

Gemäß der weiteren Erfindung werden die Umschaltekontakte, welche die vom Spannungsabfall beeinflußten Anregerelais von der Spannung zwischen zwei Phasenleitern auf die Phasenspannung gegen Erde umschalten, derart ausgeführt, daß die Umschaltung ohne Unterbrechung des Erregerstromkreises des Anregerelais vor sich geht. Diese Maßnahme ist vor allem dort sehr wichtig, wo als Anregerelais unverzögerte Relais benutzt werden, beispielsweise unverzögerte Spannungsabfall-According to the further invention, the changeover contacts which are affected by the voltage drop The excitation relay affected by the voltage between two phase conductors switch the phase voltage to earth, carried out in such a way that the switchover without Interruption of the excitation circuit of the excitation relay is going on. This measure is particularly important where instantaneous relays are used as start relays, for example, instantaneous voltage drop

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

Dr.-Ing. Hans Poleck in Berlin-Siemensstadt.Dr.-Ing. Hans Poleck in Berlin-Siemensstadt.

relais oder Minimalimpedanzrelais, welche ζ. B. als Kipprelais ausgebildet sind. Die gleichen Umschaltekontakte, die zur Umschaltung der Anregerelais dienen, können auch für die Umschaltung der Auslöserelais, z. B. Impedanzrelais, verwendet werden, weil von Strom und Spannung abhängige Auslöserelais ebenfalls, damit sie den Fehler richtig erfassen können, bei Einphasenerdschluß umgeschaltet ίο werden müssen.relay or minimum impedance relay, which ζ. B. are designed as a toggle relay. The same Changeover contacts, which are used to switch over the excitation relay, can also be used for the Switching the trip relay, e.g. B. Impedance relays, are used because of current and voltage dependent trip relays as well, so that they correctly detect the fault can, ίο have to be switched over in the event of a single-phase earth fault.

Zur Erläuterung der Erfindung· dient die Figur.Serves to explain the invention Figure.

Darin ist ein Drehstromnetz R, S, T dargestellt, welches von einem Generatori mit starr geerdetem · Nullpunkt gespeist wird. Es ist ferner ein Leitungsschalter 2 mit einer Auslösespule 3 vorgesehen, mit deren Hilfe im Fehlerfall die Strecke abgeschaltet werden kann. Die Ströme in den Phasenleitem R₁ S, T erregen einen Satz Stromwandler 4,5,6, deren Sekundärwicklungen in Stern geschaltet sind und bei je zwei Impedanzkipprelais je eine Stromspule 41, 42 bzw. 51, 52 oder 61,62 speisen. Die Rückleitung zum gemeinsamen Sternpunkt der Stromwandler verläuft über ein Summenstromrelais 7. Die Stromwicklungen 41 und 62, 51 und 42, 61 und 52 haben solchen Wicklungssinn, daß die resultierende Wirkung der Stromspulen jedes Impedanzkipprelais der Größe je eines verketteten Stromes entspricht.A three-phase network R, S, T is shown therein, which is fed by a generator with a rigidly earthed zero point. A line switch 2 with a trip coil 3 is also provided, with the aid of which the line can be switched off in the event of a fault. The currents in the phase conductors R ₁ S, T excite a set of current transformers 4, 5, 6, the secondary windings of which are connected in star and feed a current coil 41, 42 or 51, 52 or 61, 62 with two impedance breaker relays. The return line to the common neutral point of the current transformers runs through a summation current relay 7. The current windings 41 and 62, 51 and 42, 61 and 52 have such a winding sense that the resulting effect of the current coils of each impedance breaker relay corresponds to the size of a linked current.

Die genannten Stromspulenpaare wirken bei jedem Impedanzrelais auf das eine Ende eines doppelarmigen Hebels 8 bzw. 9 bzw. 10.The aforementioned pairs of current coils act on one end of each impedance relay a double-armed lever 8 or 9 or 10.

Am anderen Ende jedes Hebels greift je ein Spannungssystem 11 bzw. 12 bzw. 13 in an sich bekannter Weise an. Die Stromspulen suchen bei jedem Impedanzrelais die Auslösekontakte 14 bzw. 15 bzw. 16 zu schließen. Die Spannungsspulen suchen die Auslösekontakte offen zu halten. Die Kontaktpaare 14, 15 und 16 liegen im Erregerstromkreis der Auslösespule 3, die an eine Lokalstromquelle 17 angeschlossen ist.The other end of each lever intervenes Voltage system 11 or 12 or 13 in on in a familiar way. The current coils look for the tripping contacts of each impedance relay 14 or 15 or 16 to close. the Voltage coils try to keep the trip contacts open. The contact pairs 14, 15 and 16 are in the excitation circuit of the trip coil 3, which is connected to a local power source 17 connected.

Während die Stromspulen der Impedanzrelais dauernd eingeschaltet sind, erhalten die Spannungsspulen erst dann Spannung, wenn ein Fehler auf der Leitung entsteht. Zu dem Zweck sind die Erregerkreise der Spannungsspulen 11, 12 und 13 von demAnsprechen dreier Spannungsabfallrelais rs, st und tr abhängig gemacht. Die Bezeichnungen rs und si und tr zeigen zugleich, welche verkettete Spannung normalerweise an dem einzelnen Relais liegt.While the current coils of the impedance relays are continuously switched on, the voltage coils only receive voltage when a fault occurs on the line. For this purpose, the excitation circuits of the voltage coils 11, 12 and 13 are made dependent on the response of three voltage drop relays rs, st and tr. The designations rs and si and tr also show which line-to-line voltage is normally applied to the individual relay.

Die Erregerstromkreise für die Spannungsabfallrelais verlaufen erfindungsgemäß von den Klemmen r, s, L der Sekundärwicklung eines Spannungswandlers 18 über je einen Vorschaltwiderstand tn, über je einen der Umschaltekontakte 20,21 und 23 und für das Relais rs über die Wicklungen des Relais rs zur Klemme s des Spannungswandlers 18, für das Relais st über die Wicklung dieses Relais zur Klemmet und für das Relais tr zur Klemme r des Spannungswandlers 18. Das Relais rs liegt infolgedessen, solange der Umschaltkontakt 20 in der gezeichneten Ruhelage steht, über den Spannungswandler 18 an der Spannung zwischen den Phasenleitern/? und S. Dementsprechend ist die Spannung des Relais st der Spannung zwischen den Phasenleitern ST und die Spannung am Relais tr der Spannung zwischen den Phasenleitern T und R proportional.The excitation circuits for the voltage drop relay run according to the invention from the terminals r, s, L of the secondary winding of a voltage converter 18 via a series resistor tn, via one of the switching contacts 20, 21 and 23 and for the relay rs via the windings of the relay rs to terminal s of the voltage converter 18, for the relay st over the winding of this relay to Klemmet and for the relay tr to the terminal r of the voltage converter 18. The relay rs is consequently, as long as the changeover contact 20 is in the rest position shown, over the voltage converter 18 to the voltage between the phase conductors /? and S. Accordingly, the voltage of the relay st is proportional to the voltage between the phase conductors ST and the voltage across the relay tr is proportional to the voltage between the phase conductors T and R.

Tritt beispielsweise ein Kurzschluß zwisehen den Phasenleitern R und S auf, dann bricht die Spannung am Anregerelais rs zusammen. Das Relais schließt seine oberen Kontakte 24 und legt dadurch die Spannung, die zwischen den Sekundärklemmen r und s des Spannungswandlers 8 herrscht, an die Spannungsspule 12 des mittleren Impedanzrelais. Je nach der Entfernung der Fehlerstelle hält das Impedanzrelais seinen Kontakt 15 geschlossen, oder es öffnet ihn nach der Einschaltung der Spannungs spule 12. Wenn er geschlossen bleibt, kommt ein Strom über die Auslösespule 3 zustande, der aus der Lokalstromquelle 17" über die Auslösespule 3, den geschlossenen Kontakt 15, den dann ebenfalls geschlossenen Kontakt 25 des Anregerelais rs und von dort zurück zur Batterie 17 verläuft. Die Kontakte der übrigen Impedanzrelais 14 und 16 sind zwar ebenfalls ge-· schlossen, solange die Spannungsspulen 11 und 13 stromlos sind, aber die Kontakte 14 und 16 dieser Impedanzrelais sind so lange wirkungslos, als die zugehörigen Spannungsabfallrelais st und tr ihre unteren Kontakte nicht geschlossen haben. Man wird naturgemäß Sicherungen anbringen, welche verhüten, daß, wenn der Kontakt 25 des Anregerelais rs geschlossen wird, bereits eine Auslösung des Schalters 2 eintritt, ehe das Impedanzrelais Zeit genug· hatte, den Kontakt 15 zu öffnen. Man kann zu dem Zweck beispielsweise den Kontakt 15 durch eine mechanische Verriegelung in offener Stellung festhalten und ihn erst freigeben, wenn das Anregerelais angesprochen hat. Diese Anordnungen sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung und aus diesem Grunde aus der Zeichnung fortgelassen.If, for example, a short circuit occurs between the phase conductors R and S, the voltage on the excitation relay rs collapses. The relay closes its upper contacts 24 and thereby applies the voltage that exists between the secondary terminals r and s of the voltage converter 8 to the voltage coil 12 of the middle impedance relay. Depending on the distance from the fault, the impedance relay keeps its contact 15 closed, or it opens it after the voltage coil 12 has been switched on , the closed contact 15, the then also closed contact 25 of the excitation relay rs and from there back to the battery 17. The contacts of the other impedance relays 14 and 16 are also closed as long as the voltage coils 11 and 13 are de-energized, but the contacts 14 and 16 of this impedance relays so long ineffective st than the associated voltage drop relays and tr not their lower contacts are closed. It will naturally attach fuses, which prevent that, when the contact 25 of the excitation relay RS is closed already triggering of switch 2 occurs before the impedance relay has had enough time to open contact 15. One can for this purpose, for example, hold the contact 15 in the open position by means of a mechanical lock and only release it when the trigger relay has responded. However, these arrangements are not the subject of the invention and have therefore been omitted from the drawing.

Wenn der entstandene Fehler feein Kurzschluß, sondern beispielsweise ein Erdschluß des Phasenleiters R ist, bricht keine Spannung zwischen zwei Phasenarten zusammen. Statt dessen aber tritt ein Summenstrom auf, wodurch das Relais 7 erregt wird. Das Relais 7 schaltet dann die drei Umschalter 20, 21 und 23 in die andere Kontaktlage um; dadurch werden sämtliche Anregerelais von derIf the fault that has arisen is a fine short circuit but, for example, a ground fault in the phase conductor R , no voltage breaks down between two types of phases. Instead, however, a total current occurs, whereby the relay 7 is excited. The relay 7 then switches the three changeover switches 20, 21 and 23 to the other contact position; this means that all start relays are activated by the

Spannung zwischen zwei Phasenärten abgetrennt und dem Einfluß der Spannungen zwischen den Phasenleitem und Erde unterworfen. Durch die Umschaltung des Kontaktes 23 wird das Anregerelais rs an die Spannung zwischen der Spannungswandlerklemme s und Erde, d.h. also an eine der Phasenspannung zwischen dem Leiter S und Erde proportionale Spannung, angeschlossen und spricht an. Die gleiche Spannung erhält dann über Kontakt 24 auch die Spannungsspule 12 des mittleren Impedanzrelais. Voltage separated between two phases and subjected to the influence of the voltages between the phase conductors and earth. By switching over the contact 23, the excitation relay rs is connected to the voltage between the voltage converter terminal s and earth, ie to a voltage proportional to the phase voltage between the conductor S and earth, and responds. The voltage coil 12 of the middle impedance relay then receives the same voltage via contact 24.

Die Umschaltung erfolgt derartig, daß der Stromkreis des Spannungsabfallrelais dabeiSwitching takes place in such a way that the circuit of the voltage drop relay is thereby

15' nicht unterbrochen wird. Es bestünde sonst die Gefahr, daß kurzzeitig alle Impedanzrelais angeregt würden und infolgedessen, wenn sie, wie in der Darstellung angenommen ist, als unverzögerte Kipprelais ausgebildet sind, die Abschaltung des Leitungsschalters 3 herbeiführen, bevor sich noch die . richtigen Spannungen im Impedanzrelais auswirken. 15 'is not interrupted. Otherwise it would exist the risk that all impedance relays would briefly be excited and, as a result, if it is designed as an instantaneous toggle relay, as assumed in the illustration cause the line switch 3 to be switched off before the. correct voltages in the impedance relay.

Der Widerstand m, der in Reihe mit je einem der, Umschaltekontakte 20, 21, 23 liegt, bewirkt, daß der Erregerstrom der Anregerelais, wenn diese an der Spannung zwischen zwei Phasenleitem des gesunden Netzes liegen, nicht größer ist als der Erregerstrom, der sich nach der vollzogenen Umschaltung der Schalter 20, 21 und 23 einstellt, soweit die ■einzelnen Phasenleiter am Erdschluß nicht beteiligt sind. Auf diese Weise erzielt man, daß die Anregungen stets bei dem gleichen prozentualen Spannungsverlust ansprechen, gleichgültig, ob die Spannungen zwischen zwei Phasenleitem oder- die Spannungen zwischen den Phasenleitern und Erde überwacht werden.The resistor m, which is in series with one of the switching contacts 20, 21, 23, causes the excitation current of the excitation relays, when these are at the voltage between two phase conductors of the healthy network, not greater than the excitation current that is after switching over, switches 20, 21 and 23 are set, provided that the ■ individual phase conductors are not involved in the earth fault. In this way it is achieved that the excitations always respond with the same percentage voltage loss, regardless of whether the voltages between two phase conductors or the voltages between the phase conductors and earth are monitored.

In dem Ausführungsbeispiel sind als Anregerelais reine Spannungsabfallrelais angenommen. Die Erfindung ist natürlich überall dort mit Nutzen anwendbar, wo ein von der Spannung abhängiges Anregerelais beliebiger Bauart zur Anwendung kommt, beispielsweise Minimal- und Impedanzrelais oder auch solche Relais, bei denen die Höhe der Spannung eine größere oder kleinere Verzögerungszeit zur Folge hat.In the exemplary embodiment are used as a starting relay pure voltage drop relay assumed. The invention is of course usable wherever one of the Voltage-dependent excitation relay of any type is used, for example Minimum and impedance relays or those relays in which the level of the voltage results in a greater or lesser delay time.

In der Darstellung wird die 'unterbrechungslose Umschaltung der Spannungsspulen der Anregerelais dadurch erreicht, daß die Umschaltekontakte eine entsprechende Form besitzen. Man kann statt dessen auch andere Wege einschlagen, beispielsweise kann man besondere Hilfsrelais vorsehen, welche den normalerweise geschlossenen Stromkreis,, in welchem die Relais die Spannung zwischen zwei Phasenarten erhalten, im Ruhezustand schließen und erst dann öffnen, wenn die durch das Summenstromrelais 7 gesteuerten Umschaltkontakte die neue Lage erreicht haben. Die Umschaltkontakte, die von dem Summenstromrelais 7 gesteuert werden, schließen zu dem Zweck beispielsweise in ihrer Arbeitsstellung den Erregerstromkreis für die Hilfsrelais, die darauf die Ruhekontakte öffnen, über welche die Anregerelais normalerweise an der verketteten Spannung liegen.In the representation, the 'uninterruptible Switching of the voltage coils of the excitation relay is achieved by the switching contacts have a corresponding shape. You can take other paths instead, for example you can Provide special auxiliary relays, which the normally closed circuit ,, in which the relay receives the voltage between two types of phases, in the idle state close and only open when the controlled by the summation current relay 7 Changeover contacts have reached the new position. The changeover contacts from the Summation current relays 7 are controlled, close for the purpose, for example in their Working position the excitation circuit for the auxiliary relay, which on it the normally closed contacts open via which the excitation relay is normally connected to the line-to-line voltage.

Claims

Patent claims:

1. Protection circuit for parts of an AC system with grounded zero point and the voltage-dependent excitation relay, characterized in that the same excitation relays (Vs, st, tr) are used for the short circuit and for the single-phase earth fault and that the excitation relay via a changeover relay (7) in the event of a short circuit at the voltage between two phase conductors, which is expediently reduced by an upstream resistor (m) , in the event of a ground fault, however, the voltage of the phase conductors to ground is such that the excitation relay responds in the event of a short circuit and an earth fault with the same percentage of voltage reduction.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that the changeover relay (7) is designed such that the switching of the voltage circuit of the Start relay goes uninterrupted.

3. Protection circuit according to claim 1 or the following, characterized in that that the changeover relay (7) also includes the voltage coils of the trip relays (8, 9, 10) which are dependent on current and voltage switches.

1 sheet of drawings