DE590994C - Einrichtung zum Selektivschutz einer einseitig oder mehrfach gespeisten, vorzugsweise in einzelne Speiseabschnitte unterteilten Leitungsstrecke - Google Patents

Description

Gelegentlich liegt eine besondere Schwierigkeit des Kurzschlußschutzes elektrischer Fahrleitungen, besonders bei Gleichstrumbahnen., darin, daß die Strom- und Spannungswerte, welche an einer Speisestelle eines Fahrleitungsabschnittes bei einem Kurzschluß in der Gegend des entfernten Abschnittendes auftreten, sich kaum von betriebsmäßig zulässigen Verhältnissen unterscheiden. Der Kurzschlußschutz solcher Strecken ist unter ausschließlicher Verwendung von Schutzorganen an den Leitungsenden, wie Höchststrom- oder Widerstands- (bzw. Distanz-) Relais, nicht durchführbar.

An Hand von Fig. 1 der Zeichnung wird nachstehend ein näherer Einblick in die Verhältnisse gegeben. Angenommen, der Fahrleitungsabschnitt c werde an beiden Enden von je einem Unterwerk A bzw. B über den Schalter α und das Kurzschlußschutzrelais b (Höchststrom- oder Widerstandsrelais) gespeist, und das Triebfahrzeug, Zug D, fahre vom Unterwerk A nach dem Unterwerk B. Zunächst liefert das Werk A praktisch seinen vollen Energiebedarf, während die Energielieferung vom Werk B her klein ist. Im Maße, wie das Fahrzeug D sich vom Werk A entfernt und sich dem Werk B nähert, nimmt die Energielieferung des Werkes A ab und diejenige von Werk B zu. Die Fahrdrahtspannung an den Bügeln des Triebfahrzeuges ist am geringsten, wenn es etwa die Mitte C zwischen beiden Unterwerken A und B erreicht hat. Bei richtiger Dimensionierung der Speise- und Fahrleitungen unterschreitet sie betriebsmäßig einen vorausbestimmten Wert , in der Größenordnung von 75 °/o der Nennspannung nie. Die Ansprechwerte der Schutzrelais b müssen so gewählt werden, daß ein Ansprechen sicher vermieden wird, wenn ein Zug der schwersten vorgesehenen Zusammensetzung in unmittelbarer Nähe der betreffenden Speisestelle anfährt.

Erfolgt ein Kurzschluß an der Stelle E und liegt diese in der Nähe des Unterwerkes A, so wird das maßgebende Schutzrelais dieser Station stets auslösen. Ein Ansprechen des zuständigen Schutzrelais der Station!? ist jedoch unter Umständen nicht gewährleistet; gegebenenfalls ist der Widerstand der Fahrleitung so groß, daß der Kurzschlußstrom, den die Station B liefert, den Betrag des maximalen Betriebsstroms (Anfahrstrom) kaum erreicht und daselbst eine stärkere Spannungsabsenkung, als auch sonst betriebsmäßig vorkommt, nicht eintritt. Weder Höchststrom- noch Widerstandsrelais können unter solchen Umständen ihre Aufgabe erfüllen. Die beiderseitige Abschaltung eines Kurzschlusses durch die Schutzrelais an den Abschnittenden erfolgt dagegen anstandslos, sofern die Kurzschlußstelle innerhalb eines Bereichs zu beiden Seiten der Abschnittmitte liegt, dessen Ausdehnung von den gegebenen Verhältnissen der Anlage abhängt.

Wird nun die Aufmerksamkeit statt auf die Strom- und Spannungsverhältnisse an den Leitungsenden auf deren Werte, z. B. in der

Abschnittsmitte, gerichtet (Punkt C), so kann folgendes festgestellt werden: Im Normalbetrieb kann der auftretende Strom nie größer als die Hälfte des Betrages sein, welcher dem höchsten Energiebedarf der verkehrenden Züge entspricht. Die Fahrdrahtspannung sinkt nicht unter den betriebsmäßig vorgesehenen Mindestbetrag von beispielsweise 75 °/₀ der Nennspannung. Bei Kurzschluß

ι» dagegen schwankt sie zwischen ο und 50 ⁰J₁₁, während der Strom die betriebsmäßig auftretenden Werte in den meisten Fällen merklich überschreiten dürfte. Ähnlich und leicht überschaubar liegen die Verhältnisse an anderen zwischenliegenden Stellen des betrachteten Fahrleitungsabchnittes c.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Selektivschutz von Leitungen unter Benutzung der vorstehend geschilderten Erkenntnisse. Erfindungsgemäß sind an den Leitungsabschnittsenden Höchststromrelais, gegebenenfalls spannungs- und stromrichtungsempfindliche Relais und in geeigneten Abständen längs der Strecke selbsttätige Kurzschlußschalter angeordnet, welche die Leitung kurzschließen, sobald das Verhältnis von Spannung zu Strom an ihrer Anschlußstelle einen vorausbestimmten Wert unterschreitet.

Erfindungsgemäß wird also an einer Stelle des Fahrdrahtabschnittes, wo sich das minimale betriebsmäßige Verhältnis Spannung zu

·..-...■. Strom deutlich vom Höchstbetrag desselben bei Kurzschluß unterscheidet, ein Kurz-Schlußschalter nach Fig. 2 eingebaut. Auf diesen wirkt ein schwaches, mechanisches Moment, welches ihn bei spannungsloser Leitung offenhält; daneben steht er unter dem Einfluß eines Spannungsmagneten s, welcher im öffhungssinne, und eines Strommagneten i, welcher im Schließsinne wirkt. Es bezeichnen ferner: c den Fahrdraht, ν einen Streckentrenner, w das Gleise, χ eine Einschaltdämpfung, y die Kurzschlußkontakte. Die . Strom-. und ,Spannungsmagnete werden so gegeneinander; abgestimmt, daß ein Überwiegen der Zugkraft des Strommagneten t

■:x über diejenige des Spannungsmagneten .? unter normalen Betriebsverhältnissen sicher vermieden wird und umgekehrt bei Kurzschluß im ,zugeordneten Bereich des Fahrleitungsabschnittes sicher vorhanden ist. Eine Einsehaltdämpfung verzögert etwas . das Schließen des Kurzschlußschalters mit Rücksieht auf Fälle, in welchen der Maximalstromschutz der Fahrleitungsstrecke einen Kurzschluß ohne weiteres beiderseitig abzu-

. < schalten vermag.

' Die Anwendung der Erfindung auf eine Anlage nach Fig. ι und ihre Wirkungsweise sei an Hand der Fig. 3 beschrieben.

Die Untersuchung der Strom- und Spannungsverhältnisse der Leitung im Betrieb und bei Kurzschluß hat ergeben, daß bei der mindest zulässigen Einstellung des Ansprechstromes der Höchststromrelais b eine sichere Abschaltung an beiden Leitungsenden im Kurzschlußfalle bei irgendeiner Lage der Kurzschlußstelle nicht zu erwarten ist. Dagegen ist festgestellt, daß Kurzschlüsse, welche bis zu etwas mehr als einem Drittel der Leitungslänge von einer der Speisestellen entfernt sind (Abschnitte/ und g) das Höchststromrelais b in ihr sicher zum Ansprechen bringen. Ebenso hat die Untersuchung ergeben, daß das höchst zulässige Verhältnis von Spannung zu Strom an den Stellen C und D, welche je ein Drittel der Leitungslänge von den nächsten Leitungsenden entfernt liegen, bei Kurzschlüssen innerhalb der anliegenden Drittel des Fahrleitungsabschnittes, und zwar für die Stelle C die Abschnitte/ und h und für die Stelle D die Abschnitte h und g, sich eindeutig von seinem Mindestbetrag unter normalen Betriebsverhältnissen unterscheidet. Baut man daher an den Stellen C und D Kurzschlußschalter entsprechend der Erfindung ein, so arbeitet die Anlage bei Kurzschluß folgendermaßen:

Angenommen erstens, der Kurzschluß sei an der Stelle E, dann werden die Höchststromrelais b der Speisepunktschalter zunächst nicht ausgelöst. Dagegen sprechen die Kurzschlußschalter an den Stellen C und D an.· Sobald sie ihre Kontakte schließen, fallen die nächstliegenden Speisepunktschalter.

Zweitens; der Kurzschluß sei an der Stellei⁷. In diesem Falle wird der Speisepunktschalter in A sofort auslösen. Der Kurzschlußschalter an der Stelle C spricht mit kleiner Verzögerung an. Sobald er seine Kontakte schließt, kommt der Kurzschließer an der Stelle D zum Ansprechen. Der Leitungskurzschluß, welcher hierdurch hervorgerufen wird, bringt den Speisepunktschalter an der Stelle B zum Fallen.

Drittens, der Kurzschluß sei an der Stelle G. Dies hat zur Folge, daß der zuständige Speisepunktschalter sofort ausgelöst wird. Wenn bei dieser Störung das kritische Verhältnis zwischen Spannung und Strom im Kurzschlußschalter an der Stelle C unterschritten wird, so verhindert seine Verzögerungsvorrichtung ein unerwünschtes Ansprechen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Selektivschutz einer einseitig" oder mehrfach gespeisten, vorzugsweise in einzelne Speiseabschnitte unterteilten Leitungsstrecke, insbesondere

   einer Stromzuleitung für elektrische Bahnen, mit Hilfe von Impedanzrelais, gegebenenfalls in Verbindung mit spannungs- und stromrichtungsempfindlichen Höchststromrelais an den Leitungsenden und zwischenliegenden selbsttätigen Kurzschlußschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kurzschlußschalter an derjenigen bzw. denjenigen Stellen der Leitung eingebaut sind, an denen bei Kurzschluß das Verhältnis von Spannung zu Strom einen vorausbestimmten Wert unterschreitet, so daß der oder die Kurzschlußschalter ansprechen und ein Herausfallen des oder der Unterwerksüberstronischalter bewirken.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (y) der Kurzschlußschalter durch ihr Gewicht oder Federn im unerregten Zustand offengehalten und durch Strommagnete (t) in der Schließrichtung und Spannungsmagnete (s) in der Öffnungsrichtung bewegt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf den Strommagneten (t) der Kurzschlußschalter im Zug der geschützten Leitung (c) liegen und daß der Anschluß des Kurzschlußkontaktes (y) und der Wicklungen auf dem Spannungs magneten ' (s) jeweils in der Mitte der Stromwicklungen, (t) erfolgt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußschalter mit Verzögerungseinrichtungen (x) versehen sind, welche in der Schließrichtung wirken, und daß deren Laufzeit gleichsinnig mit dem Verhältnis Spannung zu Strom variiert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen