DE593249C

DE593249C - Richtungsempfindliches Minimalreaktanz-Kipprelais

Info

Publication number: DE593249C
Application number: DEM110722D
Authority: DE
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1929-05-30
Filing date: 1929-06-23
Publication date: 1934-02-28

Description

Eine der Hauptbedingungen für den Schutz elektrischer Leitungen ist die selektive Abschaltung eines Defektes. Sie wird beim Distanzschutz dadurch erreicht, daß der dem Fehler zunächst liegende Schalter zuerst auslöst, während die anderen eine Zeitverzögerung erhalten, die mit zunehmender Distanz vom Fehlerort größer wird. Alle Relais der an den Sammelschienen einer bestimmten Station angeschlossenen Ölschalter messen natürlich, dieselbe Distanz zum Fehlerort und würden ohne besondere Vorkehrung gleichzeitig auslösen, wodurch die Selektivität gestört wäre. Um dies zu verhindern, wird das Impedanz- oder Reaktanzrelais ergänzt durch ein Richtungsrelais. Dieses stellt fest, ob die Energie gegen die Sammelschienen zu oder von den Sammelschienen der betreffenden Station weg gerichtet ist, und gibt die Auslösung des Ölschalters nur im letzten Falle frei.

Daher werden Minimalreaktanz- und Richtungsrelais in einem Relais vereinigt, wodurch an Platz und Kosten gespart und ganz besonders auch die Eigenzeit des Schutzes verringert werden kann.

Das bekannte Minimalreaktanzrelais stellt im Prinzip eine elektrische Waage dar, wie in Fig. ι der Zeichnung schematisch dargestellt.

Am einen Ende des Waagebalkens 1 wirkt eine Stromspule 3, am anderen Ende eine Spannungsspule 4 und außerdem auch eine Stromspule 5. Die innere Abgleichung ist so getroffen, daß das von den beiden Spulen 4 und 5 ausgeübte Drehmoment proportional E · J · sin φ ist, während das Drehmoment der Spule 3 proportional J² ist. Das Minimalreaktanzrelais wird so auf einen bestimmten Wert

E· J ·ΐ,να.φ

= Z · sin 9? = Reaktanz X

des Kurzschlußkreises eingestellt, daß es bei sedner Unterschreitung kippt und seinen Kontakt betätigt. Bei der konstruktiven Ausführung wirken die Spulen meistens als Drehsysteme auf eine gemeinsame Drehachse.

Ferner dürfen z. B. in der Unterstation 6 der Fig. 2 die Selektivschutzrelais die Schalter 8 oder 9 nur dann auslösen, wenn die Energie von den Sammelschienen 7 wegfließt. Nach dem Kirchhoffschen Gesetz sind die Ströme, die durch die Schalter 8 und 9 fließen, gleich groß, jedoch bezogen auf die Sammelschienen 7 entgegengesetzt gerichtet.

Es wird also, wenn die Wattleistung umkehrt, auch die Blindleistung die Richtung

Claims

wechseln. Da Kurzschlußkreise stets induktive Stromverschiebung aufweisen, kann man als« eindeutig aus der Richtung der Blindleistung die Richtung der Wattleistung in bezug auf die Sammelschienen feststellen. Nun messen ja die Spulen 4 und 5 (Fig. 1) des Minimalreaktanzrelais eigentlich die Blindleistung des Kurzschlußstromkreises.

Es sind daher schon die sin φ-Meßsysteme der Reaktanzorgane zur Feststellung der Leistungsrichtung herangezogen worden. Bei einer bekannten Ausführung besitzt jedes der beiden Meßsystenv- (das Siromsystem und das sinrp-System) eines Reaktanzorgans eine eigene Welle. Ist die Energierichtung so_r da das Relais nicht ansprechen darf, so dreht sich jedes System unabhängig vom anderen, und der Auslösekontakt wird nicht betätigt. Fließt die Fehlerenergie umgekehrt, so kuppein sich die beiden Well.-n fest miteinander und bleiben es so lange, als das auf Impedanz ansprechende Anregeorgan nicht in seine Ruhelage zurückgekehrt ist, d. h. so lange, bis der Fehler abgeschaltet ist. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die einmal vollzogene Kupplung nicht mehr gelöst werden kann, auch wenn die Fehlerenergie ihre Richtung wechselt. Solche Richtungswechsel während der Ablaufzeit des Distanzschutzes sind bei parallelen Leitungen und vermaschten Netzen häufig. Die starre Kupplung der beiden Meßsysteme führt in diesen Fällen zu Fehlauslösungen.

Bekanntlich können Minimalreaktanzrelais, die von Natur aus eigentliche Kipprelais; sind, mit einer Zeitcharakteristik versehen werden (s. z. B. Bulletin SEV des Schweiz. Elektrotechnischen Vereins, 1928, Nr. 16, Seite 507 fr). Es wird z. B. die dem Minimalreaktanzrelais zugeführte Spannung in Funktion der Zeit (also durch ein besonderes Zeitwerk) vermindert. Dadurch wird das Relais zum Kippen gezwungen, obgleich die von den Wandlern gemessene Spannung einer gröfieren Distanz entspricht als die dem Kippwert entsprechende Grundstrecke. Man kann also mit dem Regulieren der dem Relais aufgedrückten Spannung die Schutzwirkung der Minimalreaktanzrelais über die Grundstrecke hinaus auf mehrere weitere Teilstrecken ausdehnen. Die hiiitereinanderliegenden Reaktanzrelais, welche diese Teilstrecken schützen, werden mit einer solchen Distanzzeitcharakteristik versehen, daß ihre Auslösezeiten für ein und denselben Fehler, so gestaffelt sind, daß das dem Fehler zunächstliegende Relais zur Auslösung gelangt. Auch bei diesen mit Zeitcharakteristik versehenen Minimalreaktanzrelais ist es besonders wichtig, daß die Kupplung zwischen den Wellen des Strom- und des Blindleistungssystems lose bleibt, damit nur das dem Fehler zunächstliegende Relais zur Auslösung kommt.

Erfindungsgemäß werden beim Reaktanzorgan die beiden Wellen im Funktionsfall fts nicht starr, sondern durch Hebel und Mitnehmer lose miteinander gekuppelt. Außer der sicheren Verhinderung von Fehlschaltungen wird dadurch erreicht, daß das Relais in seinem Aufbau bedeutend einfacher ist und weniger Reibungsstellen besitzt als die oben beschriebenen Einrichtungen. Fließt die Energie von den Sammelschienen weg, so sind die Drehmomente beider Systeme einander entgegengesetzt. Bei Kurzschluß überwiegt das Drehmoment des Stromsystems und drückt das sin φ-System gegen den Auslösekontakt. Fließt die Energie zu den Sammelschienen hin, so ändert das Drehmoment des sin φ-Meßsystems seine Richtung. Es läuft dem Stromsystem im gleichen Drehsinn weg und weiter als dieses, welches durch einen Anschlag aufgehalten ist. Dieser Anschlag wird benutzt, um das Schließen des Auslösekreises zu verhindern. Auch hier sind wieder verschiedene Lösungen möglich. Diejenige, die vom sin φ-Meßsystem ein ganz geringes Drehmoment erfordert, ist in Fig. 3 beispielsweise dargestellt.

11 und 12 sind die Wellen des Strom- bzw. des sin φ-Systems. Als Mitnehmer arbeiten die zwei durch die Fahne 13 auf der Welle 11 isoliert befestigten Kontaktbügel 14 und 15. Die oberen Enden dieser Kontaktbügel werden nun bei Abfluß der Energie von der Station durch die Kontaktplatte 16 elektrisch verbunden, die ihrerseits durch die Fahne 17 isoliert auf der Welle 12 befestigt ist. Der Anschlag des unteren Systems, d. h. der Welle 11 wird gebildet von den feststehenden Kontaktklötzen 18 und 19. Die Auslösung erfolgt also über 18-14-16-15-19. Bei Umkehrung der Energierichtung läuft die Welle 12 weiter, während die Welle 11 durch die Anschläge 18 und 19 festgehalten wird; dadurch wird der Auslösestromkreis bei der Kontaktplatte 16 unterbrochen.

Pa τ ε jsr τ λ N s x^j it i; che:

i. Richtungsempfindliches Minimalreaktanz-Kipprelais, welches nur bei einer bestimmten Energierichtung (der Änsprechenergierichtung) anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das vom Quadrate des Stromes abhängige Meßsystem als auch das von der Blindleistung abhängige Meßsystem ihre eigenen, normalerweise nicht miteinander gekuppelten Wellen haben, die sich bei der Ansprechsenergierichtung unmittelbar durch Drehung in entgegengesetzter Richtung lose miteinander kuppeln, und

dann so gemeinsam als Minimalreaktanzrelais arbeiten, bei entgegengesetzter Energieridhtung jedoch durch Drehung im gleichen ' Sinne durch !entsprechende Anschläge an der gegenseitigen Kupplung verhindert werden.
2. Mimmalreaktanzrelais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kupplung benutzten Hebel und Mitnehmer gleichzeitig zum Schließen und Öffnen des Auslösekreises des zugehörigen Schalters dienen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen