DE593716C

DE593716C - Combined overcurrent and earth fault protection device

Info

Publication number: DE593716C
Application number: DE1930593716D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Raoul Willheim
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-10-24
Filing date: 1930-10-24
Publication date: 1934-03-03

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
3. MÄRZ 1934ISSUED ON
MARCH 3, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21c GRUPPE 68 eoCLASS 21c GROUP 68 eo

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Kombinierte Überstrom- und ErdschlußschutzeinrichtungGeneral Electricity Society in Berlin *) Combined overcurrent and earth fault protection device

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Oktober 1930 abPatented in the German Empire on October 24, 1930

Die Relais von verschiedenen Schutzsystemen, die an der gleichen Netzstelle eingebaut sind, werden gewöhnlich entweder an völlig getrennte Stromwandler angeschlossen oder an eine einzige Sekundärwicklung eines Wandlers. Die erste Methode erfordert eine erhöhte Anzahl von Stromwandlern und damit einen vergrößerten Platz- und Kostenaufwand gegenüber der zweiten Methode.The relays of different protection systems built into the same network point are usually either connected to completely separate current transformers or to a single secondary winding of a converter. The first method requires one increased number of current transformers and thus increased space and costs versus the second method.

ίο Diese besitzt aber den Nachteil, daß die Windungszahl der Sekundärwicklung des Wandlers nicht für die verschiedenen Schutzsysteme gleich günstig gewählt werden kann.ίο This has the disadvantage that the number of turns the secondary winding of the transformer cannot be chosen equally favorably for the various protection systems.

Man hat daher bereits empfohlen, bei einer Differentialschutzeinrichtung die Wandler mit je einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen auszurüsten, von denen die eine Sekundärwicklung zur Differenzbildung, die andere zur Summenbildung der beiden Ströme dient. Bei einer derartigen Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Wandler so auszubilden und die Sekundärwicklungen so zu schalten, daß eine gegenseitige Beeinflussung nicht eintritt. Die Verhältnisse werden daher sehr kompliziert und lassen sich kaum übersehen. Die bekannte Einrichtung kann daher nur bei ganz bestimmter Dimensionierung der magnetischen Ki eise und der Wicklungen arbeiten. Wenn man aber mit Rücksicht auf diese Faktoren die Wandler auslegt, dann ist es nicht mehr möglich, auf die Empfindlichkeit der Schutzrelais Rücksicht zu nehmen.It has therefore already been recommended to use the converter with a differential protection device to equip one primary and two secondary windings, one of which is a secondary winding to form the difference, the the other is used to sum the two currents. With such a facility however, it is not possible to design the converters and the secondary windings in this way to switch in such a way that mutual interference does not occur. The ratios therefore become very complicated and can hardly be overlooked. The well-known facility can therefore only be done with a very specific dimensioning of the magnetic field and the windings are working. But if you design the converter with these factors in mind, then it is no more possible to take the sensitivity of the protective relay into account.

Bei manchen Schutzeinrichtungen, z. B. bei einer Differentialschutzeinrichtung und einer Erdschlußeinrichtung, sind aber die Widerstände der Relais der beiden Systeme derart voneinander verschieden, daß hierauf auch bei der Bemessung der Stromwandlerwicklung Rücksicht genommen werden muß. Die Relais der Differentialschutzeinrichtung besitzen gewöhnlich einen Widerstand von 0,1 bis 1 Ohm bei einem Ansprechstrom von etwa 1 Amp. Ein hochempfindliches Stromrelais dagegen, wie es in einer Erdschlußeinrichtung verwendet wird, hat einen Scheinwiderstand von 50 bis 100 Ohm und einen Ansprechstrom von etwa 0,1 Amp. Ein hochempfindliches Leistungsrelais, welches an dessen Stelle verwendet werden kann, wenn eine Arbeits-Spannung von 110 Volt zur Verfügung steht, hat bei 0,01 Amp. Ansprechstrom einen Scheinwiderstand von 0,05 bis 1 Ohm, bei 0,001 Amp. Ansprechstrom einen solchen von 5 bis 100 Ohm. Da also die Impedanzen von Differential- und Erdschlußrelais mit Rücksicht auf die verschiedenen Anforderungen an die Empfindlichkeit einerseits, auf die verschiedene Bauart als Strom-oder Leistungsrelais anderseits voneinander erheblich ab- weichen können, so sind naturgemäß die für beide Relaisarten geltenden günstigsten Win-With some protective devices, e.g. B. with a differential protection device and one Earth fault device, but the resistances of the relays of the two systems are such different from each other, that this also applies to the dimensioning of the current transformer winding Consideration must be given. The relays of the differential protection device usually have a resistance of 0.1 to 1 ohm with a response current of about 1 amp. A highly sensitive current relay, on the other hand, as used in a ground fault device has an impedance of 50 to 100 ohms and a response current of about 0.1 Amp. A highly sensitive power relay which is used in its place if a working voltage of 110 volts is available, has an impedance of 0.05 to 1 ohm at a response current of 0.01 amps 0.001 Amp. Response current from 5 to 100 Ohm. So there the impedances of differential and earth fault relays with consideration of the different requirements on the sensitivity on the one hand, on the different designs as current or power relays on the other hand, significantly different from each other. give way, the most favorable winds that apply to both types of relay are of course

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

Or.-Ing. Raoul Willheim in Berlin-Oberschöneweide.Or.-Ing. Raoul Willheim in Berlin-Oberschöneweide.

dungszahlen außerordentlich voneinander verschieden. Bei einer derartigen Schutzeinrichtung ist es daher nicht möglich, die Relais an ein und dieselbe Sekundärwicklung an zuschließen, ohne die Empfindlichkeit der einen oder der anderen Einrichtung zu beeinträchtigen. Es lassen sich aber Wandler mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen verwenden, wenn erfindungsgemäß die zur Speisung der Überstromschutzeinrichtung dienenden Sekundärwicklungen im Stern, die zur Speisung der Erdschlußrelais dienenden Sekundärwicklungen dagegen in offenem Vieleck geschaltet sind. Jede der einzelnen Sekundärwicklungen kann dann lediglich nach den Erfordernissen der einzelnen Relais ausgelegt werden, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung der Wicklungen eintritt. Nur bei Anwendung dieser Schaltung ist es demnach möglich, Wandler mit zwei Sekundärwicklungen in verschiedenen Schutzeinrichtungen zu verwenden. In Abb. r ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In die zu den Wicklungen eines Stromverbrauches a, b, e führenden Leitungen ist in jeder Phase ein Stromwandler mit zwei Sekundärwicklungen W₁, W₂ eingebaut. Die Wicklungen W₁ und zv₂ sind getrennt, aber in jeder Phase auf je einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet. Die Wicklungen W₁ sind auf der einen Seite direkt, auf der anderen über je ein Überstromrelais d_v d₂, d_s zu einem Sternpunkt zusammengeschlossen und damit zu einer Überstromschutzeinrichtung vereinigt. Die Wicklungen m> dagegen sind in Serie mit einem Erdschlußrelais e in an sich bekannter Weise in offenem Vieleck zusammengeschaltet. DieWindungszahlen«/¹ und W₂ der beiden Schutzeinrichtungen können nunmehr entsprechend der Ansprechstromstärke der verwendeten Relais verschieden bemessen werden.Numbers of numbers are extremely different from one another. With such a protective device, it is therefore not possible to connect the relays to one and the same secondary winding without impairing the sensitivity of one or the other device. However, converters with one primary winding and two secondary windings can be used if, according to the invention, the secondary windings serving to feed the overcurrent protection device are connected in the star, while the secondary windings serving to feed the earth fault relays are connected in an open polygon. Each of the individual secondary windings can then only be designed according to the requirements of the individual relays without the windings influencing one another. Only when using this circuit is it possible to use converters with two secondary windings in different protective devices. In Fig. R an embodiment of the invention is shown. A current transformer with two secondary windings W ₁ , W _{2 is} built into the lines leading to the windings of a current consumption a, b, e. The windings W ₁ and zv ₂ are separate, but arranged on a common iron core in each phase. The windings W ₁ are connected directly on one side and on the other via an overcurrent relay d _v d ₂ , d _s each to a star point and thus combined to form an overcurrent protection device. The windings m>, on the other hand, are connected in series with a ground fault relay e in a manner known per se in an open polygon. The number of turns ¹ and W _{2 of} the two protective devices can now be dimensioned differently according to the response current strength of the relays used.

In Abb. 2 ist die Anwendung der Erfindung bei einem vereinigten Erdschluß und Differentialschutzsystem gezeigt. Die Wicklungen W₁ und W₂ sind hier auf einem Wandler angeordnet, der in an sich bekannter Weise die aus einem Anlageteil ein- und austretenden Ströme vergleicht. Dazu ist der Wandler mit zwei Primärwicklungen für die ein- und austretenden Ströme ausgerüstet. Die Wirkungsweise der Anordnungen nach den Abb. 1 und 2 ist folgende, unabhängig davon, ob das Endschlußrelais als reines Strom- oder Wattrelais, dessen Spannungsspule von der Nullpunktspannung erregt wird, ausgebildet ist. Beim zwei- und dreipoligen Kurzschluß ist die Stromsumme Null, und die Ströme werden daher nur von der in Stern geschalteten Wicklung W₁ aufgenommen und den Überstromrelais d_lt d₂, d_s zugeführt. Das Erdschlußrelais e wird hierbei nicht beeinflußt, da es in einer Dreieckwicklung liegt, die nur einen in allen drei Leitungen gleichphasigen Strom aufnehmen kann. Eine solche gleichphasige Komponente tritt nun beim Erdschluß auf und bringt daher das im Wicklungsdreieck liegende Erdschlußrelais e zum Ansprechen. Trotz der Vereinigung der beiden Sekundärwicklungen auf einem Eisenkern wird demnach ein sich gegenseitig nicht beeinflussendes Arbeiten der beiden Schutzeinrichtungen erreicht.In Fig. 2 the application of the invention to a combined earth fault and differential protection system is shown. The windings W ₁ and W ₂ are arranged here on a converter which, in a manner known per se, compares the currents entering and exiting a part of the system. For this purpose, the converter is equipped with two primary windings for the incoming and outgoing currents. The mode of operation of the arrangements according to Figs. 1 and 2 is as follows, regardless of whether the end-of-line relay is designed as a pure current or watt relay, the voltage coil of which is excited by the zero point voltage. In the case of two- and three-pole short circuits, the sum of the currents is zero, and the currents are therefore only absorbed by the star-connected winding W ₁ and fed to the overcurrent relay d _lt d ₂ , d _s. The earth fault relay e is not affected because it is located in a delta winding which can only absorb a current in phase in all three lines. Such an in-phase component now occurs in the event of a ground fault and therefore causes the ground fault relay e located in the winding triangle to respond. Despite the combination of the two secondary windings on an iron core, the two protective devices work in a mutually non-influencing manner.

Claims

Patent claims:

1. Combined overcurrent and earth fault protection device for multi-phase systems in which current transformers with two secondary windings are arranged in the individual phases, characterized in that the secondary windings (W ₁ _{) serving to feed the overcurrent protection device (Ci 1} , ci _a , d _s ) are in star , the secondary windings (cca>) used to supply the earth fault relay (e) are connected in an open polygon.

2. Overcurrent and earth fault protection device according to claim 1, characterized in that the overcurrent protection system (CU ₁ , d ₂ , d _s ) is designed in a manner known per se as a differential protection system that controls the incoming and outgoing currents of a plant part (α, b, c) compares (Fig. 2).

3. Overcurrent and earth fault protection device according to claim 1 and 2, characterized in that the converter has two primary windings for the incoming and outgoing currents of a system part (a, b, c) (Fig. 2). ioo

1 sheet of drawings