DE599892C

DE599892C - Arrangement for the protection of electrical power networks

Info

Publication number: DE599892C
Application number: DES91604D
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Sorge
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1929-05-09
Filing date: 1929-05-09
Publication date: 1934-07-11

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 11. JULI 1934ISSUED ON JULY 11, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21c GRUPPE 68 soCLASS 21c GROUP 68 so

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Anordnung zum Schutz elektrischer Leitungsnetze Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt *) Arrangement for the protection of electrical line networks

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Mai 1929 abPatented in the German Empire on May 9, 1929

Wenn in einem elektrischen Leitungsnetz ein Fehler auftritt, so soll nach Möglichkeit nur die fehlerhafte Leitungsstrecke abgeschaltet werden. Aus diesem Grunde sorgen richtungsempfindliche Relais dafür, daß überhaupt nur eine solche Leitungsstrecke abgeschaltet werden kann, in die der Fehlerstrom hineinfließt. Das richtige Arbeiten einer derartigen selektiven Schutzeinrichtung ist aber in Frage gestellt, wenn nicht allein solche Relais vorhanden sind, die bei Kurzschluß ansprechen, sondern auch solche Relais, die bei Erdschluß ansprechen; denn Richtungsrelais, die die Abschaltung bei einem Kurzschluß mit überwachen, sind auf dieIf an error occurs in an electrical network, it should if possible only the faulty line can be switched off. Because of this, worry Direction-sensitive relays ensure that only such a line is switched off into which the fault current flows. The correct working of such a selective protective device but is in question if there are not only such relays that are available in the event of a short circuit respond, but also those relays that respond in the event of a ground fault; because direction relay, who monitor the shutdown in the event of a short circuit are on the

. nacheilenden Kurzschluß ströme eingestellt, während Erdschlußströme kapazitiver Natur sind und daher der Spannung voreilen. Das kann falsche Richtungsanzeige zur Folge haben. Auch die Erdschlußrichtungsrelais können fehlerhaft arbeiten, z. B. dann, wenn ein Doppelerdschluß auftritt.. lagging short-circuit currents set, while earth-fault currents of a capacitive nature and therefore lead the tension. This can result in incorrect direction indication to have. The directional earth fault relays can also work incorrectly, e.g. B. if a double earth fault occurs.

Um diese Unsicherheiten zu beseitigen, wird die Auswahl der verschiedenen Abschaltrelais von der verketteten Spannung abhängig gemacht, und zwar so, daß ein Abfallen einer oder mehrerer verketteter Spannungen unter eine bestimmte Grenze das Erdschlußrelais außer Tätigkeit setzt, d. h. dasjenige Relais, das beim Auftreten eines Summenstromes oder eines Spannungsunterschiedes zwischen dem Nullpunkt des Netzes und Erde anspricht. Dafür wird dann die andere Schutzeinrichtung, die bei Kurzschluß ansprechen soll, eingeschaltet, so daß sie die Schalterauslösung betätigen kann.In order to eliminate these uncertainties, the selection of the different cut-off relays made dependent on the linked voltage, in such a way that a drop in one or more linked voltages below a certain limit puts the earth fault relay out of action, d. H. the one Relay that is triggered when a total current or a voltage difference occurs responds between the zero point of the network and earth. For this the other will then Protective device, which is to respond in the event of a short circuit, switched on, so that they the Can operate switch release.

Die Schaltung eines Ausführungsbeispieles ist in Abb·. 1 dargestellt. Von den Sammelschienen R₁ S, T 'gehen zwei parallele Drehstromleitungen ι und 2 aus. Die .Phasen der " ersteren sind mit r_lt S₁, t_v die der anderen mit r₂, S₂, t₂ bezeichnet. In die Phasen T₁ und t_t der einen Leitung und r₂, t₂ der anderen Leitung sind die Stromwandler 3,4, S, 6 eingeschaltet. Die Sekundärspulen der Stromwandler 3 und S liegen in Reihe; ein etwa auftretender Differenzstrom wirkt auf die eine Stromspule 7 eines richtungsempfindlichen Relais 9; ebenso sind die Sekundärspulen der Stromwandler 4 und 6 hintereinandergeschaltet. Ein zwischen ihnen auftretender Differenzstrom wirkt auf eine zweite Stromspule 8 des Relais. Die beiden beweglichen Systeme, deren Spannungsspulen ebenfalls angedeutet und in bekannter Art an die Netzphasen angeschlossen sind, sind miteinander mechanisch gekuppelt. Je nachdem ob ein Kurzschlußstrom in der Leitung 1The circuit of an embodiment is shown in Fig. 1 shown. From the busbars R ₁ S, T 'two parallel three-phase lines ι and 2 go out. The phases of the former are denoted by r _lt S ₁ , t _v, those of the others by r ₂ , S ₂ , t _2. In the phases T ₁ and t _t of one line and r ₂ , t _{2 of} the other line the current transformers 3, 4, S, 6 are switched on. The secondary coils of the current transformers 3 and S are in series; a possible differential current acts on one current coil 7 of a direction-sensitive relay 9; the secondary coils of the current transformers 4 and 6 are also connected in series the differential current occurring in them acts on a second current coil 8 of the relay. The two movable systems, whose voltage coils are also indicated and connected to the mains phases in a known manner, are mechanically coupled to one another

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

Or. Joachim Sorge in Berlin.Or. Joachim Sorge in Berlin.

oder in der Leitung 2 fließt, macht das Richtungsrelais 9 bei 10 oder 11 Kontakt und legt dadurch die Auslösespule 12 oder 13 für die Ölschalter 14 oder 15 an die Stromquelle 16. Die Leitung von der Relaiszunge 17 zu der Stromquelle 16 ist aber im allgemeinen durch einen Umschalter 18 unterbrochen, nämlich solange ein Relais 19 stromlos bleibt. Dieses kann von einer Stromquelle 20 über drei parallel liegende Schalter 21, 22, 23 Strom bekommen. Diese Schalter werden durch Relaisspulen 24, 25, 26 offen gehalten, solange die verketteten Spannungen, an die sie angeschlossen sind, normale Höhe haben. Sobald aber auch nur eine der verketteten Spannungen, z. B. zwischen R und S, infolge eines Kurzschlusses unzulässig gesunken ist, läßt das Relais 26 den Schalter 23 los, so daß das Relais 19 Strom bekommt und den Schalter 18 an seinen Kontakt 27 anlegt. Der Kontakt 28 wird infolgedessen unterbrochen. Der Stromkreis für eine der Auslösespulen 12 oder 13 wird geschlossen. Die Rückleitung von den Auslösespulen zur Stromquelle geht über zwei Hilfskontakte 37> 38, die nur geschlossen sind, wenn beide Leitungen ι und 2 in Betrieb sind.or flows in the line 2, the direction relay 9 makes contact at 10 or 11 and thereby puts the trip coil 12 or 13 for the oil switch 14 or 15 to the power source 16. The line from the relay tongue 17 to the power source 16 is generally through a changeover switch 18 is interrupted, namely as long as a relay 19 remains de-energized. This can receive current from a current source 20 via three switches 21, 22, 23 lying in parallel. These switches are held open by relay coils 24, 25, 26 as long as the line voltages to which they are connected are normal. But as soon as only one of the linked voltages, z. B. between R and S, as a result of a short circuit, the relay 26 lets go of the switch 23 so that the relay 19 receives power and the switch 18 applies to its contact 27. The contact 28 is interrupted as a result. The circuit for one of the trip coils 12 or 13 is closed. The return line from the trip coils to the power source goes through two auxiliary contacts 37-38, which are only closed when both lines ι and 2 are in operation.

Ist aber die Ungleichheit der Ströme in den Leitungen 1 und 2 die Folge eines Erdschlussses, so schließt das Relais 9, das gern möglichst empfindlich eingestellt wird, ebenfalls einen seiner Kontakte 10 oder 11. Eine Auslösung der Schalter kommt aber dadurch nicht zustande, weil die verketteten Spannungen in Ordnung sind. Für diesen Fehlerfall ist aber das Erdschlußrelais 29 vorgesehen. Es liegt mit seiner Stromspule an der Verbindungsleitung der Stromwandlergruppen 30 und.31, die in bekannter Weise den Sumtnenstrom aller drei Leitungen, soweit er von Null verschieden ist, ergeben. Liegt der Erd-' Schluß außerhalb der parallelen Leitungen 1 und 2, so ist der Summenstrom in beiden Leitungen der gleiche, und die Stromspule des Erdschlußrelais bleibt stromlos; sie spricht "aber an, wenn infolge eines in einer dieser Leitungen aufgetretenen Erdschlusses die Summenströme verschieden groß sind. Die Spannungsspule des Erdschlußrelais 29 wird von einem Spannungswandler 32 erregt, der zwischen dem Nullpunkt 33 und Erde liegt und, solange kein Erdschluß vorliegt, spannungslos bleibt. Die Zunge 34 des Erdschlußrichtungsrelais 29 schließt entweder ihren Kontakt 35 oder ihren Kontakt 36, wodurch die Stromquelle 16 über den Umschalter 18 und den Kontakt 28 an eine der Auslösespulen 12 oder 13 angelegt wird.But if the inequality of the currents in lines 1 and 2 is the result of an earth fault, so the relay 9, which is often set as sensitive as possible, also closes one of its contacts 10 or 11. This triggers the switch does not come about because the linked voltages are OK. For this error case but the earth fault relay 29 is provided. It is connected to the connecting line with its current coil the current transformer groups 30 and 31, which in a known manner the sumtnenstrom of all three lines, insofar as it differs from zero. Is the earth ' If the end is outside the parallel lines 1 and 2, the total current is in both lines the same, and the current coil of the earth fault relay remains de-energized; she speaks "but on if the Total currents are of different sizes. The voltage coil of the earth fault relay 29 is energized by a voltage converter 32 which is between the zero point 33 and earth and, as long as there is no earth fault, remains de-energized. The tongue 34 of the earth fault direction relay 29 closes either its contact 35 or its contact 36, whereby the current source 16 via the changeover switch 18 and the contact 28 is applied to one of the trip coils 12 or 13.

Ist der Erdschluß aber ein Doppeler dschluß, so wird dadurch auch die verkettete Spannung zwischen zwei Phasen beeinflußt, und das Relais 19 unterbricht den Kontakt 28, so daß das Erdschluß relais 29 keine Auslösung herbeiführen kann. Die Auslösung wird vielmehr dem Kurzschlußrelais 9 überlassen. But if the earth fault is a double fault, then this also becomes the concatenated one Voltage between two phases influenced, and the relay 19 interrupts the contact 28, so that the earth fault relay 29 can not cause a trip. Rather, the triggering is left to the short-circuit relay 9.

Da ein etwa fließender Erdschlußstrom infolge seiner kapazitiven Natur der Spannung um 90⁰ voreilt, kann es vorkommen, daß das Richtungsrelais 9 überhaupt nicht öder infolge Zufälligkeiten oder Ungenauigkeiten ■falsch ansprechen würde. Ein falscher Ausschlag tritt insbesondere dann ein, wenn die Phasennacheilung des Kurzschlußstromes dadurch berücksichtigt ist, daß die Spannungsspule an einer Phase angeschlossen ist, deren Spannung mit einem solchen nacheilenden Kurzschlußstrom in besserer Übereinstimmung ist. Der falsche Ausschlag des Richtungsrelais 9 kann aber kein Unheil anrichten, da der Kontaktkreis gemäß der Erfindung gesperrt ist.Since an approximately flowing earth fault current leads the voltage by 90 ⁰ due to its capacitive nature, it can happen that the directional relay 9 would not respond incorrectly at all or due to randomness or inaccuracies. A wrong deflection occurs in particular if the phase lag of the short-circuit current is taken into account in that the voltage coil is connected to a phase whose voltage is in better agreement with such a lagging short-circuit current. The wrong deflection of the direction relay 9 can cause no harm, however, since the contact circuit is blocked according to the invention.

An Hand von Abb. 2 und 3 ist erkennbar, daß bei bestimmten Arten von Doppelerdschlüssen das Erdschlußrelais 29 falsch ansprechen würde. Beiden Abbildungen ist ein Doppelerdschluß zugrunde gelegt, bei dem die eine Fehlerstelle in der Leitung 1 der beiden parallelen Leitungen liegt, die andere Fehlerstelle aber jenseits der Sammelschienen R, S, T. Bei Abb. 2 ist dieser Fehler jenseits der Sammelschienen in der Phase R, der in der Leitung 1 aber in der Phase ^₁ aufgetreten. Der Verlauf des durch die Erde fließenden Kurzschlußstromes und des infolgedessen im Sekundärkreis der Stromwandler verlaufenden Summenstromes ist durch Pfeile angedeutet. Bei Abb. 3 dagegen liegt der Fehler, der außerhalb der Sammelschienen entstanden ist, an der Phase 5 und der in der Leitung 1 an der Phase r±. Die auch hier eingezeichneten Pfeile lassen erkennen, daß der Kurzschlußstrom den umgekehrten Verlauf nimmt, das Erdschluß relais 29 also nach der entgegengesetzten Seite zum Ausschlag bringen würde. In einem der beiden Fälle würde also die gesunde Leitung abgeschaltet werden. Da aber gemäß der Erfindung bei diesen Doppelerdschlüssen infolge des Zusammenbruches der verketteten Spannung RS das Erdschlußrelais gesperrt wird, wird die falsche Abschaltung verhütet.It can be seen from FIGS. 2 and 3 that the earth fault relay 29 would respond incorrectly in the case of certain types of double earth faults. Both figures are based on a double earth fault, in which one fault point is in line 1 of the two parallel lines, but the other fault point is on the other side of the busbars R, S, T. In Fig. 2, this fault is on the other side of the busbars in phase R. , which occurred in line 1 but in phase ^ _1. The course of the short-circuit current flowing through the earth and the consequent total current running in the secondary circuit of the current transformer is indicated by arrows. In Fig. 3, on the other hand, the fault that has arisen outside the busbars is on phase 5 and that in line 1 on phase r ±. The arrows drawn here also show that the short-circuit current takes the opposite course, that is, the earth-fault relay 29 would swing on the opposite side. In one of the two cases, the healthy line would be switched off. Since, however, according to the invention, the earth fault relay is blocked in the case of these double earth faults as a result of the collapse of the line voltage RS, incorrect disconnection is prevented.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement for the protection of electrical line networks against earth faults and short circuits, characterized in that in the presence of a ground fault and a short circuit protection device, each after whether all linked voltages are above a certain limit

or whether at least one line-to-line voltage has fallen below this limit, the one or the other of the two protective devices is switched on.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the chained Voltages (24, 25, 26) via an auxiliary relay (19) to a changeover switch (18) act, which in one position triggers the short-circuit protection device (17) and in the other position tripping by the earth fault protection device (34) prepared.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the earth fault protection device is switched on as long as all linked voltages are above a certain limit, and that the short-circuit protection device is only switched on if at least one of the linked voltages has fallen below this limit.

1 sheet of drawings