DE602769C - Einrichtung zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes - Google Patents

Description

Zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes dienen vielfach Relais mit einem Richtungselement, das das zu steuernde Auslöseorgan entweder vollkommen oder für eine gewisse Zeitdauer sperrt, wenn im Störungsfall, z. B. bei Kurzschluß, die Energie den Sammelschienen der betreffenden Stromlieferstelle zufließt. Als Richtungselement kann ein Rückleistungsorgan, ein richtungsempfindlicher Widerstandsmesser oder ein ähnlich wirkendes Instrument in Betracht kommen, das die Sperrung oder Freigabe des Auslöseorganes auf elektrischem Wege vornimmt. Es kann aber auch ein Selektivrelais selbst so gebaut sein, daß es ein Unterscheidungsvermögen für Energierichtung besitzt. In beiden Fällen ist es möglich, ein Energierichtungsorgan zu wählen, das auf die Richtung des Energieflusses schon zu Beginn und nicht erst am Ende der eingestellten Auslösezeit reagiert.

Die Energierichtung nur während eines Augenblickes, und zwar seitlich vor der Kontaktgabe des Selektivrelais festzustellen und für das Relais festzuhalten, kann bei bestimmter Netzzusammensetzung oder in Störungsfällen zu Fehlschaltungen Anlaß geben, oder bei Außertrittfallen von Zentralen, wobei unter gewissen Umständen das Ansprechen der Selektivrelais nicht erwünscht ist, zur Auslösung führen. Das fehlerhafte Arbeiten tritt immer dann ein, wenn sich z. B. die Energierichtung während des Laufens der Relais ändert, wobei unter Energierichtung die Richtung der Wirk- oder der Scheinleistung \^rerstanden sein kann.

Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung dieser Nachteile. Sie bezieht sich auf eine Einrichtung zum selektiven Abschalten von kranken Teilen eines elektrischen Stromnetzes unter Verwendung eines Selektivrelais mit einem auf Energierichtung reagierenden Element, dessen richtungsempfindliches Glied (z. B. ein Zeigerglied) schon zu Beginn des Relaisarbeitens und damit zu Beginn der vom Relais einzustellenden Abschaltzeitdauer anspricht. Sie besteht darin, daß das Relais mit einer Vorrichtung versehen ist, die seine selbsttätige Anpassung an den augenblickliehen Störungszustand auch dann gestattet, wenn sich dieser während des Relaisarbeitens ändert, z. B. wenn sich die Impedanz des kranken Netzteiles verkleinert oder die Richtung der Energie umkehrt.

Hierzu eignet sich das Selektivrelais nach der Erfindung, von dem lediglich die zum Verständnis seiner Wirkungsweise notwendigen Teile in der Zeichnung veranschaulicht sind. Abb. 1 zeigt das Relais in der Ruhelage, Abb. 2 nach seinem Ansprechen, nämlich bei Kontaktgabe, Abb. 3 und 4 den etwas vergrößerten Anschlagteil, einen beweglichen Stift des schwingenden Kontakthebels eines Zeitorganes und schließlich Abb. 5 eine von der Ausführung nach Abb. 1 und 2 etwas abweichende Gestaltung der Kurvenscheibe.

Als Energierichtungselement dient hier ein Kreuzspuleninstrument, das in bekannter Weise entweder mit gegenüber der Rieht-

spule α drehbaren Kreuzspulen b, oder mit feststehenden Kreuzspulen und einer darin drehbaren Richtspule versehen ist, und dessen bewegliches System sich in die resultierende Feldrichtung einstellt. Auf der Achse des Instrumentes sitzt die Kurvenscheibe c. Das Zeitorgan besteht aus dem Schwinghebel d, der durch das Zahnsegment / mit dem Zeitelement g gekuppelt und um den Zapfen h ίο während eines Teiles seines Weges drehbar ist. Dieser Zapfen h greift durch ein Langloch i des Schwinghebels d hindurch. Der Schwinghebel steuert die federnden Kontakte k des Auslösestromkreises des nicht dargestellten, zu steuernden Auslösemagneten oder Schalters. Auf der Achse des Kreuzspuleninstrumentes b sitzt außer der Kurvenscheibe c noch eine Kurvenscheibe m, in welcher der Schwinghebel d durch einen Stift η (Abb. ι bis 4), eine Schneide oder einen anderen Anschlagteil geführt wird. Die Drehbewegung der Schubkurve m ist in einer Richtung begrenzt durch den Anschlag 0. Außerdem hat diese Kurve m vorn eine Nase p, gegen die sich der Schwinghebel d in der Ruhelage stützen kann.

In dieser Lage (Abb. 1), d. h. bei Normalbetrieb, wird die abhängig von der Impedanz des zu schützenden Leitungsabschnittes einstellbare Kurvenscheibe c vom Schwinghebel festgehalten. Diese Scheibe c ist so angeordnet und ausgebildet, daß bei geringer Drehung im Uhrzeigersinn der Stift # des Schwinghebels d am unteren Rand der Kurvenscheibe c vorbeilaufen kann (vgl. gestrichelte Lage in Abb. 1).

Tritt nun in der zu schützenden Leitungsanlage eine Störung ein, so sprechen die Relais an. Bei einem Relais, das mit abfließender Energie gespeist wird, dreht das Kreuzspuleninstrument a, b die Kurvenscheibe c im Gegenuhrzeigersinn. Gleichzeitig wird das Zeitorgan g freigegeben, wodurch der Hebel d, vorerst um den Zapfen h als Drehachse, Kopf des Hebels d sitzende Anschlagstift % gleitet zunächst an der Nase p vorbei und dann der Schubkurve m der Scheibe c entlang. Hat die Kurvenscheibe c die der Impedanz des Kurzschlußfalles entsprechende Lage erreicht, so bleibt sie stehen und der Stift η verläßt zunächst die Schubkurve m und bewegt sich so lange frei weiter, bis er auf den inneren Schlitzrand der Kurvenscheibe c schlägt (Abb. 2). Von jetzt ab wird dieser Anschlagpunkt zum Drehpunkt für den Schwinghebel d. Da das Zeitorgan g noch weiter arbeitet, wandert nunmehr der bisherige Fußpunkt des Schwinghebels im Gegenuhrzeigersinn in seine Lage, in der die federnden Kontakte ife des Auslösestromkreises aneinandergedrückt werden, wobei das Langloch i des Schwinghebels auf dem Zapfen h gleitet. Der zu steuernde Schalter wird also ansprechen und die kranke Netzleitung abschalten.

Bis jetzt ist angenommen worden, daß sich 6g die Bewegung der Kurvenscheibe c während der Laufdauer des Selektivrelais nicht umkehrt. Ist dies jedoch der Fall, z. B. bei LTmkehr der Energierichtung, so würde die Kurvenscheibe c ihre bisherige Drehung im Gegenuhrzeigersinn vorzeitig abbrechen und sich verhältnismäßig rasch entgegengesetzt, also im Uhrzeigersinn, drehen. Der Stift« würde kurz darauf an den inneren Schlitzrand der Kurvenscheibe c schlagen, und der Schwinghebel d würde sich in die in Abb. 2 dargestellte Lage drehen und unerwünscht die Kontakte k schließen, d. h. eine Fehlschaltung machen, wenn der Stift» starr am Schwinghebel d befestigt wäre.

Der Anschlagstift η sitzt jedoch erfindungsgemäß nicht starr, sondern beweglich am Schwinghebel d, und. zwar derart, daß die im Uhrzeigersinn sich drehende Kurvenscheibe c den Stift η abdrücken oder wegklappen kann, so daß dieser an der Vorderfläche der Kurvenscheibe c entlang streift, ohne sie an ihrer Drehung zu'hindern. Wie besonders die Abb. 3 und 4 erkennen lassen, •sitzt der Stift η schwenkbar am Kopf des Schwinghebels^, und zwar derart, daß er nach dem Hinweggleiten über die Kurvenscheibe c (Abb. ι und 2) selbsttätig in die in Abb. 3 dargestellte Ursprungslage zurückkehrt, was sich z. B. durch entsprechende Massenverteilung erreichen läßt.

Die Lagerung des Stiftes η wird derart gewählt, daß er nur durch solche Kräfte gedreht werden kann, die in Richtung oder annähernd in Richtung-des Schwinghebels d verlaufen. Angenommen, der Stift η wandere bei abfließender Energie im sichelförmigen Schlitz der Scheibe c und die Energierichtung kehre sich plötzlich um, so daß die Scheibe c sich rasch entgegengesetzt, d. h. im Uhrzeigersinn, dreht, dann übt diese Scheibe auf den Stift eine Kraft aus, die in Richtung des Schwinghebels verläuft. In diesem Fall wird also der Stift η nach rechts (Abb. 3) umklappen und eine Auslösung wird nicht stattfinden. Kehrt sich dagegen die Energierichtung nicht um und kommt die Scheibe c bei einer Stellung zur Ruhe, die dem betreffenden Kurzschlußfall entspricht, so wandert der Stift η innerhalb des sichelförmigen Schlitzes der Scheibe c nach rechts und stößt auf den Schlitzrand der Scheibe c. In diesem Fall wirkt die Anschlagkraft in Richtung der Drehachse des Stiftes n, so daß dieser nicht gedreht wird und eine Auslösung unterbleibt.

Die Kurvenscheibe c kann mit Durchbrechungen, z.B. Schlitzen q (Abb. 5) ver-

sehen sein, die den Stift w unter gewissen, später noch beschriebenen Voraussetzungen auffangen können. Damit letzterer bequem in die Schlitze q eingreifen kann, empfiehlt

es sich, ihn vorn entsprechend zuzuspitzen.

Das Hinweggleiten des (umgeklappten)

und im sichelförmigen Schlitz der Scheibe c befindlichen Stiftes η über die Flachseite dieser Kurvenscheibe c findet immer dann

ίο statt, wenn die Scheibe c mit genügendem Drehmoment sich verhältnismäßig rasch im Uhrzeigersinn dreht. Das ist vor allem bei Umkehr der Energierichtung während' des Relaisarbeitens der Fall. Und zwar gleitet der umgeklappte Stift η selbst dann über die eine Flachseite der Kurvenscheibe c hinweg, wenn diese mit Schlitzen q (Abb. 5) versehen ist, gleichgültig, ob der Stift zwischen diesen Schlitzen oder unmittelbar über diesen Schlitzen sich bewegt. Ein Eingreifen des Stiftes η in diese Schlitze q unterbleibt in diesem Fall, weil die Scheibe c sich sehr rasch im Uhrzeigersinn dreht, so daß der Stift η infolge seiner Trägheit nicht Zeit hat, in die Schlitze q einzugreifen. Sobald dann der Stift η die Scheibe c verlassen hat, klappt er infolge entsprechend gewählter Massenverteilung oder Federkraft in seine Ursprungslage (Abb. 3) zurück. Wenn dagegen während des Relaisarbeitens z. B. ein Sinken der Impedanz stattfindet, ohne daß die Energierichtung sich umkehrt, so dreht sich die Scheibe c verhältnismäßig langsam und nur um einen bestimmten Betrag im Uhrzeigersinn, jedenfalls nicht bis zu der in Abb. 1 dargestellten Ursprungslage. In diesem Fall hat der Stift η Zeh, in einen der Schlitze q einzugreifen und das Schließen der Kontakte k zu verursachen.

An Stelle der Schlitze q können auch Vor-Sprünge an der dem Stift η zugekehrten Flachseite der Scheibe c vorgesehen sein. Diese Vorsprünge müssen lediglich derart geformt sein, daß sie den Stift» festhalten können, falls die Scheibe c sich langsam im Uhrzeigersinn dreht oder falls sie in einer Zwischenstellung, d. h. nicht in der in Abb. 1 gezeigten Stellung, stillsteht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Distanzrelais, dessen Energierichtungsorgan, z. B. ein Zeigerglied, die Energierichtung nur zu Beginn des Relaisarbeitens entscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwinghebel (d) des Zeitwerkes (§·) ein beweglicher Anschlagteil (n) derart angebracht ist, daß das Relais sich selbsttätig dem augenblicklichen Störungszustand auch dann anpaßt, wenn dieser sich während des Relaisarbeitens ändert.

2. Distanzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwinghebel (d) des Zeitwerkes (g) ein für sich beweglicher Anschlagteil (n), z. B. ein Stift oder eine Schneide, sitzt, und zwar derart, daß dieser Anschlagteil (n) bei Umkehr der Bewegung des als Kurvenscheibe ausgebildeten Zeigergliedes (c) mindestens teilweise ungestört über dieses Glied (c) hinweggleiten kann.

0 3. Distanzrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil (w) schwenkbar am Schwinghebel (d)- des Zeitwerkes (g) sitzt und nach dem Hinweggleiten über die eine Flachseite der Kürvenscheibe (c) selbsttätig, z. B. infolge seiner Massenverteilung oder einer Federkraft, in seine Ursprungslage zurückkehrt.

4. Distanzrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (c) Durchbrechungen, z. B. Schlitze (g), zur Aufnahme des für sich beweglichen". Anschlagteiles (n) hat.

5. Distanzrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (c) an ihrer einen Flachseite mit Vorsprüngen zum Festhalten des beweglichen Anschlagteiles (n) versehen ist.

6. Distanzrelais nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil (w) vorn zugespitzt ist, um bequem in die Durchbrechungen (q) der Kurvenscheibe (c) eingreifen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen