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Streckenschutzschaltung für offene Netze Es sind Schaltungen bekannt,
bei denen eine selektive Abschaltung in einer einseitig gespeisten Leitungsanlage
dadurch erzielt wird, daß in einem Fehlerfall nur die Abschaltung des letzten Überstrom
führenden Schalters ermöglicht ist, während alle dem Kraftwerk näher liegenden Leitungsschalter
durch einen Sperrbefehl, welcher von der in Richtung auf die Fehlerstelle-zu nächstfolgenden
Station ausgeht, geschlossen gehalten werden. Dies ist bei den bekannten Anordnungen
in der Weise durchgeführt, daß, wenn das Überstromrelais in einer Station anläuft,
von diesem ein Kontakt geschlossen und dadurch ein Hilfsrelais in der in Richtung
zum Kraftwerk benachbarten Schaltstation erregt wird, wobei dann dieses Hilfsrelais
eine Schaltung ausführt, durch welche die Aus-Lösespule abgeschaltet oder das Zeitrelais
um Ablauf gehindert wird. -Gemäß der Erfindung löst der Sperrbefehl in der Empfangsstation,
in welcher er wirken soll, überhaupt keine Schaltung und keinen sonstigen Bewegungsvorgang
aus, sondern hält dort nur einen Schaltzustand, welcher normalerweise besteht und
die ölschalterauslösung nicht zuläßtt aufrecht. Dadurch gewinnt man die Möglichkeit,
die Verzögerungszeit der einzelnen Schalteinrichtungen im Vergleich zu den bekannten.
Einrichtungen noch weiter zu verkleinern. Bei diesen nämlich muß, um eine fehlerhafte
Ausschaltung- zu vermeiden, der Auslöseimpuls für den Leitungsschalter so lange
zurückgehalten werden, bis aus der Nachbarstation ein Sperrbefehl gegeben und dieser
an der Empfangsstelle seine Wirkung ausgeübt haben kann. Wenn die Überstromrelais
bei zwei aufeinanderfolgenden Schaltstationen gleichzeitig ansprechen, so muß bei
den bekannten Anordnungen das in der vom Kraftwerk weiter entfernt liegenden Station
befindliche Relais zunächst zum Ansprechen kommen, seinen Kontakt schließen und
dadurch einen Strominxpuls über die Hilfsleitung senden, welcher am Empfangsort
zunächst ein Hilfsrelais erregt, so daß dieses seinen Kontakt betätigt, Erst nach
Ablauf a11 dieser einzelnen Vorgänge wird der Sperrbefehl im Empfangsort wirksam,
und so lange muß das überstromrelais an diesem Relaisort verzögert werden, obwohl
es die Schalterauslösung inzwischen längst durchgeführt haben könnte, wenn es nicht
gezwungen wäre, auf den Eingang des Sperrbefehls zu warten.
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Noch mehr vergrößert wird der durch die Erfindung erzielte Zeitgewinn,
wenn gemäß der weiteren Erfindung der Sperrbefehl nicht erst dadurch entsteht, daß
an seinem Ausgangsort ein Relais einen .Kontakt schließt, sondern wenn er zugleich
mit dem Überstrom entsteht, beispielsweise indem unmittelbar der
Sekundärstrom
der Wandler als Wechselstrom oder als gleichgerichteter Strom über die ständig geschlossene
Hilfsleitung geschickt wird. --Eine von diesem Strom erregte 1lagnetwicklung am
Empfangsort des Sperrbefehls ist so bemessen, daß ihre magnetische kraft nur dann
die Schaltersperrung aufrechterhält, wenn der Strqm in dieser Wicklung einen bestimmten
Wert erreicht hat. Bei dieser Anordnung nach der Erfindung ist somit der Sperrbefehl
in der Relaiseinrichtung bereits in dem Augenblick voll in Wirksamkeit, in dem auch
das Überstromrelais an .diesem Relaisort, das im Sinne einer Schalteröffnung wirkt,
so weit erregt wird, daß seine Ankerbewegung beginnt. Man braucht also den Anker
des Überstromrelais nicht im geringsten zu verzögern.
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Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Figuren, welche Ausführungsbeispiele
der Erfindung darstellen, beschrieben.
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In Fig. i ist eine Leitungsstrecke i dargestellt, welche von links
her gespeist wird. Zwei aufeinanderfolgende Leitungsschalter 2 und 3 werden beim.
Ansprechen ihrer Auslösespule 4 bzw. 5 geöffnet. -In zwei Phasen der Leitung i liegen
über Kreuz geschaltete Stromwandler, deren Sekundärströme über einen Ruhekontakt
6 bzw. 7 verlaufen, solange die Auslösespulen 4. und 5 unerregt bleiben sollen.
Die Ruhekontakte 6 und 7 werden durch Relais 8 und 9 gesteuert, die im Sekundärkreis
eines Zwischenwandlers io und i i liegen. Die Relais 8 und 9 sind, solange ein Kurzschlußkontakt
12 bzw. 13 geschlossen ist, stromlos, und ihre Ruhekontakte 6 und 7 sind dann geschlossen.
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Die Kontakte i2 und 13 sind mit den Ankern der Hilfsrelais 16 bzw.
17 fest verbunden; auf die Kontakte wirken Federkräfte, die sie offenhalten, solange
der Strom in der Relaisspule 16 bzw. 17 den für die Ausübung der Sperrung erforderlichen
Wert nicht überschreitet. Die Kontakte 12 und 13 stehen außerdem unter der Einwirkung
der Überstromrelais 14 bzw. 15. Die Verbindung ist jedoch keine feste, sondern derart
ausgebildet, daß in der Ruhestellung der Anker dieser Relais, der Kontakt zwangsläufig
geschlossen bleibt (Verriegelung); bei Ansprechen des Relais dagegen wird die Verbindung
vollständig aufgehoben. Im letzteren Fall wird sich der Kontakt 12 (13) zufolge
der Kraft der auf ihn wirkenden Feder öffnen, wenn das Hilfsrelais 16 bzw. 17 nicht
genügend erregt ist; im anderen Falle bleiben sie geschlossen. Die Hilfsrelais 16
und i7 sind auf eine bestimmte Stromstärke eingestellt.
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Die Spulen 16 und 17 liegen am Ende von Hilfsverbindungen i8 und 1811,
die von jedem Schalterort zu der 'Nachbarstation in Richtun- auf das Kraftwerk zu
gezogen sind. Die Hilfsleitung i 8 wird von einem Strom durchflossen, welcher einem
Zwischenstromwandler i9 der Relaiseinrichtung des Schalters 3 entnommen ist. In
gleicher Weise ,wird die Spule 17 von dem Zwischenwandler der nach rechts folgenden
'Nachbarstation gespeist über die Leitung 18a, während der Sekundärstrom der Hauptwandler
beim Schalter 2 über einen Zwischenwandler und eine Hilfsleitung 2o einen Erregerstrom
zu dem Sperrelais der nach links benachbarten Schaltstation sendet. Der Zwischenwandler
i9 und die entsprechenden Zwischenwandler in den anderen Schaltstationen sind so
dimensioniert, daß sie bei Überstrom auf der Leitung gesättigt sind, wodurch der
Strom in den Hilfsleitungen i8, i 811 und 2o nach oben begrenzt ist. Für die Übertragung
ist es zweckmäßig, den Sekundärstrom des Zwischenwandlers i9 mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung
21 gleichzurichten und die Welligkeit, beispielsweise durch eine Drosselspule 22,
nach Möglichkeit zu beseitigen.
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Die Anordnung wirkt bei einem Fehler innerhalb der auf Schalter 3
folgenden Leitungsabschnitte folgendermaßen: Die Überstromrelais 14 und 15 sprechen
an, so daß beide die mechanische Verriegelung der Ruhekontakte 12 und 13 aufheben.
Bevor diese Kontakte aber entriegelt sind, ist vermittels des Zwischenwandlers i9,
des Gleichrichters 21 und der Hilfsleitung i 8 die Erregung der Spule 16 bei der
Auslösevorrichtung des Schalters .2 derart angewachsen, däß der Ruhekontakt 12 sich
nicht öffnen wird, wenn das Überstromrelais 14 die Freigabe des Kontaktes 12 durchgeführt
.hat. Infolgedessen bleibt in der Station, in' welcher der Schalter 2 liegt, der
Zwischenwandler io durch den Kontakt 12 kurzgeschlossen, so daß also auch der Ruhekontakt
6 in der geschlossenen Stellixng verharrt. Die Spule 4 bleibt stromlos.
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In der Station des Schalters 3 wird vom Überstromrelais 15 der Kontakt
13 freigegeben. Da angenommen ist, daß der Kurzschluß in der auf Schalter 3 folgenden
Strecke aufgetreten ist, wird in der hinter dieser Strecke liegenden Station kein
Überstrom auftreten. Infolgedessen erhält die Magnetwicklung 17 keinen oder jedenfalls
keinen ausreichenden Erregerstrom. In der Station des Schalters 3 wird also die
Öffnung des Kontaktes 13 in dem Augenblick eintreten, in dem das Überstromrelais
15 seinen Anker so weit gebracht hat, daß der Kontakt 13 frei ist. Die Öffnung des
Kontaktes 13 hat die Wirkung, daß die in dem Zwischenwandler i i angeschlossene
Relaisspule 9 Strom erhält und den Ruhekontakt 7 öffnet, so daß der Sekundärstrom
der Hauptstromwandler über
die Auslösespule j fließt und der Schalter
3 fällt.
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Die Hilfsrelais 8 und 9, welche die Kontakte 6 und steuern, können
zweckmäßig als Kleinautomaten, beispielsweise als Sockelautomaten, ausgeführt sein,
da durch die Beinessung der Zwischenwandler io und i i die von den Relaiskontakten
zu unterbrechende Erregerstromstärke der Spulen 8 und 9 begrenzt werden kann. Zum
Kontakt 12 bzw. 13 kann ein Kondensator 23 bzw. 24 parallel geschaltet werden, mit
der Wirkung, daß der Öffnungsfunke an diesen Kontakten gänzlich unterdrückt wird.
Die Kontakte werden dadurch geschont.
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Die konstruktive Durchführung der Einrichtung 12, 1q., 16, also des
überstromrelais 1.4, welches den Ruhekontakt 12 im unerregten Zustand mechanisch
verriegelt, und des Sperrelais 16, zeigt an einem Ausführungsbeispiel Fig. 2.
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In Fig. 2 ist das überstromrelais 14 als Klappankerrelais mit drei
Schenkeln dargestellt, wobei der mittlere Schenkel die Wicklung trägt. An den Klappanker
3o greift eine Rückzugsfeder 31 an. Der Anker 3o klappt infolgedessen erst dann
an den Magnetkörper des Relais 1.1 an, wenn die Erregung dieses Magneten einen bestimmten
Grenzwert übersteigt.
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Mit dem Klappanker 30 verbunden ist eine elastische Verlängerung
32, beispielsweise eine Blattfeder. Das freie Ende dieser Feder liegt gegen die
-Spitze des Ankers 34. eines polarisierten Relais 16o. Das polarisierte Relais 16o
entspricht dem Sperrelais 16 bei der Auslösevorrichtung des Schalters 2. Die Erregerwicklung
16 sitzt auf der beweglichen Zunge dieses polarisierten Relais. In der gezeichneten
Ruhelage ist das Überstromrelais unerregt, und die Verlängerung 32 übt auf den Kontakt
12 eine Kraft aus; die ausreicht, den Kontakt 12 gegen die Kraft einer Feder 33
geschlossen zu halten. Die Öffnung des Kontaktes 12 ist erst möglich, wenn der Klappanker
30 seinen ganzen Weg oder zumindest einen Teil seines Weges zurückgelegt
hat; sie erfolgt aber nur dann, wenn die Erregerspule 16 nicht so stark erregt ist,
daß sie den Anker in der gezeichneten Ruhestellung festhält.
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Bei einem Ausführungsbeispiel in Fig. i ist Speisung der Strecke von
links her vorausgesetzt, und die Schutzeinrichtung ist rechts von den Stationsschaltungen,
d. h. also an der Ausgangsseite der Station, angeordnet. Man kann mit gleicher Wirkung
die Stromwandler auch auf der Eingangsseite der Station anordnen und erhält dann
einen Schutz, bei welchem die Auslösung eines Leitungsschalters darauf beruht, daß
in die nächstfolgende Station kein Überstrom eintritt, wenn in der Speiseleitung
zu, dieser. Station der Fehler liegt.
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In den Stationen -sind nicht. gesicherte Verbraucherleitungen an die
Speiseleitung angeschlossen. Es ist nun möglich, daß bei einem in einer solchen
Verbraucherleitung, also beispielsweise auf der Niederspannungsseite des Transformators
oder im Niederspannungsnetz entstehenden Kurzschluß auf der Hochspannungsseite,
also in der Speiseleitung i, ein so großer Strom auftritt, daß die überstromrelais
ansprechen. Es hat in diesem F,11 zwar die Abschaltung der betreffenden Statiön,
in welcher der Transformator steht, die Wirkung, daß die Kurzschlußstelle mit abgeschaltet
wird, zugleich werden aber auch alle an derselben Speiseleitung liegende--i Stationen
spannungslos, die von dem Kraftwerk weiter entfernt liegen, während verlangt wird,
daß der Fehler in der Abzweigleitung,. beispielsweise durch die Schmelzsicherungen
abgeschaltet wird. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, den Schalter der vorangehenden
Station nicht nur dann zu verriegeln, wenn in der nächstfolgenden Station Überstrom
auf der Speiseleitung weiterfließt, sondern auch dann, wenn Überstrom dort in der
Stichleitung, welche zum Verbrauchernetz führt, auftritt. Die Anordnung, die in
Fig. i dargestellt ist, läßt sich für diesen Zweck in einfacher Weise dadurch ergänzen,
daß ein dem Zwischenwandler i9 der Station 3 entsprechender Wandler von dem Strom
in der Stichleitung erregt wird und seinen Strom ebenfalls über eine Gleichrichterbrücke
auf die Hilfsleitung 18 geben kann. Die Verriegelung des Schalters der Station :2
ist dann sowohl bei Überstrom, welcher auf der Speiseleitung als auch bei Überstrom,
welcher auf einer abgehenden Stichleitung die Station 3 verläßt, gesichert.
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Wenn man, wie vorhin angedeutet wurde, nicht die Ströme hinter der
Station, sondern die in die Station eintretenden Ströme für die Sperrung heranzieht,
ergibt sich eine analoge Schaltung, wobei der zweite Sperrbefehl von der Niederspannungsseite
her an den Schalter derselben Station gegeben wird.
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Eine weitere Schaltung zur Vermeidung der hochspannungsseitigen Abschaltung
bei Fehlern in der Verbraucherleitung ergibt sich, wenn man den Auslösebefehl vom
Strom in der von der Station ausgehenden Leitung, den Sperrbefehl jedoch vom Strom
in der in die Stationen eingehenden Leitung gibt. Die in Fig. i dargestellten Stromwandler
hinter der Station werden also für die Speisung der Überstromrelais 14 sowie des
Zwischenwandlers io und der Auslösespule 4 beibehalten. Für die Speisung der Hilfsleitungen
18
und 2o über Hilfswandler i9 werden aber besondere -Stromwandler am Eingang jeder
Station, also links vom Schalter 3, angeordnet. -