DE617143C - Selektivschutzschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
13. AUGUST 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

en uz

KLASSE 21 c GRUPPE 6850

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. April 1931 ab

Es ist bekannt, zur Herbeiführung einer selektiven Abschaltung Relais mit Zeitverzögerung in Verbindung mit Energierichtungsrelais zu verwenden. Die Auslösung des zugehörigen Leitungsschalters kommt nur dann zustande, wenn eine bestimmte Energierichtung herrscht. Wenn es sich um den Schutz von zwei oder mehr Verbindungsleitungen handelt, die zwischen zwei Kraft- werken oder zwei Speisepunkten eines Netzes bestehen, kann eine Fehlauslösung dadurch zustande kommen, daß mit der Abschaltung der kranken Leitung in einer speisenden Station zugleich eine Umkehr der Energierichtung in einer gesunden Leitung verknüpft ist. Die Schutzrelais mit Zeitverzögerung öffnen im allgemeinen ihre Kontakte nicht momentan, wenn infolge der einseitigen Abschaltung des Fehlers der Überstrom, der Spannungsabfall, der Zusammenbruch der Impedanz oder Reaktanz usf.. verschwindet. Die Energierichtungsrelais dagegen wechseln sofort ihre Ausschlagsrichtung, wenn die Energierichtung sich umkehrt, sofern es sich um solche Richtungsrelais handelt, die in ihren Bewegungen nicht behindert werden. Es kann infolgedessen vorkommen, daß beispielsweise ein Impedanzzeitrelais in einer gesunden Strecke seinen Auslösekontakt geschlossen hat, weil der Fehler in der Nähe des Knotenpunktes entstanden ist, in welchem die Leitungen zusammentreffen. Die Auslösung des zugehörigen Schalters kam nur deshalb nicht zustande, weil das Energierichtungsrelais sie verhindert hat. Kehrt nun das Energierichtungsrelais schnell in die entgegengesetzte Stellung um, bevor das Schutzrelais seinen Kontakt geöffnet oder sich auf den neuen Betriebszustand umgestellt hat, so wird nachträglich der Schalter der gesunden Strecke ausgelöst.

Erfindungsgemäß wird nun die Anordnung derartig getroffen, daß nur diejenige Relaiseinrichtung ihren Schalter auslösen kann, bei welcher das Energierichtungsrelais nicht erst nach der Schließung des Zeitrelaiskontaktes aus der Verriegelungsstellung in die Auslösestellung umschlägt. Eine nachträgliche Änderung der Ausschlagsrichtung des Richtungsrelais kann dann nicht die Wirkung haben, daß eine gesunde Leitung deshalb abgeschaltet wird, weil das Richtungsrelais seine Stellungsänderung schneller beendet als das Schutzrelais. Die Unwirksammachung der Relaiseinrichtung wird nach einer zweckmäßig einstellbaren Verzögerungszeit wieder aufgehoben. Da das Schutzrelais der kranken Leitung zuerst den Auslösestromkreis schließen wird* kann die Anordnung so getroffen werden, daß von diesem Relais aus die Auslösestromkreise der übrigen Schalter, welche zu den an dem Knotenpunkt zusammentreffen-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Bipl.-Ing. Rudolf Völsing in Berlin-Siemensstadt.

den Leitungen gehören, vorübergehend unwirksam gemacht werden» Die Zeitdauer, während welcher die Schutzeinrichtungen unwirksam gemacht- werden, wird dabei größer gewählt als die Zeit, innerhalb welcher die Abschaltung der kranken Strecke an ihrem entfernten Ende erfolgt. Es ist zweckmäßig,-jeder Relaiseinrichtung ein. Hilfs-. relais zuzuordnen, welches die Auslösevorrichtungen der übrigen Schalter beispielsweise durch Unterbrechung der zugehörigen Auslösestromkreise verhindern kann.

Wenn man die Zeit, während welcher die Schutzeinrichtungen der gesunden Leitungen ig unwirksam sind, auf ein Mindestmaß herabsetzen will, kann man diese Zeit auch von dem Schutzrelais selbst beenden lassen. Die Anordnung kann dann entweder so getroffen werden, daß die Schalterauslösung so lange nicht zustande kommen kann, als das Schutzrelais seinen Kontakt noch ,nicht wieder geöffnet hat oder noch nicht wieder in die Ruhelage zurückgekehrt ist. Im letzteren- Falle hat man die Sicherheit, daß alle mit Zeitverzögerung arbeitenden Schutzrelais wiederum aus der Ruhelage heraus neu anlaufen. Andernfalls besteht die Gefahr, daß die Relais nicht in der richtigen Reihenfolge ansprechen Und die zugehörigen Leitungsschalter ausschalten.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind als Beispiele in den Figuren dargestellt.

In der Fig. 1 ist eine Sammelschiene 1 dargestellt, von welcher zwei Leitungen 10 und • 20 abzweigen. Die Sammelschiene wird über eine Zuleitung 3 mit Energie versorgt. Die Leitungen 10 und 20 sind derart geschaltet, daß über diese Leitungen auch Energie zur Sammelschiene 1 hinfließen kann. * Zur Abschaltung der Leitung 10 ist ein Schalter 11 vorgesehen, der von einer Auslösespule 12 geöffnet werden kann, und in entsprechender Weise kann die Leitung 20 durch 4-5 einen Schalter 21 abgeschaltet werden, wenn eine Auslösespule 22 erregt wird. Von den Schutzrelais für die beiden Strecken 10 und 20 sind in dem Ausführungsbeispiel die Impedanzzeitrelais 13 und 23 dargestellt. Eine erfindungsgemäß zusätzlich angebrachte Vorrichtung, welche die Wirksamkeit der Impedanzzeitrelais zeitweilig aufheben kann, besteht aus den Relais 14, 15 und 24, 25. Dabei sind 14 und 24 zwei Zeitrelais mit zweckmäßigerweise einstellbarer Verzögerungszeit. Die Verzögerungszeit ist größer als die Verzögerungszeit der Schalter am entfernten Ende der Strecken 10 und 20, beispielsweise 3 bis 4 Sekunden. Die Relais 15 und 25 sind Hilfsrelais mit Arbeitskontakten 16 und 26 und je einem weiteren Kontakt 17 und 27, der sowohl in der Ruhestellung wie in der Arbeitsstellung einen Stromkreis schließt.

Die Wirkungsweise der Anordnung sei erläutert unter der Annahme, daß auf der Leitung 20 bei F ein Fehler entstanden sei. Die Fehlerstelle F liegt in der Nähe der Sammelschiene i, so daß infolgedessen nicht nur das Impedanzzeitrelais 23, sondern auch das Impedanzzeitrelais 13 anspricht. Beim Impedanzrelais 23 führt dies zur Öffnung des Schalters 21, beim Impedanzrelais 13 dagegen wird die Abschaltung der Leitung 10 durch das dort befindliche, nur durch seinen Kontakt 19 dargestellte Energierichtungsrelais, welches beispielsweise auch konstruktiv mit dem Impedanzrelais 13 vereinigt sein kann, verhindert, trotzdem das Impedanzrelais 13 seinen Kontakt geschlossen hat. Der Auslösestromkreis des Impedanzrelais 23 ist über den in der Ruhelage geschlossenen Kontakt 17 des Hilfsrelais 15 geleitet und führt von dort parallel zur Auslösespule 22 des Schalters 21 und zur Wicklung des Hilfsrelais 25. Die Wicklung des Relais 25 ist anderseits über einen Vorschaltwiderstand 28 mit dem Minuspol der Ortsbatterie verbunden. Das Hilfsrelais 25 spricht sogleich mit dem Auslöserelais'22 an und hält sich durch seinen Kontakt 26 selbst. Durch das Ansprechen des Hilfsrelais 25 erhält das Zeitrelais 24 Strom und schließt dadurch nach Ablauf seiner 'Verzögerungszeit den Kontakt 24.

Die Erregung des Hilfsrelais 25 bewirkt an seinem Kontakt 27 die Unterbrechung des Auslösestromkreises des Impedanzzeitrelais 13, so daß die Auslösung des Schalters 11 verriegelt ist, solange das Hilfsrelais 25 erregt ist. Nach Ablauf der Verzögerungszeit des Relais 24 schließt dieses die Erregerwicklung des Hilfsrelais 25 kurz, so daß dessen Anker 27 die Unterbrechung im Auslösestromkreis des Relais der Leitung 10 wieder aufhebt.

Inzwischen hat sich durch die öffnung des Schalters 21 die Energierichtung in der Leitung 10 umgekehrt. Das Energierichtungsrelais 19 hat den Schalter 11 zur Auslösung freigegeben, noch bevor das Impedanzzeitrelais 13 seinen Kontakt geöffnet hat. Der Auslösestromkreis des Schalters 11 ist aber durch den Kontakt 27 unterbrochen. Die Verzögerungszeit des Zeitrelais 24, welches den Kontakt 27 offen hält, ist aber so groß gewählt, daß vor Ablauf des Zeitrelais 24 das Impedanzrelais 13 seinen Kontakt mit Sicherheit wieder geöffnet hat, weil die Fehlerstellei⁷ nicht nur durch den Schalter 21, sondern dann" auch durch den Schalter am anderen Ende der Strecke 20 abgeschaltet ist. Dadurch ist der Leitungswiderstand wieder auf die normale Höhe gestiegen, und die Kon-

takte des Impedanzrelais" 13 haben sich wieder geöffnet. Es hat dann darauf keinen Einfluß mehr, wenn der Auslösestromkreis des Schalters 11 bei den Kontakten 27 wieder geschlossen wird.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Zeit, während welcher die Schalterauslösung verriegelt wird, so klein als eben möglich bemessen ist. Es sind in der Fig. 2 Sammelschienen 30 und 60 angedeutet, welche von Generatoren oder über Speiseleitungen mit Energie versorgt werden. An die Sammelschienen 30 und 60 sind drei parallele Leitungen 31, 32 und 33 angeschlossen. Die Schutzeinrichtung ist nur für den Schalter 34 der Leitung 32 ausgeführt. Sie enthält ein Impedanzzeitrelais 35, bestehend aus einer Stromspule 36, einer Spannungsspule 37 und einer unrunden Ferrarisscheibe 38, auf welche Strom und Spannung entgegengerichtete Drehmomente ausüben. Wie bekannt ist, stellt sich dadurch die Ferrarisscheibe 38 entsprechend dem Größenverhältnis von Strom und Spannung ein. Mit der Ferrarisscheibe 38 ist ein Einstellkontakt 39 verbunden, welcher mit einem Lauf kontakt 40 zusammen arbeitet, der von einem Zeitwerk in Gang gesetzt wird, sobald ein Anregerelais einen hierzu erforderlichen Stromimpuls gibt. Die Anordnung 35 ist an sich bekannt unddaher nicht weiter ausgeführt.

Mit der Anordnung 35, dem Schutzrelais mit Zeitverzögerung, arbeitet ein Energierichtungsrelais 41 zusammen, welches eine Stromspule 42, eine Spanrmngsspule 43 und einen Anker 44 besitzt. Der Stromkreis für die Auslösespule 45 des Schalters 34 ist in Reihe über die Kontakte 39, 40 und ein Kontaktpaar 55 des Energierichtungsrelais 41 ge-

φο führt. Die Kontakte der Relais 35 und 41 sind in der Stellung gezeichnet, in der sie den Stromkreis für die Auslösespule 45

schließen.

Wenn der Anker 44 in solcher Stellung steht, daß er ein Kontaktpaar 46 überbrückt, führt die Berührung zwischen den Kontakten 39 und 40 zur Erregung einer Spule 47. Die Spule 47 bewirkt bei ihrer Erregung durch ihren Anker 48 eine Unterbrechung des Auslösestromkreises. Gleichzeitig schließt sie dann durch ihren Anker 49 einen Haltestromkreis für sich selbst. Der Haltestromkreis besteht aber nur so lange, als die Kontakte 39 und 40 sich berühren.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß ein Fehler auf der Leitung 33 bei der Stelle 50 entstanden und durch Öffnung des Schalters 51 soeben einseitig abgeschaltet worden sei. Der Fehler 50 lag so dicht bei der Sammelschiene 30, daß nicht nur das nicht dargestellte Schutzrelais zur Auslösung des Schalters 51 seinen Kontakt geschlossen hat, sondern auch die Schutzrelais in den Leitungen 31 und 32. Bei den Leitungen 31 und 32 ist die¹ Auslösung der zugehörigen Schalter nicht zustande gekommen, weil die zugehörigen Energierichtungsrelais die Schalterauslösung verhindert haben. Nur bei der Leitung 33 war der Strom von den Sammelschienen weggerichtet. Sofort mit der Unterbrechung der Leitung 33 durch den Schalter 51 hat sieh die Energierichtung in den Leitungen 31 und 32 umgekehrt. Infolgedessen hat der Anker 44 des Energierichtungsrelais 41 die gezeichnete Stellung eingenommen. Die Kontakte 39 und 40 des Zeitrelais sind aber noch nicht wieder geöffnet, weil das Relais für die Öffnung seiner Kontakte mehr Zeit braucht als das Richtungsrelais 41, um seinen Anker 44 aus der einen Stellung in die gezeichnete Lage zu bringen. Der Anker 44 hat also bis zur Auslösung des Schalters 51 die Kontakte 46 überbrückt. Dadurch ist die Relaisspule 47 in dem Augenblick eingeschaltet worden, als die Kontakte 39, 40 einander berührten. Der Anker 49 bleibt angezogen, solange die Kontakte 39, 40 sich nicht wieder geöffnet haben. Durch den Anker 48 ist gleichzeitig der Auslösestromkreis unterbrochen. Die nachträgliehe Stellungsänderung des Ankers 44 des Richtungsrelais 41 hat "also keinerlei Wirkung, es sei denn, daß nach einer Unterbrechung der Kontakte 39, 40 diese von neuem wieder in Berührung gebracht werden, etwa durch einen Fehler, der auf der Leitung 32 entstanden ist.

Die Ruhelage der Kontakte 39, 40 ist gestrichelt angedeutet. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß der Halte-Stromkreis des Relais 47 über einen Kontakt geführt ist, der durch den Laufkontakt 40 erst dann geöffnet wird, wenn dieser in seine Ruhelage zurückkehrt.

Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht nur bei den erläuterten Beispielen anwendbar, sondern überall dort, wo mehrere beiderseitig gespeiste Leitungen zu einem Knotenpunkt vereinigt sind. Die Erfindung läßt sich vor allem auch in vermaschten Netzen anwenden und ist ferner nicht darauf beschränkt, daß für den Schutz 'der Leitung Impedanzzeitrelais verwendet sind. Sie kann . überall dort mit Nutzen angewendet werden, wo mit einem Energierichtungsrelais ein zweites Relais zusammenwirkt und wo die Gefahr besteht, daß das Energierichtungsrelais durch eine nachträgliche Stellungsänderung eine Fehlauslösung herbeiführen kann, weil das zugehörige Schutzrelais sich nicht so schnell umzustellen vermag wie das Energierichtungsrelais. Es ist auch nicht erfor-

derlich, daß jede der in dem Knotenpunkt zusammentreffenden Leitungen ein besonderes Schutzrelais, etwa Überstromzeitrelais, Impedanzzeitrelais o. dgl., besitzt. Die Erfindung kann vielmehr auch bei solchen Anlagen ausgeführt werden, bei denen beispielsweise am Knotenpunkt ein für alle Leitungen gemeinsames Spannungsabfallzeitrelais vorgesehen ist, dessen Wirkung durch Zuhilfenähme von Energierichtungsrelais selektiv gemacht ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Selektivschutzschaltung für solche Anlagen, bei denen die Auslösung eines Schalters außer von einem¹ im Fehlerfalle ablaufenden Zeitrelais auch von einem Stromrichtungsrelais abhängig ist, welches jederzeit seine Stellung ungehindert ändern kann, wenn die Stromrichtung sich ändert, dadurch gekennzeichnet, daß

   nur diejenige Relaisanordnung die Aus-

   _v lösung des zugehörigen Leitungsschalters herbeiführen kann, deren Richtungsrelais (19, 29) nicht erst nach der Schließung des Kontaktes des Zeitrelais (13, 23), welches unabhängig von der Stellung des Richtungsrelais abläuft, aus der Verriegelungsstellung in die Auslösestellung umschlägt.

   - - - 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaiseinrichtungen, die zum Schutz von min-.destens zwei in einem Speisepunkt oder Netzknotenpunkt zusammentreffenden doppelseitig gespeisten Leitungen dienen, mit Hilf seinrichtungen (15,25,47) versehen sind, durch welche eine nachträgliche Stellungsänderung eines Stromrichtungsrelais, das nach dem Ablauf des Zeitrelais die Auslösung des Schalters zunächst verhindert hat, für eine bestimmte Zeitdauer wirkungslos gemacht wird. 3, Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst ansprechende Schutzeinrichtung (¹S) 23, 35) die der anderen an demselben Punkt zusammentreffenden Leitung für eine bestimmte, zweckmäßig einstellbare Zeitdauer unwirksam macht.

   4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, während welcher die Schutzeinrichtungen unwirksam gemacht sind, größer als die Verzögerungszeit der Abschalteinrichtung am entfernten Leitungsende bemessen ist.

   5. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaiseinrichtungen (13,23) jeder Strecke beim Betätigen der zugehörigen Auslöseeinrichtung (12, 22) ein Hilfsrelais (15, 25) einschalten, welches die Auslösevorrichtungen der übrigen Schutzeinrichtungen beispielsweise durch Unterbrechung der Auslösestromkreise bis zum Ablauf eines gleichzeitig mit eingeschalteten Zeitrelais (14, 24) unwirksam macht' (Fig. 1).

   6. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzrelais (38), welches durch das zugehörige Richtungsrelais (41) an der Auslösung des zugehörigen Schalters gehindert wird, über einen von ihm selbst geschlossenen Kontakt (39, 40) eine Verriegelung dieses Leitungsschalters bewirkt, die erst nach Ablauf einer gewissen Zeitdauer wieder aufgehoben wird (Fig. 2).

   7. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterauslösung durch ein Hilfsrelais (47) verriegelt wird, für das ein Haltestromkreis besteht, solange das Schutzrelais (38) seinen Kontakt geschlossen hält.

   8. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterauslösung durch ein Hilfsrelais verriegelt wird, für das ein Haltestromkreis besteht, bis das Schutzrelais (38) in seine Ruhelage zurückgekehrt ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen