DE617767C - Schutzeinrichtung fuer Transformatoren - Google Patents

Description

Zum Schutz, von Transformatoren sind zahlreiche Schaltungen entwickelt worden, die im wesentlichen auf dem Vergleich der Stromstärken oder der Leistungen auf beiden Seiten des Transformators beruhen. Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, Mehrwicklungstransformatoren, d. h. also Transformatoren, welche mehr als zwei Energieübertragungsleitungen miteinander koppeln und eine ent- sprechende Anzahl vollständiger Wicklungen, bei Dreiphasenstrom also eine entsprechende Anzahl dreiphasiger Wicklungen, besitzen, selektiv zu schützen. Zur Unterscheidung zwischen inneren und äußeren Fehlern werden die Energierichtungen in den angeschlossenen Leitungen überwacht. Als Kennzeichen eines Fehlers wird außerdem das Auftreten von Überstrom oder das Zusammenbrechen des Widerstandes angesehen und zum Auslösen eines Anregerelais benutzt. Ein Mehrwicklungstransformator erhält zur Durchführung der Erfindung Energierichtungsrelais in allen Leitungen, die zu den Wicklungen führen. Wenn ein Fehler im Transformator entsteht, werden durch die Anregerelais nur diejenigen Energierichtungsrelais zur Wirkung gebracht, die beispielsweise zu Überstrom führenden Wicklungen gehören. Nur die ansprechenden Energierichtungsrelais entscheiden, ob der Fehler im Transformator oder außerhalb liegt. In den Transformator hineinfließende Leistung wird im folgenden als Rückwärtsleistung und vom Transformator wegfließende Leistung als Vorwärtsleistung bezeichnet. Die Energierichtungsrelais sind so mit Kontakten ausgerüstet, daß bei Vorwärtsleistung die sog. Vorwärtskontakte, bei Rückwärtsleistung die Rückwärtskontakte geschlossen werden. Alle Vorwärtskontakte einerseits und alle Rückwärtskontakte andererseits sind zusammengefaßt, derart, daß eine Auslösung nicht erfolgen kann, wenn nicht mindestens ein Richtungsrelais Rückwärtsleistung feststellt, d. h. seinen Rückwärtskontakt schließt. Andererseits kommt auch keine Abschaltung zustande, +5 sobald nur ein einziges unter den ansprechenden Richtungsrelais Vorwärtsleistung feststellt. Dies läßt sich erfindungsgemäß in der Weise durchführen, daß ein über alle beim Ansprechen der Richtungsrelais bei Rück·' wärtsleistung parallel geschalteten Rückwärtskontakte verlaufender Stromkreis zur Betätigung der Auslösevorrichtung über eine Unterbrechungsstelle geführt ist, die geöffnet wird, sobald, ein ansprechendes Energierichtungsrelais Vorwärtsleistung feststellt. Über die beim Ansprechen der Richtungsrelais bei Vorwärtsleistung parallel geschalteten Vorwärtskontakte der Richtungsrelais verläuft zu dem Zweck ein Stromkreis für die Erregerspule eines Hilfsrelais, das die eben erwähnte Unterbrechungsstelle in der gemeinsamen Leitung der Rückwärtskontakte öffnet.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren, welche Ausführungsbeispiele darstellen.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden; ,

Dipl.-Ing. Hermann Neugebauer in Berlin-Spandau.

In Fig. ι ist ein Dreiwicklungstransformator durch die drei Kreise I, II, III dargestellt Von jeder dieser Wicklungen führt ein Leitungsstrang fort. Diese Leitungsstränge, die also im Drehstromnetz dreiphasig sind, sind in der Figur mit i, 2 und 3 beziffert. Die Leitungsstränge besitzen Abschaltstellen 10, 20 und 30', die durch Auslösespulen n, 21 bzw. 31 geöffnet werden können. Von jedem der einzelnen Leitungsstrange führen Stromwandlersekundärkreise 12, 22 und 32 weg, welche den Strom zur Erregung von Überstromrelais 13, 23 bzw. 33 und Richtungsrelais 14,24 bzw. 34 führen. Die Richtungsrelais 14,24 bzw. 34 erhalten ihre Spannung vom Leitungsstrang 1. Es ist im allgemeinen nicht notwendig, für jeden Leitungsstrang besondere Spannungswandler vorzusehen. Tritt bei einem Fehler im Transformator I, II, III Überstrom nur im Leitungsstrang 1 auf, so . wird dadurch das Überstromrelais 13 zum Ansprechen gebracht, das seinerseits ein Zeitrelais 15 zum Ansprechen bringt. Relais 15 besitzt einen Vorkontakt und einen Hauptkontakt. Über den Vorkontakt erhält der Hilfsmagnet 16 des Energierichtungsrelais 14 Strom, aus der Ortsbatterie, was zur Folge hat, daß sein Klappanker 17 gegen die Kontakte 18, 19 und 101 gerückt wird. Je nach der Stellung des Ankers des Richtungsrelais steht ein Isolierplättchen 110 unter dem Kontakt 18 oder unter dem Kontakt 19. Unter dem Kontakt 18 steht das Isolie'rplättchen 110 dann, wenn Rückwärtsleistung auftritt. Kontakt 18, der Vorwärtskontakt, bleibt dann vom Klappanker 17 isoliert, während Kontakt 19 Verbindung mit dem positiven Pol der Ortsbatterie bekommt. Gleichzeitig · erhält auch Kontakt 101 Verbindung mit der Plusklemme der Ortsbatterie. Über Kontakt 19 erhält ein Hilfsrelais 102 Strom aus der Ortsbatterie. Das Hilfsrelais 102 legt seine beiden Anker aus der gezeichneten Lage um. Durch seinen Wechselkontakt 103 wird dadurch ein Stromkreis geschlossen, der vom Pluspol der Ortsbatterie über 17, 101, 103, 104 und 105 verläuft. 104 ist der Ruhekontakt eines Hilfsrelais 106. 105 ist ein Zeitrelais, beispielsweise ein Zeitrelais mit kurzer Verzögerungszeit. Bei dem eben beschriebenen Stromkreis wird 'Relais 105 erregt, sofern der Kontakt 104 geschlossen ist. Nach der Erregung des Relais 105 schließt dieses seinen Kontakt 107, -und nun wird der Auslösestromkreis für die Spule Ii des Leitungsschalters 10 geschlossen. Der Strom verläuft vom Pluspol der Ortsbatterie über 107, den zweiten Anker 108 des Hilfsrelais 102, Auslösespule 11 zum Minuspol der Ortsbatterie.

Wenn gleichzeitig mit dem Auftreten des Uberstromes und der Rückwä'rtsleistung im Leitungsstrang 1 Überstrom und Vorwärtsleistung in einem der anderen Leitungsstränge, beispielsweise im Leitungsstrang 2, eintritt, ist dies ein Anzeichen dafür, daß nicht im Transformator I, II, III, sondern außerhalb des Transformators ein Fehler entstanden ist. Die Abschaltung des Transformators wird dann verriegelt.

An den vorhin beschriebenen Vorgängen in den Relais 13, 14, 15,110 ändert sich nichts. Bei den entsprechenden Relais 23, 24, 25, 202 treten folgende Schaltungen ein: Relais 23 schließt seinen Kontakt, -Relais 25 schließt seinen Vorkontakt, über den der Klappmagnet 26 des Energierichtungsrelais 24 Strom bekommt. Das Isolierplättchen 21Q des Richtungsrelais 24 hat solche Stellung eingenommen, daß Kontakt 28 Strom bekommt, während Kontakt 29 von dem Klappanker 27 isoliert ist. Kontakt 201 bekommt ebenso wie Kontakt 101 des Richtungsrelais 14 bei jeder Betätigung des Richtungsrelais Verbindung mit dem Pluspol der Ortsbatterie. Das Hilfsrelais 202 wird im Gegensatz zum Relais 102 nicht erregt, weil der Kontakt 29 im Gegensatz zu Kontakt 19 keine Verbindung mit dem Pluspol der Ortsbatterie erhält. Über Kontakt 201 fließt infolgedessen ein Strom vom Pluspol der Ortsbatterie über 27, 201, Kontakt 203, der in der Ruhelage bleibt, und die Wicklung des' Relais 106 zum Minuspol der Ortsbatterie. Relais 106 wird also erregt und öffnet seinen Kontakt 104. Dadurch wird der Stromkreis, der im vorigen Falle vom Pluspol der Ortsbatterie über den Klappanker 17, Kontakt 101, Kontakt 103, Kontakt 104 zum Relais 105 geschlossen war, bei 104 unterbrochen. Dadurch kommt Relais 105 nicht zum Ansprechen» so daß auch Kontakt 107 offen bleibt. Der Auslösestromkreis über Kontakt 108 und ebenfalls der Auslösestromkreis über Kontakt 208 kommt nicht zustande. Die Auslösespulen 11 und 21 bleiben stromlos. Die Auslösung dieser Schalter ist also verriegelt, damit die Abschaltung des kranken Leitungsstranges von dem zugehörigen Leitungsschutzrelais vorgenommen werden kann. Zur Sicherheit gegen das Bestehenbleiben eines Fehlers in einer Leitung infolge Versagens des betreffenden Leitungsschutzrelais sind die Zeitrelais 15 und 25, wie schon erwähnt, mit einem Hauptkontakt versehen. Dessen Verzögerungszeit ist größer gewählt als die Verzögerungszeit des am nächsten am Transformator liegenden Leitungsschutzrelais. So wie in den beiden vorhergehenden Fehlerfällen erläutert ist, arbeitet die Schutzeinrichtung auch, wenn der Fehler beispielsweise auf dem zweiten oder dem dritten Leitungsstrang entstanden ist. Es ist dabei ein Vorteil der Erfindung, daß es für das Arbeiten

der Schutzeinrichtung unwesentlich ist, ob mehrere Leitungen Energie zur Fehlerstelle liefern können oder nur eine. Auch ist es 'unwesentlich, wieviel Wicklungen der zu schützende Transformator besitzt. Die Schutzeinrichtung besitzt den großen Vorteil, daß sie beliebig erweitert werden kann, ohne daß darum in Kauf genommen werden muß, daß irgendwelche Stromkreise über eine wachsende Zahl von in Reihe liegenden Kontakten geleitet werden müssen.

Die Schaltung hat die Eigentümlichkeit, daß sie nur diejenige Leitung abschaltet, welche Fehlerenergie, d. h. Rückwärtsenergie, führt und deren zugehöriges Anregerelais, beispielsweise Überstromrelais, in Tätigkeit getreten ist. Stellt man die Forderung, daß bei einem Fehler im Transformator nicht nur die den Fehler speisende Leitung, sondern überhaupt alle Leitungen abgeschaltet werden, die möglicherweise Energie zur Fehlerstelle hinleiten können, dann empfiehlt sich die in Fig. 2 dargestellte Abwandlung der Erfindung.
Die Ausführungsform gemäß der Fig. 2 enthält grundsätzlich die gleichen Relais wie die Anordnung gemäß Fig. 1. Bei den Energierichtungsrelais dagegen ist angenommen, daß das Energierichtungsrelais in jedem Falle, in dem nicht eine Vorwärtsleistung bestimmter Größe auftritt, Rückwärtsleistung anzeigt. Es ergibt sich daraus folgende nach Erläuterung der Fig. 1 leicht verständliche Wirkungsweise. Das Überstromrelais A₁ spricht auf Überstrom im Leitungsstrang· 1 an. Es betätigt ein Zeitrelais S₁, das einen Vorkontakt und einen Hauptkontakt besitzt. Über den Vorkontakt erhält der Klappmagnet UZ₁ des Richtungsrelais R₁ Strom, so daß der Klappanker 17 R₁ gegen die über ihm befmdliehen Kontakte 18 R₁ und 19 A₁ angedrückt wird. Steht dabei das Isolierplättchen 110 R₁ in der gezeichneten Ruhelage, so bleibt der Vorwärtskontakt 18 R₁ gegen den Klappanker 17 R₁ isoliert. Der Rückwärtskontakt 19 R₁ dagegen wird mit dem Pluspol der Ortsbatterie verbunden und bewirkt, wie bei Fig. 1 beschrieben, über einen geschlossenen Kontakt 104 die Erregung eines Hilfsrelais 105. Das Hilfsrelais 105 schließt nach Ablauf seiner eingestellten Zeit seinen Anker 107 und legt dadurch den Pluspol der Ortsbatterie an die Ruhekontakte der Relaisanker 108,208 und 308, welche den Hilfsrelais 102, 202, 502 angehören. Dadurch werden die Auslösespulen 11, 21 und 31 an Spannung gelegt, so daß sämtliche Leitungsstränge infolge des Ansprechens des Richtungsrelais R₁ auslösen. Die Abschaltung unterbleibt, wenn in einem einzigen Leitungsstrang Vorwärtsleistung von

Go solcher Höhe herrscht, daß dadurch das Isolierplättchen eines der Richtungsrelais R₁, R₂ und R₃ in eine Lage gebracht wird, in der es den zugehörigen Rückwärtskontakt verriegelt, d. h. seine Verbindung mit dem Pluspol der Ortsbatterie verhindert. Es kommt dann über den Kontakt 103, 203 oder 303, wie bei Fig. 1 beschrieben, ein Stromkreis zur Erregung des Relais 106 zustande, so daß der Erregerstromkreis für das Relais 105 bei 104 unterbrochen wird.

Bei einem sehr naheliegenden Kurzschluß fehlt den Energierichtungsrelais unter Umständen die Spannung, so daß sie ihr Isolierplättchen nicht einstellen können. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 2 hat dies immer die Wirkung, daß das Isolierplättchen in der gezeichneten Stellung steht, so daß die Abschaltung nicht verhindert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. ι dagegen, bei der sich das Isolierplättchen der Richtungsrelais im Falle vollkommenen Zusammenbruches der Spannung in der Mittelstellung befindet, werden durch die Klappanker der von den Überstromrelais eingeschalteten Richtungsrelais sowohl die Vorwärtskontakte als auch die Rückwärtskontakte geschlossen. Dadurch werden auch die zugehörigen Hilfsrelais 102, 202 und 302 erregt. Jedes von diesen· bewirkt, daß über den Rückwärtskontakt seines Richtungsrelais ein Stromkreis zur Erregung des Relais 105 zustande kommt, während gleichzeitig durch die Kontakte 103, 203 die Erregung des Hilfsrelais 106 unmöglich gemacht wird. Dadurch ist die Auslösung derjenigen Leitungsstrecken sichergestellt, deren Überstromrelais ange- ^s sprachen haben. Die Zeitrelais 15,25 und 35 können ferner unabhängige Zeiteinstellung besitzen oder auch stromabhängig, spannungsabhängig oder strom- und spannungsabhängig sein, beispielsweise Impedanzzeitrelais sein.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Schutzeinrichtung für Transformatoren mit mehr als zwei Wicklungsseiten, bei denen in Abhängigkeit von Anrege-. relais die Energierichtungen in den äußeren Leitungen des Transformators überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle im fehlerlosen Leitungszustand geöffnete Vorwärts- und Rückwärtskontakte besitzenden Richtungsrelais (14, 24, 34), die in den Transformator hineinfließende Energie feststellen, einerseits und alle Richtungsrelais, welche aus dem Transformator hinausfließende Energie feststellen, andererseits unter sich parallel auf Abschaltung bzw. Abschalteverriegelung wirken, derart, daß die Abschaltung erfolgt, wenn auch nur ein Richtungsrelais einwärts zeigt, sofern nicht gleichzeitig

   wenigstens ein Richtungsrelais nach auswärts weist.

   2, Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der Einstellung jedes angelegten Richtungsrelais (14, 24, 34) die Erregung je eines Hilfsrelais (102, 202, 302) abhängt, das bei fehlendem Energiefluß und bei Energiefluß zum Transformator hin auf Abschaltung wirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen