DE623238C - Schutzschaltung fuer eine mehrphasige Leitungsanlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. DEZEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 6850

Schutzschaltung für eine mehrphasige Leitungsanlage

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. März 1932 ab

Bei Doppelerdschluß liegt, wenn die Leitung mit widerstandsabhängigen Schutzrelais ausgerüstet ist, die Gefahr vor, daß beide Leitungsstrecken, in denen sich die Erdschlußstellen finden, abgeschaltet werden. Dadurch werden dann nicht nur unnötigerweise zwei Strecken statt einer abgeschaltet, sondern es werden unter Umständen auch die gesamten zwischen den beiden kranken Strecken liegenden Leitungsteile stromlos. Man hat zur Vermeidung dieses Nachteils vorgeschlagen, im Doppelerdschlußfalle die widerstandsabhängige Schutzeinrichtung unwirksam zu machen und statt dessen eine Abschaltung mit fester Zeitstaffelung eintreten zu lassen. Erforderlich sind dabei neben der widerstandsabhängigen Schutzeinrichtung auch noch Erdschlußrelais und besondere Zeitrelais mit fester Staffelung. Ein weiterer

2Q Nachteil besteht darin, daß die feste Zeitstaffelung bei ausgedehnten Leitungsanlagen mit vielen Schaltstationen außerordentlich große Verzögerungszeiten ergibt.

Diese Gefahr fehlerhafter Abschaltung läßt sich erfindungsgemäß bei einer Schutzschaltung für mehrphasige Leitungsanlagen mit nur einem vom Leitungsstrom erregten Schutzselektivrelais für alle Phasen, welches die Leitung bei Kurzschluß und Doppelerd-

schluß abschalten soli, dadurch beseitigen, daß in zwei von den drei möglichen Doppelerdschlußfällen der Strom nur ein und derselben bestimmten Phase das Relais erregt. Beim zweisystemigen Impedanzschutz oder Reaktanzschutz sind die Schaltungen derart, daß bei einem Kurzschluß zwischen denjenigen beiden Phasenleitern, welche mit Relais ausgestattet sind, beide widerstandsabhangigen Relais in Tätigkeit treten, was unbedenklich ist, weil dann beide Relais den gleichen Widerstand messen.

Bei einem Doppelerdschluß zwischen den beiden mit Schutzselektivrelais ausgerüsteten Phasenleitern sollen aber nicht beide Widerstandsrelais angeregt werden. Zu diesem Zweck verriegelt erfindungsgemäß das eine von zwei die erforderliche Umschaltung und Inbetriebsetzung der beiden Schutzselektivrelais oder auch die Auslösekreiseinschaltung bewirkenden Anregerelais zweier Phasenleiter das andere. Die Verhinderung der Auslösung eines der beiden Schutzselektivrelais könnte davon abhängig gemacht werden, daß beide Anregerelais ansprechen. Das Ansprechen der Anregerelais an sich wird dann nicht verhindert, aber das Ansprechen des einen Anregerelais bleibt wirkungslos, wenn gleichzeitig auch das zweite Anregerelais angesprochen hat. Damit die Verriegelung des Anregerelais nur im Doppelerdschlußfalle So wirksam ist, wird sie noch davon abhängig gemacht, daß ein Relais anspricht, welches

*.) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :

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

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nur im Erdschlußfalle, d. h. bei Auftreten eines Summenstromes oder einer Nullpunktsspannung, ansprechen' kann.' Dieses Relais kann beispielsweise vom Summenstrom allein erregt werden oder aber auch vom Größenverhältnis oder vom Produkt aus Nullpunkts spannung und Summenstrom abhängig sein. Der von dem einen Anregerelais gesteuerte Stromkreis wird einerseits' von dem Summenstrom oder der Erdschlußleistung oder dem Erdschlußwiderstand und anderseits vom Ansprechen des zweiten Anregerelais abhängig gemacht. Zu dem Zweck verläuft der von dem einen Anregerelais gesteuerte Stromkreis über zwei parallele Wege, von denen der eine nur geschlossen ist, wenn kein Erdschluß vorliegt, der zweite nur dann, wenn weder das zweite Anregerelais angesprochen hat noch auch die Spannung des Phasenleiters, zu dem das zweite Anregerelais gehört, gegen Erde zusammengebrochen ist. Diese Schaltung ergibt selbst dann eine einwandfreie Abschaltung eines einzelnen Erdschlusses, wenn die beiden Erdschlüsse in zwei verschiedenen Stichleitungen des Netzes entstanden sind. Es wird dann diejenige Stichleitung abgeschaltet, in welcher sich der Erdschluß in derjenigen Phase findet, deren zugehöriges Anregerelais nicht verriegelt wird. In Fig. ι ist ein Schaltschema einer Schutzeinrichtung wiedergegeben, bei welcher nur ein einziges von Strom und Spannung abhängiges Relais 1 zum Schutz einer dreiphasigen Leitung R S T vorhanden ist. Bei Auftreten eines Fehlers wird die Spannungsspule 2 durch Anregerelais 3, 4 an die geeignete Spannung angelegt. Die. Stromspule führt den Differenzstrom zweier fest eingebauter Stromwandler der Phasenleiter ST. Bei Kurzschluß liegt die Spannungsspule des Schutzrelais an einer verketteten Spannung, bei Doppelerdschluß wird die Spannung eines Phasenleiters gegen Erde verwendet. Die Umschaltung auf die Spannung gegen Erde bewirkt ein vom Summenstrom erregtes Relais 6 mit Hilfe eines Umschaltkontaktes 7. Soweit wie bis jetzt beschrieben, ist die Anordnung bekannt bzw. bereits vorgeschlagen. Neu dagegen ist die aus einem Hilfsrelais 8 und einem unterbrechungslos arbeitenden Umschaltkontakt 9 bestehende Anordnung, mit deren Hilfe der Stromwandler in der Phasenleitung .9 über die Wicklung 13 des Summenstromrelais 6 kurzgeschlossen werden kann, so daß dann die Relaisspule S nur den Strom des Stromwandlers im Phasenleiter T führt. Die Kurzschlußvorrichtung 8, 9 des Stromwandlers der Phase 5" soll ihre Wirkung ausüben, wenn ein Doppelerdschluß auf den Pha-.senleitern S und T entstanden ist, damit in diesemFalle das Schutzrelais 1 nur vom Strom des Leiters T und der Spannung dieses Leiters gegen Erde abhängt. Man erzielt also damit den großen Vorteil, daß die Stromspule 5 des Schutzrelais im Doppelerdschlußfalle nicht von der Differenz der Phasenströme erregt wird. Im Doppelerdschlußfalle kann die Differenz der Ströme in den betroffenen Phasenleitern zwischen den beiden Erdschlußstellen völlig verschwinden, sofern eine Speisung der Fehlerstellen von zwei Seiten möglich ist. In diesem Falle würde das Relais den Strom Null erhalten und, wenn es beispielsweise ein Widerstandsrelais ist, einen sehr großen Leitungswiderstand feststellen und demzufolge . nicht in Tätigkeit treten. Dadurch, daß man im Doppelerdschlußfalle nur den Strom und die Spannung eines Phasenleiters für die Relaisbetätigung benutzt, vermeidet man die eben gezeigte Gefahr. Wenn der Doppelerd-Schluß nur einen der beiden Phasenleiter trifft, deren Stromwandler an das Relais angeschlossen" sind, ergibt sich von vornherein bereits eine richtige Wirkung des Relais. Bei Kurzschluß kann die Stromdifferenz nicht zufällig Null werden, weil es dort nur eine einzige Fehlerstelle gibt und nicht, wie beim Doppelerdschlußfalle, zwei unter Umständen weit auseinanderliegende Fehlerstellen, zwischen denen sich gerade die für die Abschaltung des Doppelerdschlusses verantwortlichen Relais befinden.

Damit der eine Stromwandler nur bei Doppelerdschluß aus der Relaisschaltung herausgenommen wird, ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Anordnung so getroffen, daß er nur dann durch das Hilfsrelais 8 und den Schalter 9 kurzgeschlossen wird, wenn derjenige Phasenleiter, dessen Stromverhältnisse bei Doppelerdschluß für die Relaiswirksamkeit maßgebend sein soll, Überstrom führt und wenn außerdem durch das Auftreten eines Summenstromes angezeigt wird, daß sich das Relais zwischen zwei Erdschlußstellen -befindet. Deshalb wird in dem Schaltschema der Fig. 1 der Kurzschließer 9 durch das Relais 8 nur dann betätigt, wenn das Überstromanregerelais 3 angesprochen und seinen Kontakt 10 und außerdem das Summenstromrelais 6 angesprochen und seinen Kontakt 11 geschlossen hat.

Die Stromwandler in den Phasenleitern S und T sind, weil die Stromspule 5 des Relais ι normalerweise von der Differenz der Ströme in diesen Phasenleitern erregt werden soll, in Reihe geschaltet. Der Stromwandler in dem Phasenleiter R dagegen ist mit einem der anderen beiden Stromwandler, und zwar in dem Ausführungsbeispiel mit dem Wandler der Phased parallel geschaltet. Das Summenstromrelais 6 besitzt nun zwei Wicklungen. Die Wicklung Γ2 wird vom Strom des

Phasenleiters T erregt und ist zu diesem Zweck mit dem Überstromanregerelais, 3 in Reihe geschaltet. Die Wicklung 13 wird von den parallel geschalteten Stromwandlern der Phasenleiter R und vS" erregt. Die Felder der Spulen 12 und 13 addieren sich geometrisch derartig, daß das resultierende Feld der geometrischen Summe der Sekundärströme der drei Stromwandler entspricht. Im erdschlußfreien Zustand und wenn die Anschlußstelle der drei Stromwandler bei Doppelerdschluß im Netz nicht zwischen beiden Erdschlußstellen liegt, ist diese Summe gleich Null. Statt dem Summenstromrelais 6 zwei Erregerwicklungen zu geben, kann man auch einen Zwischenwandler für die Summierung der Erregerströme der Spulen 12 und 13 anwenden. Das Summenstromrelais 6 kann auch ein von der Erdschlußleistung oder dem Erdschlußwiderstand abhängiges Relais sein.

In Fig. 2 ist die Erfindung an Hand eines Schaltbildes für einen zweisystemigen Schutz erläutert. Bei Doppelerdschluß derjenigen beiden Phasenleiter, welche mit widerstandsabhängigen Schutzselektivrelais ausgestattet sind, tritt nur eines von den beiden Schutzrelais in Tätigkeit, damit nicht, wenn die beiden Erdschlußstellen zufällig etwa gleich weit vom nächsten Relaisort entfernt liegen, an beiden Relaisorten nach der gleichen Relaisverzögerungszeit abgeschaltet wird. Es würden dadurch große Leitungsstücke spannungslos, welche bei der fast regelmäßig vorhandenen Erdschlußstromkompensation gar nicht außer Betrieb gesetzt zu werden brauchten, weil es genügt, die eine Erdschlußstelle abzuschalten.

In der Fig. 2 sind die widerstandsabhängigen Schutzselektivrelais durch viereckige Umrahmungen 30 und 31 sowie durch je eine Stromspule 32 (33) und eine Spannungsspule 34 (35) und durch Relaiskontakte 36 und 37 schematisch dargestellt. Die Anregerelais sind nur durch ihre gesteuerten Kontakte 38, 39, 40, 41, 42 und 43. angedeutet. Die Kontakte

38, 39 und 40 sowie die Kontakte 41, 42 und 43 sind untereinander parallel geschaltet und steuern den Erregerstromkreis je eines Gleichstrommagneten 44 bzw. 45. Diese Gleich-

50" strommagnete steuern mit der gleichen Wirkung, wie dies die Anregerelais in Fig. 1 tun, Umschaltkontakte, durch welche die Spannungsspulen 34 und 35 der widerstandsabhängigen Relais, je nachdem zwischen welchen Phasenleitern der Fehler entstanden ist, an die passende Spannung angeschlossen werden.

Die Relais, welche die Kontakte 38, 41 und

39, 42 und 40, 43 steuern, sprechen auf verschiedene Zustandsänderungen oder Meßgrößen der Leitungen an. Beispielsweise können die Kontakte 38 und 41 von Überstromrelais, die Kontakte 39 und 40 bzw. 42 und 43 von Impedanzkipprelais· gesteuert werden. Statt der beiden Kontakte 39 und 40 oder der beiden Kontakte 42 und 43 kann dann ein einziger Kontakt verwendet werden, welcher von einem Anregerelais, geschlossen wird, wenn das Produkt gleichphasiger Komponenten zweier Netzspannungen im Verhältnis zu der Stärke des Stromes in dem gemeinsamen Leiter einen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Die Kontakte 41, 42 und 43 schalten, wenn sie geschlossen werden, auf jeden Fall das Hilfsrelais 45 ein. Die Schließung der Kontakte 38, 39 und 40 aber hat für das Relais 44 nur dann Bedeutung, wenn entweder der Strom weg über einen Kontakt 46 oder der Stromweg über die in Reihe liegenden Kontakte 47 und 48 zum Minuspol der Ortsbatterie vorbereitet ist. Wenn ein Doppelerd-Schluß auftritt, spricht das vom Summenstrom oder von der Nullpunktsspannung oder von der Nullpunktsleistung oder dem Quotienten aus Nullpunktsspannung und Nullpunktsstrom gesteuerte Relais 49 an und öffnet den Kontakt 46. Es ist dann die Erregung des Hilfsrelais 44, d. h. die Erregung des zur Phase R gehörenden widerstandsabhängigen Relais, nur noch möglich, wenn das zum Phasenleiter T gehörende Widerstandsrelais nicht angeregt worden ist, weil nur dann der Kontakt 47 geschlossen ist. Außerdem .muß auch der Kontakt 48 geschlossen sein, d. h. die Spannung zwischen dem Phasenleiter T und Erde muß ihre volle Höhe besitzen. Infolgedessen kann also die Spannungsspule des Relais R dann nicht erregt werden, wenn gleichzeitig der Phasenleiter T Erdschluß hat. Da sich somit die Hilfsrelais 44 und 47 gegenseitig verriegeln und da ferner über diese Hilfsrelais in an sich bekannter Weise die Inbetriebsetzung der beiden Schutzselektivrelais oder auch die Auslösekreiseinschaltung bewirkt wird (in der Zeichnung nicht dargestellt), ist eine besondere Verriegelung des Schutzselektivrelais R nicht erforderlich. Bei einem Doppelerdschluß der Phasenleiter R und T bleibt die Abschaltung der Fehlerstelle dann stets dem in der Phasenleitung T liegenden Schutzrelais überlassen, so daß also nicht unnötig viele Schalter im Netz fallen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   r. Schutzschaltung für eine mehrpha- ng sige Leitungsanlage mit nur einem vom Leitungsstrom erregten Schutzselektivrelais für alle Phasen, welches die Leitung ■ bei Kurzschluß und Doppelerdschluß abschalten soll, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei (5*., T₁ R₁ T) von den drei mög-• liehen Doppelerdschlußfällen der Strom

   nur ein und derselben bestimmten Phase (T) das Relais (i) erregt (Fig. i).
2. 2. Schutzschaltung für eine mehrphasige Leitungsanlage mit zwei von je einem Leitungsstrom erregten S'chutzselektivrelais für alle Phasen, welche die Leitung bei Kurzschluß und Doppelerdschluß abschalten sollen, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das eine von zwei in je

   ίο einem Phasenleiter liegenden Anregerelais das andere verriegelt oder von zwei die erforderliche Umschaltung und Inbetriebsetzung der beiden Schutzselektiv·; relais oder auch die Auslösekreiseinschaltang bewirkenden, von den Anregerelais zweier Phasenleiter gesteuerten Hilf srelais (44, 47) das eine '(47) das andere (44) im Doppelerdschlußfall verriegelt und infolgedessen in zwei von den drei mögliehen Doppelerdschlußfällen nur das Relais derselben bestimmten Phase (T) die • Auslösung bewirkt (Fig. 2).
3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, bei welcher für den Schutz einer Drehstromleitung ein vom Leitungswiderstand abhängiges und von der Differenz zweier Phasenleiterstrpme erregtes Schutzrelais (1) vorgesehen ist, das durch Minimalspannungsrelais oder Überstromrelais (3, 4) oder durch Relais, welche sowohl von der Spannung als auch vom Strom der Leitung abhängig sind oder von sonstigen Anregerelais an die geeignete Spannung angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansprechen solcher Anregerelais, welche einen Fehler zwischen den beiden Phasenleitern (S, T) anzeigen, deren Differenzstrom das Relais erregt, und bei gleichzeitigem Ansprechen eines Erdschlußrelais (Summenspannung-, Summenstrom-,-Erdschlußleistung- oder Erdschlußwiderstandsrelais) die Differenzstromschaltung des Relaisstromkreises in eine solche Schaltung übergeführt wird, daß das Schutzrelais nur den Strom eines Phasenleiters (T) erhält (Fig. i).
4. 4. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Summenstrom der Erdschlußleistung oder dem Erdschlußwiderstand abhängiges Relais (6) bei seinem Ansprechen einen der für die Stromdifferenzbildung dienenden Wandler (S) derart kurzschließt, daß der Strom dieses Wandlers nicht über das Schutzrelais fließt /Fig, 1).
5. 5. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Schutzrelais mehrere parallel wirkende Anregerelais (38 bis 43) vorgesehen sind (Fig. 2).

   Hierzu r Blatt Zeichnungen