DE623408C - - Google Patents

Description

Zum Selektivschutz elektrischer Netze ist es bekannt, Relais zu verwenden, deren Ablaufzeit von dem Quotienten aus Strom und Spannung, also von einer Widerstandsgröße der überwachten Leitung abhängig ist. Man hat bereits ein derartiges Relais in der Weise hergestellt, daß man zwei Kontakte aufeinander zu sich bewegen läßt, von denen der eine mit im wesentlichen konstanter Gesch windigkeit sich bewegt, während der andere aus einer Kurvenscheibe besteht, die durch ihre Stellung innerhalb der Bewegungsbahn des ersten Kontaktes dessen Hub zur Kontaktgabe regelt. Die Kurvenscheibe wird dabei von einem System verstellt, das von dem Quotienten aus Strom und Spannung unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung abhängig ist. Zum Antrieb des ersten Kontaktes dient ein Kraftspeicher, der beim Arbeiten entladen wird. Das Aufziehen dieses Kraftspeichers geschieht jedoch von Hand, so daß von Zeit zu Zeit der Einbauort der Relais aufgesucht und der Kraftspeicher neu aufgezogen werden muß. Dieser muß dabei so ausgebildet sein, daß er mehrere Betätigungsmöglichkeiten des Relais erlaubt.

Die Erfindung strebt nun an, dein Kraftspeicher dadurch zu vereinfachen, daß er nur eine ganz geringe Anzahl von Betätigungsmöglichkeiten zu gestatten braucht und daß ein Aufziehen von Hand nicht mehr erforderlich ist. Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß der Kraftspeicher des Kontaktsystems beim Beginn einer Ruhepause durch ein von der Netzspannung abhängiges System wieder aufgeladen. Zweckmäßig ist es, das zeitabhängige Sj^stem von einer von der Spannung abhängigen Bremse beeinflussen zu lassen, weil hierdurch der Einfluß der Spannung gegenüber dem Strom mehr hervortritt, ein Faktor, der besonders in linearen und nicht stark vermaschten Netzen von großer Bedeutung ist.

Eine Ausführungsform ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. 1 ist der Quotientenmesser, dessen. Wicklungen gekreuzt sind und am Strom/ und an der Spannung £ liegen, 4 die Daumenscheibe, 2 das bewegliche Kontaktsystem, welches beim Arbeiten durch das Gewicht herabsinkt und beim Auftreffen seines Spornes auf die Daumenscheibe 4 den Kontakt 5 schließt.

Die Bewegung des Kontaktsystems 2 wird · durch irgendeine Bremsvorrichtung, z. B. eine Wirbelstrombremse 3, verzögert, indem zwisehen dem Kontaktglied 2 und der Wirbelstrombremse 3 ein Zugorgan eingeschaltet ist. Die Bremse ist als Wirbelstrombremse dargestellt. Die Scheibe 7 rotiert im Felde eines Permanentmagneten 6.

Auf die gleiche Drehscheibe 7 oder eine andere mit ihr gekuppelte wirkt ferner ein Spannungssystem 8, beispielsweise ein Zählermagnet, welcher an der Netzspannung E liegt

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und diirch einen Kurzschlußring in bekannter Weise ein Drehmoment auf die Scheibe ausübt.

Außerdem enthält das Gerät noch ein vom Hauptstrom/ oder von einem abgezweigten oder durch Stromwandler umgewandelten Strom gespeistes Hauptstrommagnetsystem io, welches durch. Anziehen seines Ankers die Klinke 9 lüftet und dadurch die Bremse to zum Ablauf freigibt. Mit dem Anker des Hauptstromsystems io ist noch ferner ein Kontakt 13 verbunden, welcher mit einem zweiten Kontakt 11 in Reihe geschaltet ist, der von der Bremse in der hochgehobenen Stellung geöffnet wird. Parallel zu den beiden Kontakten 11 und 13 ist gestrichelt ein Widerstand 12 gezeichnet, welcher zunächst fortzudenken ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Das Gerät ist im Ruhezustand dargestellt. Tritt nun ein Strom ein, welcher die für das Ansprechen bestimmte und am Hauptstrommagnet 10 eingestellte Grenze überschreitet, so zieht dieser Magnet seinen Anker an, gibt die Bremse mittels der Klinke 9 frei und öffnet den Kontakt 13. Die Spannungswicklung 8 an der Bremse ist ausgeschaltet, wirkt also nicht; durch das Gewicht des Kontakthebels 2 sinkt dieser herunter, wobei die Bewegung durch die Bremse mittels der vom Permanentmagneten 6 ürder Scheibe 7 erzeugten Wirbelströme verzögert wird. Wenn die Bremse angefangen hat zu laufen, schließt sich der Kontakt 11. Dieses ist aber wirkungslos, da sich vorher schon der Kontakt 13 geöffnet hat. Das Spannungssystem ist also ausgeschaltet, die Bremse läuft ungestört ab, bis der Sporn am Kontaktsystem 5 auf die Daumenscheibe 4 trifft und damit schließlich die Schließung des Kontaktes 5 und die Speisung der - Auslösespule 16 durch die Batterie 15 erfolgt.

Dieses ist der Vorgang an der dem Fehler benachbarten Schaltstelle, und zwar an dem Schalter, bei dem der Strom aus der Station herausgeht. Die Zeit ist durch den Hub des Kontakthebels 2 und dieser durch die Stellung der Daumenscheibe 4 gegeben, -welche sich bei Strom aus der Station heraus im Sinne des Uhrzeigers bewegt, und zwar um so weiter, je höher die Spannung und je niedriger der Strom ist, je größer also die Impedanz des Leitungsteiles von dieser Station bis zum Fehlerort ist. Der Einfluß der Phasenverschiebung spielt keine wesentliche Rolle, da diese bei vollständigen Schlüssen annähernd den gleichen Wert behält.

Bei einem Schalter in der gleichen Station,

bei dem der Strom von der Zentrale in die Station hineinfließt, der also nicht zur Ausschaltung des Fehlers dient, macht das Quotienteninstrument einen umgekehrten Ausschlag. Es bewegt sich entgegen dem Uhrzeiger, so daß der 'Weg für den Kontakthebel 2 sehr stark vergrößert wird und die Auslösung nicht mehr erfolgt, weil der Schalter der ausgehenden Leitung vorher den Fehler abgeschaltet hat. Will man auch im Falle des Versagens dieses letzteren Schalters die Auslösung von Schaltern, welche die Station speisen, verhindern, so kann man die- "70 ses durch den Anschlag 14 bewirken, welcher den Kontakthebel 2 aufhält, ehe das Kontaktsystem 5 mit dem zurücktretenden Rand der Daumenscheibe am Quotientenmesser 1 in Berührung kommt.

Bei allen Schaltern für herausgehenden Strom, welche weiter von der Fehlerstelle entfernt sind als der -ihr unmittelbar benachbarte, und bei allen Schaltern für hineinfließenden Strom wird also die Bewegung des Kontakthebels 2 entweder nicht bis zu Ende gebracht oder durch den Anschlag 14 aufgehalten, bis die Ausschaltung des Fehlers erfolgt ist. In diesem Augenblick verschwindet der Fehlerstrom; der Maximalmagnet 10 läßt seinen Anker 10 los und schließt den Kontakt 13. Da auch 11 geschlossen ist, erhält der Spannungsmagnet 8 volle Spannung und zieht nun die Bremse 3 hoch, bis diese sich hinter der Klinke 9 verklinkt und gleichzeitig oder unmittelbar danach den Kontakt 11 öffnet, worauf das Spannungssystem 6 abgeschaltet und der Ruhezustand wiederhergestellt ist. Die Relais sämtlicher Schalter, die nicht ausgeschaltet haben, gehen also von selbst in die Ruhelage zurück, ebenso auch die Relais des auslösenden Schalters, falls die Spannung vor diesem abgenommen ist.

In der Zeichnung ist noch ein Widerstand 12 gestrichelt dargestellt. Bei der bisher beschriebenen Wirkung ist er nicht nötig, und so lange er fehlt, ist die Geschwindigkeit der Bremse von Strom und Spannung unabhängig. Ist der Widerstand vorhanden, so wirkt der Spannungsmagnet 8 mit verringerter Kraft dem Gewicht des Kontakthebels 2 entgegen, verzögert also die Auslösung, und zwar um so mehr, je höher die Spannung an der betreffenden Stelle ist, je weiter also der Schalter von der Fehlerquelle liegt. Durch die Einfügung dieses Widerstandes und die Benutzung des Spannungsaufzugsmagneten 8 zur verstärkten Bremsung beim Ablauf wird also der Einfluß der Spannung auf die Zeit wesentlich verstärkt, was unter Umständen von besonderer Bedeutung ist, insbesondere da dieser Einfluß bei verhältnismäßig hoher Spannung infolge des quadratischen Charakters der Einwirkung des Spannungsmagneten 8 auf die Bremse stark wird. Man erreicht dadurch eine bessere Staffelung der Auslösezeiten, als sie beim einfachen Distanz-

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schutz vorhanden ist, wo die Auslösezeit proportional der Impedanz, also dem Quotient aus Spannung durch Strom ist. Hier kann man die Abhängigkeit von der Spannung S steigern und der quadratischen Funktion nähern, während die Abhängigkeit vom Strom durch das Quotienteninstrument gegeben ist und dadurch unbeeinflußt bleibt.

An Stelle des Maximalstrommagneten io

ίο kann gegebenenfalls ein Wattrelais oder, falls es sich um den Schutz gegen Erdanschlüsse handelt, ein- Blindstromrelais treten.

Die Anordnung mit Verwendung des Quotientenrelais bietet den besonderen Vorteil, daß die bei anderen auf die quadratische Funktion aufgebauten Relais notwendigen besonderen Energierichtungsrelais fortfallen, da das Quotientenrelais je nach der Energierichtung in dem einen oder anderen Sinne ausschlägt.

In der Zeichnung ist die Auslösung mittels Batterie und Arbeitsstrom dargestellt. Es kann auch nach Bedarf eine andere Auslösung, beispielsweise eine solche durch Stromwandler verwendet werden, falls die Vorbedingungen dafür gegeben sind. Wenn man sich also auf den Schutz gegen die Kurzschlüsse und sehr starke Erdschlüsse mit großem Strom beschränkt und das Kontaktsystem 5 nicht als Arbeitsstrom, sondern als Ruhestromkontakt ausbildet, so kann die Speisung der Auslösespule 16 durch einen Stromwandler erfolgen.

Die Bremse ist als Wirbelstrombremse dargestellt, welche mit dem Zugorgan durch Übersetzungen verbunden ist. Letztere können fortfallen, wenn man eine entsprechende Bemessung und eine hinreichend große Scheibe verwendet. Man kann auch als eigentliehe Bremse statt der Einwirkung des Permanentmagneten auf die Drehscheibe 7 eine andere Art der Bremse, beispielsweise einen Luftkolben, einen Ölkatarakt oder ähnliches, verwenden. Dann wird man aber auch die Aufzugsvorrichtung durch die' Spannungswirkung nicht als Drehfeldgerät ausbilden, sondern etwa als magnetisches Gerät. Es steht auch nichts im Wege, eine Luftbremse mit einem Drehfeldaufzug durch die Spannung zu verbinden.

Das Quotientenmeßgerät hat bei Fortfall von Strom und Spannung keine Richtkraft. Um eine unerwünschte Stellung der beweglichen Scheibe mit dem Daumenansatz 4 zu vermeiden, wird es sich unter Umständen empfehlen, dem Quotientenmesser eine ganz schwache Richtkraft nach der Mittellage hin zu geben, welche jedoch gegenüber den beim Ansprechen wirkenden Kräften des Systems gering sein muß, um den Charakter nicht zu stark zu beeinträchtigen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Selektivschutz unter Verwendung eines den Hub für das Kontaktsystem regulierenden, von dem Quotienten aus Strom und Spannung unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung abhängigen Systems mit einem mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bewegten Kontaktsystem, das unter dem Einfluß eines Kraftspeichers steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher des Kontaktsystems, dessen Ablaufgeschwindigkeit zweckmäßig mittels einer mechanischen oder elektrischen Bremse in geringem Maße von der Spannung abhängig, vom Strom aber unabhängig ist, beim Beginn einer Ruhepause durch ein von der Netzspannung abhängiges System wieder aufgeladen wird.

2. Anordnung zum Selektivschutz mit Quotientenrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktsystem in der Ruhestellung verklinkt ist und durch einen von den Netzverhältnissen (Hauptstrom, Leistung, Blindstrom usw.) betätigten Auslösemagneten beim Ansprechen unter gleichzeitiger Betätigung eines Kontaktes, welcher den Spannungsaufzug während des Arbeitens ausschaltet oder schwächt, freigegeben wird.

3. Anordnung zum Selektivschutz mit Quotientenrelais nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungssystem nach Vollendung des Aufzuges sich verklinkt und gleichzeitig oder kurz darauf sich selbst abschaltet, sowie daß ferner mit dem Auslösesystem ein weiterer Kontakt verbunden ist, welcher die Wirkung dieses Ausschalte- oder Schwächungskontaktes beim Arbeiten^ fortsetzt, ehe der in der höchsten Stellung des Kontaktsystems geöffnete Steuerkontakt sich schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen