DE625396C - Schutzeinrichtung fuer Gleichstromnetze - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. FEBRUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

A 625396 KLASSE 21 c GRUPPE 68so

2IC S 358,30

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. August 1930 ab

Bei Gleichstromdreileiternetzen fließt in dem Mittelleiter die Differenz der Ströme der Außenleiter. Wenn mehrere Leitungen von einer Sammelleitung ausgehen und S die Mittelleiter an mehreren Punkten des Netzes geerdet sind, können die in den einzelnen Mittelleitern fließenden Ströme größer oder auch kleiner sein als die Differenz der zugehörigen Außenleiterströme. Soweit sich

to die Ströme in den mehrfach über Erde miteinander verbundenen Mittelleitern nicht ausgleichen, verbleibt ein restlicher Mittelleiterstrom, welcher in der Zentrale zum Systempunkt, beispielsweise zum Nullpunkt des Net-

IS zes, welcher in der Regel der Mittelpunkt eines Ausgleichsaggregates ist, zurückkehrt. Dieser Mittelleiterreststrom überschreitet bei ordnungsmäßigem Zustand der Anlage nicht einen bestimmten Grenzwert. Es ist daher ein

ao Relais, welches im Fehlerfall die Anlage oder Teile der Anlage abschalten soll, vorgesehen, welches die Abschaltung von der Stärke des Stromes in der Verbindungsleitung des Systempunktes des Netzes mit Erde abhängig macht. Es besteht dabei jedoch noch die weitere Aufgabe, zu erkennen,, in welcher der abgehenden Leitungen die ungleiche Belastung das zulässige Maß überschreitet, damit nur die beiden Außenleiter dieses kranken Leitungsstranges abgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß sind daher bei einer Schutzeinrichtung mit Differenzstromrelais zum Schutz von Gleichstromnetzen mit mehrfach geerdeten und untereinander verbundenen Mittelleitern sowie einem vorzugsweise über ein Ausgleichaggregat mit den Außenleitern verbundenen und geerdeten Systempunkt, der sich auf einem an sich beliebigen Potential zwischen den Außenleitern, vorzugsweise der Potentialmitte, befindet, die von den Außenleiterströmen erregten Stromdifferenzrelais normalerweise durch ein Relais verriegelt, welches die Verriegelung erst aufhebt, wenn der über die Erdverbindung des genannten Systempunktes fließende Strom eine bestimmte, zweckmäßig einstellbare Stärke übersteigt. Das von der Stromdifferenz der Außenleiter erregte Relais kann man derart einstellen, daß es einen. Kontakt schließt, sobald einer der Außenleiterströme den anderen um einen bestimmten Prozentsatz übersteigt. Die beweglichen Systeme der Stromdifferenzrelais stellen sich, wenn einer der beiden Außenleiterströme über den anderen ausreichend überwiegt,- in die eine oder andere Kontaktstellung. Einen Kontakt schließen diese Relais zunächst jedoch nicht. Das in der Verbindung zwischen Ausgleichaggregat und Erde liegende Stromrelais überwacht die Größe des aus der Erde bzw. dem

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hermann JVeugebauer in Berlin-Spandau und Dipl.-Ing. Dr. Karl Hammers in Berlin-Siemensstadt.

Nulleiter zu den Sammelschienen zurückfließenden Stromes. Erst wenn diese eine gewisse. Grenze" überschreitet, spricht das Rückstromrelais an und schaltet ein Zeitrelais ein. Das Zeitrelais schaltet nach einer gewissen Verzögerungszeit Hilfsmagnete bei den Differenzrelais ein. Diese Hilfsmagnete schließen die Kontakte derjenigen Differenzrelais, welche infolge der Ungleichheit der Außenleiterströme nach der einen und anderen Seite ausgeschlagen sind. Den Differenzrelais fällt .also gemäß der Erfindung die Aufgabe zu, sobald ein Strom von unzulässiger Stärke durch den Nulleiter der Sammelschienen bzw. durch die Erde fließt, diejenige abgehende Leitung auszuwählen, bei der die Ungleichheit der Ströme übemormale GVöße angenommen hat.' Es ist möglich, daß die Ungleichheit der Belastung in mehreren abgehenden Leitungen so unzulässig groß ist. Diese Leitungen werden dann abgeschaltet, sobald ihre ungleichen Belastungsströme einen unzulässig hohen, das Ausgleichsaggregat gefährdenden Differenzstrom ergeben und gleichzeitig der aus der Erde bzw. dem Nulleiter zu den Sammelschienen zurückfließende Strom eine gewisse Grenze überschreitet. An Stelle des Ausgieiehaggregates können auch andere Stromquellen, in entsprechend^ gleicher Schaltung angewendet werden.

Aüsführungsbeispiele der Erfindung sind in cleh Figuren dargestellt. ".:..: r

In der Zeichnung ist ein Gleichstromsammelschienensystem mit den Sammelschienen 3.5 S -f- und 6"— dargestellt, welches beispielsweise über die Leitungen L₁ von einem oder mehreren Gleichrichtern gespeist wird. Von den Sammelschienen 6¹ + und S¹ —-geht eine Leitung mit ,zwei Außenseitern L -f- und L — ab. .In weiterer Entfernung von den Sammel- _ schienen ist außer den beiden Außenleitern '■"""■ auch ein Mittelleiter vorhanden, welcher entweder über seine ganze Länge öder an mehreren Punkten geerdet sein mag·. Ιΐι der Darstellung ist der Mittelleiter nicht wiedergegeben. An das Sammelschienensystem S + *·■" und 5-— ist ein Ausgleichaggregat mit den Maschinen 'M₁ und M₂ angeschlossen. Der Mittelpunkt des Aggregates/ welcher also 50. zwangsläufig auf der Pötentiälmitte zwischen den Sammelschienen S-\- und 6"— gehalten ■ ist, ist über einen S trombegrenzungswiderstand geerdet. -

Bei ungleicher Belastung der Außenleiter L -p- und- L— spricht ein Stromdifferenzrelais D an, welches zwei wattmetrische Sy-• " sterne enthält. Die eine- Spule jedes wattmetrischen Systems wird 'entsprechend der Größe des Belastungsstromes eines der beir den AußenleiterL + und L— erregt. , Die zweiten Spulen der. beiden Systeme sind in Reihe geschaltet und unter Vorschaltung von Widerständen R an' die volle Gleichspannung zwischen den Außenleitem angeschlossen. Die beiden wattmetrischen Systeme üben entgegengesetzte" Drehmomente auf ein gemeinsames bewegliches Zeigerglied Z aus, welches je nach dem Übergewicht des Stromes in idem einen oder anderen Außenleiter nach links oder nach rechts ausschlägt. Das bewegliche Zeigerglied Z verhindert je nach seiner Stellung die Schließung eines Kontaktes K₁ oder K₂, wenn der Hilfsmagnet H_m den Klappanker ίΤ auf die Gegenkontakte K₁, K₂ drückt. In der gezeichneten Mittelstellung, wenn also beide Außenleiter gleich belastet sind, verhindert das an dem Zeigerglied Z befindliche Sperrstück die Schließung sowohl des Kontaktes^! als auch des Kontaktes K₂.

Nicht bei jeder Ungleichheit des Stromes in den Außenleitern L + und L — wird der Kontakt des Differenzrelais D geschlossen, sondern nur dann, wenn der Hilfsmagnet.Ef_m anspricht. Das Ansprechen des Hilfsmagneten H_m hängt aber von der Starke des aus der Erde zu dem Mittelpunkt'des Ausgleichaggregates oder umgekehrt fließenden Stromes ab. Zu dem Zweck liegt parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand ein Überstromrelais U,'. welches bei Überschreitung seiner Ansprechstromstärke ein ZeitrelaisT einschaltet.. Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit schließt das Zeitrelais T seinen Kontakt und schließt dadurch den Stromkreis für den Hilfsmagneten M_m, Statt dergewählten Anordnung mit einem Zeitrelais kann auch ein stromabhängiges Überstromzeitrelais verwendet'werden, oder es kann auf die .Verzögerungszeit verzichtet werden, sofern dadurch nichl falsche -Abschaltungen ausgelöst werden können.

Auch wenn an die Sammelschienen S-\- und S— mehrere Abzweigleitungen angeschlossen sind, wird von dem vom Auslöseaggregat zur Erde fließenden Strom nur ein einziges Überstromrelkis U erregt. Dieses schaltet dann bei allen abgehenden Leitungen das zugehörige Differenzrelais D ein. ·

In solchen Leitungen, in denen die Ungleichheit der Außenleiterbelastung in zulässigt'n Grenzen liegt, steht der Zeigerarm Z des Differenzrelais in seiner Mittelstellung und verhütet dadurch die Schließung eines der Relaisfcontakte. Bei solchen Leitungen dagegen, bei denen eine erhebliche Ungleichheit der Ströme besteht, wird dann durch den Hilismagneten ein Relaiskontakt geschlossen unil dadurch die Abschaltung der Leitung mittels einer Auslösespule Sp bewirkt.

.Wenn die Ungleichheit der Ströme in den Äüßenleitern zu groß wird, ist es u. U. zweckmäßig, die Leitung auch dann abzuschalten,

wenn über die Erdverbindung' des •Ausgleichaggregates im Kraftwerk kein für die Relaisbetätigung ausreichender Strom fließt. Es empfiehlt sich, zu diesem Zweck dann neben der Vorrichtung, welche die Abschaltung einer Leitung von der Stärke des zu den Sammelschienen zurückfließenden Stromes in der Verbindungsleitung zwischen Systempunkt und Erde abhängig macht, noch ein besonderes Differenzrelais vorzusehen, das bei seinem Ansprechen die gleiche Wirkung ausübt, welche beim Ansprechen des Relais U entsteht, d. h. den Hilfsmagneten H_m des Differenzrichtungsrelais einschaltet. Da dann das ■ is Differenzrichtungsrelais nach der einen oder anderen Seite ausgeschlagen ist, werden dann die beiden Hauptleitungen der ungleich belasteten Leitungsstränge abgeschaltet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung mit Differenzstromrelais zum Schutz von Gleichstromnetzen mit mehrfach geerdeten und untereinander verbundenen Mittelleitern sowie

«5 einem vorzugsweise über ein Ausgleichaggregat mit den Außenleitern verbundenen und geerdeten Systempunkt, der sich auf einem an sich beliebigen Potential zwischen den Außenleitern, vorzugsweise der Potentialmitte, befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Außenlei terströmen erregten Stromdifferenzrelais normalerweise durch ein Relais (U) verriegelt sind, welches die Verriegelung erst aufhebt, wenn der über die Erdverbindung des genannten Systempunktes fließende Strom eine bestimmte, zweckmäßig einstellbare Stärke übersteigt.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stromdifferenzrelais (D), welche durch die Außenleiterströme erregt werden, ihre Kontakte nur dann schließen können, wenn der über die Verbindungsleitung zwischen Systempunkt und Erde fließende Strom eine be- stimmte, zweckmäßig einstellbare Stärke überschreitet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromdifferenzrelais (D) aus zwei miteinander gekuppelten wattmetrischen Systemen besteht, die entgegengesetzte Drehmomente auslösen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, wobei die Kontakte des Stromdifferenzrelais durch eine Hilfskraft geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromdifferenzrelais (D) bei noch zulässiger Größe der Stromdifferenz ein Sperrstück (Z) derart zwischen zwei Kontaktstücke (K₁, K₂) schiebt, daß die Hilfskraft keinen der. beiden Kontakte schließen kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 4 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraft durch ein Relais (U, T) ausgelöst wird, das bei übermäßiger Stromstärke in der Verbindungsleitung zwischen Systempunkt und Erde zweckmäßig nach Ablauf einer Verzögerungszeit anspricht.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Vorrichtung, welche die Abschaltung einer Leitung von der Stärke des zu den Sammelschienen zurückfließenden Stromes in dgr Verbindungsleitung zwischen Systempunkt und Erde abhängig macht, eine weitere Vorrichtung angeordnet ist, welche die Abschaltung unabhängig von der Stärke des Stromes in der Verbindungsleitung zwischen Systempunkt und Erde allein unabhängig von der Größe des Differenzstromes herbeiführt, wenn die Größe des Differenzstromes einen festgesetzten Grenzwert übersteigt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen