DE625975C - UEberwachungseinrichtung fuer mehrfach gespeiste Verteilungsanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 19. FEBRUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 625 KLASSE 21 d ² GRUPPE 42

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. August 1931 ab

Wenn mehrere Generatoren oder namentlich mehrere Kraftwerke ein gemeinsames Versorgungsgebiet haben, dann ist es unter Umständen schwierig, die Kraftwerke bzw. die Generatoren in Synchronismus zu halten. Die Schwierigkeiten wachsen mit der Länge der zwischen den Generatoren oder den Kraftwerken liegenden Leitungen. Falls einmal die Kraftwerke außer Tritt geraten, so treten derartig hohe Stromstärken auf, daß davon die Kurzschlußschutzeinrichtungen bzw. die Überstromschutzeinrichtungen der Netze zum Ansprechen gebracht werden und infolgedessen die verschiedensten Schalter im Netz fallen können. Es ist erwünscht, die zusammenarbeitenden Kraftwerke bereits vorher voneinander zu trennen, bevor durch die Pendelungen Abschaltungen entweder an unrichtigen Stellen oder nach zu langer Zeit veranlaßt werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Überwachungseinrichtung, welche in Kuppelleitungen zweier Generatoren oder Kraftwerke angeordnet wird und entstehende Pendelun-

gen erfaßt. Da es häufig vorkommt, daß eine beginnende Pendelung sehr bald wieder verschwindet, und da anderseits nicht jeder Überstromstoß oder jeder Zusammenbruch der gemessenen Impedanz durch eine Pendelung hervorgerufen ist, wird erfindungsgemäß die Auslösung des Schalters in der Kuppelleitung davon abhängig gemacht, daß innerhalb einer bestimmten, durch die Erfahrung gegebenen Zeit eine bestimmte, ebenfalls durch die Erfahrung gegebene Mindestzahl von Überstromstoßen oder anderen Fehlererscheinungen eintritt. Die Abschalteinrichtung ist daher so beschaffen, daß sie die einzelnen Pendelschwingungen erfaßt, summiert und, wenn eine bestimmte Mindestsumme innerhalb der festgesetzten Zeitspanne auftritt, den Befehl zur Öffnung des Leitungsschalters gibt. Tritt innerhalb der festgesetzten Zeit keine genügende Anzahl von Pendelungen ein, so kehrt die Einrichtung in die Ruhelage zurück und ist dann sofort wieder bereit, von neuem mit der Erfassung und Zählung von Pendelschwingungen zu beginnen.

Bei parallel arbeitenden Kraftwerken liegen die Verhältnisse häufig so, daß zwischen den beiden Kraftwerken mehr als eine Verbindungsleitung besteht. Es werden dann Abschalteinrichtungen gemäß der Erfindung in allen Verbindungsleitungen vorgesehen, und zwar werden diese zweckmäßig an solchen Stellen der Verbindungsleitungen angeordnet, daß, wenn alle Schalter gefallen sind, die vorher parallel arbeitenden Kraftwerke jedes für sich einen etwa ihrer Leistungsfähigkeit entsprechenden Anteil des Gesamtnetzes wei-

*') Von dem Patentsiicher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Friedrich Geise in Berlin-Karlshorst und Dipl.-Ing. Hermann Neugebmier in Berlin-Spandau.

terversorgen. Sobald der Synchronismus zwischen den Kraftwerken wiedergewonnen ist, können dann selbsttätige oder halbselbsttätige Widereinschaltvorrichtungen die Kupplung der Kraftwerke wiederherstellen, sofern nicht, z. B. durch einen besonderen Befehl -von dem einen oder dem anderen Kraftwerk aus, diese Wiedereinschaltung verhindert wird. Es ist nämlich denkbar, daß in ίο einem der Teilnetze besondere Verhältnisse vorliegen, die ein Zusammenarbeiten mit dem anderen Netz vorübergehend nicht zweckmäßig erscheinen lassen.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren, in welchen Anordnungen schematisch wiedergegeben sind, die zur Erfassung der einzelnen Pendelvorgänge, zur 'Zählung dieser Pendelungen innerhalb einer bestimmten Zeit und zur Abschaltung eines Kuppeiao schalters geeignet sind.

In Fig. ι ist eine Kuppelleitung mit den Teilen 1 und 2 und dem Kuppelschalter 3 angedeutet. In dem Leitungsteil 1 liegen Stromwandler 4, welche bei Überstrom je eines der Überstromrelais 5 zum Ansprechen bringen. Die Überstromrelais 5 steuern Kontakte 6, welche zueinander parallel geschaltet sind und bei jedem Kontaktschluß ein Gleichstromhilfsrelais 7 einschalten. Unter Umständen genügt auch ein solches Überstromrelais 5 in nur einer Phase zur Anzeige der Pendelungen, da bei Pendelungen die Vorgänge in allen drei Phasen etwa gleich sind. Es empfiehlt sich aber, um die Anordnungen, welche nur die Pendelungen erfassen sollen, gegen Ansprechen bei unsymmetrischen Kurzschlüssen zu schützen, noch ein bei Unsymmetrie des Stromes oder der Spannung oder der Leistung ansprechendes Relais vorzusehen, welches beim Ansprechen das Relais, das die Pendelungen erfassen soll, oder jedenfalls die zugehörige Abschalteinrichtung verriegelt. Bei allen Fehlerfällen mit Ausnahme des . symmetrischen Kurzschlusses wird dadurch* ein unbeabsichtigtes Ansprechen dieses Relais verhütet. Bei den Schutzrelais kann man umgekehrt bei symmetrischen Kurzschlußerscheinungen durch ein Unsymmetrierelais die Auslösung des Leitungsschalters verzögern, bis das Relais zur Erfassung^ der Pendelungen genügend Zeit zum Arbeiten gehabt hat.

Das Gleichstromhilfsrelais 7 steuert ein Zeitrelais 8, welches durch seine Laufzeit diejenige Zeit bestimmt, während der die Pendelungen summiert werden. Das Gleichstromhilfsrelais 7 besitzt zwei Kontakte. Der Kontakt 9 ist ein Ruhekontakt. E'r wird bei Erregung des Relais 7 sofort geöffnet. Der Kontakt 10 ist ein Arbeitskontakt; er wird bei Erregung des Relais 7 unverzögert geschlossen.

Über den Ruhekontakt 9 läuft ein Stromkreis, über welchen das Zeitrelais 8 normalerweise erregt ist. Der Stromkreis verläuft vom -j- - Pol über den geschlossenen Ruhekontakt 9, einen durch den Anker 11 normalerweise geschlossenen Arbeitskontakt des Zeitrelais 8 zur Erregerwicklung dieses Relais

und zum Pol der Stromquelle. Das

Zeitrelais 8 besitzt außer dem bereits genannten unyerzögerten Wechselkontakt (Anker) 11 noch einen verzögerten Ruhekontakt 12. Nach der ersten Erregung des Gleichstromhilfsrelais 7 wird das Zeitrelais 8 durch den Ruhekontakt 9 abgeschaltet. Es läßt seinen Anker 11 fallen und kann dann nicht wieder erregt werden, auch wenn der Ruhekontakt 9 des Gleichstromhilfsrelais 7 sich wieder schließt. Infolgedessen setzt der verzögerte Ruhekontakt 12 des Zeitrelais 8 seinen Weg ungestört fort, sobald der erste Pendelvorgang durch eines der Überstromrelais 5 angezeigt wurde.

Jede weitere Schließung eines der Kontakte 6 hat eine Schließung des Arbeitskontaktes 10 des Gleichstromhilfsrelais 7 zur Folge. Über diesen verläuft ein Stromkreis zur Erregung eines Fortschaltmagneten 13 eines Schrittschaltwerkes, welches ein Steigrad 14 und eine Arbeitsklinke 15 sowie eine Sperrklinke 16 besitzt. Durch das Steigrad 14 wird bei jeder Schließung des Arbeitskontaktes 10 des Gleichstromhilfsrelais 7 ein Typenrad 17 um einen Schritt weitergestellt. Auf dem Typenrad befindet sich ein Zahlenkranz, der, wie noch gezeigt wird, die Zahl der zusammengezählten Pendelschwingungen auf einen Registrierstreifen 18 drückt.

Mit dem Steigrad 14 ist weiterhin ein Kontaktarm 19 gekuppelt. Der Kontaktarm 19 liegt in der Ruhestellung an einem Anschlag 20, bei jedem Schritt des Steigrades 14 macht der Kontaktarm 19 einen Schritt rückwärts. Durch eine Feder 21 ist der Kontaktarm 19 mit einem zweiten Kontaktarm 22 gekuppelt, der den Gegenkontakt trägt. Der Kontaktarm 22 sitzt auf einer Welle 23, welche eine Bremsscheibe 24 trägt. Die Bremsscheibe 24 steht unter der Bremswirkung eines Bremsschuhes 25, der durch die Kraft einer Feder no 26 angedrückt wird. Die Kraft dieser Feder 26 uryi die Reibung des Bremsschuhes 25 sind so bemessen, daß der Kontaktarm 22 und zugleich mit ihm die Scheibe 24 jedem Schritt des Kontaktarmes 19 langsam folgen. Wenn die Bewegungen des Steigrades 14 langsam erfolgen, so bleiben die Kontakte auf den Kontaktarmen 19 und 22 stets in annähernd gleichem Abstande voneinander. Die Größe dieses Abstandes hängt von der Kraft der Bremseinrichtung einerseits und der Kraft der Feder 21 andererseits ab.

Die Bremsscheibe 24 besitzt eine Aussparung 27, und der mögliche Drehwinkel des Bremsschuhes 25 um seinen Drehpunkt ist durch einen Anschlag 28 so begrenzt, daß die Bremswirkung auf die Scheibe 24 aufhört, wenn diese sich so weit gedreht hat, daß der Bremsschuh 25 der Aussparung 27 gegenübersteht. Dies hat die Wirkung, daß, sobald das Steigrad 14 eine solche Anzahl von Schritten ausgeführt hat, daß die Scheibe 24 nicht mehr abgebremst ist, die Kontaktarme 19 und 22 unter der Wirkung der Feder 21 gegeneinanderschlagen. Dadurch wird dann ein Erregerstromkreis gleichzeitig für eine Auslösespule 29 und eine dazu parallel geschaltete Relaisspule 30 geschlossen. Die Spule 29 bewirkt die öffnung des Kuppelschalters 3. Die Spule 30 ist vorgesehen, damit nach der öffnung des Schalters 3 das ganze System in die Ruhelage zurückkehren kann, wie noch beschrieben wird.

Wenn innnerhalb derjenigen Zeit, die der verzögerte Ruhekontakt 12 des Zeitrelais 8 für die Zurücklegung seines Weges braucht, nicht so viel Pendelschwingungen auftreten, daß die Wirkung der Bremseinrichtung 25 aufhört, dann soll die öffnung des Kuppelschalters nicht eintreten, vielmehr soll die ganze Einrichtung in die Anfangsstellung zurücklaufen, damit sie sofort wieder bereit ist, auftretende Pendelungen zu erfassen und zu zählen. Sobald der verzögerte Ruhekontakt 12 des Zeitrelais 8 seinen Weg zurückgelegt hat, bereitet er daher einen Stromweg zur Erregung eines Magneten 31, eines weiteren Magneten 32 und eines Hilfsrelais 33 vor.· Der Stromkreis wird in dem Augenblick geschlossen, in dem das Gleichstromhilfsrelais 7 wieder einmal einen Impuls erhält, d. h. wenn wieder einmal Überstrom auf der Leitung 1, 2 eintritt.

Die Magnete 31 bzw. 32 ziehen alsdann die Arbeitsklinke 15 bzw. die Sperrklinke 16 des Steigrades 14 zurück, so daß dieses zu jeder Bewegung frei ist. Durch das Hilfsrelais 33 werden gesteuert: Ein Druckmagnet 34, ein Rückführmagnet 35 und ein Bremslüftmagnet 36. Das Hilfsrelais 33 besitzt zwei Kontakte, einen unverzögerten Arbeitskontakt 37 und einen verzögerten Umschaltkontakt 38. Sobald das Hilfsrelais 33 erregt wird, schließt es über den unverzögerten Arbeitskontakt 37 und den in diesem Augenblick noch geschlossenen verzögerten Umschaltkontakt 38 einen Stromkreis für den Druckmagneten 34. Dieser schlägt den Druckhammer 239 gegen den Registrierstreifen 18, so daß auf diesem diejenige Nummer des Typenrades 17 aufgedruckt wird, welche dem Druckhammer 239 gerade gegenübersteht. Diese Zahl stellt die Zahl der erfaßten Pendelschwingungen dar.

Man ist also' nachträglich in der Lage, zu erkennen, wieviel Pendelschwingungen innerhalb der am Zeitrelais 8 eingestellten Zeit auftreten. Daraus lassen sich u. U. wertvolle Rückschlüsse für die richtige Einstellung der Anordnung, welche diese Pendelschwingungen erfassen und gegebenenfalls den Kuppelschalter 3 auslösen soll, gewinnen.

Die Erregung des Druckmagneten 34 dauert nur kurze Zeit, weil der verzögerte Umschaltkontakt 38 kurz nach der Einschaltung des Hilfsrelais 33 den Erregerstromkreis des Druckmagneten 34 unterbricht. Sobald der verzögerte Umschaltkontakt 38 seine Arbeitsstellung erreicht hat, sind über den geschlossenen unverzögerten Arbeitskontakt η und den verzögerten Umschaltkontakt 38 die Stromkreise für den Rückführmagneten 35 und den Bremslüftmagneten 36 geschlossen. Der Bremsschuh 25 wird von der Scheibe 24 abgehoben, damit die Rückführung der ganzen Anordnung in die Anfangslage ungehemmt erfolgen kann.

Im Feld des Rückführmagneten 35 befindet sich ein Drehanker 39, der mit einer Seilscheibe 40 gekuppelt ist. Ein Faden 41 verläuft einerseits über die Seilscheibe 40 und ist anderseits um die Welle 23 der Scheibe 24 gewickelt. Während das Steigrad 14 arbeitej;, wird dieses Seil von der Seilscheibe 40 ab- und auf die Welle 23 aufgewickelt. Bei Erregung des Rückführmagneten 35 dreht der Drehanker 39 die Seilscheibe 40 in solchem Sinne, daß sich das Seil 41 von der Welle 23 abwickeln muß, wodurch diese Welle so weit zurückgedreht wird, bis eine Nase 42 der Scheibe 24 gegen einen Anschlag 43 stößt. Um die Zahl der erforderlichen Schritte des Steigrades 14 nach Bedarf einstellen zu können, werden zweckmäßig die Scheibe 24 auf der Welle 23 und der Anschlag 43 verstellbar angeordnet, während der Kontaktarm 22 fest angeordnet sein kann, so daß er in der Ruhelage dem Kontaktarm 19 stets im gleichen Abstand gegenübersteht.

Das obenerwähnte Relais 30 kann durch seine Kontaktgabe die gleiche Wirkung hervorrufen wie der verzögerte Ruhekontakt 12 des Zeitrelais 8. Wenn nämlich das Relais 30 no zugleich mit der Auslösespule 29 Strom bekommt, bewirkt es die Einschaltung der Magnete 31 und 32 sowie des Hilfsrelais 33. Damit der Kontakt des Relais 30 genügend lange geschlossen bleibt, empfiehlt es sich, ein Relais mit Abfallverzögerung zu nehmen.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beruht auf dem Umstände, daß, wenn zwei parallel arbeitende Generatoren ins Pendeln geraten, in der Verbindungsleitung die iao gleichen Erscheinungen auftreten wie beim Kurzschluß: Der Strom steigt und die Span-

nung sinkt, so daß das Verhältnis der Spannung zum Strom unter den im ordnungsmäßigen Betrieb möglichen Mindestwert sinkt. Ein Impedanzrelais, welches das Verhältnis der Spannung zum Strom überwacht, spricht an. Die gemessene Impedanz bleibt aber im Gegensatz zum Kurzschlußfall nicht dauernd klein, sondern ihr Wert schwankt periodisch, weil die Spannungen ίο der beiden zusämmengeschalteten und nicht genau synchronlaufenden Maschinen periodisch immer wieder die richtige gegenseitige Phasenlage erreichen. Man kann also auch die Pendelungen des gemessenen Widerstandes zählen.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür, bei dem ebenfalls ein Schrittschaltwerk zur Anwendung kommt, zeigt Fig. 2.
Bei dieser Anordnung dient zur Erfassung der einzelnen Pendelschwingungen keinÜberstromrelais, sondern ein Impedanzkipprelais

50. Dieses hält normalerweise den linken seiner Kontakte geschlossen. Über diesen

- Kontakt steuert es ein Hilfsrelais 51 und über den rechten Kontakt ein eben solches Hilfsrelais 52. Wenn das Hilfsrelais 51 vom -{--Pol über den. Kontakt53 des Kipprelais 50, Strom bekommt, zieht es einen Wechselkpntakt 54 unverzögert an. Ein zweiter Wechselkontakt 55 wird mit einer geringen Zeitverzögerung angezogen. Durch den unverzögerten Wechselkontakt 54 schließt das Hilfsrelais 51 für sich selbst einen Haltestromkreis, der vom Pol über die Erreger-

wicklung des Hilfsrelais 51, über dessen unverzögerten Wechselkontakt 54 und einen dem verzögerten Wechselkontakt 55 entsprechenden verzögerten Wechselkontakt 56 des Hilfsrelais 52 zum -f- - Pol verläuft. Wenn dann der Kontakt 53 des Kipprelais 50 umschlägt, wird an der Einstellung der Relais

51 und 52 zunächst nichts geändert, bis der Kontakt 53 auf der anderen Seite Kontakt macht und dadurch das Hilfsrelais 52 euir schaltet. Die Einschaltung des Hilfsrelais

52 bewirkt, daß ein unverzögerter Wechselkontakt 57 in die Arbeitstellung übergeht und dadurch einen Haltestromkreis für das Hilfsrelais 52 vorbereitet, der vom — - Pol' über die Erregerwicklung des Hilfsrelais 52, über dessen unverzögerten Wechselkontakt 57 und den zunächst noch nicht geschlossenen verzögerten Wechselkontakt 55 des Hilfsrelais 51 zum -{--Pol verläuft. Erst durch die darauffolgende öffnung des verzögerten Wechselkontaktes 56 verliert das Hilfsrelais 51 seinen Haltestromkreis, und der verzögerte Wechselkontakt 55 geht dann in diejenige Lage über, in der er den Haltestromkreis für das Hilfsrelais 52 schließt. Die Haltestromkreise der Hilfsrelais 51 und 52 sichern die Erregung dieser Relais, wenn der Kontakt des Kipprelais 50 flattert, oder wenn bei Abschaltung der Leitung Strom und Spannung vollkommen verschwinden. 6g

Wenn das Hilfsrelais 51 erregt ist, schließt sein verzögerter Wechselkontakt 55 den Erregerstromkreis für eine Spule 58 eines Schrittschaltwerkes mit einem Doppelriegel 59. Wenn das Hilfsrelais 52 erregt ist, wird über den verzögerten Wechselkontakt 56 dieses Relais eine Spule 60 des gleichen Schrittschaltwerkes erregt. Jede Verringerung und Vergrößerung der gemessenen Impedanz der Leitung 1, 2 ruft einen Stellungswechsel des Doppelriegels 59 hervor, so daß das Steigrad 61 und die mit ihm verbundene Welle 62 unter der Wirkung einer Zugkraft 63 jedesmal einen Schritt ausführen. Mit der Welle 62 ist über eine Kupplung 64 ein Kontaktarm 65 verbunden, der infolgedessen bei jedem Schritt des Steigrades 61 ebenfalls einen Vorwärtsschritt ausführt und am Ende seiner Bahn ein Kontaktpaar 66 im Stromkreis der Auslösespule 67 schließt.

Außer den beschriebenen Schaltungselementen ist noch ein Zeitrelais 68 vorhanden. Dieses besitzt zwei Kontakte, einen unverzögerten Wechselkontakt 69 und einen verzögerten Zeitkontakt 70, außerdem zwei Erregerspulen 71 und 72. Die Erregerspule 71 wird erregt, wenn der unverzögerte Wechselkontakt 69 und außerdem der unverzögerte Wechselkontakt 57 des Hilfsrelais 52 geschlossen sind. Die Erregerspule 72 bekommt in entsprechender Weise Strom, wenn der unverzögerte Wechselkontakt 69 geschlossen ist und der unverzögerte Wechselkontakt 54 des Hilfsrelais 51 in seiner Rühelage steht. Da, abgesehen von den kurzen Augenblicken während der Umstellung der Relais, entweder nur das Hilfsrelais 51 oder nur das Hilfsrelais 52 erregt ist, führt normalerweise entweder nur die Erregerspule 72 oder nur die Erregerspule 71 Strom. Bei jedem Umschlag des Ankers 53 des Impedanzrelais 50 werden aber vorübergehend beide Erregerspulen 71 und 72 stromlos. Der unverzögerte Wechselkontakt 69 des Zeitrelais 68 verläßt in diesem Augenblick sofort die gezeichnete Stellung und macht dadurch eine nachträgliche Einschaltung der Erregerspulen 71 oder 72, sobald wieder eines der Hilfsrelais 51 und 52 entregt ist, unmöglich. Das Zeitrelais 68 ist dann dem Einfluß des Kipprelais 50 entzogen. Über den unverzögerten Wechselkontakt 69 bereitet es allerdings einen neuen Erregungsstromkreis für sich vor, der aber erst geschlossen wird, wenn der verzögerte Zeitkontakt 70 seinen Gegenkontakt :rreicht hat. Gleichzeitig wird dann auch eine Magnetspule 73 eingeschaltet, welche die

durch Federkraft normalerweise geschlossene Kupplung 64 öffnet. Unter dem Drehmoment einer Feder 74 kehrt dann der Kontaktarm 65 in seine Anfangslage zurück.
Sind während der Laufzeit des verzögerten Zeitkontaktes 70 genügend viele Pendelungen vom Impedanzrelais 50 erfaßt worden, dann hat das Steigrad 61 innerhalb dieser Zeit den Kontakt 65 ^bereits bis zu den Gegenkontakten 66 vorwärts getrieben, so daß der Kuppelschalter 3 ausgelöst wird. Andernfalls wird der Kontaktarm 65 in dem Augenblick, in dem der verzögerte Zeitkontakt 70 geschlossen wird, in die Anfangsstellung zurückgeholt. Der Kuppelschalter 3 wird dann nicht ausgelöst. Die Anordnung ist aber sofort wieder in der Lage, weitere Pendelschwingungen zu erfassen. Anordnungen zum Registrieren der Zahl der Pendelschwin-

ao gungen, etwawie in Fig. 1 dargestellt, können naturgemäß auch bei dieser Anordnung angebracht werden; es kann natürlich wie von dem Hilfsmagneten 34 in Fig. 1 bei der Anordnung in Fig.2 oder auch bei jeder anderen Anordnung gemäß der Erfindung neben der reinen Zahl der Pendelungen auch die genaue Zeit der Registrierung vermerkt werden.

Fig. 3 zeigt eine ebenfalls auf dem Impedanzprinzip beruhende Anordnung zur Erfassung der Pendelungen. Das Impedanzrelais enthält ein Widerstandsmeßwerk mit verzögertem beweglichem System, welches außerdem noch unter der Einwirkung einer schwachen Rückstellkraft steht. Ein Strommagnet 80 mit einem Schirmring 81 einerseits und ein Spannungsmagnet 82 mit einem Schirmmagnet 83 andererseits üben entgegengesetzte Drehmomente auf eine Ferrarisscheibe 84 aus. Diese steht ferner unter der Einwirkung eines ebenfalls vom Strom erregten Bremsmagneten 85 sowie einer schwachen Rückzugfeder 86. Bei ausreichendem Ausschlag schließt ein an der Scheibe befestigtes Kontaktglied 87 einen Kontakt 88 im Strom eines Hilfsrelais 89. Wenn das Hilfsrelais 89 seinen Kontakt 90 schließt, erhält die Auslösespule 91 des Kuppelschalters 3 Strom.

Die Ferrarisscheibe 84 erfährt während der Zeiten, in welchen die gemessene Impedanz sehr klein ist, ein Drehmoment solcher Richtung, daß sich das Kontaktglied 87 dem Gegenkontakt.88 nähert. Während der Zeiten, in welchen die gemessene Impedanz wieder groß ist, überwiegt die Kraft des Spannungsmagneten 82, so daß ein Impuls entgegengesetzter Richtung erfolgt. Da die Stromstärke erheblich über den Nennwert anwachsen kann, die Spannung dagegen nur vom Nennwert aus abnehmen kann, ist das größte rückwärts treibende Drehmoment des Spannungsmagneten 82 nach oben begrenzt, während das Drehmoment des Strommagneten 80 nach oben nicht eine gleich sichere Grenze besitzt. Damit nun nicht bei außerordentlich hohen -Strömen das Drehmoment des Strommagneten 80 so groß werden kann, daß unbeabsichtigterweise bereits'nach ein oder zwei Pendelungen die Kontakte 88 geschlossen werden, ist auch der Dämpfungsmagnet 85 vom Strom abhängig gemacht. Die Hemmung der Ferrarisscheibe 84 wächst also gleichsinnig und zweckmäßigerweise mindestens im gleichen Maße wie die Kraft des Strommagneten 80. Eine weitere Sicherung gegen einen übermäßig starken Antrieb der Scheibe 84 im Sinne einer Schließung der Kontakte 88 kann dadurch erzielt werden, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der Strommagnet 80 für sich selbst einen magnetischen Nebenschluß 92 schließt, wenn seine Erregung ein bestimmtes Maß überschreitet. Dieser Nebenschluß verhindert auch, daß das Relais bei normalem Kurzschluß schnell abläuft. Es kommen nur die ersten Stromimpulse zur Wirkung, so daß nur nacheinanderfolgende Stöße eine Wirkung ausüben, ein gleichmäßig verlaufender Kurzschlußstrom jedoch nicht.

Wenn das periodische Verschwinden der Leitungsimpedanz innerhalb einer bestimmten Zeit sehr häufig auftritt, dann erhält die Scheibe 84 sehr viele Drehmomentimpulse im Sinne einer Schließung der Kontakte 88, so daß die Kontakte 88 tatsächlich geschlossen werden. Liegt dagegen zwischen den einzelnen Drehmomentimpulsen, welche das Kontaktglied87 vorwärts treiben, ein größerer Zeitabstand, dann verhindert das in den Zwischenzeiten auftretende Gegenmoment des Spannungsmagneten 82 eine Schließung der Kontakte 88. Die Bewegung der Scheibe 84 wird dann über einen gewissen, zur Schlie-.ßung der Kontakte 88 ausreichenden Winkel nicht hinauskommen. Nach der Abschaltung des Kuppelschalters 3 ist zwar das Drehmoment des Spannungsmagneten 82 vorhanden, welches die Ferrarisscheibe 84 in die Anfangslage zurückbringt. Bei völliger Abschaltung der Strecke 1 kann dies aber auch durch die schwache Rückstellkraft 86 bewirkt werden. Der Spannungsmagnet kann auch ganz fehlen; dann summiert das Relais die einzelnen Überstromstöße und ist in diesem Fall selbstverständlich kein Widerstandsmeßwerk mehr, sondern ein Überstrommeßwerk. Die gleiche Anordnung kann auch so ausgebildet werden, daß das bewegliche Relaissystem bei jedem Zusammenbruch der Spannung einen Impuls bekommt.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Zahl der erfaßten Pende- iao hingen stets mechanisch addiert. Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Pendelun-

gen elektrisch addiert werden, zeigt Fig. 4. Dies.es Ausfuhrungsbeispiel soll nur grundsätzlich zeigen, wie beispielsweise eine elektrische Summierung ausgeführt werden kann. Die Schaltung selbst läßt sich in mannigfacher Form noch abändern, ohne daß etwas Grundsätzliches dahsi geändert wird.

In Fig. 4 ist durch das Relais 100 entweder ein Impedanzkipprelais oder ein Spannungsabfallrelais oder ein Überstromrelais oder die Kombination der beiden letztgenannten dargestellt. Es besitzt zwei Kontakte ιοί und ιIQ, welche beide unvexzögert .arbeiten und bei jeder Pendelung einmal aus der gezeichneten Lage in die andere übergehen. Der Kontakt το ι ist fest verbunden mit dem einen EoI eines Kondensators 102. In der Ruhestellung verbindet der Kontakt 101 in der gezeichneten Weise den Kondensator 102 mit einem anderen Kondensator 103, dessen Kapazität aber erheblich größer ist als die des Kondensators 102. Bei jedem Ansprechen des Relais 100 geht der Kontakt 101 in die andere Stellung über und schließt damit den einen EqI des Kondensators 102 an den -(--Pol einer Gleichstromquelle. Der andere Pol des Kondensators 102 liegt dauernd unmittelbar oder über einen Widerstand 104 am negativen Pol dieser Gleichstromquelle. ;I3ßi jedem .Ansprechen des Relais joo wird infolgedessen der Kondensator 102 aufgeladen. Beim Abfallen des Kontakts TX)I gibt dann der Kondensator 102 seine .Ladung an den größeren Kondensator JE03 ab. iDie Spannung am Kondensator 1.03 steigt infolgedessen mit der ZaM der Erregungen des Relais 100. Man kann auf diese Weise erreichen, daß nach meiner :bestimmten Anzahl von Aufladungen die .Spannung am Kondensator 103 so groß ist, daß sie zum Durchschlag einer Funkenstrecke oder »eines Entladungsgefäßes (Glimmlampe) 105 ausreicht, wodurch dann ein Relais ΐοβ Strom bekommt und durch seinen Kontakt 10,7 den Stromkreis :f.ür die Auslösespule 108 schließt.

.Damit nur innerhalb einer bestimmten Zeit die Pendelungen summiert werden, ist noch ein Zeitrelais 109 vorgesehen. Das Relais 109 wird gesteuert durch den zweiten Kontakt .110 des die Pendelungen .erfassenden Relais loo. Wenn nämlich der Kontakt 110 geschlossen wird, wird ein Hilfsrelais 111 .erregt, welches seinen Kontakt 112 sofort öffnet. Dadurch verliert dann das Zeitrelais 109 seinen Erregerstram, der vom -\- - JBoI über den geschlossenen Kontakt 112 einen in Schließstellung stehenden Kontakt 113 des Zeitrelais 109 und über die Wicklung desselben zum -^-PoI verläuft. Sobald das Zeitrelais vorübergehend stromlos gewesen ist, hat sichder Kontakt 113 hereits so weit.geöffnet, daß eine erneute Schließung des Kontakts 112 die Wiedererregung des Zeitrelais 109 nicht mehr herbeiführen kann. Das Zeitrelais läuft aiso ungestört ab, bis sein Kontakt 113 die andere (obere) Kontaktlage erreicht. Über diese wird, sobald der Kontakt 112 des Hilfsrelais in wieder geschlossen ist, der Erregerkreis des Zeitrelais 113 wieder eingeschaltet, welches dann seinen Kontakt 113 sofort in die gezeichnete Ruhelage zurückholt. Dadurch ist der normale Zustand des Zeitrelais 109 wieder hergestellt. Das Zeitrelais 109 besitzt außer dem Kontakt 113, durch den es selbst seinen eigenen Erregerkreis steuert, noch einen weiteren Umschaltkontakt 213, der die Stromkreise mit den Kondensatoren 102 und 103 steuert. In der-gezeichneten Ruhestellung des Kontakts 213 ist der Kondensator 103 durch diesen kurzgeschlossen, so daß also bei Beginn der Pendelung der Kondensator .103 auf jeden Fall zunächst völlig spannungslos ist. .Sobald das Zeitrelais 109 infolge des ersten Ansprechens des die Pendelungen erfassenden Relais 100 abzulaufen beginnt, wird der Kurz-Schluß des Kondensators 103 aufgehoben. Die oben beschriebene Aufladung, welche der kleinere Kondensator 102 durch die wiederholten Bewegungen des Kontakts 101 erfährt, wird in der ebenfalls schon beschriebenen Weise eine fortschreitende Vergrößerung der Spannung des Kondensators 103 nach sich ziehen. Sobald aber die Zeit verstrichen ist, für ■welche das Zeitrelais 109 eingestellt ist, ■schließt sein Kontakt 213 das obere Arbeitskontaktpaar, wodurch der Kondensator 103 erneut kurzgeschlossen und entladen wird. Auf diese Weise ist erreicht, daß die Pendelungen, welche die -Bewegungen des Kontakts 101 hervorrufen, eine Aufladung des Kondensators 103 nur innerhalb einer durch das Zeitrelais 109 bestimmten Zeitspanne herbeiführen. Steigt innerhalb dieser Zeit die Spannung des Kondensators 103 nicht auf die zum Durchschlag der Entladungsstrecke 105 erforderliche Höhe, dann führen die Pendelungen nicht zum Ansprechen des Relais 106 und zur Auslösung des Schalters.

Das Zeitrelais 109 kann dadurch entbehrlich werden, daß der Kondensator 103 mit einem Entladungswiderstand 114 versehen wird. Dieser bewirkt,.daß die Spannung am Kondensator 103 nur dann die zur Betätigung des Relais 106 erforderliche Höhe erreicht, wenn eine bestimmte Anzahl von Ladeimpulsen-innerhalb einer bestimmten Zeit erfolgt. Der Entladewiderstand 114 kann auch durch die Relaiswicklung des Relais 106 selbst gegeben sein, wenn die Entladungsstrecke 105 fortgelassen wird.

Die am Kondensator 103 auftretende Spannung hangt bei einer Anordnung mit ständi-

ger Entladung des Kondensators 103 von der Häufigkeit, mit welcher das die Pendelungeu erfassende Relais 100 anspricht, ab. In gewissen Grenzen ist dies beabsichtigt. Es kann aber vorkommen, daß das Relais 100 wesentlich rascher arbeitet, als bei der Bemessung der Kondensatoren 102 und 103 und des Ableitungswiderstandes des Kondensators 103 angenommen wurde. Der Kondensator 103 kann eine zum Ansprechen des Relais 106 ausreichende Spannung erhalten, bevor noch der Kontakt 101 die geforderte Mindestzahl von Kontaktschlüssen ausgeführt hat, wenn diese Kontaktschlüsse rascher als gewöhnlich aufeinanderfolgen. Um eine dadurch mögliche vorzeitige Auslösung des Kuppelschalters zu verhindern, kann mit dem Kondensator 102 ein Widerstand an soldier Stelle des Entladestromkreises in Reihe geschaltet und der-

ao art bemessen werden, daß der Kondensator 102 sich nur bei solchen Kontaktschließungen des Kontakts 101 voll aufladen kann, welche einen gewissen zeitlichen Mindestabstand voneinander besitzen. Bei größerer zeitlicher Dichte der Bewegungen des Kontakts 101 wird der Kondensator 102 entsprechend weniger vollkommen aufgeladen. Der Aufladewiderstand kann beispielsweise zwischen dem -J- - Pol der Stromquelle und dem Arbeitskontakt des Relaisankers 101 an der mit χ bezeichneten Stelle eingeschaltet sein. Bei Anwendung dieses Aufladewiderstandes kann der Widerstand 104 in Fortfall kommen.

Statt einer Begrenzung des Aufladestromes des Kondensators 102 kann auch eine Begrenzung des Entladestromes dieses Kondensators angewendet werden. Zu diesem Zweck kann ein entsprechend bemessener Widerstand in der Verbindungsleitung zwischen dem Ruhekontakt des Relaisankers 101 und der einen Elektrode des Kondensators 103 angeordnet sein, zweckmäßig oberhalb des Verbindungspunktes 214, an welchen der Entladeweg für den Kondensator 103 angeschlossen ist.

Pendelerscheinungen sind auch mit einem periodischen Wechsel der Energierichtung in der Kuppelleitung verbunden. Man kann also auch zur Erfassung der Pendelungen ein Gerät verwenden, welches eine wechselnde Energierichtung zu erfassen in der Lage ist. Ein solches Gerät kann dann in der beschriebenen Weise Schrittschaltwerke und Fortschaltwerke steuern oder auch derart beschaffen sein, daß sich Drehmomentimpulse gleicher Richtung addieren, die ein träges und gedämpftes Relaissystem allmählich bis in die Kontaktstellung vorwärts bringen, wie dies etwa in Fig. 3 für ein Impedanzrelais erläutert ist. Über den Kontakt des Richtungsrelais kann naturgemäß auch ein Kondensator etwa in der in Fig. 4 gezeigten Weise stufenweise aufgeladen werden. Besondere Ausbildungsformen eines Relais, das zur Erfassung der Energierichtungswechsel geeignet ist, bestehen beispielsweise darin, daß von der Spannung des Netzes das Gitterpotential und vom Strom des Netzes die Anodenspannung einer Elektronenröhre oder einer Glimmlampe oder Quecksilberbogenlampe hergeleitet werden. Durch einen Gleichrichter kann man dabei die eine Halbwelle für den Anodenstrom oder für das Gitterpotential heraussieben, so daß ein durch den Anodenstrom angetriebenes Stromrelais nur während solcher Zeiten einen Antrieb erfahren kann, in denen die Energie eine bestimmte Richtung hat. Dabei empfiehlt es sich aber, Anordnungen vorzusehen, die dafür sorgen, daß das Stromrelais jedesmal nur einen kurzen Impuls erhält, auch wenn die Energierichtung längere Zeit unverändert bleibt. Auch "bei der Anordnung gemäß Fig. 2 kann das Kipprelais 50 ein Energierichtungsrelais sein. Das Richtungsrelais kann natürlich mit anderen Relais zur Erfassung der Pendelungen vereinigt werden.

Die mechanischen Fortschaltwerke in Fig. 1 und Fig. 2 können auch durch andere an sich bekannte Fortschaltwerke, z. B. durch eine Relaisschaltung, ersetzt werden, die so beschaffen ist, daß jeder nächste Impuls einen weiteren Kontakt schließt, bis schließlich, nachdem die vorgeschriebene Zahl von Impulsen erfolgt ist, der Stromkreis für die Auslösung des Schalters geschlossen wird.

Eine derartige Relaisanordnung zeigt Fig. 5. Das Relais, welches die Pendelungen erfaßt, ist mit 120 bezeichnet. So oft es seinen Kontakt 121 schließt, bekommt ein·»Hilfsrelais

122 Strom. Dieses besitzt einen Wechselkontakt 123, der also in der gezeichneten Stellung steht, wenn der Kontakt 121 des Relais 120 geöffnet ist, und in der anderen Stellung, wenn der Kontakt 121 geschlossen ist. Mit dem einen Gegenkontakt des Wechselkontakts

123 ist eine Hilfsleitung 124 verbunden, mit dem anderen Gegenkontakt eine Hilfsleitung 125. An die Hilfsleitungen 124 und 125 sind abwechselnd aufeinanderfolgende Relais mit je einer Haltewicklung angeschlossen, derart, daß die Relais 126 bis 129 an die Hilfsleitung 125 angeschlossen sind, während die dazwischenliegenden Relais 130 bis 133 an die Hilfsleitung 124 angeschlossen sind.

Bei jeder Schließung des Kontakts 121 spricht ferner ein Hilfsrelais 134 an — Stromweg: -(--Polj Kontakt 121, linke Wicklung

des Hilfsrelais 134, Pol —, das für sich

selbst über seinen Kontakt 135 einen Haltestromkreis — ausgehend vom -j- - Pol über drei Ruhekontakt 138 des Zeitrelais 136, den Kontakt 135 und die rechte Wicklung des Hilfs-

relais 134 nach, dem —-Pol — schließt und außerdem ebenfalls über den Kontakt 135 ein Zeitrelais 136 einschaltet — Stromweg: -{--Pol, Kontakte 138 und 13S, Erregerwicklung des Zeitrelais 136, Pol. Das Zeitrelais 136 schließt sofort einen Momentankontakt 137 und öffnet nach Ablauf der eingestellten Zeit einen Ruhekontakt 138. Über diesen ist in der oben angegebenen Weise der Haltestromkreis für das Relais 134 und gleichzeitig der Erregerstromkreis für das Zeitrelais 136 geführt, dessen Erregerwicklung zur rechten Wicklung des Relais 134 parallel liegt. Sobald die eingestellte Laufzeit des Zeitrelais 136 verstrichen ist, öffnet sich der Ruhekontakt 138, wodurch das- Hilfsrelais 134 und auch das Zeitrelais 136 in die normale Lage zurückkehren.

Über den Momentankontakt 137 und einen Spannungsteilerwiderstand 144 wird beim Ansprechen des Zeitrelais 136 der Wechselkontakt 123 des Hilfsrelais 122 sowie eine Hilfsleitung 139 für die Haltewicklungen der Relais 126 bis 133 mit dem -{--Pol der Batterie verbunden. -Der Spannungsteiler 144 macht es möglich, für die Relais 126 bis 133 Typen mit kleinerer Erregerspannung als z. B. der des Relais 134 zu verwenden.

Bei jeder Kontaktgabe des die Pendelungen erfassenden Relais 120 wird der Wechselkontakt 123 des Hilfsrelais 122 aus der gezeichneten Lage in die andere Stellung umgelegt. Da gleichzeitig der Momentankontakt 137 geschlossen ist, erhält dadurch das Relais 126 Strom, so daß es seinen Haltekontakt 140 und einen weiteren Kontakt 141 schließt. Bei der Wiederöffnung des Kontakts 121 des die Pendelungen erfassenden Relais 120 fällt der Wechselkontakt 123 des Hilfsrelais 122 in die gezeichnete Stellung zurück und schaltet dadurch über den geschlossenen Kontakt 141 des Relais 126 das nächstfolgende Relais 130 ein. Genau wie jenes schafft sich dieses wieder einen Haltestromkreis und bereitet durch Schließung eines Kontakts 142 einen Erregerstromkreis für das nächste Relais 127 vor, welcher wirksam wird, sobald der Kontakt 121 des die Pendelungen erfassenden Relais 120 sich wieder schließt und der Wechselkontakt 123 des Hilfsrelais 122 in die Arbeitsstellung geht.

Sobald das Zeitrelais 136 abgelaufen ist, sind die Umschaltungen des Wechselkontakts 123 ohne Wirkung. Gleichzeitig wird die Hilfsleitung 139 durch öffnung des Momentankontakts 137 spannungslos, so daß die Haltewicklungen sämtlicher Relais 126 bis 133 stromlos werden. Sind die Kontaktschließungen des Relais 120 so rasch aufeinandergef ol.gr, daß vor dem Ablauf der Verzögerungszeit des Zeitrelais 136 das letzte Relais Strom erhalten hat, dann schaltet dieses ein Hilfsrelais 143 ein, welches den Auslösestromkreis des Leitungsschalters schließt.

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Überwachungseinrichtung für Anlagen zur Erzeugung oder Verteilung elektrischer Energie, bei welchen mehrere Stromerzeuger oder Kraftwerke parallel arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen der Generatoren oder der Kraftwerke angeordnete Abschalteinrichtungen bei Pendelerscheinungen erst dann ansprechen, wenn innerhalb einer bestimmten, zweckmäßigerweise einstellbaren Zeit eine festgesetzte Mindestzahl bestimmter, bei Pendelungen auftretenden Änderungen einer oder mehrerer überwachten Betriebsgrößen der Anlage auftritt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pendelungen durch das Ansprechen von Überstromrelais erfaßt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pendelungen durch auf einen bestimmten Mindestwert der Impedanz eingestellte Kipprelais erfaßt werden.

4. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pendelungen durch Überstromrelais und/ oder Spannungsabfallrelais erfaßt werden.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die einzelnen Pendelungen Schrittschaltwerke weitergestellt werden, die aber nur. dann die Auslösung eines Schalters herbeiführen, wenn sie innerhalb einer festgesetzten Zeit eine bestimmte Mindestzahl von Schritten ausführen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Schrittschaltwerk, das nach Ablauf der 'festgesetzten Zeit, innerhalb welcher die Schritte summiert werden, in die Anfangslage zurückkehrt.

7. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Schrittschaltwerk, das ein Auslöseglied nur innerhalb der festgesetzten Zeit, innerhalb welcher die Schritte summiert werden, mitnimmt und bei dem allein das Auslöseglied nach Ablauf dieser Zeit in die Anfangslage zurückkehrt (Fig. 2).

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch ein Zeitrelais, das beim ersten erfaßten Pendelvorgang in Lauf gesetzt wird und nach der Ingangsetzung unbeeinflußt durch weitere Pendel vorgänge abläuft.

9. Anordnung nach Anspruch 1, ge-

kennzeichnet durch ein Widerstandsrelais mit verzögertem beweglichem System mit Rückstellkraft, das bei jedem Zusammenbruch des Widerstandes auf sein bewegliches System nur einen einmaligen kurzzeitigen Drehmomentimpuls überträgt (Fig-3)·

10. Anordnung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des beweglichen Systems mit der Größe der Erregung des den Antriebsimpuls liefernden Stromsystems wächst.

11. Anordnung nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pendelschwingungen, die innerhalb der für die Summierung der Pendelschwingungen gewählten Zeit erfolgt sind, durch ein Zählwerk gezählt und zweckmäßigerweise auch registriert werden (Fig. r).

12. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Pendelungen durch stufenweise Aufladung eines Kondensators addiert werden, der bei Erreichen einer bestimmten Aufladung eine Abschalteeinrichtung betätigt (Fig. 4).

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Aufladung ein Zeitwerk in Gang gesetzt wird, das den Kondensator nach Ablauf der eingestellten Zeit entlädt.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator sich über einen Widerstand von soleher Größe selbst entlädt, daß er die für die Erregung des Abschalterelais nötige Spannung nur dann erreicht, wenn genügend Pendelungen innerhalb einer bestimmten Zeit auftreten.

15. Anordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalterelais anspricht, wenn die Spannung am Kondensator zum Zünden eines Entladungsgefäßes ausreicht. ·

16. Anordnung nach Anspruch 12 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise Aufladung des Kondensators durch Entladungen eines Kondensators kleinerer Kapazität erfolgt, der seine Ladung bei jeder Pendelung an den Kondensator größerer Kapazität abgibt.

17. Anordnung nach Anspruch 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladungen des Kondensators kleinerer Kapazität über einen Strombegrenzungswiderstand erfolgen, der bei dichter Zeitfolge der einzelnen Pendelungen die Höhe der Aufladungen dieses Kondensators herabsetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen