DE638705C - Wattmetrisches System fuer Richtungsschnellrelais - Google Patents

Description

Die Entwicklung der Schutztechnik strebt dahin, die Abschaltverzögerungen kranker Leitungen möglichst gering zu machen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine möglichst rasche Abschaltung einer fehlerhaften Leitungsstrecke das beste Mittel zur Verhütung des Außertrittfallens der Generatoren eines Netzes darstellt. Da bei einer Schutzeinrichtung mehrere Relais in Tätigkeit treten müssen, z. B, bei einer Widerstandsschutzeinrichtung ein Widerstandsrelais und ein Energierichtungsrelais, gewinnt man eine Verkürzung der. Abschaltzeit, indem man die einzelnen Relais so konstruiert, daß sie eine möglichst geringe Eigenzeit" besitzen. Die Erfindung befaßt sich in diesem Zusammenhang mit einer Neukonstruktion eines Energierichtungsrelais mit dem Ziel, eine äußerst geringe Relaiseigenzeit zu erreichen.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erörtert.

Fig. ι zeigt das Relais in Ansicht. Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 (Fig. 1) bei Blick in Pfeilrichtung. Das Richtungsrelais wird beispielsweise verwendet in einer Schnellschutzeinrichtung mit drei Impedanzkipprelais, von denen jedes auf eine andere Entfernung eingestellt ist. Zu diesen Relais tritt noch ein Zeitrelais hinzu, welches, um die große Zeitgenauigkeit zu erreichen, zweckmäßig ein synchron laufendes Zeitrelais ist. Die Speisung der Synchronmotoren dieser Zeitrelais erfolgt zweckmäßig durch den Stromwandlersekundärstrom unter Zwischenschaltung eines strombegrenzenden Zwischenwandlers. Es ist dann der Synchronmotor jedenfalls in allen Fehlerfällen, auch wenn die Spannung des Netzes ganz zusammenbricht, etwa weil der Fehler dicht am Relaisort entstanden = ist, arbeitsfähig. Im Interesse einer Leistungsersparnis kann man die Sekundärwicklung des Hilfsstromwandlers durch die Schutzrelais normalerweise kurzgeschlossen halten. Die Beseitigung dieses Kurzschlusses wird zweckmäßig sowohl von dem Ansprechen eines Schutzrelais, also beispielsweise eines der beiden Impedanzkipprelais, welche auf größere Fehlerentfernung eingestellt sind, als auch vom Energierichtungsrelais abhängig gemacht, so daß Zeitrelais bei aus der Leitungsstrecke herausfließender Energie gar nicht erst zum Anlaufen kommen. Wenn, wie vorhin angegeben, drei Impedanzkipprelais vorhanden sind, so daß also das erste die sofortige Auslösung, das zweite und dritte Impedanzkipprelais dagegen nach Ablauf einer ersten bzw.

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einer ,zweiten Zeitstufe die Schalterauslösung herbeiführt, wird man u. U. zwei Synchronzeitrelais vorsehen und kann dann den Kurzschluß des einen Zeitrelais von dem einejf Impedanzkipprelais und den Kurzschluß d$| zweiten Zeitrelais von dem anderen Impedanz kipprelais sowie gegebenenfalls beide Zeitrelais noch vom Energierichtungsrelais abhängig machen. Im Interesse einer möglichst ίο schnellen Abschaltung empfiehlt es sich ferner, für die Erregung der Auslösespule des Schalters eine Stromquelle vorzusehen, welche im ersten Augenblick des Kontaktschlusses ein Vielfaches der benötigten Stromstärke hergibt, damit der Anstieg des Stromes in der Ausschaltspule möglichst rasch bis auf den erforderlichen Wert durchgeführt wird.

Das wattmetrische, als Energierichtungsrelais brauchbare Relais gemäß der Erfindung besitzt eine Drehspule, welche um eine Achse drehbar ist, die senkrecht zum Kraftfluß eines ersten Magneten steht, welcher von einer ersten Betriebsgröße, beispielsweise vom Leitungsstrom, erregt wird. Die Drehspule ist so geschaltet und angeordnet, daß sie auch vom Kraftfluß eines zweiten Magneten durchsetzt wird, der von einer zweiten Betriebsgröße, beispielsweise der Spannung der Leitung, gespeist wird. Je nach der Phasenver-Schiebung zwischen den beiden Kraftflüssen stellt sich das Relais unverzüglich in die eine oder andere Endstellung.

In den Figuren, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, enthält das Energierichtungsrelais24 zwei Wechselstromwicklungen 63 und 64. Die Wicklung 63 bildet die Spannungsspule und wird beispielsweise von der verketteten Spannung zwischen zwei Phasenleitern gespeist. Die Spannungswicklung 63 stellt die Primärwicklung eines Spannungswandlers dar, der einen geschlossenen Eisenkern 65 besitzt. Der eine unbewickelte Schenkel dieses Spannungswandlers 65 wird von einem eine einzige Windung darstellenden Rahmen 66 aus Aluminium oder Kupfer mit Spiegel umschlossen. Dieser Rahmen bildet die Sekundärwicklung des Wandlers 63, 65. Der in diesem Rahmen fließende Strom steht in einer festen Phasenbeziehung zur Spannung in der Spule 63.

Die Spule64 bildet gewissermaßen die Feldwicklung eines Galvanometers mit einem Magnetkörper 69, welcher zwei Luftspalte 71 und 72 besitzt. In der Figur bildet der Magnetkörper 69, wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt, einen rechteckigen Rahmen, welcher auf zwei gegenüberliegenden Seiten je eine Spule 64 trägt und der zwischen den beiden unbewickelten Jochen Polschuhe und einen ebenbo falls als 69 bezeichneten Eisensteg besitzt. Die Kraftflüsse der beiden Spulen 64 vereinigen sich in dem Mittelsteg, so daß also die beiden Kraftflüsse gemeinsam die Luftspalte 71 und 72 durchdringen. Der Magnetfep£Ber 69 kann aus einer Nickel-Eisen-Legie- , bestehen, 'um den Vorteil dieser Legieauszunutzen, welcher in einer hohen abilität bei kleinen Erregerströmen und einer kleinen Permeabilität bei sehr großen Erregerströmen besteht.

Der Rahmen 66, welcher einen der Spannung in der Spule 63 entsprechenden Strom führt, ist so angeordnet, daß sich die beiden Längsseiten 67 und 68 in den Luftspalten 71 und 72 bewegen können. Es entstehen dabei gleichzeitig Kräfte, die auf die Teile 67 und 68 des rechteckigen Rahmens 66 einwirken und welche solche Richtungen und Größe haben, daß sie mit Bezug auf die Drehachse 73, 74 des Rahmens 66 ein Kräftepaar bilden. Je nach der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung schlägt der Rahmen 66 nach rechts oder links aus. An dem Rahmen ist ein aus Isoliermaterial bestehender Kontaktarm 75 angebracht, der sich bei' der einen Ausschlagsrichtung gegen einen festen Anschlag 76 legt und bei der anderen Ausschlagsrichtung zwei Kontakte 26 und 27 steuert, von denen der erste ein Öffnungskontakt, der zweite beispielsweise ein Schließungskontakt ist. Die Kontakte sind so angeordnet, daß der Rahmen 66 nur eine kleine Winkelbewegung auszuführen braucht.

Um die Empfindlichkeit des Relais zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Luftspalte 71, 72 möglichst klein zu machen. Aus diesem Grunde besitzt der Rahmen 66 in den Teilen, die sich in den Luftspalten 71, 72 bewegen, . verringerten Querschnitt bei 67 und 6S. Im übrigen Teil ist der Rahmen im Interesse einer Kleinhaltung des Stromwiderstandes breiter gehalten. Das beschriebene Wattmeter besitzt einen außerordentlich geringen Eigenverbrauch.

Die bewegliche Drehspule 66 besitzt keinerlei Dämpfungsvorrichtung, damit sie ihre Bewegungen möglichst rasch auszuführen vermag. Durch die völlige Dämpfungsfreiheit leidet unter Umständen die Güte des Kontaktschlusses, weil das System zurückprallt. Aus diesem Grunde empfiehlt sich die Anordnung eines Hilfsrelais, welches die Kontaktstellung, die das Richtungsrelais eingenommen hat, feststellt, solange das Relais nicht vollkommen nach der anderen Seite umschlägt, ng Man kann das gleiche Hilfsrelais auch benutzen, um die Kontakte etwaiger weiterer Schutzrelais, die ebenfalls im Interesse der Schnelligkeit möglichst dämpfungsfrei arbeiten, zu überbrücken, um auch dort gleiche Auswirkungen der geringen Dämpfungskraft zu beheben.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Wattmetrisches System für Richtungsschnellrelais für Schutzeinrichtungen, gekennzeichnet durch ein Relaissystem mit einer drehbaren Spule (66), welche die Sekundärwicklung eines von einer der beiden Meßgrößen (z. B. der Spannung) gespeisten Wandlers mit Primärwicklung (63) und Eisenkern (65) bildet und welche zugleich auch vom Kraftfruß eines zweiten von der zweiten Meßgröße (z. B. dem Strom) gespeisten Elektromagneten (64, 69) beeinflußt wird.
2. 2. Wattmetrisches Relais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rechteckseiten (67, 68) der Drehspule (66) in den Luftspalten des Elektromagneten (64,69) derart angeordnet sind, daß die auf die Drehspule ausgeübten Kräfte ein Kräftepaar darstellen.
3. 3. Wattmetrisches Relais nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strom in der Drehspule (66). hervorrufende Kraftfluß in einem völlig geschlossenen Eisenweg verläuft.
4. 4. Wattmetrisches Relais nach Anbruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich das bewegliche System dämpfungsfrei bewegen kann.
5. \l *"' S- Wattmetrisches Relais nach An- *■ spruch ι und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Kontaktgabe ein Hilfsrelais vorgesehen ist, das bei seinem Ansprechen die Kontakte des wattmetrisehen Relais und mit diesem etwa in Reihe liegende Kontakte eines oder mehrerer anderer Schutzrelais überbrückt.
6. 6. Wattmetrisches Relais nach Anspruch ι oder folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Magnetkernen aus einer Nickel-Eisen-Legierung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen