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Überwachungseinrichtung für Mehrphasensysteme Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine elektrische Überwachungseinrichtung für Mehrphasensysteme, insbesondere
Drehstromsystetne, welche in Abhängigkeit von einer auftretenden Unsymmetrie in
dem Mehrphasensystem ausgelöst wird. Im engeren Sinne handelt es sich um elektrische
Fehlerüberwachungs- oder Schutzschaltungssysteme zur Auslösung bzw. Steuerung von
Schaltern o. dgl. beim Eintritt anormaler elektrischer Verhältnisse in einem elektrischen
Kraftübertragungsnetz. Die Erfindung macht Gebrauch von Steuerorganen, welche auf
Phasenunsymmetrien in dem zu überwachenden Mehrphasenleitungssvstem ansprechen.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß irgendwelche auftretenden Phasenverschiebungen
mit Hilfe von Frequenzwandlern auf einen Stromkreis höherer Frequenz übertragen
werden. Dabei tritt zugleich mit der Vervielfachung der Frequenz auch eine Vervielfachung
der Phasenunsymmetrie ein. Dies kann in folgender Weise erklärt werden: Wenn zwei
Ströme der Grundwelle eine Phasenverschiebung von beispielsweise i2o° besitzen,
so haben die von den Grundwellen erzeugten dritten Harmonischen eine Phasenverschiebung
von 36o° bzw. liegen in Phase miteinander, da ja auf 120' der Grundwelle ein voller
Wellenzug der dritten Harmonischen entfällt. Verschiebt sich nun die Grundwelle
beispielsweise um 6o°, so entspricht dies für die dritte Oberwelle einer Phasenverschiebung
von iSo°, so daß die vorher genau in Phase liegenden dritten Harmonischen nunmehr
genau phasenentgegengesetzt sind. Es wird also jeweils der Phasenwinkel der Grundwellen
im Stromkreis der höheren Harmonischen eine mit der Ordnungszahl der Harmonischen
zu multiplizierende Phasenverschiebung hervorrufen. Insbesondere wird im Falle der
Anwendung der dritten Harmonischen in dem Stromkreis der letzteren die Phasenverschiebung
dreimal so groß sein als im Stromkreis der Grundwelle. Durch die Vervielfachung
der Phasenverschiebung wird eine besonders hohe Empfindlichkeit der Anordnung erzielt.
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Vorteilhafterweise benutzt die Erfindung ein Differentialrelais, welches
einerseits unter der Wirkung einer von den einzelnen Strömen der Grundwelle herrührenden
Kraft und andererseits unter der Wirkung einer von einer Oberwelle der Netzfrequenz
hervorgerufenen Kraft steht. Die beiden Kräfte wirken einander entgegen, und zwar
versucht die von den Grundwelten herrührende Kraftwirkung das Netz abzutrennen,
während die von der Oberwelle herrührende Kraftwirkung die Abtrennung normalerweise
verhindert. Weicht aber das Verhältnis der beiden Kräfte von einem festgelegten
Wert ab, wie es beim Auftreten eines Fehlers im Netz der Fall ist, so wird die Unterbrechung
des Netzes herbeigeführt. An sich sind Schutzschaltungen für die Überwachung von
Mehrphasennetzen
bekannt. Verlangt wird heutzutage gewöhnlich von
einer solchen Anordnung, däß sie nicht nur beim Auftreten eines Fehlers, zuverlässig
anspricht, sondern ihre Wirkuz ""@ rnuß auch derart sein, daß nur die der Fehle
stelle am nächsten liegenden Überwachun vorrichtungen ansprechen. Dadurch wird dNo
kranke Stelle abgetrennt, während das übrige Netz ohne Störung weiterarbeiten kann.
Im Falle eines Dreiphasennetzes werden sich die in dem Netz auftretenden Störungen,
fast ausnahmslos in einer Unsymmetrie der in der Dreiphäsenanlage fließenden Ströme
auswirken. Selbst die auf Überlandleitungen gelegentlich eintretenden Dreiphasenkurzschlüsse
werden sich in der Regel so ausbilden, daß zunächst ein Zweiphasenkurzschluß, also
eine Phasenunsy mmetrie, herrscht, der erst durch den entstehenden Lichtbogen einen
Dreiphasenk urzschlüß verursacht.
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Da im Gegensatz zu diesen Fehlerströmen im eigentlichen Sinne die
durch Pendeln und Außertrittfallen von Synchronmaschinen verursachten Überströme
stets symmetrisch sind, erscheint es zweckmäßig, eine Schutzschaltung so auszubilden,
daß sie ausschließlich oder vorzugsweise auf unsymmetrische Überströme anspricht.
Auf derartige Fälle bezieht sich denn ,auch die im nachstehenden noch näher beschriebene
Erfindung, voll welcher die Abbildungen einige Ausführungsbeispiele zeigen.
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Abb. i zeigt ein grundlegendes Beispiel der Erfindung unter Anwendung
von Stromwandlern und Frequenzwandlern, Abb. 2 eine ähnliche Anordnung wie Abb.
i, jedoch mit Verwendung von Gleichrichtern und Elektronenröhren; Abb.3 eine weitere
Ausführungsforen der Erfindung unter Verwendung von Sättigungsdrosseln Abb. q. ist
eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Abb. i, wobei das Steuerrelais durch
eine Schaltkombination ohne bewegliche Teile ersetzt ist: In der Ausführungsform
nach Abb. i sind die drei Phasenleitungen i eines Drehstromnetzes mit einer Steuereinrichtung
in Gestalt eines Schalters 2 ausgerüstet. Der Schalter wird durch eine Aüslösespule
3 betätigt. Diese Schaltanordnung soll nun nach der Erfindung so gesteuert werden,
daß sie jeweils heim Auftreten von Unsymmetrien zwischen den in den Leitungen i
fließenden Phasenströmen anspricht.
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Die für diesen Zweck vorgesehene Steueranordnung setzt sich zusammen
aus Frequenz-. wandlern 4. mit gesättigtem Eisenkern. Diese Frequenzwandler werden
von den in den Phasenleitungen i liegenden Stromwandlern 5 gespeist. In Reihe mit
den F requenzwandlern .l. liegen die Wicklungen 6 eines dreiphasigen Relais 7 mit
dem Kontakt ä. Dieser verbindet die Stromquelle 9 mit der Auslösee 3 und betätigt
so den Schalter 2.
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J ie Sekundärwicklungen des Frequenz-4ändlers q. sind miteinander
in Reihe geschaltet und speisen über ein Frequenzfilter io eine Spule ii des Relais
7, welche den Wicklungen 6 dieses Relais entgegenwirkt. Für das Frequenzfilter io
kann irgendeins der bekannten Filter Verwendung finden mit einer solchen Charakteristik;
daß kein nennenswerter Wert der in dem Drehstromsystem i -herrschenden Grundwelle
durchgelassen wird. Die dritte Oberwelle dieser Frequenz wird jedoch durchgelassen
und damit die Speisung der Spule i i finit dieser Oberwelle ermöglicht.
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Das Relais 7 kann auch als eine Ferraris-Scheibe ausgebildet werden,
aber es kann auch jede andere übliche Ausführungsart Verwendung finden; welche die
Möglichkeit gibt, durch einen elektrischen Effekt eine Betätigung auszulösen, diese
Auslösung aber durch einen zweiten elektrischen Effekt zu verhindern oder zu erschweren.
Das zur Veranschaufichung in Abb. r dargestellte Relais 7 besitzt einen Waagebalken
12 mit einem Drehpunkt 13. Der Waagebalken trägt auf der einen Seite die beweglichen
Drehstromkerne 14 der Wicklungen 6, auf der anderen Seite befindet sich ein weiterer
beweglicher Kern 15, der durch die Spüle i i beeinflußt wird.
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Die vorliegende Anordnung soll in erster Linie auf Unsvmrnetrieil
zwischen den einzelnen Phasenleitungen ansprechen. Es ist nicht Aufgabe der beschriebenen
Schaltung, auf Erdschlußfehleranzusprechen. Erdschlußschutzanordnungen werden im
allgemeinen durch Phasenstörungen, mögen sie symmetrisch oder unsymmetrisch sein,
nicht beeinfiußt. Es ist daher eigentlich nicht nötig, Erdschlüßschutzvorrichtungen
in die Betrachtungen einzubeziehen. Wie indessen für den Fachmann leicht einzusehen
ist, können auch Erdschlußschutzvvorrichtungen in die übrige Schaltung der Stromwandler
5 so eingeführt werden, daß die Erdschlußschutzanordnung nicht notwendig ein Ansprechen
der zu der' Erfindung gehörigen Schutzschaltung bedingt, und umgekehrt. Diese Maßnahme
kann auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen angewandt werden.
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Die grundsätzliche Wirkungsweise der Erfindung beruht auf der Erzeugung
eines Stromes der dritten Oberwelle der Netzfrequenz mit Hilfe der Frequenawandl°r.
Dabei spielt die Phasenlage der dritten Oberwelle bei Symmetrie- oder Unsyrnmetrieverhä
ltnissen
des -Netzes eine ausschlaggebende Rolle.
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Es sei zunächst angenommen, daß in den Leitungen i symmetrische Phasenströme
fließen; dann liegen die Sekundärströme der Stromwandler 5, wenn ein normales, gleichmäßig
belastetes Drehstrornsystem angenommen wird, ebenfalls symmetrisch. Die Primärwicklungen
der Frequenzwandler 4. werden somit durch Ströme, die um 12o° in der Phase gegeneinander
verschoben sind, erregt. Diese Ströme durchfließen gleichzeitig auch die Wicklungen
6 des Relais 7 und versuchen damit, den Auslösekontakt 8 zu schließen, indem sie
gleichzeitig die Frequenzwandler 4: sättigen. Durch die Sättigung versucht sich
in jeder einzelnen Sekundärwicklung ein Strom der Grundfrequenz und der dritten
Harmonischen auszubilden.
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Betrachtet man jetzt den geschlossenen Stromkreis aus den Sekundärwicklungen
der Frequenzwandler q., welcher unter anderem auch über das Frequenzfilter 1o führt,
so kann folgendes festgestellt werden: Nimmt man an, daß die Leiter i keine Erdströme
führen, dann ist in dem Sekundärkreis der Wandler q. die resultierende Spannung
der Grundwelle wegen der Phasenverschiebung von je 12o° der Einzelspannungen und
damit auch der sekundäre Strom gleich Null. Infolge der Sättigung der Frequenzwandler
q. verursacht außerdem jeder von ihnen, einen Strom von der Frequenz der dritten
Oberwelle auszubilden. Solange die Ströme im Drehstromnetz i je um 12o° in der Phase
voneinander verschoben sind, liegen die Spannungen der dritten Oberwellen aller
drei Frequenzwandler q. in gleicher Phase zueinander und addieren sich. Es wird
somit ein Wert der dritten Oberwelle, der dreimal so groß ist als der Einzelwert
eines Wandlers q., über das Frequenzfilter 1o der Wicklung 1i zugeführt. Diese Wicklung
übt dann auf den Kern 15 eine Zugkraft aus und versucht, den Kontakt 8 in der geöffneten
Stellung zu halten. Die Kräfte der Wicklungen 6 und i i mögen nun aber so bemessen
sein, daß bei genauer Stromsymmetrie im Leitungsnetz i die Wirkung der Wicklung
i i gerade ausreicht, um ein Ansprechen des Relais 7 zu verhindern.
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Wenn die Forderung gestellt wird, daß auch bei hohen symmetrischen
Strömen das Relais 7 ansprechen soll, so läßt sich dies durch eine entsprechende
Ausbildung der magnetischen Kreise dieses Relais herbeiführen. Wie dem Fachmann
bekannt, kann nämlich durch verschiedene Sättigung der mit der Wicklung 6 und der
Wicklung 11 verbundenen magnetischen Kreise erreicht werden, daß bei wachsendem
Strom dieWirksanikeit der Wicklung 6 in stärkerem Maße zunimmt als die der Wicklung
i i, so daß damit bei genügend hohen Strömen ebenfalls der Kontakt 8 geschlossen
wird.
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Es sei nun angenommen, daß in dem Drehstromnetz i ein Fehler zwischen
zwei Phasen entstehen möge oder daß ein Fehler in einem anderen Teil des Netzes
entsprechende Ströme in nur zwei Leitern des Drehstronisvstems i hervorrufe. Dieser
Zustand bewirkt eine Speisung von zwei Frequenzwandlern q und zwei der Relaiswicklungen
6. Der Zug, welcher auf die Kerne 14. wirkt und die Auslösekontakte 8 zu schließen
sucht, ist somit von der Größe der in den Leitern i fließenden Ströme abhängig.
Die zwei Frequenzwandler q. werden gesättigt und jeder versucht, dem Sekundärkreis
eine dritte Oberwelle aufzudrücken. Unter den gemachten Voraussetzungen werden aber
nun die zwei von dem Leiter i geführten Fehlerströme nicht mehr um 12o° in der Phase
verschoben sein, sondern beispielsweise um 18o°. In diesem Falle liegen die dritten
Oberwellen nicht mehr wie-früher in Phase miteinander, sondern ebenso wie die Grundwellen
in Phasenopposition; denn während 12o° der Grundwelle gerade 36o° der dritten Oberwelle
entsprechen und damit Phasengleichheit bedeuten, ergeben 18o° der Grundwelle für
die mit der Grundwelle verknüpfte dritte Oberwelle eine zusätzliche Phasenverschiebung
von 18o° der dritten Oberwelle und damit Gegenphasigkeit der dritten Oberwellen.
Es ist also der Gesamtwert der dritten Oberwelle in dem von den Wandlern 4., Frequenzfilter
1o und-Haltewicklungen i i gebildeten Stromkreis nahezu Null, und eine merkliche
Erregung der Spule 1i tritt nicht ein. Eine Gegenkraft gegen die Wirkung des Kernes
15 wird nicht ausgeübt, das Relais schließt den Kontakt 8 und bringt über die Auslösespule
3 den Schalter :2 zur Auslösung.
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Das Frequenzfilter 1o für die dritte Oberwelle kann ein einfaches
Resonanzfilter darstellen, wenn die Schutzschaltung nur bei einer bestimmten Frequenz
zuverlässig zu arbeiten braucht. Indessen kann die Anordnung auch für mehr als eine
Frequenz durch Verwendung einer anderen Art von Filter verwendbar gemacht werden.
Hierzu kann z. B. ein in der Fachwelt bekanntes elektrisches Filter dienen, das
bis zu einer bestimmten Grenze alle Frequenzen sperrt und oberhalb dieser Grenzfrequenz
alle Frequenzen durchläßt (Hochpaßfilter).
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Statt der Sternschaltung der Frequenzwandl.er q. und der Stromwandler
5 kann naturgemäß auch eine Dreieckschaltung angewandt werden.
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In Abb. 2 ist eine weitere Ausführungsform
der Erfindung
dargestellt. Sie verwendet zur Steuerung Elektronenröhren mit Steuerelektroden bzw.
Steuergittern. In dieser Abbildung ist wiederum i das Drehstromnetz, 2 der Netzschalter,
welcher durch die Auslösespule 3 betätigt wird, 4: sind drei Frequenzwandler, 5
drei Stromwandler, die im Drehstromnetz liegen. io ist das Frequenzfilter für die
dritte Oberwelle. An Stelle des in Abb. i vorgesehenen Relais 7 sind in Abb.2 zwei
Elektronenröhren angeordnet, und zwar insbesondere Hochvakuumröhren.
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Der Anodenstromkreis. der Röhren 16 wird durch die Sekundärwicklung
18 des Tränsformators'17 gespeist, dessen Primärwicklungen mit den Primärwicklungen
von zwei Frequenzwandlern q. in Reihe liegen und welche von den Stromwandlern 5
gespeist werden.
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Die Auslösespule 3 ist in den Anodenkreis der Röhren 16 so eingeschaltet,
daß sie von dem gleichgerichteten Strom dieser Röhren durchflossen wird: Der von
dem Filter io abgegebene Strom der dritten Oberwelle wird durch das Gleichrichtersystem
2o gleichgerichtet. Dieser Strom, der vorteilhafterwese durch den Kondensator 21
geglättet wird, erzeugt einen Spannungsabfall in dem Widerstand ä2, und zwar in
solcher Richtung, daß das obere Ende des Widerstandes 22 ein negatives Potential
gegenüber dem unteren Ende annimmt. Der Widerstand 22 liegt in Reihe mit einer Batterie
23. Beide liefern die Vorspännung für die Gitterelektroden der Röhren 16, und zwar
liegt die Batterie mit ihrem positiven Ende an den Gittern, mit dem negativen an
dem Widerstand, so daß beide Teilspannungen einander entgegengesetzt sind.
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Wenn symmetrische Dreiphasenströme im Übertragungssystem i fließen,
werden die drei Frequenzwandler 4. und gleichzeitig die beiden Primärwicklungen
i9 des Transformators 17 von den Sekundärwicklungen der Stromwandler 5 symmetrisch
gespeist. Damit erhalten die Röhren 16 eine entsprechende Anodenspannung, jedoch
hat sich, wie in Verbindung mit der Abb. i näher auseinandergesetzt wurde, in den
Sekundärwicklungen der Frequenzwandler q. eine Spannung der dritten Oberwelle herausgebildet.
Der Wert dieser dritten Oberwelle fließt über das Filter io dem Gleichrichtersystem
2o zu. Der gleichgerichtete Strom verursacht in dem von ihm durchflossenen Widerstand
20 einen negativen Spannungsabfall für die Gitter der Röhren 1ö. Diese werden dadurch
gesperrt, und die Auslösespule 3 bleibt stromlos. Wenn jedoch ein Fehler zwischen
zwei Phasen unsymmetrische Ströme in zwei von den drei Leitern i verursacht, durchfließen
entsprechende Sekundärströme zwei der drei Frequenzwandler 4 und .eine oder beide
Wick-1
=gen 1g des Transformators 17. Auf diese Weise werden einerseits zwei
der Frequenzwandler ¢ gesättigt, und andererseits wird Anodenspannung an die Röhre
16 gelegt. Da die Ströme, von denen die Frequenzwandler4 gespeist werden, nach der
für die Abb. i gegebenen Beschreibung etwa 18o° phasenverschoben sind, so sind die
durch die Sättigung der Eisenkerne der Frequenzwandler d. erzeugten Spannungen der
dritten Oberwelle der beiden Frequenzwandler 4. gleichfalls in Gegenphase. Dadurch
kommt an dem Widerstand 22 kein Spannungsabfall mehr zustande, und zwischen Gitter
und Kathode der Röhren 16 herrscht nur die positive Vorspannung 23. Somit fließt
ein Strom durch die Röhren 16, erregt die Auslösespüle 3 und betätigt den Schalter
2, der damit die Leiter i von dem Speisenetz abtrennt.
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Es können auch drei oder mehr Röhren 16 Verwendung finden, welche
von Transformatoren gespeist werden, die jedem der drei Stromwandler 5 so zugeordnet
sind, wie es bei den bekannten Vielphasengleichrichterschaltungen der Fall ist.
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An Stelle der Elektronenröhren 16, welche durch die .angelegte Spannung
zwischen Gitter und Kathode sich steuern lassen; können, wie :leicht verständlich
ist, für die Erfindung in gleicher Weise gasgefüllte Röhren Anwendung finden, die
durch die Phasenverschiebung zwischen Gitter- und Anodenspannung steuerbar sind.
Um diese Art der Steuerung zu verwirklichen, wird der Ausgangswert des Glechrichtersystems
2o einer passenden Phasenverschiebungsbrücke zugeführt oder am eine andere entsprechende
Vorrichtung angelegt, welche eine Phasenversehiebuiig in Abhängigkeit von einem
veränderlichen Gleichstrom bzw. einer Gleichspannung liefert. Eine andere Ausführungsform
der Erfindung ist in Abb.3 dargestellt, welche in Verbindung mit jedem bekannten
Relaisschutzsystem, das auf alle Arten von Fehlern zwischen den Phasen ansprechen
darf, ohne irgendwelche bauliche Änderung des Relaisschutzsvstems verwendet werden
kann. Dabei wird die Speisung des angeschlossenen Relaisschutzsystems -nur dann
zugelassen, wenn durch die entstandenen Fehler Unsymmetriewirküngen ausgelöst wurden;
dagegen wird die Speisung verhindert oder nur in vermindertem Maße zugelassen, wenn
symmetrische Cberströme in allen drei Phasen auftreten. Selbstverständlich kann
eine solche Schutzschaltungsanordnung außerdem so ausgebildet werden, daß sie auf
Erdschlußfehler anspricht, ohne daß die zusätzliche Anwendung der Erfindung gemäß
der Abb. 3 irgendeine Wirkung auf die erwähnte Schutzschaltungsanordnüng ausübt,
da im allgemeinen Erdschlußrelais
oder Er dschlußschutzschaltungen
von dreiphasigen oder zwischenphasigen Störungen unbeeinflußt bleiben.
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In Abb. 3 sei irgendeine bekannte Schutzschaltungsanordnung durch
die Vorrichtung 24 mit dem Auslösekontakt 25 und den Zwischenphasenwicklungen26
dargestellt. Ebenso möge eine Erdschlußschutzvorrichtung vorhanden sein, die im
Schaltbild nicht dargestellt ist: Die Vorrichtung 24. kann beispielsweise ein Leistungsrichtungsrelais,
ein Distanzrelais oder ein Trägerstromsystem darstellen. Nur die wichtigsten Stromwicklungen
sind in dein Schaltbild aufgeführt. Alle Spannungsspulen und andere Hilfsver-. Bindungen,
welche die Schaltung der Erfindung nicht berühren, sind zur Vereinfachung in dem
Schaltbild fortgelassen.
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Wie im Schaltungsbild angegeben, werden die Wicklungen 26 von den
Stromwandlern 5 in Reihe mit den Frequenzwandlern 4. gespeist. Parallel zu den Wicklungen
26 des Schutzrelais 24 liegen die Scheinwiderstände 27 der Sättigungsdrosseln 28,
deren Sättigung durch Gleichstromsättigungswicklungen 29 verändert werden kann.
Letztere Wicklungen werden von dem Gleichrichtersystem 20 gespeist. Wie aus der
Beschreibung der Abb.2 erinnerlich, liefert das Gleichrichtersystem 2o nur dann
Strom, wenn die Leiter z symmetrische Ströme führen. Wenn dagegen im Leitersystem
i einzelne Phasenkurzschlußströme fließen, verschwindet der Wert der dritten Oberwelle
hinter den Frequenzwandlern 4., so daß über das Filter zo und den Gleichrichter
2o kein Gleichstrom an die Sättigungswicklungen 29 geliefert wird. Da die Scheinwiderstandswicklungen27
und die Wicklungen 26 des Schutzrelais parallel geschaltet sind, teilt sich der
von den Stromwandlern 5 gelieferte Strom nach Maßgabe der entsprechenden Scheinwiderstände
zwischen den Wicklungen auf. Solange daher die Drossel 28 nicht gesättigt
ist, haben die Wicklungen 27 einen hohen Scheinwiderstand, und nahezu der volle
Strom der.Stromwandler 5 fließt durch die Wicklungen 26 des Schutzrelais 2d.. Dagegen
wird bei Sättigung der Drossel 28 der volle Strom der Stromwandler 5 oder,
falls eine etwas andere Einstellung günstiger erscheint, ein entsprechender Teil
von den Wicklungen 26 ferngehalten und über die Wicklungen 27 abgeleitet.
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Da dieSättigungsdrossel 28 von dein Gleichrichtersystem 2o erregt
wird, ist sie gesättigt, wenn die Leiter r symmetrische Phasenströme führen. Unter
dieser Bedingung wird das Schutzrelais 24. nicht oder nur in einem beschränkten
Umfang erregt. Dadurch ist die Schutzwirkung durch symmetrische Dreiphasenströme
unbeeinflußbar oder wenigstens nur beschränkt beeinflußbar. Wenn dagegen die Leiter
r unsymmetrische Ströme führen, wie sie durch einen Fehler zwischen zwei Phasen
entstehen, wird die Drosse128 nicht gesättigt. Die Wicklungen 27 stellen dann einen
hohen Scheinwiderstand für den aus den Stromwandlern 5 kommenden Strom dar, und
fast der volle Strom fließt den Wicklungen 26 zu. Damit wird das Schutzrelais 24
voll erregt und wird die Schließung des Kontaktes 25 und die Auslösung des Schalters
2 zur Folge haben.
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Wie leicht einzusehen ist, können an Stelle der Sättigungsdrossel28
auch andere Mittel Artwendung finden, um das Ansprechen der Vorrichtung 2q. von
dem Vorhandensein oder Fehlen einer Leistung dreifacher Frequenz entweder unmittelbar
oder durch die Vermittlung des Gleichrichtersystems 20 abhängig zu machen, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können Elektronenröhren oder
gasgefüllte Gefäße als veränderliche Widerstände an Stelle von gesättigten Eisendrosseln
verwendet werden. Auch kann das Relais 24 z. B. m_it einer Haltespule ausgerüstet
werden, die vom Wert der dritten Oberwelle nach Art der Abb. z erregt wird, wenn
symmetrische Dreiphasenströme fließen.
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Die Abb. 4. zeigt eine ähnliche Anordnung wie die Abb. z und 2, bei
welcher jedoch an Stelle von Differentialrelais und Elektronenröhren sogenannte
Richtungstransformatoren benutzt werden. In der Abbildung sind drei derartige Richtungstransformatoren
T dargestellt, deren Arbeitswicklungen in Reihe mit den Primärwicklungen der Frequenzwandler
,4 verbunden sind, so da.ß die Richtungstransformatoren durch die Sekundärströme
der Stromwandler 5 erregt werden. Die drei 13ilfswicklungen R (Drosselwicklungen)
der Richtungstransformatoren sind in Reihe geschaltet und werden von einer Gleichrichteranordnung
20 mittels gleichgerichteten Stromes gespeist, der vom Ausgang des 1'ilters ro entnommen
wird. Die Sekundärwicklungen der Richtungstransformatoren sind je mit einem Gleichrichter
D verbunden, deren Ausgangs- bzw. Gleichstromklemmen untereinander parallel geschaltet
sind. Der über die Gleichrichter fließende sekundäre Gleichstrom wird der Auslösespule
3 zugeführt.
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Die Arbeitsweise des Systems ist folgende: Die Richtungstransformatoren
arbeiten in Verbindung mit den Frequenzwandlern q. und dem Filter zo in ähnlicher
Weise wie das Differentialrelais 7 in Abb. r. Die Arbeitswicklungen der Richtungstransformatoren
entsprechen den Wicklungen 6 des Relais 7, und die Drosselwicklungen R in Abb. 4.
entsprechen der Spule z i in Abb: z. In jener
Abbildunä kann der
Ström in irgendeiner der Spulen 6 das Auslösen des Schalters z bewirken, falls nicht
das Relais durch Strom in der Spule i i an der Auslösung gehindert wird. In Abb.
q. werden drei getrennte Gleichrichter D benutzt, deren Ausgangsklemmen miteinander
verbunden sind und die den Stromunterbrecher in genau entsprechender Weise beeinflussen,
wie dies in Abb, i vorgesehen war.
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Der Strom in der Auslösespule 3 ist somit gleich der Summe der . Einzelströme
der Gleichrichter D. Diese Ausgangsströme sind stets von gleicher Richtung und addieren
sich unabhängig vom Polaritätsverhältnis oder der Phase der Ströme in den Arbeitswicklungen
der Richtungstransformatoren T, die ihrerseits von den Netzströmen abhängen. Solange
also keine Drosselwirkung durch das Auftreten der dritten Harmonischen hinter dem
Filter io hervorgerufen wird, hat die Speisung irgendeiner oder mehrerer der Arbcitswicklungen
der Richtungstransformatoren einen gleichgerichteten Strom über die AuslösesPule
3 zur Folge.
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Wie insbesondere im Hinblick auf Abb. i bemerkt sei, kann Blas Filter
io dann in Fortfall kommen, wenn die beschriebenen Schaltanordnungen nur für das
Ansprechen auf Fehler zwischen zwei Phasen (Kurzschluß) und auf Fehler in einer
einzelnen Phase (Unterbrechung) benutzt werden und auf Erdschlüsse nicht anzusprechen
brauchen. Es ist festzustellen, daß hinter den Frequenzwandlern q. bei Stromsymmetrie
im Netz nur Strom von der Frequenz der dritten Oberwelle auftreten kann, während
die Grund-_C unterdrückt wird. Wenn eine Phasenunterbrechung öder ein zweiphasiger
Iurzschluß auftritt, wird von den Sekundärwicklungen der Frequenzwandler q. weder
in bezug auf die Grundfrequenz noch bezüglich der dritten Oberwelle ein Wert erzeugt.
Bei einem gewöhnlichen einphasigen Erdschluß dagegen wird nur einer der Frequenzwandler4
erregt, und auf der Sekundärseite wird der Siebkette bzw. der Rückhaltespule ii
ein Wert zugeführt, der sowohl aus der Grundfrequenz wie auch aus der Frequenz der
dritten Oberwelle sich zusammensetzt, wobei der Anteil der Grundwelle überwiegt.
Ist keine Siebkette vorhanden, so wird die Wicklung i i durch die Grundwelle stark
erregt. Das Relais 7 spricht damit auf Erdschlußfehlet nicht an, was in bestimmten
Fällen wünschenswert bzw. ausreichend sein kann. Dagegen wird, wenn das Filter io
Anwendung findet, nur die Komponente der dritten Oberwelle der Wicklung II zugeführt,
und :.liese ist gering im Vergleich zu der Leistung aer Grundwelle in den Spulen
6. Die Einstellung des Relais kann leicht so vorgenommen werden, daß in diesem Falle
der Relaiskontakt 8 geschlossen und der Schalter ? ausgelöst wird.
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Da die Erfindung; wie oben beschrieben, in ihrer Gesamtheit ohne Kontakte
oder sonstige bewegliche Teile ausgeführt werden kann, ist sie besonders für die
Anwendung im Zusammenhang: mit dem sogenannten Trägerstromschutzsystein geeignet,
eine Anordnung, mit der man ein sicheres; selektiven Ansprechen -mit hoher Auslösegeschsvindig-]zeit
erreicht.
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Dies kann z. B. in der Weise geschehen, wie es in der Abb: 3 angedeutet
ist, wo die Vorrichtung 20- das Trägerstroinsvstein sein möge. Dabei stellen die
-Wicklungen ?6 alle Erregerwicklungen des Trägerstromsvstems dar, während die Kontakte
25 die Auslösespule 3 einzuschalten gestatten, um beim Auftreten der entsprechenden
Fehlerbedingungen den von dem Schutzsystem überwachten Teil des Netzes mit Hilfe
des Schalters a abzuschalten.
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Die in Abb. 3 dargestellten Frequenzwandler ¢ sind jeder unmittelbar
mit einem Stromwandler 5 und einer Wicklung z6 des Trä gerstronisysterns in Reihe
geschaltet. Die Wicklungen a7 der Sättigungsdrosseln -28 sind dann gemäß der Abb.
3 so geschaltet, däß sie in Abhängigkeit von der Symmetriebedingung den Strom von
den Wicklungen des Tr ägerstromsystetns ablenken können. Es sei dabei bemerkt, daß
die erwähnten Wicklungen ?6 insbesondere zum Ansprechen auf Fehler -zwischen den
Phasen bestimmt sind, während für Erdschlüsse eine weitere Wicklung vorgesehen sein
soll. Auch ist zu erwähnen, daß der Transformator, auf dein diese Wicklungen liegen;
so gebaut sein muß; cläß letztere sich nicht induktiv beeinflussen. Bei der so ausgebildeten
Schaltung wird die Spule für den Erdschlußschutz in keiner Weise von den Symmetriebedingungen
becinlußt, während die Wicklungen für die Zwischenphasenstörungen bei Phasenunsvmmetrie
empfindlich, bei Phasensymmetrie unempfindlich oder ganz unwirksam gemacht. werden,
indem im letztgenannten Fall der erregende Strom über die Sättigungsdrosseln abgeleitet
wird.
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Selbstverständlich können die beschriebenen Anordnungen zahlreiche
Abiinderungen erfahren, wozu jeder Fachmann in der Lage sein wird.
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Besonders zweckmäßig in Verbindung mit dem Trägerstromsystem ist die
Anordnung nach Abb. z, bei welcher gesteuerte Elektronenröhren Verwendung finden.
Wie bereits oben beschrieben, werden die Elektronenröhren 16 gesperrt durch eine
an das Steuer-
Bitter angelegte negative Spannung. Zu dem Zweck
ist ein Widerstand 22 vorgesehen worden, um unter den entsprechenden Bedingungen
die Sperrung der Röhre herbeizuführen und damit das Ansprechen des Relais 3 zu verhindern.
Will man diese Anordnung auch für das Trägerstromsystem brauchbar machen, so wird
man in Reihe mit dem Widerstand 22 einen weiteren Widerstand legen, welcher entsprechend
der Trägerstromaufnahme das Ansprechen des Schutzsystems bewirkt. Hierdurch bleibt
die Wirkungsweise des Widerstandes 22 ungeändert, welcher abhängig von der Phasensyminetriebedingung
mit Hilfe der von dem Gleichrichtersystem 20 gelieferten Spannung das@,Ansprechen
des Schutzrelais verhindert bzw. bei deren Ausbleiben herbeiführt.