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Überstromschutzeinrichtung Der Überstromanwurf von zur Verzögerung
der Abschaltung dienenden Zeitelementen bringt den Nachteil mit sich; daß nach Abschaltung
der Fehlerstelle bei Wiederkehr der Netzspannung infolge des während des Kurzschlusses
eingetretenen Drehzahlabfalles der im Netz befindlichen Maschinen vorübergehend
eine Überlast eintreten kann, die den Rückgang des Zeitelementes der an anderen
Stellen des Netzes befindlichen überstromschutzeinrichtungen verhindert und dadurch
zu Fehlauslösungen führt. Diese Gefahr von Fehlauslösungen durch Überströme, die
nach der Abschaltung der Fehlerstelle auftreten, ist in besonders hohem Maße auch
dann gegeben, wenn auf das betreffende Netz Generatoraggregate bzw. Gruppen von
solchen arbeiten, bei welchen während der Kurzschlußzeit mangels eines synchronisierenden
Drehmomentes Drehzahldifferenzen auftreten, so daß sich nach Rückkehr der Spannung
und Wiedereintritt des Synchronismus vorübergehend eine gemäß den Reglercharakteristiken
veränderte Lastaufteilung und daher unter Umständen eine Überlastung eines oder
mehrerer Generatoren ergibt.
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Diese Möglichkeiten von Fehlauslösungen bestehen auch bei Anordnungen,
bei welchen das Ansprechen des Zeitelementes nicht nur vom Strom, sondern auch von
der Spannung bzw. der durch den Überstrom erzeugten Spannungserniedrigung abhängig
ist (gemäß österr. Patentschrift Ios 575). Das Ansprechen des Zeitelementes erfolgt
bei diesen Anordnungen mittels Relais, bei welchen ein vom Strom beeinflußter Magnet
im Auslösesinne und ein von der Spannung beeinflußter Magnet im entgegengesetzten
Sinne wirkt. Bei dieser seit langem bekannten Anordnung
(s. deutsche
Patentschrift z I ¢ 16q.) unterbleibt nämlich der Rückgang in die Ruhestellung trotz
der Einwirkung des Span-
| nungsmagneten, wenn der Strom, beispi W' |
| weise also der dem Kurzschluß nachfolg iAr |
| Überlaststrom, einen genügend hohen |
| annimmt. |
Der in Rede stehende Nachteil des Überstromanwurfes wird durch die bekannten Anordnungen,
bei welchen der Anwurf mittels Unterspannungsrelais erfolgt, vermieden, doch weisen
diese Anordnungen den bedeutenden Nachteil auf, daß nicht nur die Schutzeinrichtungen
in der Kurzschlußbahn, sondern auch die in den übrigen Netzteilen abseits von der
Fehlerstelle angeordneten Schutzeinrichtungen überfiüssigerweise in Tätigkeit treten;
dadurch ist, besonders in ausgedehnten Netzen, wiederum eine Möglichkeit von Fehlauslösungen
gegeben, bzw. es werden schwer oder überhaupt nicht zu erfüllende Bedingungen an
die Zeitstaffelung aller im Netz befindlichen Schutzeinrichtungen gestellt. Außerdem
besteht beim Unterspannungsanwurf der praktisch sehr wichtige Nachteil, daß bei
Unterbrechungen der Sekundärspannungsleitungen Fehlauslösungen auftreten. Diese
Nachteile des Unterspannungsanwurfes bestehen im wesentlichen auch bei den Anordnungen
nach der erwähnten österr. Patentschrift Ios 575.
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Die Erfindung vermeidet die angeführten Nachteile der bekannten Anordnungen.
Sie besteht darin, daß das Ansprechen des Zeitelementes nur in Abhängigkeit vom
Strom, der Rückgang dieses Elementes in die Ruhe-Lage hingegen in Abhängigkeit von
der Spannung erfolgt. Zweckmäßig kann dies in der Weise geschehen, daß das Zeitelement
einen Haltekontakt erhält, welchem die Betätigungsspannung über einen Kontakt des
Unterspannungsrelais zugeführt wird. Weiterhin wird durch ein Hilfsrelais, welches
ebenfalls einen Haltekontakt besitzt, die Speisung des Zeitelementes durch den Kontakt
des Über"-stromrelais dauernd unterbrochen, wenn vorher sowohl das Überstromrelais
als auch das Unterspannungsrelais angesprochen haben. Eine solche Anordnung zeigt
Abb. i, in welcher Z das Zeitelement, zh dessen Haltekontakt, J das Überstromrelais,
i dessen Kontakt, E das Unterspannungsrelais, ei und e2 dessen Kontakte und H das
Hilfsrelais, hl und hh dessen Kontakte und endlich D einen zweckmäßig vorzusehenden
Druckknopf darstellen. Der Aüslösekontakt des Zeitelementes, der zu betätigende
Schalter und sonstige von der Erfindung nicht unmittelbar betroffene Teile der Schutzeinrichtung
sowie der Schützling selbst sind der Einfachheit halber nicht eingezeichnet. Die
Wirkungsweise der dargestellten Anordnung besteht darin, daß bei Ansprechen des
Überstromrelais J das Zeitelement Z betätigt wird dadurch, ,daß dasselbe vom Pluspol
über den "Kontakt i und weiterhin über den geschlosv:4nen Kontakt hl Spannung erhält.
Sobald @- das Unterspannungsrelais E angesprochen hat, wird auch der Kontakt e1
geschlossen, so daß also dem Zeitelement Z :die Spannung auch über seinen Haltekontakt
zh und .den Kontakt e1 zugeführt wird. Überdies wird bei geschlossenem Kontakt i
und geschlossenem Kontakt e, das Hilfsrelais H an Spannung gelegt, dadurch betätigt
und durch seinen Haltekontakt hh im Ansprechzustand erhalten. Durch das Ansprechen
des Hilfsrelais H wird der Kontakt hl geöffnet, und das Zeitelement Z erhält also
nur mehr über die Kontakte zh und ei Spannung, so daß es sofort abfällt; wenn das
Unterspannungsrelais E in seine Normalstellung zurückgeht und dadurch den Kontakt
ei öffnet. Wie gewünscht, geht also das Zeitelement Z in seine Ruhestellung zurück,
wenn nach Auftreten eines Kurzschlusses :die Spannung wieder ihren ungefähren Normalwert
annimmt. Ein nach der Wiederkehr der Spannung vorhandener etwaiger Überstrom verhindert
den Rückgang des Zeitelementes nicht.
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Wie aus der in der Abb. i dargestellten Anordnung hervorgeht, befindet
sich nach einem Kurzschluß das Hilfsrelais H im Ansprechzustand. Der Rückgang dieses
Relais in die Ruhelage kann durch die Betätigung des Druckknopfes D bewirkt werden.
Dies wird zweckmäßig erst dann geschehen, wenn die etwa nach :dem Kurzschluß aufgetretene
Überlast bereits verschwunden ist. Um das Zurückbringen des Relais H in die Ruhelage
sicherzustellen, kann zweckmäßig eine Signaleinrichtung vorgesehen "werden, welche
dann anspricht, wenn einerseits das Zeitelement Z in die Ruhelage zurückgegangen
ist und andererseits das Hilfsrelais H sich noch im Ansprechzustand befindet. Abb,
a zeigt eine solche vollständige Anordnung. In derselben gelten die gleichen Bezeichnungen
wie in Abb. i ; außerdem bedeutet z1 einen am Zeitelement Z vorgesehenen zusätzlichen
Kontakt und S die Signaleinrichtung. Wie aus der Schaltung hervorgeht, spricht die
Signaleinrichtung wunschgemäß dann an, wenn nach dem Kurzschluß die Spannung ihren
Normalwert wieder angenommen hat; es kann dann, wenn keine Überlast vorhanden ist,
der Druckknopf D betätigt werden.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken kann der Haltekontakt hh des
Hilfsrelais H
so ausgeführt werden, daß er nur eine gewisse entsprechend gewählte
Zeit geschlossen bleibt. Diese Anordnung ist in Abb.3 dargestellt
und
wirkt in analoger Weise wie die Anordnung nach Abb. i. Der Rückgang des Hilfsrelais
H erfolgt jedoch selbsttätig durch Öffnung des von einem Zeitwerk gesteuerten Kontaktes
1h. Die Zeit, nach welcher die Öffnung eintritt, ist so zu wählen, .daß sie. erst
dann erfolgt, wenn die Ursachen für die möglicherweise vorhandene Überlast nach
dem Kurzschluß, also die zu geringe Drehzahl der im Netz befindlichen Motoren bzw.
die ungleiche Reglerstellung der speisenden Generatoraggregate, bereits verschwunden
sind. Demgemäß kommen Zeiten in der Größenordnung von etwa einer halben Minute in
Frage.
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Bei den oben angegebenen erfindungsgemäßen Anordnungen darf das Stromrelais
bis auf einen dem Stoßkurzschlußstrom entsprechenden Wert eingestellt werden. Die
erfindungsgemäßen Schutzeinrichtungen können also unter Umständen auch dann angewendet
werden, wenn die Minimalwerte der Dauerkurzschlußströme kleiner sind als die Maximalwerte
der Betriebsströme. Diesen schwierigen Betriebsverhältnissen entsprechen also die
erfindungsgemäßen Schutzeinrichtungen, ohne daß andere als normale Relaistypen (Überstromrelais,Unterspannungsrelais)
verwendet werden müßten ; dieser Umstand besitzt eine besonders große praktische
Bedeutung.
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Der Vorteil, einen sicher wirkenden Überstromschutz bei möglicherweise
kleinen Dauerkurzschlußströmen mit normalen Relaistypen zu erzielen, kann auch,
wenn in besonderen Fällen nach dem Kurzschluß auftretende Überlastungen nicht zu
befürchten sind, durch eine besonders einfache erfindungsgemäße Anordnung erreicht
werden; dieselbe entspricht vollkommen der Abb. i ; jedoch entfällt das Hilfsrelais
H und der dieses steuernde Kontakte, sowie selbstverständlich der Druckknopf D;
eine Unterbrechung durch .den entfallenden Kontakt hl zwischen dem Kontakt i und
dem Zeitrelais Z findet also nicht statt. Die Wirkungsweise besteht demgemäß darin,
daß das Ansprechen des Zeitelementes Z wiederum nur vom Strom abhängig ist, während
der Rückgang desselben, wenn der Kontakt i inzwischen wiederum geöffnet hat, erst
beim Zurückgehen des Relais E in die Normalstellung erfolgt. Wie ersichtlich, ist
diese Anordnung besonders einfach, und sie weist trotzdem, außer dem bereits erwähnten
Vorteil, .daß nur normale Relaistypen Verwendung finden, gegenüber der oben angeführten
österreichischen Patentschrift 105 575 den weiteren wichtigen Vorteil auf, daß der
Anwurf der Zeitelemente nur bei den in der Kurzschlußbahn liegenden Überstromschutzeinrichtungen,
nicht aber bei den in den übrigen von der Fehlerstelle abseits liegenden Netzteilen
angeordneten Schutzeinrichtungen stattfindet.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken täßt sich die Schutzeinrichtung
in Kraftwerken sehr vorteilhaft für eine zur Erleichterung des sogenannten Fangens
(Synchronisieren) der parallel arbeitenden Generatoren dienenden Verstärkung der
Generatorerregung benützen. Der kritische Augenblick, in welchem das Fangen der
Generatoren eintreten soll, ist der Zeitpunkt der Rückkehr der Spannung. Zu diesem
Zeitpunkt ist die verstärkte Erregung erforderlich. Da nun .dieser Zeitpunkt durch
die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung genau erfaßt wird, kann die Verstärkung der
Erregung in einfacher Weise durch eine Schalteinrichtung, die :durch die Schutzeinrichtung
gesteuert wird, bewirkt werden. Eine solche Anordnung ist in Abb. q. dargestellt,
in welcher die gleichen Bezeichnungen wie in den vorangegangenen Abbildungen gelten;
zusätzlich angeordnet ist jedoch die Einrichtung V, die in genau gleicher Weise
gesteuert wird wie die Signaleinrichtung S der Abb. a und welche beispielsweise
als Schütz, das einen im Erregerkreis des Generators liegenden Widerstand kurzschließt,
ausgebildet ist. Zweckmäßig wird die Verstärkung .der Erregung nach einer bestimmten,
etwa in .der Größenordnung von i Sekunde liegenden Zeit wieder aufgehoben, um eine
gefährliche Erhöhung der Netzspannung zu vermeiden. Die betreffende dafür erforderliche
einfache Zusatzeinrichtung ist in der Abb. 4 nicht eingezeichnet.
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Bei allen dargestellten Anordnungen (Abb. i bis ,4) ist .die Betätigung
mit Arbeitsstrom vorausgesetzt. Selbstverständlich können die Erfindungsgedanken
in analoger Weise durch mit Ruhestrom arbeitende Anordnungen verwirklicht werden.
Beispielsweise kann natürlich auch, ohne die Erfindung grundsätzlich zu ändern,
an Stelle des am Zeitelement angebrachten Haltekontaktes ein getrenntes Zwischenrelais
mit Haltekontakt benützt werden.