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Einrichtung zum Anzeigen und Abschalten eines Erdschlusses in elektrischen
Anlagen Zum Anzeigen 'und Abschalten eines Erdschlusses an elektrischen Maschinen,
Apparaten und Leitungen ist die Verwendung wattmetrischer Relais bekannt, die über
Wandler vom Nullpunktstrom und der Nullpunktspannung gespeist werden. 'Bei zweckmäßiger
Ausführung haben derartige Relais eine hohe Empfindlichkeit,., die aufgenommene
Nullpunktleistung ist bei verschiedener Nullpunktspannung konstant. Der zurr Ansprechen
erforderliche Nullpunktstrom (Ansprechstrom) hat daher einen Verlauf nach. Abb.
i, Kurve a.
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Bei Verwendung konstanter Nullpunktwiderstände verläuft dagegen der
Nullpunktstrom in der Geraden nach Kurve b derselben Abbildung.
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Um bei niedrigen Nullpunktspannungen (z. B. io bis 20°/0) noch ein
Ansprechen des Relais zu erreichen, muß ein hoher Nullpunktstrom bei hoher Nullpunktspannung
(z. B. 8o bis ioo °/o) in Kauf genommen werden, welcher bei Dauererdschlüssen schädlich
ist. Es ist daher bekannt, durch spannungsabhängige Nullpunkts-. widerstände oder
Kohledruckregler den Nullpunktstrom bei höheren Nullpunktspannungen 'zu begrenzen,
der Verlauf entspricht dann ungefähr der Kurve c. Auch dieser Grenzstrom ist noch
höher als der Ansprechstrom bei niedriger Nullpunktspannung und' ein Mehrfaches
des Ansprechstromes bei hoher Nullpunktspannung.
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Alle diese Anordnungen ergeben Nullpunktströme, die sich dem Ansprechstrom
des Relais schlecht anpassgn.
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Die Erfindung ermöglicht nun mit einfachen Mitteln die Einregelung
einer konstanten Nullpunktleistung und somit einen . Verlauf des Nullpunktstromes
in gleicher Form wie der des Ansprechstromes; über den ganzen Bereich besteht ein
gleichbleibender Leistungsüberschuß und somit gleichbleibende Ansprechsicherheit.
Ein solcher Verlauf ist in Kurve d dargestellt.
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Dies wird erreicht durch einen konstanten Nullpunktwiderstand, gespeist
von einer Nullpunktspannungsquelle über einen Regelumspanner mit Anzapfungen auf
der Primärseite, welche unter Last durch einen Regelschalter verstellt werden. Der
Regelschalter ist mit einem
selbsttätigen Stromregler ausgerüstet,
dieser wird durch einen Stromwandler vom sekundären Nullpunktstrom beeinflußt und
dadurch die Anordnung auf gleichbleibenden - sekundären Nullpunktstrom eingeregelt.
Dies ist aber bei konstantem sekundärem Widerstand gleich= bedeutend mit konstanter
Nullpunktleistung. Die Regelung kann in kleinen Stufen öder stufenlos erfolgen,
Kurve d gilt für letzteren Fall: Da die kapazitiven Erdschlußströme von Netzen nach
Kurve b verlaufen, ergänzen sich kapäzitiver Erdschlußstrom und Nullpunktstrom nach
. der Erfindung gut, eine wesentliche Erhöhung des Erdschlußstromes bei hoher Nullpunktspannung
tritt nicht auf. Bei einem Verlauf des Erdschlußstromes nach Kurve e verläuft der
Gesamtstrom nach Kurve f (beide Werte geometrisch addiert).
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Die Anordnung nach der Erfindung würde vor Auftreten des Erdschlusses
(Nullpunktstromes) auf die niedrigste Übersetzung einstellen und beim Auftreten
des Erdschlusses mit hoher Nullpunktspannung einen hohen Anfangstrom ergeben, der
entsprechend der Regelgeschwindigkeit des Reglers auf den Wert entsprechend der
konstanten Nullpunktleistung herabgeregelt wird. Wo dieses unerwünscht ist, wird
erfindungsgemäß im erdschlußfreien Betrieb der Umspänner auf höchste Übersetzung
dadurch eingestellt, daß die Wirkung des Reglers auf den Regelschalter aufgehoben
wird und der Regelschalter durch Eigengewicht oder Federkraft selbsttätig in die
Stellung höchster Übersetzung geht. Bei Eintritt des Erdschlusses wird durch ein
vom sekundären Nullpunktstrom gespeistes Stromrelais der Regler zur Wirkung gebracht.
, Da zur Betätigung nur der Nullpunktstrom benutzt wird, ist diese Anordnung ohne
weiteres für Schutzeinrichtungen mit Zusatzspannung verwendbar, welche auch im erdschlußfreien
Zustand Nullpunktspannung aufweisen. Eine Ausführung nach der Erfindung für den
Schutz eines Stromerzeugers sei als Beispiel an Hand der Abb. 2 beschrieben: An
den Nullpunkt des Stromerzeugers i mit dem Betriebsstromwandler z ist der Regelumspanner
3 angeschlossen. Die Wandlergruppe 4 und der primäre Nullpunkt-Stromwandler 5 speisen
in bekannter Weise den Strompfad des wattmetrischen Erdschlußrelais 6, dessen Spannungspfad
an die Nullpunktspannung über den Wandler 7 angeschlossen ist. An die Sekundärwicklung
des Regelumspannerss ist der konstante Widerstand 8 in Reihe mit dem Stromwandler
9 mit Stromrelais io angeschlossen. Der Regelumspanner 3 wird durch den Regelschalter
ii -vermittels des Öldruckreglers 12 in seiner Übersetzung auf der Primärseite stufenlos
verstellt. Der Öldruckregler 12 besitzt eine Stromspule I, die durch den Strom-Wandler
9 vom sekundären Nullpunktstrom beeinflußt wird. Der Regler bewirkt eine Übersetzung
des Umspanners derart, daß der sekundäre Nullpunktstrom stets einen einstellbaren,
konstanten Wert hat, damit wird die Nullpunktleistung konstant gehalten, die anfangs
beschriebenen Wirkungen treten ein. Zur Vermeidung höherer Anfangströme wird die
Wirkung des Reglers auf den Regelumspanner im erdschlußfreien Betrieb folgendermaßen
unwirksam gemacht. Der Regelschalter zi ist so ausgebildet, daß er sich durch Eigengewicht
ohne Einwirkung des Reglers in die Stellung höchster Übersetzung einstellt. Bei
erdschlußfreiem Betrieb hält das Stromrelais io seine Kontakte offen, der Ölpumpenmotor
13 des Reglers bleibt in Ruhe, der Regler arbeitet nicht, der Regelschalter ii steht
in der Endstellung höchster Übersetzung.
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Bei Eintritt eines Erdschlusses tritt zunächst ein kleiner Nullpunktstrom
auf, das Stromrelais zo spricht an, der Pumpenmotor 13 läuft an, der Regler tritt
in Tätigkeit und verstellt den Regelschalter so lange, bis der eingestellte sekundäre
Nullpunktstrom und damit die zum Ansprechen des Relais nötige Nullpunktleistung
erreicht ist. Da bei Stromerzeugern schnelles Arbeiten des Erdschlußrelais am Platze
ist, wurde hier der schnell wirkende Oldruckregler gewählt, bei Verwendung eines
elektrischen Reglers mit Regelsystem und Antriebsmotor unterbricht das Stromrelais
im stromlosen Zustand die Betätigungsleitung zwischen Regelsystem und Motor und
löst die Kupplung zwischen Motor und Regelschalter; bei anderen Reglern wäre die
Ausschaltung des Reglers sinngemäß durchzuführen.
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Es ist bekannt, wattmetrische Erdschlußrelais gegen Falschströme,
von der Wandlergruppe q. herrührend, in Abhängigkeit vom Nullpunktstrom zu sperren;
dies wird beispielsweise durch eine höhere Übersetzung des primären Nullpunktstromwandlers
5 gegenüber der Wandlergruppe erreicht.
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Bei den bekannten Anordnungen war bei niedriger Nullpunktspannung
die Sperrung schwach; bei Doppelerdschlüssen, wo zugleich niedrige Nullpunktspannung
und hohe Falschströme auftreten, waren diese Einrichtungen nicht sicher und mußten
gesperrt werden. Die Anordnung nach der Erfindung vermeidet dies, bei niedriger
Nullpunktspannung ist die Sperrung stark.
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Die eingeregelte konstante Nullpunktleistung tritt bei niedriger Nullpunktspannung
erst einige Sekunden nach Eintritt des Erdschlusses je nach Art der Regelung auf.
Es wird daher erfindungsgemäß das Erdschlußrelais bei Nullpunktspannungen unter
8o bis 9o°/0 für diese Zeit gesperrt. Im beschriebenen Beispiel würde dies erreicht
durch ein Spannungsrelais gespeist
vom Wandler 7, wirkend auf ein
Zeitrelais, das bei niedriger Nullpunktspannung erst nach Ablauf den Spannungspfad
des Erdschlußrelais schließt, während bei hoher Nullpunktspannung das Spannungsrelais
unmittelbar den Spannungspfad schließt. Oft ist eine Sperrung in Abhängigkeit vom
Betriebsstrom zweckmäßig, da dieser die Höhe des - Falschstromes bestimmt.
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In dem Beispiel ist diese Anordnung durchgeführt. Der Stromwandler
2 speist das Überstromrelais 1q.; überschreitet der Betriebsstrom einen eingestellten
Wert, so betätigt Relais 1q. das Zeitrelais 15, welches erst nach Ablauf seiner
Zeit den Spannungspfad des Erdschlußrelais schließt. Bei niedrigem Betriebsstrom
bleibt Relais 1q. in Ruhe und schliebt unmittelbar mit seinem Ruhekontakt den Spannungspfad.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die näher beschriebeneAnordnung beschränkt;
sie ist bei allen Arten von Erdschlußeinrichtungen anwendbar. An Stelle des Regelümspanners
sind auch andere stufenlose Einrichtungen, wie Schubumspanner oder Schubdrosselspule
oder Doppeldrehumspanner,ohne weiteres anwendbar. Auf Grund des geringen Nullpunktstromes
bei sattem Erdschluß und der _ umgekehrten Abhängigkeit von Reststrom und Nullpunktstrom
(Kurven b und d) ist die Erfindung besonders vorteilhaft für Netze
mit Erdschlußkompensation.
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Unter besonderen _ Netzverhältnissen ist an Stelle des konstanten
Ohmschen Widerstandes die Reihenschaltung dieses mit einer konstanten Induktivität
oder Kapazität zweckmäßig.