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Schutzeinrichtung zum selektiven Abschalten fehlerhafter Anlageteile
Zum Schutz von elektrischen Anlageteilen ist es bekannt, an beiden Enden des Anlageteiles
Anregerelais, insbesondere überstromrelals, undEnergierichtungsrelais anzuordnen
und die Ausschläge dieser Relais an beiden Enden über eine Hilfsleitung oder auf
drahtlosem Wege miteinander zu vergleichen. Bei zweiseitiger Speisung des Anlageteiles
erfolgt die Abschaltung bei einem Fehler innerhalb des . zu überwachenden Anlageteiles
dann, wenn die 'Energierichtungsglieder einen in den Anlagebeil hineingerichteten
Energiefuß und gleichzeitig die Anregeglieder das Vorhandensein eines Fehlers feststellen.
Bei einseitiger Speisung wird der Schutz dann ausgelöst, wenn an einem Ende das
Energierichtungsrelais einen in die Leitung hineingerichteten Energiefuß feststellt
und gleichzeitig das Anreger@lais anspricht, während am anderen Ende beide Relais
in der Ruhe-. Stellung verbleiben. .
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Es ist nun bekannt, Fehlauslösungen einer derartigen Schutzeinrichtung
bei einem Fehler ,außerhalb des zu schützenden Anlageteiles dadurch zu vermeiden,
daß in diesem Fehlerfalle eine Verriegelung der Relais an einem Ende durchgeführt
wird, die durch einen Sperrbefehl, ausgehend von den Relais am anderen Leitungsende,
ausgelöst wird. Bei vielen bekannten Einrichtungen ist es jedoch erforderlich, zu
diesem Zwecke besondere Sperrelais oder mechanische Hemmvorrichtungen, die .elektromagnetisch
ausgelöst werden, anzuordnen.
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Es ist auch eine Energierichtungsvergleichsschutzeinrichtung bekannt,
bei der die Überstromrelais als Umschaltrelais ausgebildet sind und auch in' ihrer
Ruhestellung einen Kontakt schließen, durch welchen beim. Ansprechen des Überstrom-
und des Rückstromrelais am anderen Ende des zu schützenden Abschnitts ein die Auslösung
des Schalters an jenem anderen Ende bewirkender Stromkreis geschlossen wird. Dieser
Schutzeinrichtung haftet der Nachteil an, daß bei :einer Unterbrechung der Hilfsleitung,
die diesen Stromkreis herzustellen hat, und gleichzeitigem Auftreten eines Fehlers
in dem zu überwachenden Abschnitt eine Abschaltung dieses Abschnitts nicht vorgenommen
wird. Außerdem kommt man bei beliebiger Vermaschung des Netzes, wenn man Strecke
hinter Strecke mit der -gleichen Schutzeinrichtung versehen will, nicht mehr mit
einer Batterie je Station aus.
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Alle diese Nachteile vermeidet die Einrichtung nach der Erfindung,
und zwar dadurch, daß die- Spule -des Auslöserelais in *) Von dem Patentsucher
ist als der Erfinder angegeben worden:
jeder Station, deren
Stromkreis bei einer Energierichtung in den zu schützenden Anlageteil hinein durch
Arbeitskontakte des Anrege- und Richtungsrelais der eigenen Station geschlossen
wird, durch einen aus einer Hilfsleitung, deren Widerstand im Verhältnis zum Widerstand
der Auslösespulen klein ist, ihrer Rückleitung und der Reihenschaltung eines Ruhekontaktes
des tnergierichtungsrelais und des Arbeitskontaktes des Anregerelais der Gegenstation
bestehenden Stromkreis überbrückt ist, der die Auslösespule kurzschließt und so
ihr Ansprechen verhindert, wenn auf .der Gegenstation der Energiefluß aus dem zu
schützenden Anlageteil herausgerichtet ist und damit der Arbeitskontakt des Anregegliedes
und der Ruhekontakt des Richtungsgliedes geschlossen sind. Ferner ist in Reihe mit
dem die Hilfsleitung enthaltenden Überbrückungsstromkreis und der Auslösespule eine
Stromquelle geschaltet, deren Spannung mit der Belastung stark abfällt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Auslösespule
El in der linken Station ist über den Arbeitskontakt c/1 eines Energierichtungsrelais
und den Arbeitskontakt.a, eines Anregerelais sowie über einen Widerstand R, an die
Ortsbatterie V1 geschaltet. Ferner ist die Auslösespule El über eine Hilfsleitung
H durch den Ruhekontakt g2' des Energierichtungsrelais am anderen Ende sowie über
den Arbeitskontakt a2 des Anregerelais am anderen Ende überbrückt, wenn die Kontakte
q1 und a, geschlossen sind. Als Rückleitung dient dabei die Erde. Eine entsprechende
Schaltung ist für die Auslösespule E2 am rechten Ende des überwachten Anlageteiles
vorgesehen. Als Rückleitung kann natürlich auch eine weitere Hilfsleitung vorgesehen
werden.
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Wenn nun bei zweiseitiger Speisung ein Fehler innerhalb des Anlageteils
auftritt, dann sprechen sämtliche Energierichtungsrelais und Anregerelais an. Infolgedessen
werden die Kontakte g1, a1 sowie g2, a2 geschlossen und die Kontakte g1 und g2'
geöffnet; beide Auslösespulen El und E2 werden erregt.
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Liegt der Fehler außerhalb des Anlageteiles, etwa anschließend an
das rechte Ende, dann sprechen die beiden Anregerelais an, jedoch nur das Energierichtungsrelais
am linken Ende, so daß nur die Kontakte g, und gi ihre Stellung ändern. Das bedeutet,
daß die Auslösespule Ei durch die Kontakte g2' und a2 überbrückt wird, während der
Auslösekreis der Spule E2 an dem Kontakt g2 geöffnet bleibt. Infolgedessen findet
keine Auslösung statt. Es ist natürlich erforderlich, damit die Cberbrückung der
AuslösespuleEl wirksam wird, daß der Widerstand der Hilfsleitung H im Verhältnis
zum Widerstand der Auslösespule El und E. klein ist, und daß die speienden Stromquellen
so ausgebildet sind, daß ihre Spannung mit der Belastung stark abfällt. Dies wird
bei dem Ausführungsbeispiel durch die Widerstände R1 und R2 erreicht.
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Nehmen wir einseitige Speisung von links an und einen Fehler innerhalb
des Anlageteiles, dann werden die Kontakte a1 und q1 geschlossen und der Kontakt
g,' geöffnet. Die Kontakte g2, g2' und a2 bleiben in der gezeichneten Stellung.
Infolgedessen wird in der linken Station ausgelöst. Wenn gewünscht wird, daß in
diesem Falle gleichzeitig auch die rechte Station zum Auslösen kommt, dann brauchen
nur die beiden Auslösespulen El und E. durch die strichpunktiert gezeichnete Hilfsleitung
H' miteinander verbunden zu werden. Die Hilfsleitung dient gleichzeitig dazu, um
bei zweiseitiger Speisung eine Auslösung der rechten Station zusammen mit der linken
Station dann herbeizuführen, wenn die Einspeisung in der rechten Station so schwach
ist, daß die Relais nicht ansprechen.
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Bei einem Fehler außerhalb des zu überwachenden Anlageteiles, etwa
rechts von der rechts gezeichneten Station, wird außer den Kontakten der linken
Station wie im vorigen Beispiel noch der Kontakt a2 der rechten Station geschlossen.
Dadurch wird die Auslösespule El überbrückt, so daß keine Auslösung erfolgt. Es
ist also zu ersehen, daß bei allen Fehlerarten eine Abschaltung nur dann erfolgt,
wenn der Fehler den zu überwachenden Anlageteil selbst betrifft.
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Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung ermöglicht auch dann eine
sofortige Abschaltung des zu überwachenden Leitungsabschnitts bei Auftreten eines
Fehlers in diesem Abschnitt, wenn die Hilfsleitung unterbrochen ist. Z. B. im Falle
einer einseitigen Speisung des Abschnitts werden, wie bereits dargelegt, im Fehlerfalle
die Kontakte g, g' und a am einspeisenden Abschnittsende betätigt und die zugeordnete
Auslösespule E erregt. Bei zweiseitiger Speisung des Abschnitts werdendementsprechend
die Auslöserelais der Schutzeinrichtungen beider Abschnittsenden erregt. Ein Bruch
der Hilfsleitung sichert also in dem angenommenen Fehlerfall ein sofortiges Auslösen
des Schutzes und Abschalten des fehlerhaften Abschnitts. Liegt der Fehler bei einseitiger
Einspeisung außerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnitts, »und zwar in demjenigen
benachbarten Abschnitt, über den die Einspeisung erfolgt, so wirkt sich ein Bruch
der Hilfsleitung ebenfalls nicht nachteilig
für das Arbeiten des
Schutzes aus, da eine Anregung der Schutzeinrichtung überhaupt nicht erfolgt.
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Tritt bei der letztgenannten Einspeisungsart ein Fehler in einem solchen
benachbarten Abschnitt ,auf, über den keine Einspeisung des zu überwachenden Abschnitts
vorgenommen wird, so erfolgt auch eine Abschaltung des zu überwachenden, jedoch
fehlerfreien Abschnitts. Dasselbe gilt für den Fall einer zweiseitigen Speisung
und eines Fehlers außerhalb des zu überwachenden Abschnitts. Diese Eigenart der
Schutzeinrichtung nach der Erfindung ist jedoch für die Betriebssicherheit der gesamten
Leitungsanlage ohne große Bedeutung, da derartige Fehler in der Hilfsleitung nur
verhältnismäßig selten auftreten und im übrigen, wie nachstehend auch noch angegeben,
durch ständige Überwachung -der Hilfsleitung sofort festgestellt werden können.
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Ein Bruch der gegebenenfalls vorgesehenen zusätzlichen Hilfsleitung
H' beeinträchtigt die Betriebssicherheit des Schutzes in keiner Weise; in jedem
Falle wird lediglich die Abschaltung des vom Fehler betroffenen Leitungsabschnitts
erfolgen.
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Um eine Reserveauslösung beim Versagen der Schutzeinrichtung zu erhalten,
ist es zweckmäßig, einen überlagerten Schutz vorzusehen. Abb. a zeigt eine derartige
Weiterbildung der Erfindung. Zu diesem Zweck ist an die Betätigungsbatterie Ni bzw.
N2 der beiden Stationen in Reihe mit den Arbeitskontakten der Anrege- und Energierichtungsrelais,
,also mit a1 und q1 bzw. a2 und g2, ein zusätzliches Relais Z, bzw. Z2 geschaltet,
das nach einer einstellbaren Zeit die Schalterauslösung herbeiführt. Die Schaltung
kann dabei unter Verwendung der Hilfsleitung H' so getroffen sein, daß beim Ansprechen
der Relais an einem Ende gleichzeitig die Relais am anderen Ende betätigt werden.
Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, die Relais Z, und Z2 parallel zu
der Reihenschaltung der Auslösespule Ei und des Widerstandes Hl bzw. E2 und R2 zu
legen.
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Um die zweite Hilfsleitung H' zu ersparen, können, wie in Abb.3 gezeigt
ist, zusätzliche polarisierte Relais P1 und P2 vorgesehen werden, die in Reihe mit
Ruhekontakten ei bzw. e2 der Auslöserelais parallel zu den Kontakten a und q zwischen
die Hilfsleitung H
und Erde geschaltet sind. In jeder Station sind ferner
in der Hilfsleitung H Umschaltkontakte ei, p1 bzw. e2, p2 vorgesehen, die entweder
bei Erregung der Auslösespulen E'1, E2 oder beim Ansprechen der polarisierten Relais
P1, P2 .aus ihrer gezeichneten Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung gebracht werden
und dadurch die Hilfsleitung von der zugeordneten Ortsbatterie N1 #bzw. N2 abschalten
und an eine derart gepolte Hilfsbatterie Vy' bzw. V2' legen, daß das Potential in
der Hilfsleitung H sich umkehrt. Die Spannung der Batterien VI' und 1%2 muß dabei
mindestens doppelt so hoch sein wie diejenige der Batterie Ni bzw. N2. Wenn also
z. B. die Auslösespule El bei Betätigung der Kontakte g1 und a1 Strom erhält, dann
werden der Kontakt e1, p1 umgelegt und der Kontaktei' geöffnet. Infolgedessen wird
ein Strom über die Hilfsleitung H und durch das polarisierte Relais P2 in dem Sinne
fließen, daß dieses Relais anspricht und den Kontakt e2, p2 betätigt. Dadurch wird
dann ein Stromkreis geschlossen, der von der Batterie N2 aus über den Widerstand
R2 und die Spule E2, über die" Batterie V2 und die Kontakte e2, p2 und e2 des Relais
P2 verläuft, und das Auslöserelais der rechten Station zum Ansprechen gebracht.
Die Relais P, und P2 müssen aus dem Grunde polarisiert sein, weil sonst diese Relais
auch im fehlerfreien Betrieb ansprechen und die zugeordnete Auslösespule E an die
Spannung der Batterie V' legen, also eine Fehlauslösung des Schutzes nach jedesmaligem
Einschalten des zu überwachenden Leitungsabschnitts herbeiführen würden.
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In allen Fällen ist es zweckmäßig, die Spannung der Batterie V1, V2
bzw. Ni, N2 um einen geringen Wert voneinander abweichen zu lassen, damit über die
Hilfsleitung H dauernd ein Ruhestrom fließt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.
3 muß dann natürlich auch die Spannung derjenigen Hilfsbatterie V', z. B.
VJ, entsprechend erhöht werden, die der Ortsbatterie und der erhöhten Spannung,
z: B. N2, zugeordnet ist. Durch ein in die Hilfsleitung eingeschaltetes, nicht dargestelltes
Überwachungsorgan ist es möglich, den Zustand dieser Hilfsleitung dauernd zu überprüfen.