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Stromrichtungsvergleichsrelais für elektrische Anlageteile Die Erfindung,
dient dem Schutz von elektrischen Anlageieilen und Apparat-en -und ist insbesondere
für den Differentialschutz regulierter* Transformatoren geeignet. Sie bezweckt die
Abschaltung des geschützten Anlageteiles bei Fehlern, deren Ort zwischen den z ,u
beiden Seiten des Anlageteiles eingebauten Stromwandlern, d. h. innerhalb
des sog. Schutzbereiches, liegt. Darüber hinaus läßt sie sich auch bei geeignetet
Bemessung auf die Überströme von außerhalb des Schutzbereiches auftretenden Kurzschlüssen
einstellen.
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In der Schutzrelaistechnik sind unter dem Saminelbegrih Differentialschntz
Relaisschaltun,gen bekannt, die zur7Erfassung von Fehlern innerhalb eines durch
Stromwandler be-
grenzten Schntzbereiches #di# zu- und abfließenden Ströme
vergleichen, indem durch Bildung eines Differenzstromes in einer Brückenleitung
im Fehlerfalle ein Stromrelais erregt wird. Dieser Differenzstrom entsteht entw,eder
galvanisch durch Zusammenschaltung phasengleicher Leitungsströme oder transformatorisch
durch Gegenschaltung von Sekundärwandlerwicklungen. Im letzteren Falle wird der
-Differenzstrom als sog. _Tertiärstrom einer besonderen Wicklung des Sekundärstromwandlers
entnommen. Es ist bekannt, daß zur Verhinderung falschen Arbeitens infolge der speziell
bei Reguliertransformatoren auftretenden betriebsmäßigen Differenzströme, welche
in der Variation des Übersetzungsverhältnisses ihre Ursache haben, Stabilisierungsglieder
angewendet werden. Entweder durch Gegendrehmomente, die proportional ' den
Überströmen sind oder durch sog. Sperrelais wird die Gefahr derartiger Falscha,uslösungen
vermieden. So wird dem durch Differenzstrom erregten Relaissystem mechanisch durch
ein vom Überstrom durchfiossenes Magnetsystein entgegengewirkt, so daß mit zunehmendem
Überstrom der An.-sprechwert des Differentialrelais zunimmt. Bei der Anwendung von
Sperrelais wird der zu- und abfließende Strom gleicher Phasen in einem besonderen
Sperrelais derart verglichen, daß ein auf das Produkt der Vergleichsströme ansprechender
Anker den Betätigungsstromkreis eines Diff-erentialrelais öffnet (sperrt) oder geschlossen,
hält (freigibt). Der Vergleich der Ströme geschieht hierbei auf die Weise, daß die
von einer Wicklung auf dem Anker herrührende Erregung
des einen
Stromes mit den in zwei L' Wicklungen aufgeteilten Erregungen des anderen Stromes
zusammenwirkt. Von dieser k'
zweiten Wicklung ist also stets nur die Hälfte
wirksain, während der Anker immer voll erregt ist. Die Anwendung von Sperrelais
macht die Verzögerung des Differentialrelais mittels Zeitrelais notwendig.
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Die Erfindung stellt einen Magnetaufbau dar, bei dem in Abhängigkeit
von den Riebtungen zweier Ströme entweder sämtliche aufgebrachten. Windungen magnetisierend
auf einen Anker oder bei -Umkehr eines Stromes derart gegeneinander wirken, daß
sich die erzeugten magnetischen Kraftflüsse in den als e inag tische Kreise ausgebildegeschlossen
ne ten Schenkeln des Magneten schließen und hierbei, abgesehen von Streuung, den
Anker unürregt lassen. Zur 1,--rlätitertiii,-, der E-rfindung dienen- Abb. i und
2. Es durchfließen z# die Ströme I, und 1. die Wicklungen eines
ma',',iieteisens M, dessen beide Schenkel atis jc einem geschlossenen magnetischen
Kreis bestehen und gegenüber dessen Magnetpolen ein als magnetisches Schlußstück
wirkender AnkerA angeordnet ist. Jeder der beiden Ströme erregt in Reihenschaltung
je eine Säule der beiden Magnetschenkel. So erregt in Abb. i und 2 der Strom
I, die Säulen a,
und C, während der Strom 12 die Säulen b
und d erregt.
Bei den in Abb. i gezeichneten Stromrichtungen addiert sich demnach die esainte
aufgebrachte Amperewindungszahl g el und erregt den Anker.A. Bei Umkehr eines
Stromes gemäß Abb.:2 erregt jede Hälfte der Gesamtamperewindungszahl je einen
Sehenkel des Magneteisens 11,1, wobei sich jeder Kraftfluß in dem zugehörigen als
geschlossener magnetischer Kreis ausgebildeten Schenkel schließt, so daß grundsätzlich
keine E'inwirkung auf den Anker A eintritt. Zur Herabsetzung der Eigenreaktanz
des Stromrichtungsvergleichsrelais und gleichzeitig, um das Ansprechen auch bei
einseitiger Speisung (I, oder I. = o) zu erreichen, dient die in i uni 2
ebenfalls ersichtliche transformatorische Kopplung der Schenkel des Magneteisens
JI. Demgemäß werden die Schenkel a mit d und b mit c durch
kreuzgeschaltete U Sekundärwicklungen gekoppelt.
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Durch die so erzielte transformatorische Einwirkung dieser kreuzgeschalteten
Sekundärwicklungen wird das bei einseiti-er Speisunz notwendige Ansprechen erzielt,
indem über diese der Anker erregt wird. Bei Stromfluß nach Abb. 2 bleiben die kreuzgeschalteten
Sekundärwicklungen erregt. Der Anker A
wird jedoch nicht erregt, weil sich
die Magnetflüsse in beiden Magnetschenkein, wie beschrieben, schließen und hier
ihre transformatorische Gegenerregung in den krenze geschalteten Sekundärwicklungen
finden. Bei Umkehr eines Stromes, d. h. Stromfluß nach Abb. i, %verden die
kreuz ,beschalteten Sekundärwicklungen stromlos und die gesamte aufgebrachte Amperewindungszahl
erregt den Anker A.
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Das Prinzip ist auch vorhanden, wenn an Stelle des beweglichen Ankers.-1
in Abb. i und 2 ein festes Schlußstück (Joch) mit Wicklung I, tritt. Dies
läßt ebenfalls die
Unterscheidung eines innerhalb und außerhalb eines Schutzbereiches
liegenden Fehlers mittels des transformatorisch urzeilgtun Strom-es 1"
zu.
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Die Anwendung des Stromriclitungsvergleichsprinzips ist vielseitig;
es kann viitweder für sich allein oder als Steuerglied anderer Relaissysteine benutzt
werden. Für sich allein angewendet, #,tvIlt es ein direkt wirke`Iides Differeiltialrelais
dar, wenn die Stronispeisung so gewählt wird, dafl) Abb. 2 den betriebsmäßigen Fall
und Abb. i die Stromrichtung bei einem Fehler innerhalb des Schutzbereiches darstellt.
Auch das Anspreeben auf Überstrom infolge außerhalb des b
Schutzbereiches
liegender Fehler läßt sieh neben dein Ansprechen bei innerhalb des Schutzbereiches
auftretender Fehler init ein und demselben Stromrichtungsvergleicbsrelais erreichen.
Während bei innerhalb des Sehutzhereiches liegendem Fehler, wie be-
schrieben,
die gesamte Ampereu-iiidungszahl auf den Anker.4 erregend wirkt, also eine hohe
Ansprechempfindlichkeit erzielt wird, so kann unter Benutzung des zwischen den Magnetpolen
und dem Anker erzetizten natur-15 liehen Streufeldes bei weit größeren Strömen (Cberströmen)
der Anker bei Fehlern außerhalb des Schutzbereiches, also bei Stronifluß nach Abb.2,
ebenfalls der Anker.1 aiige7ogen werden. Man hat es also in der Hand, bei außenliegenden
Fehlern eiit-,#,-edei7 kein oder erst bei hohen Strömen er#viiiischtes Aiiziehen
des Ankers A zu erreichen.
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Ein anderes Beispiel ist die Anwendung des Stroinrichtungsvergleichsrelais
gernäß Abb. 3
als Stabilisierungsglied eines Differentialrelais. Diese Art
der Anwendung ist z. B. bei re-ulierten Transfordnatoren von Bedeutung' Hierbei
schaltet man. die Wicklungen des Strornrichtungsvergleichsrelais derart, (la li
bei Stromflüß nach Abb. i bei außerhalb des
Schutzbereiches liegendem Fehler
das Anziehen des Ankers herbeigeführt wird. Dadurch wird der andererseits auch eineni
Differentialrelais D zugehörige Anker der Einwirkung des Differentialrelais
entzogen. Bei Überstroin, der sonst infolge des bei Regtiliertransformatoren erhebliche
Werte annehniende Differenzstromes Ansprechen des Differentialrelais zur Folge hat,
wird somit
Falschauslösung vermieden. Hierbei darf je-
doch
bei einseitiger Speisung (I, oder 1, = o) das Stromrichtungsvergleichsrelais
nicht zum Ansprechen kommen. Daher lUt man die bei Abb. i und 2 beschriebenen kretrzgeschalteten
Sekundärwicklungen fort. Es bleibt dann bei einseitiger Speisung der Anker
A ebenso wie bei ein&n Fehler innerhalb des Schutzbereiches unerregt;
die Erregung wird in diesem Falle lediglich vorn Differentialrelais D bewirkt.
Es ist ein Vorteil- dieser Verwendungsart, daß i , nfolge der Möglichkeit,
das Vergleichsrelais direkt in die Funktion eines Differentialrela#s eingreifen
zu lassen, die den Wert des Differentialschtitzes allgemein beeinträchtigende Zeitverzögerung
vermieden werden kann.