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Selektivschutzeinrichtung für elektrische Leitungen Bei einem Kurzschluß
in Leitungsnetzen ist es aus betriebstechnischen Gründen erwünscht, daß lediglich
die der Kurzschlußstelle am nächsten liegenden Sicherungen ansprechen, damit nur
die von einem Fehler betroffenen Leitungen abgeschaltet werden. Es kann z. B. bei
langen Stichleitungen, die in verschiedenen Entfernungen Unterverteilungen speisen,
vorkommen, daß bei einem Kurzschluß am Ende, gleiche Absicherung vorausgesetzt,
die Sicherung am Anfang des Kabels oder auch eine beliebige andere Sicherung durchschmilzt
und so das Kabel ganz oder teilweise, jedenfalls an einem vorher nicht bestimmbaren
Punkte abschaltet. Das gleiche gilt beispielsweise für Ringnetze, die an verschiedenen
Punkten angezapft sind. Auch hierbei kann es vorkommen, daß die Sicherungen an den
Anfängen des Ringes durchschmelzen und das ganze Netz zum Erliegen bringen.
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Der Zweck der Erfindung ist, die verbleibende Restspannung bei einem
Kurzschluß zur Steuerung der Schaltelemente heranzuziehen, und zwar derart, daß
diejenigen Schaltelemente; an denen die kleinste Spannung herrscht, am schnellsten
ansprechen bzw. betätigt werden. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung
das Ansprechen des Anzeige-, Anrege- oder Auslösegliedes durch eine von der Größe
der Leitungsspannungen
abhängige Gleich- oder Wechselstromvormagnetisierung
eines im Leitungsstromkreis liegenden Hillsstromwandlers gesteuert.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel für durch Sicherungen geschützte Leitungen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung, die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt
ist, enthält einen Eisenkern K, der von der zu schützenden Leitung D mit einer Anzahl
von Windungen. von denen in der Zeichnung nur eine Windung dargestellt ist, beaufschlagt
ist. Im gleichen Zuge dieser Leitung liegen in Parallelschaltung die Sicherungen
A und B,
die gleichzeitig zu einem Stromkreis gehören, der die Sekundärwicklung
eines Wandlers darstellt, der aus dem Kern K, der Primärwicklung `W'1 und der Sekundärwicklung
IV, besteht. Der Kern K enthält- außerdem noch eine Gleichstromwicklung U73, die
über einen Gleichrichter G an die Spannung der zu schützenden Leitung angeschlossen
ist.
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Bei einem Kurzschluß arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung folgendermaßen:
In der Nähe der Kurzschlußstelle E, z. B. am Punkt F, wird, wie Fig. 2 zeigt, nur
eine sehr geringe Spannung U1 und am Punkt H eine größere Spannung U#. herrschen.
Der in der Leitung D fließende Kurzschlußstrom ist an den Punkten F und H gleich
groß. Da am Punkt F der Leitung die Spannung auf einen kleinen Wert zusammengebrochen
ist, ist auch die Gleichstrommagnetisierung des diesem Leitungspunkt zugeordneten
Kerns praktisch gleich Null. Die Sicherung B liegt im Sekundärkreis des Wandlers
K und wird infolgedessen nur von dem Sekundärstrom dieses Wandlers durchflossen.
Die Sicherung A dagegen führt außer diesem Sekundärstrom auch noch den Leitungsstrom,
ist also grundsätzlich stärker beaufschlagt als die Sicherung B.
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Am Leitungspunkt H mit der Spannung U_ wird infolge der Einwirkung
der Gleichstromvormagnetisierung. die so stark ist, daß das Eisen gesättigt ist,
die eine Halbwelle des Leitungsstromes nicht übertragen. Es führen daher in dieser
Halbwelle die Sicherung A und die Sicherung B den halben Kurzschlußstrom. Die andere
Stromhalbwelle wird dagegen in voller Höhe übertragen.
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Die Anordnung arbeitet also in dieser Halbwelle so, als ob praktisch
keine Gleichstromvormagnetisierung vorhanden ist. Die Beaufschlagung der Sicherungen
am Leitungspunkt H entspricht infolgedessen für diese Halbwelle der Beaufschlagung
der Sicherungen im Punkte F. Die Sicherungen im Leitungspunkte H werden jedoch später
durchschmelzen, da sie nur in den positiven oder negativen Halbwellen den hohen
Strom führen, in den negativen bzw. positiven Halbfellen dagegen, wie dargelegt,
jeweils nur etwa den halben Kurzschlußstrom führen.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit erreicht, daß die Sicherung
im Punkte F früher abschaltet und damit eine unnötig weitgehende Auftrennung des
Netzes vermieden wird. Im Leitungspunkte F wird zunächst die Sicherung A durchschmelzen,
da diese den größeren Strom führt. Spätestens im Anschluß daran wird die Sicherung
B durchbrennen.
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Eine Einstellbarkeit der Sicherungen ist dadurch möglich, daß der
zur Glättung des Gleichstromes zur Gleichstromwicklung W3 parallel geschaltete Kondensator
G veränderlich ist. Dadurch kann erreicht «-erden, daß bei Wegbleiben der Leitungsspannung
eine teilweise Speisung der Gleichstromwicklung über den Kondensator möglich ist.
Es kann hierbei zweckmäßig sein, durch Vorschaltung eines Energierichtungsrelais
diesen Kondensator nur in bestimmten Fällen einzuschalten und damit eine Beeinflussung
des Ansprechens der Sicherungen je nach Lage des Fehlers zu ermöglichen. Beispielsweise
kann diese Einschaltung so vor sich gehen, daß bei einem Kurzschluß zwischen zwei
Verteilungspunkten diejenige Sicherung anspricht, deren Richtungsglied von dem Verteilungspunkt
zur Kurzschlußstelle weist, damit nach Ansprechen der Sicherung der Verteilungspunkt
selbst unter Spannung bleibt. Dies würde z. B. nicht der Fall sein. wenn die Sicherung
mit dem von dem Verteilungspunkt zur Hauptverteilung weisenden Richtungsglied angesprochen
hätte. In Hochspannungsleitungsanlagen ist es tvegen der bei Kurzschlüssen auftretenden
verhältnismäßig kleinen Ströme nötig, die Wicklung der :Magnete für die Sicherungen
so auszulegen, daß eine bestimmte notwendige Amperewindungszahl erreicht wird. An
Stelle der Sicherungen können dann zweckmäßig Zeitrelais verwendet «-erden, die
von den Sekundärwicklungen der Kerne gespeist werden. Fig. d. zeigt ein solches
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zur Vereinfachung der Zeichnung nur
für eine Leitungsphase.
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Man kann die Anordnung z. B. so treffen, daß der gesamte Kern aus
den drei Teilkernen K', K" und K"' besteht und jeder Kern verschieden viele Primärwindungen
hat. wie aus der Zeichnung hervorgeht. Die Sekundärwicklung W, umfaßt dagegen alle
drei Kerne. Außerdem sind auf den Kernen Gleichstromwicklungen W3" und W,... vorgesehen,
die von den einzelnen Phasenspannungen R0, SO bzw. TO gespeist werden. Bei
einem einphasigen Kurzschluß der Phase R bricht die Spannung am Kern K' zusammen
und hat
damit eine Erhöhung der Primäramperewindungszahl dieses
Kernes zur Folge. Bei einem Kurzschluß z. B. zwischen den Phasen S und T bricht
die Spannung der Kerne K" und K"' zusammen und bringt damit eine Primäramperewindungszahl
zur Wirkung, die kleiner ist als die beim Kurzschlußfall R-0 vorhandene.
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Man erreicht dadurch, daß die einzelnen ström- und zeitabhängigen
Relais verschiedene Auslösezeiten haben- und die in der Nähe der Kurzschlußstelle
liegenden Relais bzw. Schalter auslösen. Die Anordnung kann auch so getroffen werden,
daß der gesamte Kern nur aus zwei Teilkernen besteht, wobei der zweite Kern von
der verketteten Spannung ST gespeist wird. Durch Parallelschaltung von Kondensatoren
zu den Gleichstromwicklungen der drei Kerne kann wiederum die Charakteristik der
Gesamtsicherung weitgehend beeinflußt werden. ,