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Drehstromleitungswächter, vorzugsweise für Schrämantriebe Leitungswächteranordnungen;
bei denen die überwachten Ströme gleichgerichtet werden, sind an sich bekannt. Derartige
Schaltungen beruhen auf den Umstand, daß in normalem, d. h. ausgeglichenem Zustand
der drei einzelnen Phasenströme die Gleichrichtung keine Welle der Grundfrequenz
oder der doppelten Grundfrequenz, wohl aber eine Welle der sechsfachen Frequenz
auftreten läßt. Man hat also einen Relaiskreis davon abhängig gemacht, ob die Grundfrequenz
oder die doppelte Grundfrequenz im Kreis der gleichgerichteten Sekundärströme der
Stromwandler auftritt. Im übrigen wurde durch einen Reihenresonanzkreis die 6. Oberwelle
im Relaiskreis kurzgeschlossen, so daß sie unschädlich ist.
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Es ist ein Nachteil der bekannten Schaltung, daß sie auf der Abstimmung
eines Resonanzkreises beruht, daß sie also dieses zusätzliche Glied nicht entbehren
kann und bei Schwankungen der Netzfrequenz unsicher arbeitet. Ein Drehstromleitungswächter,
vorzugsweise für Schrämantriebe, mit einer auf dem Vergleich der Spannungen und/oder
der Ströme beruhenden Schaltung zur selbsttätigen Leitungsabschaltung im Fehlerfalle
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein das Schütz steuernder Strom
über einen künstlichen Sternpunkt und die zu überwachende Drehstromleitung fließt:
Außer der Vermeidung der schon erwähnten Nachteile wird durch diese Anordnung gleichzeitig
eine Verbesserung der Schutzwirkung. dadurch erzielt, daß -die Leitungsabschaltung
nicht lediglich durch eine Unsymmetrie der Ströme oder der Spannungen herbeigeführt
wird, sondern daß der über die zu überwachenden Drehstromleitungen geführte Steuerstrom
beispielsweise in einer Anordnung, welche die Symmetrie des Spannungsdreiecks überwacht,
auch dann zur Leitungsabschaltung führt, wenn beispielsweise ein Phasenleiterbruch
bei einem motorischen Antrieb entstanden ist. Durch die Gleichrichtung der
Ströme
im Sekundärkreis von Stromwandlern, die zur Überwachung der Stromgleichheit dienen,
ist es möglich,, einen Ausgleichstrom zwischen einem künstlichen Sternpunkt und
einem beispielsweise vom Motor gebildeten Sternpunkt hervorzurufen, indem die gleichgerichteten
Sekundärströme die Widerstände des künstlichen Sternpunktes ungleich groß machen.
Dadurch wird eine Ungleichheit der Leitungsströme auf einen Fehlerfall zurückgeführt
bzw. in Erscheinungen eines Fehlers umgewandelt, die etwa bei einem Erdschluß eines
oder zweier Phasenleiter auftreten. Mit der gleichen Schutzeinrichtung erfaßt man
daher sowohl Fehlerfälle, die eine Ungleichheit der Phasenströme zur Folge haben,
wie auch jeden anderen Fehlerfall, der zu einem Ausgleichstrom zwischen zwei Netzsternpunkten
führt.
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Besondere Bedeutung kommt der Erfindung für die Fälle zu, in denen,
was insbesondere für Schrämantriele zutrifft, der Drehstromleitung weitere Sicherheitsleitungen
zugeordnet sind, wie z. B. eine Erdleitung und eine normalerweise gegen Erde isolierte
Schutzleityng. Man kann bei dieser Anordnung nämlich den über Gleichrichter fließenden
und in Halbwellen zerlegten Strom auch über diese Sicherheitsleitungen führen und
weiterhin über die Drehstromleitung selber, so daß nunmehr zusätzlich zu der Drehstromleitung
auch diese Sicherheitsleitungen in die Leitungswächterschaltung einbezogen sind.
Dabei ergibt es sich dann als vorteilhaft, wenn die beiden Sicherheitsleitungen
von einem Ende her gespeist werden und am anderen Ende Ventile oder Gleichrichter
erhalten, die nur Halbwellen bestimmter Richtung durchlassen. Bei einem Bruch einer
der beiden Sicherheitsleitungen oder bei einem Erdschluß einer normalerweise gegen
Erde isolierten Leitung kommt es zu einer unzulässigen Stromrichtung in der Sicherheitsleitung,
wodurch ein Steuerstrom hervorgerufen wird. In eine der beiden Sicherheitsleitungen
kann ein Relais eingeschaltet sein, das durch ein Ventil überbrückt ist, damit der
normale und zulässige Strom über diese Hilfsleitung das Relais nicht zum Ansprechen
bringt, das aber erregt wird, sobald infolge eines Fehlers ein Strom falscher Richtung
in dieser Sicherheitsleitung auftritt. Das Relais kann dann die beiden Sicherheitsleitungen
kurzschließen oder auf andere Weise dafür sorgen, daß der Steuerstrom entsteht oder
ein normalerweise vorhandener Strom über ein Schütz, welches die Schließung des
Leitungsschalters aufrechterhält, unterbrochen wird. Mit dieser auf die Hilfsleitungen
ausgedehnten Leitungswächterschaltung kann die weiter oben beschriebene Beeinflussung
der Widerstände eines künstlichen Sternpunktes durch gleichgerichtete Sekundärströme
von Stromwandlern kombiniert werden, indem diese Gleichströme durch Vormagnetisierungsw
icklungen dreier den Sternpunkt bildender induktiver Widerstände geleitet werden.
Um die Empfindsamkeit einer derartigen Anordnung zu steigern, ist es unter Umständen
vorteilhaft, bereits normalerweise eine gewisseVormagnetisierung bei sämtlichen
Induktivitäten des Sternpunktes anzuwenden, welche dann durch die gleichgerichteten
Stromwandlersekundärströme im Fehlerfall unterstützt oder geschwächt wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen fünf Beispiele. Fig. i zeigt
in einfachster Anordnung eine Leitungswächterschaltung, die auf der Überwachung
der Gleichheit der drei Phasenströme einer Drehstromleitung beruht. Die Drehstromleitungen
RST führen zu einem Sternpunkt, beispielsweise dem Sternpunkt einer Motorwicklung.
In den drei Phasenleitern sind drei Stromwandler i mit je zwei Sekundärwicklungen
angeordnet. Die Sekundärwicklungen sind über je zwei Gleichrichter 2 derart in Reihe
geschaltet, daß bei Gleichheit der primären Ströme aller Drehstromphasenleiter kein
Gleichstrom in einet der Leitungen 3 fließt. Sobald aber beispielsweise die Ströme
in den Phasenleitern RS ungleich groß sind, ergibt sich ein resultierender Gleichstrom
der einen oder der anderen Richtung über die Leitung 3c und zwei Vormagnetisierungswicklungen
des induktiven Widerstandes 8c, dessen zweite Wicklung mit Phasenleiter R verbunden
ist. In gleicher Weise kann ein Gleichstrom über die Leitung 3b und die Vormagnetisierungswicklung
der Sternpunktdrossel 8b sowie ein Strom über die Leitung 3a und die Vormagnetisierungswicklung
der Sternpunktdrossel8a entstehen. Diese Vormagnetisierungswicklungen sind alle
verbunden mit dem Sternpunkt der Sekundärwicklungen der Stromwandler i. Die, inneren,
je an einen Phasenleiter angeschlossenen Wicklungen dieser Sternpunktdrosseln 8a,
8b und 8c sind zweiteilig ausgeführt, jeder Teil für eine andere Stromrichtung und
angeschlossen über je einen Gleichrichter 6a, 6b, 6 Solange das Potential der beiden
Sternpunkte einerseits des Motors und andererseits der Sternpunktdrosseln 8a, 8b,
8c das gleiche ist, ist ein Relais 9 erregungslos. Sobald ein Strom über das Relais
9 fließt, spricht dieses an, um die Leitung abzuschalten. Dies kann eintreten bei
einem Kurzschluß zwischen zwei Phasenleitern, beim Bruch eines Phasenleiters, beim
Doppelerdschluß und auch bei einem einphasigen Erdschluß. Jede Ungleichheit zwischen
zwei Phasenleiterströmen führt zu einem Gleichstrom über die Vormagnetisierungswicklung
einer der drei Sternpunktdrosseln, so daß die Widerstandswerte dieser drei Drosseln
ungleich groß werden und demzufolge das Potential des künstlich gebildeten Sternpunktes
von dem Potential des Netzsternpunktes abweicht. Der entstehende Strom fließt vom
Netzsternpunkt über dieRelaiswicklung9; eine Gleichrichteranordnung, einen künstlichen
Sternpunkt und die Phasenleiter der zu überwachenden Drehstromleitung.
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Eine auf der Überwachung der Gleichheit der Spannungen beruhende Schaltung
zeigt Fig. 2. In dieser ist ein künstlicher Sternpunkt S vorhanden neben einem Netzsternpunkt
io, der beispielsweise durch die Motorwicklung gebildet wird. Der Erregerkreis für
ein Schütz ii verläuft ferner über eine Erdleitung E. Das in dieser Leitung liegende
Halterelais 12 hat lediglich die Aufgabe, eine vorübergehende Schließung des Druckschalters
13 in
eine dauernde Leitungsschließung zu übersetzen. Der
Erregerstrom des Steuerschützes i i wird gespeist aus einem Transformator 14 über
eine Gleichrichteranordnung 15. Normalerweise fließt ein Ruhegleichstrom vom Gleichrichter
15 über den künstlichen Sternpunkt 5, die überwachte Drehstromleitung, den Sternpunkt
io, eine Induktivität 7, die Wicklung des Relais 12, die Erdleitung E und die Wicklung
des Schützes i i. Wird beispielsweise die Erdleitung unterbrochen, so wird dieser
Ruhestrom unterbrochen und das Schütz ii verliert seine Erregung, so daß der zugehörige
Leitungsschalter 16 sich öffnet.
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In. Fig: 3 ist diese Anordnung ausgedehnt auf eine neben der Erdleitung
auch noch vorhandene und gegen Erde isolierte Schutzleitung SL. Die beiden Sicherheitsleitungen
E und SL sind durch eine Gleichrichteranordnung 17 nur für Halbwellen der einen
Richtung durchlässig. Die von einem Transformator 18 entnommene Spannung führt also
zu einem in zwei Halbwellen aufgespaltenen Strom über die beiden Sicherheitsleitungen.
Der über diese Hilfsleitungen fließende Gleichstrom schließt sich über die Relaiswicklung
12, den Netzsternpunkt io, die Drehstromleitung RST, den künstlichen Sternpunkt
5 und die 1@-Iittenanzapfung i9 des Transformators 18. In dieser Mittenanzapfung
liegt ein Schütz i i, dessen Wicklung durch einen Kondensator überbrückt ist, um
Wechselströme an dem Relais vorbeizuleiten. In der Erdleitung liegt ein anderes
Relais 2o, das durch einen Gleichrichter 21 solcher Durchlaßrichtung überbrückt
ist, daß die in der Erdleitung E zulässigen Halbwellen nicht zu einer Erregung des
Relais 20 führen. Wenn aber beispielsweise ein Frdschluß der Schutzleitung SL auftritt,
dann tritt in der Relaiswicklung 2o ein Strom auf, der von der Ventilbrücke 21 nicht
um das Relais herunigeleitet werden kann. Das Relais 20 spricht dann an und schließt
beispielsweise die beiden Sicherheitsleitungen E, SL kurz. Nunmehr fließt kein Gleichstrom
über die Mittenanzapfung i9 und demzufolge auch nicht über die Wicklung des Schützes
i i, so daß dieses stromlos wird, weil der Wechselstrom den Weg über den Überbrückungskondensator
nimmt. Daher wird dann der Schalter 16 geöffnet. Bei Unterbrechung etwa der Erdleitung
E wird der verbleibende, stark wellige Steuerstrom durch die Drossel 7 gedrosselt
und reicht für die Erregung des Schützes i i nicht mehr aus.
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In F ig. 4 ist die Anordnung der beiden Hilfsleitungen E und SL sowie
die der Relais 20 und i i die gleicht wie in der vorangehenden Figur. Mit dem Relais
i i in Reihe liegt aber ein künstlicher Sternpunkt aus drei induktiven Widerständen
20a, tob, 20c. Diese Sternpunktwiderstände werden durch gleichgerichtete Sekundärströme
der Stromwandler 19a, 19b, igc magnetisiert, so daß ihr induktiver Widerstand eine
abweichende Größe annimmt, sobald einer der Phasenströme von den übrigen Phasenströmen
in der Größe verschieden ist. Außer dem künstlichen Sternpunkt 20a, tob, 20c ist
der Stromweg für den Steuerstrom ferner auch über den Netzsternpunkt io und somit
auch über einen Teil der Phasenleiter des Netzes geführt, so daß sich die Leitungswächterschaltung
sowohl auf die Drehstromleitung wie auch auf die Hilfsleitungen ausdehnt. In dieser
Schaltung wird nicht nur eine Spannungsungleichheit erfaßt, sondern auch eine Stromungleichheit,
eben durch die Abhängigkeit der einzelnen Widerstände des künstlichen Sternpunktes
von der Gleichheit der Phasenleiterströme. Ein über diesen künstlichen Sternpunkt
und die Erdungsstelle der Erdungsleitung E sowie die Erdkapazität der Drehstromleitung
fließender Wechselstrom . bringt das Relais 2o zum Ansprechen.
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In ähnlicher Weise sind in Fig. 5 der Erdleiter F_ und die Schutzleitung
SL in die Sicherheitsschaltung einbezogen. Der künstliche Sternpunkt wird wiederum
aus drei Induktivitäten 20a, tob und 2oc gebildet. Die Vormagnetisierung durch die
Sekundärstromwandler 22 ist ähnlich gestaltet wie in Fig. i. Von den drei Stromwandlern
22, welche je zwei Sekundärwicklungen haben, ist die rechte Sekundärwicklung des
links gezeichneten Stromwandlers über Erde, die Erdleitung E und den Schutzleiter
SL geschlossen. In diesem Schutzleiter befindet sich auch der Gleichrichter 2, welcher
nur die eine Halbwelle des Stromes durch diese Sekundärwicklung des Stromes hindurchläßt.
Auf diese Weise sind die Sicherheitsleitungen E und SZ in die Schaltung einbezogen,
da die Vormagnetisierung der Induktivität 2oc gestört wird, wenn eine dieser Leitungen
unterbrochen ist oder wenn beispielsweise der Gleichrichter 2 in der Schutzleitung
SL durch einen Erdschluß der Schutzleitung überbrückt ist. Ferner ist in dieser
Anlage ein Relais 23 vorgesehen, welches für den Einschaltstoß die Sekundärwicklungen
der Stromwandler 22 in einem durch die Relaiskontakte gebildeten Sternpunkt kurzschließt,
so daß die Empfindlichkeit der Leitungswächterschaltung für die Dauer des Einschaltstromstoßes
aufgehoben ist. Nachdem durch Niederdrücken der Drucktaste 13 ein Gleichstrom aus
der Gleichrichteranordnung 26 über den künstlichen Sternpunkt 20a, tob, 20c, die
Drehstromleitung, den Netzsternpunkt io, die Relaiswicklung 12, die Erdleitung E,
die Wicklung des Relais 23, den geschlossenen Kontakt 24 des Schalters 16, den ebenfalls
noch geschlossenen Kontakt 25 eines Hilfsrelais 28 geschlossen ist, ist gleichzeitig
auch das Schütz i i erregt worden, so daß der Schalter 16 sich schließt und dabei
den Kontakt 24 öffnet. Dadurch ist das Relais 23 nunmehr abgeschaltet. Der Erregerkreis
des Relais i i verläuft vom Gleichrichter 26 über den künstlichen Sternpunkt, den
Netzsternpunkt io, die Relaiswicklung 12, die Erdleitung E, einen Bimetallkontakt
29, das Wicklungsrelais i i, denRuhe -kontakt 25 des Relais 28 zurück zur Gleichrichterschaltung
26. In diesem Kreis ist das Schütz 11 normalerweise erregt. Wenn die Erregung durch
Unterbrechung an irgendeiner Stelle dieses Stromweges verlorengeht, öffnet sich
der Leitungsschalter 16. Eine Möglichkeit für eine Aberregung des Schützes i i besteht
z. B. darin, daß das Relais 28 anspricht. Dieses liegt zwischen einem Netzsternpunkt
30
und dem künstlichen Sternpunkt 2o°, 2o8, 20e. Bei einer Nullpunktverschiebung des
künstlichen Sternpunktes tritt eine Spannung in dem Leitungsweg über eine Gleichrichteranordnung
27 auf, die zum Ansprechen des Relais 28 führt. Die Schaltung in Fig.5 sichert also
ein öffnen des Leitungsschalters 16 nicht nur bei Fehlern in den Sicherheitsleitungen
E, SL, sondern auch in allen Fehlerfällen, in denen die Gleichheit der drei Phasenströme
oder die Symmetrie der Netzspannungen verlorengeht.