DE849444C

DE849444C - Device to prevent the undesired response of differential relays when switching on inductive power consumers

Info

Publication number: DE849444C
Application number: DEP25904A
Authority: DE
Inventors: Josef Stoecklin
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1944-10-28
Filing date: 1948-12-22
Publication date: 1952-09-15

Description

Einrichtung zur Verhinderung des unerwünschten Ansprechens von Differentialrelais beim Einschalten induktiver Stromverbraucher Bei Anwendung von Differentialrelais für den Transformatorenschutz sind bekanntlich Maßnahmen zu treffen, damit die Relais beim Einschalten des Transformators nicht durch den überhöhten Magnetisierungsstrom auslösen.Device to prevent the undesired response of differential relays when switching on inductive power consumers When using differential relays It is well known that measures must be taken for transformer protection so that the relays when switching on the transformer not due to the excessive magnetizing current trigger.

Die bekannten Vorkehrungen bewirken entweder das Außerbetriebsetz'en des Schutzes während der Einschaltzeit oder das Schwächen seiner Empfindlichkeit. Zu diesem Zweck werden die Transformatorenschalter mit Hilfskontakten versehen, durch die beim Einlegen des Schalters die genannte Wirkung über Hilfsapparate erzielt wird. Die Nachteile dieser Einrichtung bestehen darin, daß der Differentialschutz beim Einschalten des Transformators eine bestimmte Zeit nicht wirksam oder sehr unempfindlich ist. Außerdem bleibt die Einrichtung unwirksam, wenn der Transformator bei eingelegten eigenen Schaltern vom Netz her unter Spannung gesetzt wird, so daß in diesem Fall das unerwünschte Abschalten des Transformators eintreten kann.The known precautions either cause the device to be put out of operation protection during the on-time or weakening of its sensitivity. For this purpose, the transformer switches are provided with auxiliary contacts, achieved by inserting the switch, the aforementioned effect via auxiliary equipment will. The disadvantages of this device are that the differential protection when the transformer is switched on for a certain time not effective or very is insensitive. In addition, the device remains ineffective when the transformer is energized from the mains when its own switches are inserted, so that in this case the transformer can be switched off undesirably.

Gemäß anderen bekannten Methoden wird das Auftreten einer Gleichstromkomponente oder von höheren Harmonischen im Einschaltstrom zum Sperren des Schutzes mit elektrischen Hilfs- und Siebkreisen verwendet. Schließlich wurde auch eine Lösung mit einem Spannungswandler zwischen dem Transformator und seinen Schaltern vorgeschlagen, bei der an diesen Spannungswandler ein Nullspannungsrelais angeschlossen ist, das beim Anziehen den Schutz über eine bestimmte Zeit sperrt oder unempfindlich macht. Bei dieser Lösung entfallen die Hilfskontakte an den Schaltern; sie ist auch wirksam beim Unterspannungsetzen des Transformators von außen, sie benötigt aber einen besonderen Spannungswandler zwischen den Transformatorschaltern. Den gleichen Nachteil hat auch eine weitere vorgeschlagene Lösung mit magnetischem Abbild, welches mit dem Unterspannungsetzen des Transformators eingeschaltet wird und die Einschaltwirkung auf das Relais durch einen gegengleichen Einschaltstrom aufhebt.According to other known methods, the occurrence of a direct current component or from higher harmonics in the inrush current to lock the protection with electrical Auxiliary and sieve circles used. Finally there was also a solution with a voltage converter proposed between the transformer and its switches at the on these Voltage converter a zero voltage relay connected to that locks or makes the protection insensitive for a certain period of time when it is put on. With this solution, the auxiliary contacts on the switches are omitted; it is also effective when applying voltage to the transformer from the outside, but it requires a special one Voltage converter between the transformer switches. Has the same disadvantage also another proposed solution with magnetic image, which with the Undervoltage of the transformer is switched on and the switch-on effect on the relay by an opposite inrush current.

Bei der nachstehend beschriebenen neuen Lösung der Aufgabe werden nicht nur die erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen beseitigt, sondern es wird die gewünschte Wirkung mit einem Mindestaufwand von Mitteln erreicht.In the new solution to the problem described below not only eliminates the mentioned disadvantages of the known devices, but the desired effect is achieved with a minimum of resources.

Die Einrichtung beruht auf der Tatsache, daß der Einschaltstrom im Differentialrelais ein Drehmoment mit von der Netzfrequenz abweichender Frequenz erzeugt. Erfindungsgemäß wird nun das Relais mit einem schwingfähigen Organ versehen, welches so abgestimmt ist, daß es auf Oberwellen des Einschaltstromes in Schwingung gerät und dadurch das Differentialrelais am Arbeiten verhindert, daß es dagegen durch Differenzströme von Netzfrequenz nicht zum Schwingen erregt wird und daß ferner durch das schwingfähige Organ ein Zeitrelais im Auslösekreis des Differentialrelais gesteuert wird, welches verzögert anspricht, aber unverzögert abfällt.The device is based on the fact that the inrush current im Differential relay a torque with a frequency deviating from the mains frequency generated. According to the invention, the relay is now provided with an oscillatable organ, which is tuned so that it oscillates on harmonics of the inrush current device and thereby prevents the differential relay from working against it is not excited to oscillate by differential currents of mains frequency and that further a time relay in the tripping circuit of the differential relay through the oscillating organ is controlled, which responds with a delay, but drops out without delay.

In Fig. i der Zeichnung sind einige Stromwellen des Belastungsstromes i eines Transformators dargestellt, und zwar sind sinusförmige Wellen angenommen. Ein von diesem Strom erregter Elektromagnet übt eine dem Quadrat des Stromes proportionale Kraft aus, die in der gestrichelten Kurve k veranschaulicht ist. Im Gegensatz dazu ist der Einschaltstrom i, eines Transformators, wie in Fig.2 dargestellt, recht unsymmetrisch, indem sein Quadrat einen überlagerten Wellenstrom einfacher Netzfrequenz enthält. Die Kraft k, eines von ihm gespeisten Elektromagneten ist daher abwechselnd groß und klein, ja das Verhältnis ist sogar derart, daß die kleinen Kraftstöße gegenüber den großen praktisch vernachlässigt werden können. Während also die Kraftstöße bei Normalstrom mit doppelter Netzfrequenz erfolgen, haben sie beim Einschalten die einfache Frequenz.In Fig. I of the drawing are some current waves of the load current i of a transformer, sinusoidal waves are assumed. An electromagnet excited by this current exercises an electromagnet proportional to the square of the current Force, which is illustrated in the dashed curve k. In contrast to the inrush current i, of a transformer, as shown in Fig. 2, is right asymmetrical, with its square having a superimposed wave current of simple mains frequency contains. The force k of an electromagnet fed by it is therefore alternating big and small, yes the ratio is even such that the small impulses of force are opposite the big ones can practically be neglected. So while the impulses at Normal current takes place at twice the mains frequency, they have the when they are switched on simple frequency.

Diese Tatsache wird nach der Erfindung rfutzbar gemacht mit Hilfe einer Einrichtung, .wie sie als Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.This fact is made usable with the help of the invention a device, as shown schematically as an embodiment of the invention in Fig. 3 is shown.

Das Differentialrelais besitzt eine vom Differenzstrom zwischen Primär- und Sekundärleitungen des Transformators erregte Relaisspule b, welche mittels einer nicht dargestellten Armatur auf die Achse a ein Drehmoment ausübt. Die Spule e wird bei Differenzstrom nach der Kurve k in Fig. i, bei Einschaltstrom nach der Kurve k, in Fig. 2 erregt. An einem um die Achse a drehbaren Arm als Träger sitzt der Kontakt c, der mit dem Gegenkontakt d dem Erregerstromkreis der Spule e des Auslöseschützes steuert, welches ein Zeitwerk besitzt und den Kontakt g im Stromkreis h der nicht dargestellten Auslösümagnete der beidseitigen Transformatorschalter schließt. Der Kontakt d ist an einer Blattfeder f befestigt, die als schwingfähiges Organ dient und deren Eigenschwingungszahl auf eine Frequenz abgestimmt ist welche gleich der halben Zahl der Kraftstöße ist, die dem Differenzstrom von Netzfrequenz entspricht.The differential relay has a relay coil b which is excited by the differential current between the primary and secondary lines of the transformer and which exerts a torque on the axis a by means of a fitting (not shown). The coil e is excited in the case of a differential current according to the curve k in FIG. I, and in the case of an inrush current according to the curve k in FIG. On an arm rotatable around the axis a, the contact c is seated, which with the mating contact d controls the excitation circuit of the coil e of the tripping contactor, which has a timer and closes the contact g in the circuit h of the tripping magnets, not shown, of the transformer switches on both sides. The contact d is attached to a leaf spring f , which serves as an oscillating organ and whose natural oscillation number is matched to a frequency which is equal to half the number of force impulses that corresponds to the differential current from the mains frequency.

Spricht das Relais an, so wird der Kontakt c gegen den Kontakt d geschwenkt, und der Stromkreis der Spule e des Auslöseschützes kann geschlossen werden. Wird nun die Relaisspule b mit Differenzstrom von Netzfrequenz nach Fig. i erregt, so dreht sich die Achse a und damit der Kontakt c gegen die Blattfeder f mit dem Kontakt d. Da die Feder auf die einfache Netzfrequenz abgestimmt ist, kommt sie nicht zum Schwingen, und die Kontakte c, d bleiben unter Druck geschlossen, so daß nach Ablauf des Zeitwerkes das Schütz den Kontakt g schließt.If the relay responds, contact c is swiveled towards contact d and the circuit of coil e of the trip contactor can be closed. If the relay coil b is now excited with a differential current of the mains frequency according to FIG. I, the axis a and thus the contact c rotates against the leaf spring f with the contact d. Since the spring is tuned to the simple mains frequency, it does not vibrate and the contacts c, d remain closed under pressure, so that the contactor closes contact g after the timer has expired.

Wird die Spule e dagegen vom Einschaltstrom erregt, der Oberwellen enthält, so entspricht die Kraft, mit der die Achse a geschwenkt wird, nur der einfachen Netzfrequenz nach Fig. 2, d. h. die Zahl ihrer Kraftstösse ist halb so groß wie bei Differenzstrom von Netzfrequenz. Da in diesem Fall die Frequenz, mit der der Kontakt c bewegt wird, der Eigenfrequenz der Feder f entspricht, so schwingt der Kontakt c und der Kontakt d. Zwischen den Kontakten c und d kann kein dauernder Kontaktschluß entstehen, so daß der Speisestrom der Spule e des Auslöseschützes fortwährend wieder unterbrochen wird, wobei seine Erregungsdauer nicht ausreicht, um das Schütz zum Ansprechen zu bringen.On the other hand, if coil e is excited by the inrush current, the harmonics contains, the force with which the axis a is pivoted corresponds only to the simple one Mains frequency according to Fig. 2, d. H. the number of their impulses is half as great as with differential current from mains frequency. Since in this case the frequency with which the Contact c is moved, corresponds to the natural frequency of the spring f, the oscillates Contact c and contact d. There can be no permanent between contacts c and d Contact closure arise, so that the feed current of the coil e of the trip contactor is continually interrupted again, whereby its duration of excitation is insufficient, to make the contactor respond.

Nach der Erfindung ist also die ganze Einschaltstabilisierung des Differentialrelais durch die Bemessung der Feder des Relais erreicht; sie arbeitet richtig, zuverlässig und selbsttätig in allen Betriebsfällen.According to the invention, the whole inrush stabilization is Differential relay achieved by sizing the spring of the relay; she works correctly, reliably and automatically in all operating cases.

Der Kontakt d könnte auch fest angeordnet sein, während der Kontakt c an der abgestimmten Feder befestigt ist, die dann mit der Armatur des Relais konstruktiv vereinigt ist.The contact d could also be fixedly arranged during the contact c is attached to the coordinated spring, which then constructively connects to the armature of the relay is united.

Statt die Relaisspule und den Relaiskontakt selbst zu verwenden, kann man auch einen getrennten Apparat, z. B. ein Zwischenrelais mit der mechanischen Resonanzfeder, ausführen, der bei Einschaltstrom bzw. netzfremder Frequenz das Differentialrelais blockiert und es bei symmetrischer Stromkurve freigibt. Statt die Feder mit der Unsymmetriewelle der Kraft von Netzfrequenz in Resonanz zu bringen, kann man auch eine andere, nur beim Einschaltstrom auftretende Oberwelle für die Blockierung des Relais nutzbar machen oder mehrere auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Einrichtungen verwenden. Die Feder braucht keine Blaftfeder zu sein.Instead of using the relay coil and the relay contact itself, you can you also have a separate apparatus, e.g. B. an intermediate relay with the mechanical Resonance spring, which actuates the differential relay in the event of inrush current or non-network frequency blocked and releases it in the case of a symmetrical current curve. Instead of the pen with the It is also possible to bring the unbalance wave of the power of the mains frequency into resonance another harmonic that only occurs when the inrush current is used to block the Make relays usable or several devices tuned to different frequencies use. The nib does not need to be a leaf pen.

Es ist auch gleichgültig, welcher Art das Differentialrelais bzw. das verwendete Zwischenrelais ist, ob es mit Zug- oder Drehmagnet versehen, ein motorisches oder ein Ferrarisrelais ist.It is also irrelevant what type of differential relay resp. the intermediate relay used, whether it is equipped with a pulling magnet or a rotating magnet, is a motorized or a Ferraris relay.

Die Abstimmung der Feder f wird zweckmäßig nicht scharf gemacht, so daß sie auch bei gewissen, betriebsmäßig vorkommenden Abweichungen der Netzfrequenz von ihrem Normalwert noch zum Mitschwingen kommt. Diese Breite des Frequenzbandes der Federabstimmung kann durch künstliche Mittel, z. B. durch Dämpfung, eingestellt bzw. einstellbar gemacht w,rden.The tuning of the spring f is expediently not made sharp, so that they also with certain, operationally occurring deviations in the network frequency still comes to oscillate from its normal value. This width of the frequency band the Spring tuning can be done by artificial means, e.g. B. by damping adjusted or made adjustable.

Claims

PATEXTANSYRLCHE: i. Means to prevent the unwanted Response of differential relays when switching on inductive power consumers, they are used to protect them, characterized in that the relay is an oscillatory Organ has which is tuned so that it reacts to harmonics of the inrush current starts to oscillate and thereby prevents the differential relay from working on the other hand, it is not excited to oscillate by the differential current of the mains frequency, and that also a time relay in the trip circuit of the oscillatable organ Differential relay is controlled, which responds with a delay, but with a delay falls off.

2. Device according to claim i, characterized in that the oscillatable Organ is tuned to a frequency which is half the number of the differential current is assigned to power impulses generated by the network frequency.

3. Device according to claim i, characterized in that the vote of the oscillatable organ is out of focus is so that it oscillates in a certain frequency range.

4. Set up after Claim 3, characterized in that the frequency range is adjustable by an Damping device is given.

5. Device according to claim i, characterized in that that the oscillatable organ is a spring tuned to the harmonic.

6. Establishment according to claim 5, characterized in that the spring is one of the two contacts an electrical relay carries.

7. Device according to claim 5, characterized in that that a special intermediate relay to block the action of the differential relay serves. B. Device according to claim 5, characterized in that the relay with the matched contact spring is the differential relay itself.