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Selektivschutzschaltung Es ist bekannt, zum Schutz von dreiphasigen
Netzen mit Hilfe von Selektivschutzrelais sogenannte Sparschaltungen anzuwenden,
d. 1i. nicht für jede Phase ein Selektivrelais vorzusehen, sondern nur zwei hzw.
ein Selektivrelais, z. B. Impedanzrelais, Richtungsrelais. Man muß dann nur dafür
sorgen, daß im Fehlerfall die Relais bzw. das Relais die richtige Spannung und den
richtigen Strom erhält. Bei Zwei-Relaisschaltungen in Dreipliasenanlagen kommt man
im allgemeinen mit einer Umschaltung im Spannungsfeld aus, während man hei Ein-Relaisschaltungen
im allgemeinen noch eine I "nischaltung im Strompfad vornehmen muß. Um diese Umschaltungen
durchzuführen, verwendet matt :lnregerelais, die durch ihr von der Art des Fehlers
abhängiges Ansprechen die richtige Umschalteng vornehmen. Beispielsweise kann man
bei einer Ein-Relaisschaltung zwei Anregerelais in den Phasen R und T, um auch Doppelerdschlüsse
zu erfassen, ein vom Summenstrom erregtes Anregerelais vorsehen. In bekannter `'eise
wird durch das Ansprechen dieser Anregerelais dein Selektivschutzrelais die richtige
Spannung und der richtige Strom im Fehlerfall zugeführt.
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Diese bekannten Einrichtungen versagen jedoch, wenn es sich tun starr
geerdete -Netze handelt, hei denen die Transformatoren auch in dennicht speisenden
Stationen starr geerdet sind. Bei einem einphasigen Erdkurzschluß fließt dann nämlich
nicht mir von dem Transformator der Speisestelle ein Iitii-zscliltißstrom zur Erdschlußstelle,
sondern auch @-on allen übrigen geerdeten Transformatoren. Der
Ström
hierzu wird von der Zentrale dreiphasig zu diesen Transformatoren zugeliefert, welche
ihn dann in einen einphasigen Strom umwandeln. Die Folge davon ist, daß bei einem
einphasigen Erdkurzschluß alle Phasen Strom führen. Die Erfindung ermöglicht nun,
daßtrotzdem die fehlerhafte Phase gekennzeichnet wird und die Umschaltung der Relais
entsprechend dieser Phase erfolgt.
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Gemäß der Erfindung werden bei einer Selektivschutzeinrichtung für
n-phasige starr geerdeteNetze mit einer je Meßstelle geringeren Zahl von Selektivrelais,
als Phasen vorhanden sind, wobei den Selektivrelais im Fehlerfall die richtige Spannung
und der richtige Strom durch Anregerelais zugeführt werden, als Anregerelais nl-Relais
verwendet, von denen jedes von einem anderen Phasenstrom erregt wird, ferner ein
von Summenstrom oder der Erd= schlußspannung erregtes Relais und n-Relais, von denen
jedes von einem anderen verketteten Strom erregt wird. Das unterschiedliche Ansprechen
dieser Relais je nach der Fehlerart ergibt ein Kriterium dafür, was für ein Fehler
aufgetreten ist _und damit ein Kriterium für die richtige Auswahl der Spannung bzw.
des Stromes oder beider. Um die richtige Spannung und den Strom dem Selektivrelais
zuzuführen bzw. die notwendige Umschaltung im Spannungs- bzw. Strompfad durchzuführen,
kann man das- verschiedenartige Ansprechen der Relais verschiedenartig zur Durchführung
der notwendigen Umschaltungen kombinieren. Wesentlich ist nur, daß die Kombination
so durchgeführt wird, daß ihr Endergebnis eindeutig die bestehende Fehlerart kennzeichnet.
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Wie man durch die Anwendung derartiger Relais die richtige Auswahl
des Stromes und der Spannung für Ein-Relaisschaltungen in starr geerdeten Dreiphasennetzendurchführen
kann, soll im folgenden erläutert werden.
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Fig. z zeigt eine dreiphasige Leitung, die von Transformatoren r und
2 gespeist wird, die hochspannungsseitig in Stern, primärseitig in Dreieck geschaltet
sind. Die Sternpunkte der. Transformatoren sind geerdet. Werden beide Transformatoren
gespeist und tritt ein Erdschluß in der Phase R aus, so ergibt sich rin Stromverlauf,
wie in Fig. r dargestellt. Es fließt also nur ein Erdschlußstrom auf der Hochspannungsseite
über die- Phase R. Mit der bekannten Einrichtung käunte in diesem Fall den Selektivrelais
die richtige Spannung und der richtige Strom zugeführt werden.
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Ist dagegen der Transformator; z. $. auf der rechten Seite, primär
abgeschaltet oder ist seine Dreieckswicklung an Verbraucher angeschlossen, so ergibt
sich bei einem Erdschluß in der Phase R eine Stromverteilung, wie sie in ig. 2 dargestellt
ist. Man sieht aus Fig. 2, daß nicht nur in der Phase R, die vom Erdschluß betroffen
ist, sondern auch in den anderen beiden Phasen S und T überströme fließen, so daß
mit der bekannten Anregeschaltung nicht mehr unterschieden werden kann, wo ein Fehler
aufgetreten ist. Verwendet man dagegen. erfindungsgemäß zwei von den Phasenströmen
erregte Anregerelais, ein vom Summenstrom erregtes Anregerelais und drei von den
verketteten Strömen erregte Anregerelais, so ist die Unterscheidung; in welcher
Phase der Fehler aufgetreten ist, möglich.
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Verwendet man beispielsweise ein Anregerelais, das vom Strom der Phase
R, ein Anregerelais, das vom Strom der Phase T, ein Anregerelais, welches vom Summenstrom
Jo und drei Anregerelais, die von den verketteten Strömen JR_s, Js_T und JT_R erregt
werden, so ergeben sich, je nachdem zwischen welchen Phasen ein Kurzschluß bzw.
ein Erdschluß aufgetreten ist, die Überströme Jx, Js, JT, Jo, JR-s, IS-11, Jz,-R
in Tabelle z.
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Wie sich aus der Tabelle ergibt, sind hinter der Fehlerstelle, also
zwischen Fehler und dem Transformator, der primär nicht gespeist wird, die verketteten
Ströme stets gleich Null. Wenn also keines der von den verketteten Strömen erregten
Relais anspricht, darf keine Anregung erfolgen, weil die Selektivrelais hinter der
Fehlerstelle nicht abzuschalten brauchen.
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Au`s dem Stromverlauf in den einzelnen Phasen vor der Fehlerstelle
sieht man, daß je nach der Fehlerart die Anregerelais unterschiedlich an-_ sprechen.
In der Tabelle 2 ist das Ansprechen der Relais durch ein Pluszeichen gekennzeichnet,
wobei die Relais dasselbe Symbol erhalten wie der Strom, durch welchen sie erregt
werden. Diese Tabelle, in der auch in der rechten vorletzten Spalte angegeben ist,
von welchem Strom bzw. Spannung das Impedanzrelais, welches als Selektivschutzrelais
verwendet wird, erregt werden mu@ßy zeigt besonders deutlich, daß man aus dem Ansprechen
der Relais auf die Fehlerart schließen kann. Lediglich hei einem dreiphasigen Fehler
bekommt man das gleiche Ansprechen wie bei einem Fehler zwischen den Phasen T und
R. Das ist aber nicht weiter schädlich, weil man in diesem Fall das Selektivrelais
von dem gleichen Strom und der gleichen Spannung erregen kann wie bei einem Fehler
zwischen R und T.
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Aus dem verschiedenartigen Ansprechen der Relais kann man nun Stromkreise
für Hilfselais betätigen, durch welche die richtige Umschaltung im Strom- und Spannungspfad
des Selektivrelais vorgenommen werden kann. Es gibt dazu viele Möglichkeiten. Eine
besonders einfache zeigt die FRg. 3.
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Hierbei sind die Kontakte der Anregerelais- mit dem Strom JR, JT;
Jp, JR_s usw. bezeichnet, von welchem sie erregt werden. Wie die Figur zeigt, besitzt
jedes vom verketteten Strom erregte Relais zwei Kontakte, und es liegen die Kontakte
:der Relais JR, JR_s und JT_R in Reihe, ebenso die Kontakte der Relais JT, JS-T
und JT-n; während der Kontakt des Relais Jo in Reihe mit den parallel geschalteten
Kontakten der Relais JR_s und Js-T liegt. Die Stromkreise, die durch die Relais
geschlossen werden, sind mit I, II und III bezeichnet. Ebenfalls ist in der rechten
Spalte der Tabelle 2 angegeben, welche Stromkreise jeweils geschlossen sind. Wie
.die Tabelle und Fig. 3 zeigen, sind bei einem Erdschluß der Phase R die Stromkreise
I und III, beim Erdschluß der Phase S der Stromkreis III, bei einem Erdschluß der
Phase T die Stromkreise II und III, bei einem Kurzschluß zwischen R und S der
Stromkreis
I, bei einem Kurzschluß zwischen S und T der Stromkreis II und bei einem Kurzschluß
zwischen T und R bzw. zwischen allen drei Phasen die Stromkreise I und II geschlossen.
Es ergibt sich somit, daß: je nach dem Fehlerfall die Stromkreise in verschiedenartiger
Weise geschlossen werden. Durch von diesem Stromkreis betätigte Hilfsrelais kann
demnach die richtige Auswahl des Stromes und der Spannung für das Selektivrelais
erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt die Fig. q.. In den Sekundärkreisen
der in den drei Phasenleitungen R, S und T liegenden Stromwandler sind die Wicklungen
der Relais _TR und JT angeschlossen. Außerdem sind noch die Wicklungen der von den
verketteten Strömen erregten Relais JR-s, JR-7, und J7,-s dargestellt. In der Nullpunktverbindung
liegt das Summenstromrelais Jo. Die Kontakte der Relais erregen Hilfsrelais I, II
und III. Das Relais I besitzt zwei Umschaltkontakte in den Phasen R und S und zwei
Umschaltkontakte im Spannungspfad. Das Relais II besitzt zwei Umschaltkontakte in
den Phasen S und T und einen Umschaltkontakt im Spannungspfad, das Relais III zwei
Umschaltkontakte im Strompfad und einen Umschaltkontakt im Spannungspfad. Die Schaltung
der Kontakte und ihr Anschluß ergibt sich aus der Figur. Mit i i ist die Stromspule
des Impedanzzeitrelais, mit 12 seine Spannungsspule bezeichnet. 16 ist die Stromspule
des Richtungsrelais, 17 die Spannungsspule. Parallel zum Strompfad liegt ein Stromwandler
13, der in der Mitte angezapft ist und außerdem noch einmal zwischen der Mitte und
dem rechten Ende.
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Tritt nun ein Kur zschluß zwischen den Phasen R und S auf, so sprechen
das Relais JR und alle von den verketteten Strömen erregten Relais an. Die Folge
davon ist, daß das Impedanzrelais vom Strom TR erregt wird und außerdem von der
Spannung URs. Bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen S und T bzw. T und R sprechen
das Relais II bzw.die Relais I und II an, so daß das Impedanzrelais vom Strom JT
und der Spannung UTs bzw. vom Strom JR und von der Spannung UTR erregt wird. Bei
einem Erdschluß der Phase R sprechen die Relais I und III, bei einem Erdschluß der
Phase S das Relais III und bei einem Erdschluß der Phase T das Relais II und III
an,so daß dasDistanzrelais einmal vom Strom h und der Erdschlußspannung UI?o, einmal
vom Strom Js und der Erdschlußspannung Uso bzw. vom Strom JT und der Spannung UTO
erregt wird. Der Zwischenwandler 13 hat dabei die Aufgabe, den Phasenstrom, welcher
dem Relais zugeführt wird, in seiner Größe so zu vermindern, daß bei einem Erdschluß
die gleiche Entfernung gemessen wird wie bei einem Kurzschluß. Zu diesem Zweck wird
die rechte Anzapfung entsprechend dem Verhältnis von dem Widerstand einer Phase
zum Widerstand der entsprechenden Länge der Erdungsbahn eingestellt. Jedes der Umschaltrelais
besitzt im Ausführungsbeispiel noch einen weiteren Kontakt, durch welchen das Zeitrelais
14 eingeschaltet wird, das bei dem bekannten Impedanzzeitrelais, z. B. Siemens-Zeitschrift
1936, S. 27q., Bild 5, den Laufkontakt in Bewegung setzt.
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Statt eines vom Erdschluß!strom erregten Relais kann man auch ein
von der Erdschlußspannung erregtes Anregerelais verwenden. Vorteilhaft ist es jedoch,
sowohl ein vom Erdschlußstrom als auch ein von der Nullpunktspannung erregtes Relais
anzuwenden und die Kontakte dieser beiden Relais parallel zu schalten.
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Der Erläuterung des Ausführungsbeispiels liegt zugrunde, daß einer
der Transformatoren im Netz nicht gespeist wird. Man überzeugt sich aber leicht,
daß auch in den Fällen, wo alle Transformatoren gespeist werden, die richtige Auswahl
erfolgt. Es war ferner angenommen worden, daß nur zwei Transformatoren im Netz vorhanden
sind. Die Einrichtung nach der Erfindung arbeitet aber auch dann richtig, wenn im
Netz mehrere geerdete Transformatoren vorgesehen sind und wenn ein oder mehrere
nicht gespeist werden.