DE875678C - Selektivschutzschaltung - Google Patents

Selektivschutzschaltung

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DE875678C
DE875678C DES5247D DES0005247D DE875678C DE 875678 C DE875678 C DE 875678C DE S5247 D DES5247 D DE S5247D DE S0005247 D DES0005247 D DE S0005247D DE 875678 C DE875678 C DE 875678C
Authority
DE
Germany
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relay
current
relays
excited
phase
Prior art date
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Expired
Application number
DES5247D
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Dipl-Ing Neugebauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE875678C publication Critical patent/DE875678C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0038Details of emergency protective circuit arrangements concerning the connection of the detecting means, e.g. for reducing their number
    • H02H1/0046Commutating the detecting means in dependance of the fault, e.g. for reducing their number

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selektivschutzschaltung für n-phasige starr geerdete Netze, bei denen eine der Phasenzahl geringere Anzahl von Selektivrelais vorgesehen sind, denen im Fehlerfall die richtige Spannung und der richtige Strom durch Anregerelais zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Anregerelais nl-Relais, von denen jedes von einem anderen Phasenstrom erregt wird, ein vom Summenstrom und/oder ein von der Nullpunktspannung erregtes Relais und n-Relais vorgesehen sind, von denen jedes von einem anderen verketteten Strom erregt wird.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch i für Dreiphasensysteme, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt des vom Strom IR erregten Relais in Reihe mit den Kontakten der von dem Strom JR-s und dem Strom JT-R erregten Relais, der Kontakt des vom Strom JT erregten Relais in Reihe mit dem Kontakt des vom Strom JS-T und dem Kontakt des vom Strom JT-R erregten Relais und der Kontakt des vom Summenstrom JO erregten Relais in Reihe mit den parallel geschalteten Kontakten der von dem Strom JR-s bzw. JS-T erregten Relais liegen.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch ge-. kennzeichnet, daß parallel zu dem Kontakt des vom Summenstrom erregten Relais der Kontakt eines von der Erdschlußspannung erregten Relais liegt.
DES5247D 1940-07-31 1940-07-31 Selektivschutzschaltung Expired DE875678C (de)

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