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Anordnung zur Erhöhung der Selektivität von Schutzeinrichtungen Der
bei einem Kurzschluß in elektrischen Anlagen. auftretende Lichtbogen erschwert in
mancher Hinsicht die Arbeitsweise der Selektivschutze'.n.richtun,gen. So wird z.
B. die Anregung von Selektivschutzeinrichtungen bei Auftreten von Lichtbogenfe`hIern
häufig @ers;qhwert, da der Lichtbogenwiderstand .einen starken Zusammenbruch der
Spannung nicht zuläßt. Bekannt sind weiterhin die Schwierigkeiten, die dadurch entstehen,
daß der auftretende Lichtbogen die Messung von s@ogenannten Impedanzrelais, vor
:allem bei kurzen Leitungsstrecken, fälscht.
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Die Erfindung geht nun von der Tatsache aus, daß der Lichtbogen kein
linearer Widerstand ist und deshalb bei seinem Auftreten Oberwellen erzeugt. In
den meisten Fällen wird es so sein, @daß der Strom im wesentlichen seine sinusförmige
Form behält und infolgedessen im Zusammenwirken mit dem Lichtbögenwiderstand in
der Lichtbogenspannun;g :entsprechende Oberwellen auftreten.
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Gemäß der Erfindung werden die durch hie Widerstandseigenschaften
des Lichtbogens hervorgerufenen Oberwellen vor allem in :der Spannung zur Erhöhung
:der Selektivität herangezogen, und zwar werden siie entweder zur Erhöhung der Selektivität
benutzt, oder sie werden zur Erhöhung der S l:ektivität bei der Messung ausgeschieden.
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Zu ditesjem Zweck kann man beispielsweise biei einem Impe,danzrelais
die Oberwellen in der Spannung von dem Spannungssystem fernhalten, indem
man
beispielsweise vor das Spannungssystem eine Sperre für seine oder mehrere Oberwellen
legt. Dadurch wird der Einfuß des Lichtbogens auf die Messung der Impedanz um einen
entsprechenden Betrag vermindert: Bei Reaktanzrelais kann man ,die Oberwellen in
der Spannung oder im Strom oder beide von der Einwirkung auf das Spanrnungs-bzw.
Stromsystem Moder ,auf beide fernhalten, wo.--durch die Messung genauer und damit
die Selektivität erhöht wird. Es, ist nicht erforderlich, daß alle Oberwellen ferngehalten
werden, sondern man kann beispielsweise nur die dritte und fünfte fernhalten. Ähnliches
wie für Impedanz- und Reaktanzrelais gilt ;auch für iander@e Widerstandsrelais,
z. B. für solche, die ;auf ;einer Impedanzmessiung mit R.eaktanzb,e orzwgung beruhen.
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Bei den Impedanzrelais kann man auch z. B. ein Drehmoment einführen,
das von den Oberwellen abhängig ist und dem von der Spannung erzeugten Drehmoment
entgegenwirkt. Da, nun -die Impedanzmessüng durch den Einfluß des Lichtb.oganwidergtandes
;gefälscht wird, kann man durch dieses zusätzliche, vom Oberwellengehalt der Spannung
abh:ängi;ge Drehmoment den Einfiuß des LichtbügenwIlderstandes. ,auf die Messung
beseitigen, zumindest :aber vermindern. Man kann bei dieser Anordnung auch .von
:dem .eigentlichen Spannungssystem die Oberwellen fernhalten; man kann dann das
von den Oberwellen selbst hervorgerufene zusätzliche, dem Spannungssystem entgegenwirkende
Drehmoment kleiner halten.
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Man kann zur Erhöhung der Selektivität die Oberwellen auch heranziehen,
um zu unterscheiden, ob ein dreipoliger Kurzschluß oder eine Pendelung vorliegt.
Bei einer Pendelung oder bei einem di,eipolligen Kurzschliß sprechen die Anre;gerelais
in allen Phasen ödes Systems an und ebenso die @egentliichen Meßrelais, z. B. die
Impedanzrelais. fei,dreipoli;gen Kurzschlüssen aber sind Oberwellen im Strom, vor
.allem in der Spannung, vorhanden, :da es sich fast immer um Lichtboogenkkurzschlüsse
handelt. Dagegen treten bei Pendelunngen nur kleine Oberwellen in der Span !nung
;auf. Man kann deshalb die Anordnung so treffen, daß die Schnellabschlaltun,,g nur
dann freigegeben wird, wenn ein bestimmter Oberwellengehalt, z. B. in der Spannung,
festgestellt ist. Zu diescrn Zweck kann-man ein SpannuAgsreIals über eine die Grundwelle
fernhaltende Einrichtung, z. B. eine Siebkette; von der Netzspannung ,aus erregten
und durch dieses Spannungsrelais bei seinem Ansprechen die. Schnellabschaltung fre%ebien
lassen, indem beispielsweise ein Arbeitskontakt dieses Spannungsrelais im Stromkreis
der Auslösiespule des Schalters liegt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeugt in schematischer Darstellung ein Impedanzzeitrelais;
das aus .einer Ferrarisscheibe 2 besteht, die durch Aussparungen 3 unterteilt ist.
Ein von .der Spannung :erregter Triebmagnet ¢ übt ein Drehmoment aus, das @entgegengesetzt
dem Direhmoment des vom Strom J erregten Triebmagneten 5. ist. Die Scheibe ist dabei
so geformt, :daß für den Widerstand Null die Scheibe voll irr den-Spannungstriebleerneintaucht,
während sie fast vollständig aus, dem Stromtriebkernausgeschwenkt ist. Mit zunehmenden
Widerstandswerten dreht sich die Scheibe nach rechts, das Drehmoment der Spannung
nimmt :ab, während das des Stromes zunimmt. Der mit -der Scheibe fest verbundene
Kontakt 6 besitzt daher eine Lage, die von der Impedanz des Kurzschlußkreises abhängig
ist. 7 ist ein beweglicher Laufkontakt, der mit konstanter Geschwindigkeit: im Fall
des Fehlers auf den Kontakt 6 zu bewegt wird. Die bei derartigen Impedanzrelais
noch notwendigen Anregerelais sind der Einfachheu halber nicht dargestellt. Gemäß.
der Erfindung liegt vor der- Spannungsspule q: eine Einrichtung g, welche he Oberwellen
von dein Sp:arnnum!gstrI:ebkern: q. fernhält. Diese Einrichtung g kann beispielsweise
eine Drosselkette sein. Die Folge davon ist, daß der Spannungstriebkern nur von
der Grundwelle der Spannung beeinflußt wird, so. daß die Meßgenauigkeit des Impedanzrelais
erhöht, da die durch den Lichtbogen hervorgerufene Fälschung der Impedarizmessüng
verringert wird. Dadurch wird die Selektivität vergrößert.
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Fing: 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeisp:el der Erfindung. Soweit
die Teile mit denen der F'k. i übereinstimmen, sind die gleichen Bezugsteichen gewählt.
Bei der Anordnung nach Fig.2 ist mit der Achse .des Ferrarissystems noch eine zweite;
Scheibe i ö verbunden, ;auf welche ein Triebkern i i einwirkt. Dieser wird von der
Spannung E über eine Einrichtung 12 erregt, die derartig wirkt, daß nur eine oder
mehrere Oberwellen ,auf das Triebsystem i i zur Einwirkung kommen. Als Einrichtung
12 kann daher z. B. eine Siebkette dienen. Das vom Triebkern i i hervorgerufene
Drehmoment wirkt entgegengesetzt dem Drehmoment des Spannungstriebkerrnes. q.. Durch
diese Anordnung kann der Einfluß des Lichtbogenwiderstandes ;auf die Messung verhindert
werden, so daß das Relais genauer anzeigt. Dies beruht, wie früher erwähnt, darauf,
d.aß der-- Lichtbogen eine größere Impedanz vortäuscht als die; welche tatsächlich
vorhanden ist. Wenn man nun dies dadurch rückgängig macht, daß man von den Oberwellen
ein der Spannungsspule entgegenwirkendes Drehmoment erzeugt; kann man -den Einfluß
des Lichtbogens auf die Messung beseitigen bzw. vermindern. Zur Einstellung ,der
richtilgen Größe des Gegenmomentes. kann, man das Übersetzungsverhältnis des Spannungswandlers,
welcher das System i i erregt, entsprechend wählen.
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Man kann ;auch in. Fig.2 die Oberwellen, von dem Spannungssystem q.
fernhalten. Es braucht dann die Wirkung des, Triebsystems i i nicht so groß zu sein
wie früher. Man kann auch das Triebsystem i i auf die gleiche Scheibe einwirken
lassen, auf welche das System q. einwirkt: Fig.3 zeigt die Anwendung der Erfindung
für ein Impedanzkipprelais nach dem Waagebalkenprinzip. Auf den Kern 25 wirkt eine
Spule 20, die über Gleichrichter 2 r vom Strom erregt wird. Am linken Ende des Hebels
22 sind zwei Triebkernie 2¢ und 2 5 ;angebracht. Auf den Triebkern 2 q. wirkt
eine
Spule 27, auf den Kern 25 eine Spule 26. Die Spule 27 wird über Gleichrichter von
der Netzspannung erregt, d:e Spule 26 über Gleichrichter und .eine Einrichtung 28
ebenfalls von der Netzspannung, wobei die Einrichtung 28 so wirkt, daß die Grundwelle
:ausgesiebt wird. Man kann deshalb dafür eine Siebkette verwenden. Die Spule 27
wirkt entgegengesetzt der Spule 26. Auch hier könnte man wieder die Spule 27 nur
von der Grundwelle allein erregen.
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Statt zwei Spulen für -das Spannungssystem anzuwenden, könnte man
auch eine einzige verwenden und diieser eine Spannung zuführen, -die sich aus der
Netzspannung abzüglich einer Größe zusammen: setzt, die der Oberwellenspannung proportional
ist. Ein Ausführungsbeispiel dafür für ein etwas anders ausgebildetes Relais zeigt
Fig. 4. Hier befindet sich im Feldeines permanenten Magneten 3o ein Rähmch@en, das
eine Spannungswicklung 3 i und eine über Gleichrichter 33 vom Strom erregte Wicklung
32 trägt. Die Wicklung 3 i wird von der Differenz zweier Spannungen, die an den
Widerständen 34 und 35 erzeugt werden, gespeist. Die Spannung am Widerstand 34 -erhält
man durch Gleichrichtung (Gl,eichrichter 36) der Netzspannung. Die Spannung am Widerstand35
wird über Gleichrichter38 und eine die Grundwelle aussiebende Siebkette 39 ebenfalls
von der Netzspannung erregt. Dias bewegliche System kann beispielsweise durch eine
kleine Feder in der Mittellage gehalten werden. Bei einem Fehler wird durch ein
Anre,gerelais sie Spannung an die Spannungsspule angelegt. überwiegt der Strom die
Wirkung der Spannung, so kippt das Relais nach rechts. und gibt Kontakt. Im umgekehrten
Fall kippt es gegen einen Anschlag nach links. Hier wird der durch die von den Oberwellen
erzeugte Spannung der Einfluß des Lichtbogens vermindert. Auch hier könnte man wieder
vor den Gleichrichter 36 eine Sperrkette für die Oberwelle legen.
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Wie erwähnt, kann die Erfindung zur Erhöhung der Selektivität von
Schutzeinrichtungen in mannigfacher Form :angewendet werden, z. B. bei: widerstandsabhängigem
Zeitstaffelschutz und z. B. zur Unterscheidung von Pendelunigen und Kurzschlüssen.
Die Erfindung kann .auch angewendet werden bei Quotientenanregerelais, weil auch
bei diesen der Lichtbogen das Ansprechen und damit die Selektivität der Schutzeinrichtung
stören kann. Die Ausführungsbeispiele sind der Einfachheit halber für Einphasensysteme
gezeichnet. Die Erfindung @s;t jedoch auch für Drehstrom- und Mehrphasensystemeanwendbar.