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Gestellschlußschutzeinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate
Zur Erfassung von Gestellschlüssen in elektrischen Maschinen, z. B. von Generatoren
oder elektrischen Apparaten, ist es bekannt, den über die Fehlerstelle fließenden
Strom auf ein Relais zur Einwirkung zu bringen, welches bei seinem An.-sprechen
die Maschine abschaltet oder den Fehler anzeigt. Bei diesen bekannten Einrichtungen
tritt die Schwierigkeit auf, daß je nach der Lage des Fehlers der Fehlerstrom verschieden
groß ist. Tritt beispielsweise an der Klemme der Fehler auf, so. ist der Strom am
größten und wird mit Annäherung der Fehlerstelle an den Sternpunkt kleiner. Um ein
sicheres Ansprechen des Relais auch bei einem Fehler in der Nähe des Sternpunktes
zu erreichen, muß bei dieser bekannten Einrichtung der Widerstand der Erdungsstrombahn
so eingestellt werden, daß bei einem Fehler in dieser Entfernung gerade das Relais
noch anspricht. Das bedeutet aber, daß bei einem Fehler in der Nähe der Klemme der
Strom unzulässig groß wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, kurzzeitig e@inmal
den Fehlerstrom zu erhöhen. Aber hierbei treten ähnliche Schwierigkeiten auf, da
auch hier die Kurzschließung des Widerstandes in der Erdungsstrombahn für den Fall
gewährt werden muß, bei welchem der Fehler in der Nähe des Sternpunktes auftritt,
so daß bei einem Fehler an der Klemme die Erhöhung des Stroms sehr groß wird.
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Diese Schwierigkeiten werden beim Gegenstand der Erfindung vermieden.
Gemäß der Erfindung wird nach Entstehen eines Erdschlusses ein. Strom über die Fehlerstelle
impulsweise eingeschaltet, und die Summe der Impulse ist für das Ansprechen des
Selektivrelais maßgebend oder das Ansprechen wird dadurch erreicht, daß die Impulse
hinsichtlich ihrer Dauer oder Stärke bis zum.Ansprechen der Selektivrelais erhöht
werden. Dadurch erreicht man, daß im Fall eines Fehlers, ganz gleichgültig, wo er
auftritt, nur so lange Zeit der Fehlerstrom wirksam ist, daß das Relais mit Sicherheit
zum Ansprechen
gebracht -wird. Es wird also dadurch vermieden, daß
die Fehlerstelle mehr als notwendig beansprucht wird.
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Das Relais erhält also je nach der Lage der Fehlerstelle das eine
Mal mehr, das andere Mal weniger Impulse. Man kann beispielsweise, wenn bei einem
Erdschluß noch kein Strom auftritt, die Anordnung so, treffen., daß bei einem Fehler
an der Klemme der erste Impuls gerade ausreicht, um das Relais zum Ansprechen zu
bringen. Liegt der Fehler in der Nähe des Sternpunktes, so werden mehrere Impulse
zum Ansprechen des Relais notwendig sein. Das gleiche kann man. auch erreichen,
wenn beim Auftreten eines Erdschlusses ein Fehlerstrom vorhanden ist. Dieser kann
beispielsweise so klein sein, daß Idas Relais nicht anspricht, auch wenn der Fehler
an der Klemmre auftritt. Es erfolgt dann bei einem Fehler eine impulsweise Erhöhung
des Fehlerstroms. Man kann aber auch die normale Erdung so bemessen oder sie bei
einem Fehler so einstellen, daß bei einem Fehler in der Nähe der Klemme das. Relais
anspricht. Man wartet dann mit der impulsweisen Erhöhung des Fehlerstroms so lange,
daß das Relais Zeit hat, in seine Ansprechlage zu kommen. Kommt das Relais nicht
zum Ansprechen, werden Impulse-gegeben.
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Es ist nicht erforderlich, daß bei einem Fehler Impulse .gleicher
Stärke oderDauer gegeben werden. Man kann auch die Stärke der Fehlerstromimpulse
veränderlich machen, und zwar vorteilhafterweise selbsttätig steigern:, wenn die
vorangehenden Impulse das. Relais noch nicht eingestellt haben. Es kann auch die
Länge der Fehlerstromimpülsdauer bzw. die Pause oder die Größe des Verhältnisses
beider veränderlich gemacht werden und selbsttätig herauf- bzw. herabgesetzt werden,
wenn die vorangehenden Impulse das Selektivrelais hoch nicht eingestellt haben.
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Die impulsweise Einschaltung bzw. Vergrößerung des Fehlerstroms erfolgt
zweckmäßig in Zeitabständen,: deren Größe mit Rücksicht auf die Trägheit des beweglichen
Systems des Selektivrelais so gewählt ist, daß der Fehlerstromimpuls voll zur Auswirkung
-kommt. Man kann auch die Zeitabstände- zwischen den Impulsen so groß wählen, daß
eine in der Zwischenzeit etwa zustande kommende Kontaktbetätigung des Selektivrelais
durch Betätigung von Hilfsrelais weitere Fehlerstromimpulse verhindern kann oder
däß durch Abschaltung des Anlageteils das Wirksamwerden der Fehler-Stromimpulse
an der Fehlerstelle verhütet wird.
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Wenn das Selektivrelais sich eingestellt hat, wird die Wiederholung
der Fehlerstromimpulse unterbrochen. Falls die Einstellung des Selektivrelais nicht
innerhalb einer vorher bestimmten Zeit erfolgt, können die Fehlerstromimpulse durch
einen ständig eingeschalteten Fehlerstrom abgelöst werden. Wie bereits erwähnt,
kann die Anordnung auch angewendet werden, wenn bereits bei Entstehen eines Fehlers
ein Fehlerstrom fließt. Man wartet dann mit der ersten impulsweisen Erhöhung des
Fehlerstroms so lange, daß sich innerhalb dieser Zeit das Selektivrelais eingestellt
haben kann. Um z. B. bei Kurzschlüssen auf der Leitung ein fehlerhaftes Ansprechen
der Gestellschlußrelais zu verhindern, da beispielsweise durch den hohen Kurzschlußstrom
die Wandler so stark erregt werden können, daß durch Ungenauigkeiten. in den Wandlern.
ein Erdschlußstrom auf der Sekundär-Seite vorgetäuscht wird, hat man Überstromsp.errrelais
vorgesehen. Diese sperren bei ihrem Ansprechen das Gestellschlußrelais. Diese überstromrelais
brauchen bis zu ihrem Wirksamwerden eine bestimmte Zeit. Um diese Zeit muß das Ansprechen
des Gestell.schfußrelais verzögert werden, indem beispielsweise durch ein Zeitrelais
erst nach einer gewissen Zeit die Gleichspannung an das Gestellschlußrelais gelegt
wird oder indem beispielsweise durch das Zeitrelais ein Kontakt in. der Auslöseleitung
des Gestellschlußrelais, in der auch der Kontakt des Gestellschlußrelais liegt,
geschlossen wird. Diese Zeit -ist auch vorhanden, wenn ein Gestellschlußselbst auftritt.
Es ist daher vorteilhaft, mit der Erhöhung des Fehlerstroms erst dann zu beginnen,
wenn diese Zeit abgelaufen ist. Etwas Ähnliches gilt auch für das Zeitintervall,
welches gewählt werden mußx damit das Doppelerdschlußsperrelais die Möglichkeit
hat, wirksam zu werden. Auch aus anderen Gründen kann manchmal eine Zeitverzögerung
eingesetzt werden. Man wird daher die impulsweise Einschaltung des Fehlerstroms
erst dann vornehmen, wenn die Schaltung für die Auslösung des Leistungsschalters
bis auf das Ansprechen des Selektivrelais wirksam oder vorbereitet ist.
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Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel erläutert. In der
Zeichnung ist mit i der Kontakteines Anregerelais, bezeichnet, welches etwa ein
von der Nullpunktverlagerungsspannung betätigtes Relais ist. In Reihe mit diesem
Kontakt liegt der normalerweise geschlossene Kontakt eines Verriegelungsrelais,
das von der Stromstärke abhängig ist. Wenn, der Kontakt i geschlossen wird, wird
dadurch ein Hilfsrelais 3 erregt, das nach beispielsweise o,2 Sek. einen Kontakt
4 schließt. Dasselbe Relais schließt nach etwa 2 Sek. einen Kontakt 5 und öffnet
nach beispielsweise 4 Sek. einen Kontakt 6. Über den Kontakt q. und einen in der
Ruhestellung gezeichneten Kontakt 7 eines Hilfsrelais 8 wird ein Hilfsrelais g erregt,
welches seinen. Arbeitskontakt to schließt. Die Schließung des Arbeitskontakts io
hat zur Folge, daß eine Leitung ii über den noch geschlossenen Kontakt 6 des Relais
3 mit der positiven. Klemme der Ortsstromquelle verbunden ist: Über die Leitung
i i werden zwei sich gegenseitig steuernde Relais 12 und 13 erregt, deren Kontakte
14 und 15 und Erregerkreise so geschaltet sind, daß die Relais, solange die Leitung
i i mit dem Pluspol der Ortsbatterie verbunden ist, abwechselnd erregt und entregt
werden. Diese beiden Relais steuern Schalter 16 und 17, die -in Reihe liegen mit
einem Widerstand 18. Der Widerstand i8 liegt im Nebenschluß zu einer hochohmigen
Sternpunkterdverbindung des Netzes, oder er liegt auf der Sekundärseite eines an
einen Maschinenstern-
Punkt oder einen künstlichen Sternpunkt angeschlossenen
Transformators, oder er ist der Belastungswiderstand einer Gestelldrossel. Während
der kurzen Zeit, in der die Schalter i6' und i7 gleichzeitig geschlossen. sind,
ist der Stromkreis über den Widerstand 18 geschlossen und dadurch die Fehlerstromstärke
erhöht.
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Die Relais 12 und 13 arbeiten so lange; his das Kontaktglied i9 des
Selektivrelais, beispielsweise Gestellschlußrichtungsrelais oder Summenstromrelais
seinen Gegenkontakt 2o erreicht hat. In diesem Augenblick wird das Relais 8 erregt
und dadurch der Kontakt 7 aus der gezeichneten. Ruhestellung in die Arbeitsstellung
umgelegt, wodurch er einen Selbsthaltekreis für das Relais 8 schließt. Gleichzeitig
wird dadurch das Relais 9 stromlos, so daß der Kontakt io sich öffnet, wodurch die
Leitung i i ihre Verbindung mit dem Pluspol der Ortsbatterie verliert. Die Schalt-er
16 und 17 nehmen dann die gezeichnete Ruhelage ein. In diesem Augenblick ist also
die wiederholte Einschaltung des Nebenschlußwiderstandes 18 gesperrt. Bei der Schließung
der Kontakte i9 und 2:o wird dann ein Relais 21 erregt, welches einerseits den Stromkreis
für die Abschaltspule, anderseits einen Stromkreis zur Einleitung der Generatorentregung
oder Schnellentregung schließt.
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Wenn die Kontakte I9, 2o nicht geschlossen sind, bevor der Kontakt
5 des Relais 3 sich schließt, wird über die Kontakte 6, io, 5 und eine Leitung 22
das Spiel der Relais 12 und 13 gestört, indem die Relais beide in Dauerschaltung
erregt werden und die Kontakte 16, 17 dauernd geschlossen halten. Der Strom über
den Widerstand 18 wird dann nicht wieder unterbrochen. Er findet sein Ende, wenn
nach Ablauf einer weiteren Zeit der Kontakt 6 des Relais 3 geöffnet wird. Dadurch
werden die Leitungen i i und 22 stromlos, so daß die Relais 12 und 13 beide
in. die Ruhelage zurückkehren, in. welcher sie bleiben. Die Vergrößerung des Fehlerstroms
ist dann endgültig beendet.