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Schutz für Drei- und Mehrwicklungstransformatoren Zum Schutz von Transformatoren
wird meistens ein sogenannter Differentialschutz angewendet. Da dieser Differentialschutz
aber Fehler, die außerhalb seines Schutzbereiches auftreten, nicht abschalten kann
und deshalb auch für Fehler außerhalb seines Schutzbereiches keinerlei Reserveschutz
darstellt, wird der Differentialschutz stets zusätzlich mit einem Zeitstaffelschutz
versehen, der die Funktion eines Reserveschutzes übernimmt. Um keine zu hohen Abschaltzeiten
bei Fehlern auf den angrenzenden Sammelschienen bzw. in den von diesen ausgehenden
Leitungen zu erhalten, wird als Reserveschutz häufig ein Impedanzschutz verwendet.
Dieser Impedanzschutz braucht nicht gerichtet ausgeführt zu werden und wird in seiner
Staffelung den Abschaltzeiten der Schutzeinrichtungen des außen liegenden Netzes
so angepaßt, daß jeweils der Schalter an der Stelle, an welcher die Energie bei
außen liegendem Netzkurzschluß aus dem Transformator herausfließt, mit verhältnismäßig
kurzer Zeit abgeschaltet wird, wenn nicht vorher durch die Schutzeinrichtungen der
angrenzenden Netzteile der Fehler abgeschaltet wurde. .
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Man könnte nun den Impedanzschutz auch gleichzeitig als Transfonuatorschutz
verwenden, wobei man zweckmäßigerweise einen gerichteten Impedanzschutz zur Anwendung
bringt, dessen Charakteristik so gelegt ist, daß sie eine kurze Abschaltzeit bei
Fehlern im Transformator ermöglicht und bei Fehlern hinter dem Transformator mit
einer Zeit abschaltet, welche sich den Abschaltzeiten der Schutzeinrichtungen der
hinter dem Transformator liegenden Netzteile selektiv anpaßt. Durch Anwendung eines
derartigen gerichteten
Impedanzschutzes als Transformätorschutz
selbst, der seine Abschaltung nur dann freigibt, wenn die Energie in den Transformator
hineinfließt, würde man einen Transformatorschutz erhalten, welcher in möglichst
kurzer Zeit bei einem Fehler im Transformator diesen abschaltet und der auch gleichzeitig
bei einem außen liegenden Fehler als Reserveschutz arbeitet.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem derartigen gerichteten Impedanzschutz,
wenn er für Drei- oder Mehrwicklungstransformatoren angewendet wird, eine Verriegelungsschaltung
zwischen den einzelnen Schaltern vorgesehen, durch welche bei einem außen liegenden
Fehler die Auslösung der Schalter verhindert wird, über welche Kurzschlußenergie
in den Transformator hineinfließt, und der Schalter ausgelöst wird, in welchem die
Kurzschlußenergie aus dem Transformator herausfließt, und zwar mit einer Zeit, die
durch die Widerstandsrelais, die den anderen Schaltern zugeordnet sind, bestimmt
wird. Dadurch erreicht man, daß bei einem außen liegenden Fehler die Wirksamkeit
des Transformators hinsichtlich derWicklungsteile, die noch gesund sind, nicht unterbunden
wird. Bei einem Dreiwicklungstransformator würden also beispielsweise bei einem
Fehler in dem angrenzenden Leitungsabschnitt, der durch die dortige Schutzeinrichtung
nicht abgeschaltet wird, oder bei einem Fehler in der Sammelschiene nicht die beiden
Schalter ausgeschaltet werden, über welche Kurzschlußenergie in den Transformator
hineinfließt, sondern der Schalter, über welchen die Kurzschlußenergie aus dem Transformator
herausfließt, und zwar mit einer Zeit, die von den Impedanzrelais der anderen beiden
Schalter bestimmt wird. Für die Zwecke der Verriegelung kann man beispielsweise
ein Hilfsrelais vorsehen, welches bei rückwärts fließender Energie erregt wird und
welches die Abschaltmöglichkeit für den Schalter, über welchen Energie in den Transformator
hineinfließt, unterbindet und das Ausschaltkommando des Widerstandsrelais dieses
Schalters auf den Schalter überträgt, über welchen Kurzschlußenergie herausfließt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i ist die Schaltung für die Relais und Auslösespulen eines Dreiwicklungstransformators
gezeichnet, der in Fig. 2 dargestellt ist und drei Schalter S1, S2 und S3 besitzt.
Die Relaiseinrichtung in der Schaltstelle i besteht aus einem Anregerelais 11 (z.
B. Überstromanregerelais), einem Impedanzzeitrelais Z1, einem Richtungsrelais R1
und einem Hilfsrelais Hl, das zwei Arbeitskontakte und zwei Ruhekontakte besitzt.
In den Relaisstellen 2 und 3 sind die gleichen Einrichtungen vorgesehen, die gleichen
Teile sind mit denselben Bezugszeichen, nur mit dem Index 2 bzw. 3 versehen, bezeichnet.
Al, A2, A3 sind die Auslösespulen der Schalter S1, S2,, S3. Die Richtungsrelais
schließen ihren linken Kontakt (Einwärtskontakt), wenn Kurzschlußenergie in den
Transformator hineinfließt. Sie schließen den rechten Kontakt, wenn Kurzschlußenergie
aus dem Transformator herausfließt (Auswärtskontakt). Die Schaltung ist nun so getroffen,
daß die vom linken Kontakt des Relais R1 ausgehende Leitung über einen Ruhekontakt
des Relais H3 und einen Ruhekontakt des Relais H2 zur Auslösespule A1 geführt ist.
Außerdem steht der linke Kontakt des Relais Rl über einen Arbeitskontakt des Relais
H2 mit der Auslösespule A2 und über einen Arbeitskontakt des Relais H3 niit der
Auslösespule A3 in Verbindung. Beim Schließen des linken Kontaktes wird das Relais
Hl erregt. In entsprechender Weise steht der linke Kontakt des Relais R, über die
in Reihe geschalteten Ruhekontakte der Relais H, und H3 mit der Auslösespule A2
in Verbindung und ferner über einen Arbeitskontakt des Relais Hl mit der Spule A1
und einem Arbeitskontakt des Relais H3 mit der Spule A3 usw.
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Tritt im Transformator ein Fehler auf, so sprechen die Überstromrelais,
Impedanzrelais und die Richtungsrelais an. Diese schließen ihre linken Kontakte,
so daß die Spulen Al, AZ und A3 erregt werden und die Schalter mit Kurzzeit bzw.
der Relaisgrundzeit oder bei Zeitstufenrelais mit der ersten Stufe ausgelöst werden.
Tritt aber beispielsweise ein Fehler unterhalb des Schalters S3 auf, so sprechen
wieder alle Relais an. Das Richtungsrelais R3 schließt aber seinen rechten Kontakt,
wodurch das Hilfsrelais H3 erregt wird und seine Arbeitskontakte schließt und die
Ruhekontakte öffnet. Durch Öffnen der Ruhekontakte wird verhindert, daß durch die
Relaisapparatur in der Station i bzw. 2 die Auslösespule A1 bzw. A2 erregt werden
kann. Durch Schließen der Arbeitskontakte -des Relais H3 wird erreicht, daß das
Kommando der Relaiseinrichtung in der Schaltstelle i und der Relaiseinrichtung in
der Schaltstelle 2 auf die Auslösespule A3 übertragen wird, so daß der Schalter
S3 nach einer Zeit abgeschaltet wird, die durch das Relais Zl bzw. Z2 bestimmt ist.
Bei einem Fehler oberhalb des Schalters S1 wird nur dieser ausgelöst, und zwar mit
einer Zeit, die durch das Relais Z2 bzw. Z3 bestimmt wird, während bei einem Fehler
links von S2 die Auslösung nur des Schalters S2 erfolgt, und zwar mit einer Zeit,
die durch die Relais Z1 bzw. Z3 bestimmt wird.
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In Fig. i ist das Impedanzrelais so geschaltet, daß es sowohl beim
Schließen des Einwärts- als auch des Auswärtskontaktes des Richtungsrelais wirksam
wird. Man kann aber auch z. B. die Schaltung so treffen, wie es in Fig. 3 dargestellt
ist, bei der das Impedanzrelais in Reihe mit der vom Einwärtskontakt des Richtungsrelais
ausgehenden Leitung liegt. Es ist zweckmäßig, die Hilfsrelais H mit einer Verzögerung
derart zu versehen, daß sie zwar bei Erregung sofort ansprechen, nach Unterbrechung
der Erregung aber erst mit einer gewissen Zeit abfallen.
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Das Impedanzrelais ist nur schematisch dargestellt. Es kann z. B.
ein Impedanzrelais sein, welches bis zu bestimmten Widerstandswerten mit kurzer
Zeit ausschaltet und dessen Ausschaltzeit dann allmählich oder in Stufen ansteigt,
oder man kann auch mehrere Impedanzrelais, die auf verschiedene Werte eingestellt
sind, in an sich bekannter Weise benutzen.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß eine Verriegelungsschaltung,
wie sie in Fig. i dargestellt ist, zwischen allen drei Schaltern vorgenommen wird,
söndern es genügt, in manchen Fällen sie nur zwischen zwei Schaltern vorzusehen,
während das Impedanzrelais des dritten Schalters durch entsprechende Wahl seiner
Abschaltzeit so eingestellt wird, däß stets nur
der Schalter; über
welchen die Kurzschlußenergie aus dem Transformator herausfließt, zur Abschaltung
gelangt. Man kann z. B. das Impedanzrelais des Schalters S2 so einstellen, daß es
bei Fehlern, die an den an den Schalter S2 angrenzenden Netzteilen auftreten, schneller
abschaltet als die Impedanzrelais an den Stellen x und 3, während es bei Fehlern,
die an den an die Schalter i und 3 angrenzenden Netzteilen auftreten, mit längerer
Zeit abschaltet als diese Relais an den Stellen i und 3. Es kann sich dabei bei
sehr weit entfernten Fehlern ergeben, daß sich die Zeitkurven der Impedanzrelais
überschneiden, dann würde zwar in einem solchen Ausnahmefall nicht mehr der Schalter
abgeschaltet werden, über welchen Kurzschlußenergie abfließt. Da aber ein solcher
Fall sehr selten ist, so stört dies nicht weiter. Im übrigen kann man dies noch
dadurch ausschalten, daß man, sobald am linken Schalter S2 festgestellt wird; daß
dort Energie aus der Leitung herausfließt, eine Kommandogabe der Impedanzrelais
an den Schaltstellen i und 3 verhindert.
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Bei der Entscheidung, ob z. B. beim S2 keine Verriegelung vorgesehen
wird, ist man von den Verhältnissen des an den Schalter anschließenden Netzteiles
abhängig. Hat man z. B. in dem an Schalter 2 anschließenden Netzteil keine Einspeisung,
als die von dem zu schützenden -Transformator ausgehende, so kann man unter Zuhilfenahme
des in Fig. q. dargestellten Öffnungskontaktes für Sammelschienenschutz, der von
den Überstromrelais der Abnehmerleitungen unverzögert betätigt wird, dem Schalter
S2 eine Momentauslösung oder eine sehr kurze starre Zeitauslösung geben. Diese Momentauslösung
ist nur dann wirksam, wenn keine Abnehmerleitung Überstrom führt und somit der Öffnungskontakt
geschlossen bleibt und über den Schalter S2 (Fig. 2) und über das Überstromglied
J2 Überstrom fließt. Der Störungsherd kann durch diese Schaltung so kurzzeitig abgetrennt
werden, daß die Relais der Schalter Si und S3 nicht zum Ablauf kommen. In einem
anderen Fall, in dem nur geringe Einspeisung in den an Schalter S2 angrenzenden
Netzteil stattfindet und es die Verhältnisse gestatten, den Schalter 2 mit einer
längeren Zeit abzuschalten, kann auf eine Verriegelung des Schalters S2 verzichtet
und ein unverriegeltes bzw. unabhängiges Zeitstaffelrelais verwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung, bei der nur zwischen zwei
Schaltern eine vollständige Verriegelung vorgesehen ist, ist in Fig. q. dargestellt.
Soweit die Teile mit Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt.
An den Schaltstellen i und 3 sind Hilfsrelais Hl und H3 angeordnet, und die von
den Einwärtskontakten der Richtungsrelais R1 bzw. R3 ausgehenden Leitungen sind
über entsprechende Ruhe- bzw. Arbeitskontakte der Relais Hl und H2 wieder so geführt,
daß bei einem Fehler jenseits des Schalters S3 nur dieser Schalter mit einer Zeit
abgeschaltet wird, die vom Impedanzrelais Z1 bestimmt wird, während bei einem Fehler
jenseits von S1 nur dieser Schalter mit einer Zeit abgeschaltet wird, die durch
das Impedanzrelais Z3 bestimmt ist. Da nur zwei Schalter in der vollständigen Weise
verriegelt werden, besitzen die Relais im Ausführungsbeispiel Fig. q. nur einen
Arbeits- und einen Ruhekontakt. An der Schaltstelle 2 wird bei einwärts fließender
Energie die Spule A2 unmittelbar erregt, während bei auswärts fließender Kurzschlußenergie
das Hilfsrelais H2 erregt wird, welches über einen Arbeitskontakt die Spule A 2
erregt und das noch zwei Ruhekontakte besitzt, die in den von dem Einwärtskontakt
des Richtungsrelais R1 bzw. R3 ausgehenden Leitungen liegen, so daß bei einem Fehler
links vom Schalter S2 eine Kommandogabe durch die Relaiseinrichtungen in den Schaltstationen
i und 3 verhindert wird. Man stellt das Impedanzrelais Z2 so ein, daß es bei einem
Fehler jenseits von S1 und S3 mit einer längeren Zeit abschaltet als die Relais
Z1 bzw. Z3. Bei einem Fehler links von S2 wirken die Relais Z1 und Z3 hinsichtlich
der Abschaltung nicht.