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Gestellschlußschutzeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Anordnung zur Erfassung von Gestellschlüssen mit wattmetrischen Relais, bei denen
durch Fremderregung eines wattmetrischen Gestellschlußrelais eine erhöhte Empfindlichkeit
für die Gestellschlußerfassung erzielt wird. Wenn das wattmetrische Gestellschlußrelais
im Strompfad von der Fehlerspannung E, erregt wird, dann nimmt die dem Relais zur
Verfügung stehende Leistung mit wachsender Entfernung der Fehlerstelle von den Generatorklemmen
quadratisch ab; indem einerseits die Fehlerspannung abnimmt und andererseits auch
der von der Fehlerspannung hervorgerufene '.Strom To. Andererseits wird ein wattmetrisches
Relais einem Stromrelais oder Spannungsrelais gerade deshalb vorgezogen, weil das
wattmetrische Relais eine größere Empfindlichkeit besitzt, indem man es in der Hand
hat, die Ansprechleistung des Relais nach Zweckmäßigkeit entweder dem Stromwandler
oder dem Spannungswandler aufzubürden. Man verwendet daher das wattmetrische Gestellschlußrelais
gern auch dort, wo es auf die Richtungsempfindlichkeit des wattmetrischen Relais
nicht ankommt, wo also an sich beispielsweise ein
Stromrelais, das
vom Fehlerstrom To erregt wird, ebenfalls Selektivität ergibt.
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Um eine günstigste Phasenlage der Fremdspannung gegenüber dem Fehlerstrom
im @Stromsystem des Relais zu erhalten, wird gemäß der Erfindung eine Relaisschaltung
verwendet, bei welcher in zyklischer Folge die Erregung des Spannungssystems derart
weitergeschaltet wird, daß in nacheinander erfolgenden Schritten eine Phasenschwenkung
der Erregung des Erregerspannungssystems um 36o bzw. um 1,8o° erfolgt. Man kann
dazu eine ,Schaltung verwenden, bei welcher schrittweise die Spannungserregung um
je 12o° weitergedreht wird, oder auch mit einfachen Mitteln, wie weiter unten noch
angegeben wird, eine Fortschaltung der Phasenlage der Spannungserregung in Schritten
von je 6o oder 30° erzielen.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, in welchem
der zu schützende Generator mit i bezeichnet ist. ,Der Generator speist über Leitungen
R, S, T und einen Schalter :2 ein Netz oder Verbraucher. An die Leitungen R, S,
T ist eine Gestelldrossel 3 angeschlossen, die aus einem Transformator mit über
eine Leitung q. geerdetem primärem Nullpunkt und einer geschlossenen Sekundärwicklung
besteht. Der ,Sekundärkreis der Gestelldrossel3 kann in üblicher Weise durch einen
Reihenwiderstand 5 belastet sein. Durch einen Stromwandlersatz 6 wird die Stromspule
7 eines wattmetrischen Gestellschlußrelais 9 entsprechend der Stärke des Fehlerstromes
J, erregt. Die Spannungsspule 8 des Gestellschlußrelais 9. liegt im Sekundärkreis
einer @Spannungswandleranordnung 1o, welcher von den drei Phasenspannungen erregt
wird. DerSekundärkreis des Spannungswandlers 1o enthält drei Kontakte 11, 12 und
13. :Diese drei Kontakte sind je für sich beweglich und werden durch eine mechanische
Vorrichtung oder durch eine Relaiskette zyklisch geschaltet, derart, daß erst der
Kontakt i i, dann der Kontakt 12 und dann der Kontakt 13 geschlossen wird, wobei
jedesmal der vorhergehende Kontakt vorher geöffnet wird. Daraus ergibt sich dann,
daß die Spannungswicklung 8 des Relais 9 nacheinander in der Phasenspannung T, S
oder R liegt. Je nachdem, in welcher Phasenwicklung der Gestellschluß entstanden
ist, ist die eine oder andere von diesen Spannungen geeignet, ein kräftiges Drehmoment
im wattmetrischen Relais im Sinn einer Schließung der Auslösekontakte 14 zu liefern.
Diese beschriebene Umschaltung mit Hilfe der Kontakte 11, 12 und 13, die nacheinander
derart geschlossen werden, daß jeweils nur ein Kontakt geschlossen ist, ergibt eine
Fortschaltung der Phasenlage der Spannungserregung um jedesmal 1200.
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Wenn man an Stelle des dreiphasigen -Spannungswandlers einen Wandler
nimmt, welcher die dreiphasige Primärspannung durch entsprechende Schaltung der
Sekundärwicklungen umwandelt in eine sechsphasige Spannung, wobei gleichzeitig an
.Stelle der Kontakte 11, 12 und 13 nunmehr sechs entsprechend geschaltete und gesteuerte
Kontakte verwendet werden, dann ergibt eine solche Schaltung Phasenschwenkungen
der Spannungserregung um jedesmal 6o0. Eine derartige Phasenschwenkung ist günstiger
als eine solche um je 12o0, weil bei ungünstigster Lage und einer Fortschaltung
um je r-o° ein Drehmoment hervorgerufen wird. welches nur die Hälfte des bei Phasengleichheit
entstehenden Drehmomentes beträgt. Bei einer Phasenschwenkung um je 6o0 dagegen
beträgt die größtmögliche Winkelabweichung zwischen -Stromfeld im wattmetrischen
Relais nur 3O0, d. h. also im ungünstigsten Fall ergibt sich ein Drehmoment, welches
etwa 851/0 des bei Phasengleichheit entstehenden Drehmomentes beträgt. Der Verlust
von nur 15 % an ,Drehmoment ist aber so gering, andererseits aber gegenüber einer
solchen Schaltung, bei der der Verlust an Drehmoment 5o% betragen kann, um so viel
besser, daß eine Einrichtung, die eine Fortschaltung um jeweils 6ö0 bewirkt, selbst
bei Aufwendung eines Spannungswandlers für die Umwandlung der dreiphasigen Spannung
in eine sechsphasige Spannung und der Anordnung von sechs Umschaltkontakten an Stelle
von drei mehr als gerechtfertigt ist.
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Der erhebliche Vorteil einer Spannungsverdrehung um je 6o0 läßt sich
zudem aber auch mit einfacheren Mitteln erreichen, wie beispielsweise aus dem in
der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erkennen ist.
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In der Abbildung sind zu diesem Zweck mit den Kontakten 11, 12 und
13 gleich große Widerstände 15, 16 und 17 in Reihe geschaltet, die einen Sternpunkt
2o bilden, an welchen die Spannungsquelle 8 angeschlossen ist. Ferner werden die
Kontakte i i. 12 und 13 nicht derart gesteuert, daß jeweils nur ein Kontakt geschlossen
ist, sondern sie werden so gesteuert, daß sich zunächst ein Kontakt schließt, dann
der nächste Kontakt geschlossen wird und daraufhin der erste Kontakt geöffnet wird.
Dann folgt die Schließung des nächstfolgenden Kontaktes. Auf diese Weise wird abwechselnd
nur ein oder je zwei Kontakte geschlossen, wobei die Betätigung der Kontakte zyklisch
erfolgt. Für die Spannungsspule 8 ergibt sich dabei, daß beispielsweise nach der
Schließung des Kontaktes i i, wenn die Kontakte 12 und 13 geöffnet sind, die Spannungserregung
der Phasenspannung T entspricht. Sobald dann der Kontakt 12 ebenfalls geschlossen
wird, gibt der Sternpunkt 2o das mittlere Potential zwischen den Klemmen S und T
des Generators an. Dies bedeutet, daß die :Spannung des Spannungsfeldes des Relais
eine Phasenschwenkung von 6o0 erfährt. Wenn dann der Kontakt i i geöffnet wird,
führt die Spannungserregung eine weitere Schwenkung um 6o0 aus, so daß sie dann
der Phasenspannung S des Generators entspricht.
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Man kann diese Umschaltung, bei der die Fortschaltung im dreiphasigen
Spannungssystem über drei Kontakte in insgesamt sechs Schritten für eine volle Phasenumdrehung
erfolgt, auch bei einer sechsphasigen Spannungsquelle anwenden, wobei dann die volle
Phasenumdrehung in 12 Schritten
erfolgt, so daß also jeder Schritt
eine Phasenschwenkung von 3o° bedeutet.
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Die Steuerung der Kontakte 1z, 1a und 13 kann beispielsweise durch
eine mechanische Vorrichtung erfolgen, etwa durch eine von einem Generator angetriebene
Kontakteinrichtung mit Schleifkontakten oder Nocken. Zweckmäßig aber ist es, an
Stelle einer ständig laufenden Kontakteinrichtung eine ruhende Einrichtung zu verwenden,
die erst nach der Entstehung eines Fehlers in Tätigkeit tritt. Man kann zu dem Zweck
die Schalteinrichtung etwa erst nach Ansprechen eines Anregerelais in Gang setzen.
Wenn man aber auf kürzere Verzögerungszeiten kommen will, dann empfiehlt sich eine
Relaiskettenschaltung, bei welcher mehrere Relais einander derart beeinflussen,
daß die Einschaltung eines ersten Relais die Einschaltung .eines nachfolgenden Relais
bewirkt, das seinerseits das vorhergehende Relais abschaltet und die ,Einschaltung
des nächstfolgenden Relais bewirkt oder vorbereitet. Solche Relaisketten sind an
sich bekannt und brauchen, da sie nicht zur Erfindung gehören, hier nicht näher
beschrieben zu werden.