DE902877C

DE902877C - Length differential protection device for multi-phase AC line systems

Info

Publication number: DE902877C
Application number: DEA10652D
Authority: DE
Inventors: John H Neher
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-04-02
Filing date: 1941-04-03
Publication date: 1954-01-28

Description

Längsdifferentialschutzeinrichtung für Mehrphasen-Wechselstromleitungsanlagen Es ist bekannt, elektrische Leitungen durch Längsdifferentialschutzeinrichtungen mit Hilfsleitungen zwischen den Leitungsenden zu schützen. Diese bekannten Schutzeinrichtungen sind aber mit verschiedenen Mängeln behaftet. Entweder benötigen sie mehr als zwei Hilfsleitungen für den Vergleich der Leitungsströme an beiden Leitungsenden oder aber die die Auslösung der Schutzrelais herbeiführenden Relaisströme fließen durch die Hilfsleitungen, so daß z. B. bereits vorhandene Telefonleitungen nicht ohne weiteres, als Hilfskanal Anwendung finden können.Line differential protection device for multi-phase AC line systems It is known to pass electrical lines through longitudinal differential protection devices to protect with auxiliary cables between the cable ends. These known protective devices but are fraught with various shortcomings. They either need more than two Auxiliary lines for comparing the line currents at both ends of the line or but the relay currents causing the protective relays to trip flow through the auxiliary lines, so that z. B. not without existing telephone lines further can be used as an auxiliary channel.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun vor, zur Feststellung von Kurz- und Erdschlüssen in der zu überwachenden Leitung je Leitungsende ein einziges Relais mit mindestens zwei Erregersystemen zu verwenden, das abhängig von dem Summenstrom und einer von ihm abgeleiteten und ihm gegenüber vorzugsweise um 9o elektrische Grade phasenverschobenen elektrischen Größe erregt wind. Die von dem Summenstrom an jedem Ende der Leitung abgeleiteten elektrischen Größen werden dann über eine Hilfsleitung miteinander verglichen.The present invention now proposes to determine short and earth faults in the line to be monitored, a single relay at each end of the line to be used with at least two excitation systems, depending on the total current and one derived from it and preferably around 90 electrical compared to it Degree of out-of-phase electrical magnitude excites wind. The one from the total stream Electrical quantities derived at each end of the line are then transmitted via a Auxiliary line compared with each other.

Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert.Further features of the invention will become apparent with reference to one in the drawing Illustrated embodiment explained.

Die Abbildung zeigt die Anwendung der Erfindung für den Schutz einer Drehstromleitung i i, die mit den benachbarten Leitungen durch Schalter 13 und 14 verbunden ;sind. Der Einfachheit halber sind in der Zeichnung gleiche Teile der den beiden Leitungsenden zuggeordneten Relaiseinrichtung in entsprechender Weise bezeichnet. Im folgenden wird zunächst lediglich der Aufbau der dem linken Leitungsende zugeordneten Relaiseinrichtung beschrieben. Es bedeuten 15, 1:6 und 17 drei Einphasenstromwandler mit gleichem LTbersetzungsverhältnis in Shmmenstromschaltung, die den einzelnen Phasenleitern i111, 11b und iic des Leitungssystems zugeordnet sind. Die freien Enden der .Stromwandler sind nach der Erfindung an Anzapfungen 15a, 16,1 und 17d eines Siummenwamdlers 18 der Spartransformatorbauart derart angeschlossen, daß bei gleichen Phasenleiterströmen- sich die in dem Wandler 1$ erzeugten Spannungen um einen kleinen, jedoch bestimmten Wert voneinander abweichen. Der Sternpunkt der Sekundärwicklungen der Stromwandler ist erfindungsgemäß an eine einstellbare Anzapfung i9 des 'Summenwandlers i8 derart angeschlossen, daß die Empfindlichkeit der Einrichtungen gegen Erdschlüsse eingestellt werden kann und die Leistung des Summenwandlers 18 unter keinen Umständen gleich Null ist. Als Summenwandler kann natürlich auch ein solcher mit Primär- und Sekundärwicklung verwendet werden. Infolge der Verwendung eines Summenwandlers erhält man eine einzige elektrische Größe, die den Stromverhältnissen in den einzelnen Phasenleitern des Leitungsabschnittes i i proportional ist. Der Wandler 1$ wird also an den Klemmen 15a und 2o einen verhältnismäßig kleinen Strom abgeben.The figure shows the application of the invention for the protection of a Three-phase line i i, the with the neighboring lines through switches 13 and 14 connected; are. For the sake of simplicity, they are the same in the drawing Parts of the relay device assigned to the two line ends in a corresponding manner Way designated. In the following, only the structure of the left one is initially described Line end assigned relay device described. It means 15, 1: 6 and 17 three single-phase current transformers with the same transmission ratio in a single-phase circuit, assigned to the individual phase conductors i111, 11b and iic of the line system are. The free ends of the .Stromwandler are tapped according to the invention 15a, 16,1 and 17d of a Siummenwamdlers 18 of the autotransformer type connected in such a way that that with the same phase conductor currents, the voltages generated in the converter 1 $ each other differ from each other by a small but certain amount. The star point of the According to the invention, secondary windings of the current transformer are connected to an adjustable tap i9 of the summation converter i8 connected in such a way that the sensitivity of the devices can be set against earth faults and the output of the summation converter 18 is under no circumstances equal to zero. Of course, a those with primary and secondary windings can be used. As a result of use With a summation converter, you get a single electrical quantity, which is the current ratios in the individual phase conductors of the line section i i is proportional. Of the Converter 1 $ is therefore a relatively small current at terminals 15a and 2o hand over.

Im fehlerfreien Betrieb fließt in dem an die Anzapfungen 15a und 2o des iSummenwandlers angeschlossenen Stromkreis ein verhältnismäßig kleiner Strom. Bei einem. Fehler zwischen den Phasenleitern 1i11 und lib wird ein viel größerer Strom durch den Wicklungsteil zwischen den, Anzapfungen 1511 und r611 des Wandlers 18, fließen als im fehlerfreien Betrieb. Bei einem Fehler zwischen dem anderen Phasenleitern ergeben sich entsprechende Verhältnisse. Bei einem dreiphasigen Kurzschluß wird natürlich in dem Wicklungsteil zwischen den Anzapfungen 15a und 1'7a ein verhältnismäßig großer Strom zustande kommen. Bei einem Erdschluß, z. B. des Phasenleiters i 1b, führt der entsprechende Wicklungsteil das Wandlers, in dem angenommenen Fehlerfalle derjenige zwischen den Anzapfungen 1,6a und ig, einen beträchtlich vergrößerten Strom.In error-free operation flows to the taps 15a and 2o the circuit connected to the summation converter has a relatively small current. At a. Error between phase conductors 1i11 and lib becomes a much larger one Current through the winding part between the, taps 1511 and r611 of the converter 18, flow as in error-free operation. In the event of a fault between the other phase conductors there are corresponding conditions. In the event of a three-phase short circuit, naturally in the winding part between the taps 15a and 1'7a a relatively big stream come about. In the event of a ground fault, e.g. B. the phase conductor i 1b, the corresponding winding part leads the converter in the assumed fault case the one between the taps 1,6a and ig, a considerably larger one Current.

Die von beiden Summenwandlern i8 und 18' abgegebene Leistung wird bei dieser Art von Schutzeinrichtungen normalerweise niemals gleichzeitig gleich Null sein. Es ist jedoch unter Umständen möglich, daß die von den Klemmen eines der ;Summenwandler abgegebene Leistung gleich Null wird; und zwarsogar dann, wenn ein Fehler in dem Leitungsabschnitt i i aufgetreten ist. Ein derartiger, allerdings seltener Fall kann z. B. bei Vorhandensein bestimmter Verbraucher dann eintreten, wenn der Laststrom eines Erdschlusses dem Rest-Strom entgegenwirkt: ,Mit Hilfe der einstellbaren Anzapfung ig wird jedoch vermieden, daß die Leistung der beiden .Summenwandler iß und 18' auch bei Vorhandensein besonderer Verbraucher jemals gleich Null ist.The power delivered by both summing converters i8 and 18 'is with this type of protective device usually never the same at the same time Be zero. However, it is possible that the terminals of a the; summing converter output power is equal to zero; and even if an error has occurred in the line section i i. Such a thing, of course in rare cases z. B. then occur in the presence of certain consumers, if the load current of an earth fault counteracts the residual current:, With the help of the adjustable tap ig avoids the performance of the two .Summenwandler iß and 18 'is ever equal to zero even in the presence of special consumers.

Werden für Schutzeinrichtungen mit Hilfsleitungsverbindungen Relais solcher Bauart verwendet, deren Drehmoment den Wattverlusten in den Relaisspulen proportional ist, so ist das entwickelte Drehmoment durch die Höchstleistung begrenzt, die über die Hilfsleitungen übertragen werden kann. Werden als Hilfsleitungen Tfelefonleitungen verwendet, so sind daher nur sehr empfindliche Relais der vorerwähnten Bauart anwendbar. Werden jedoch wattmetrische Relais verwendet, so ist das von ihnen :entwickelte Drehmoment eine Funktion des Produktes der Amperewindungen der Relaisspulen. Bei Verwendung eines derartigen Relais können einzelne Spulen derselben mit dem Stromkreis der Hilfsleitungen in Reihe geschaltet werden, die so beschaffen sehn können, daß sie nur einen sehr kleinen Strom führen. Nichtsdestoweniger kann jedoch einfach durch Vergrößerung des Stromes, der durch die polarisierenden, nicht in Reihe mit den Hilfsleitungen liegenden, sondern an den Summenwandler angeschlosisenen Relaisspulen fließt, ein großes Drehmoment für das Ansprechen des Relais erzielt werden.Used for protective devices with auxiliary line connections relays of this type used, the torque of which corresponds to the watt losses in the relay coils is proportional, the torque developed is limited by the maximum power, which can be transmitted via the auxiliary lines. Are used as auxiliary lines telephone lines used, so only very sensitive relays of the type mentioned above can be used. However, if wattmetric relays are used, then this is developed by them Torque is a function of the product of the ampere-turns of the relay coils. at Using such a relay, individual coils can be connected to the circuit the auxiliary lines are connected in series, which can be designed so that they only carry a very small current. Nonetheless, it can be easy by increasing the current passing through the polarizing, not in series with the auxiliary lines, but connected to the summation converter relay coils flows, a large torque can be achieved for the relay to respond.

Nach der Erfindung werden daher Differentialrelais 21 der wattmetrischen Bauart verwendet. Diese Relais sind reit Wicklungen 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und einem Kelchanker 30 versehen. Der Ausgangsstromkreis des !Summenwandlers 18 ist an die Relaisspulen 22 bis 25 angeschlossen, die untereinander in Reihe geschaltet !sind. Da das Drehmoment eines wattmetrischen Relais, dem Produkt aus den Flüssen, die von den einzelnen Relaisspulen erzeugt werden, multipliziert mit dem Sinus des Winkels zwischen den Flußvektoren proportional ist, ergibt sich ein Maximaldrehmoment, wenn die Flüsse um go elektrische Grade gegeneinander verschoben sind.According to the invention, differential relays 21 of the wattmetric type are therefore used. These relays are provided with windings 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 and a cup armature 30 . The output circuit of the summation converter 18 is connected to the relay coils 22 to 25 which are connected in series with one another. Since the torque of a wattmetric relay is proportional to the product of the fluxes generated by the individual relay coils multiplied by the sine of the angle between the flux vectors, a maximum torque results when the fluxes are shifted by electrical degrees.

Es wird daher nach der Erfindung ein Wandler 31 mit hoher Reaktamz vorgesehen, dessen Eisenkreis z. B. .einen Luftspalt enthält. Die Primärwicklung 32 dieses Wandlers liegt in dem sekundären Stromkreis des Summenwandlers 18, während die Sekundärwicklung 33 in Reihe mit den Relaisspulen 26, 27 und 28 und der Primärwicklung 34 eines Isoliertransformators 35 liegt. Die Sekundärwicklungen 36 des Isoliertransformators 35 und die Sekundärwicklung 36' des Isoliertransformators 35' sind über zwei Hilfsleitungen 37a und 3!7b in Gegenschaltung zusammengeschaltet; so daß bei gleichen Ausgangsleistungen der Summenwandler 1.8 und 18' praktisch kein Strom in denn, Hilfsleitungen 3,7a und 37b fließt. Die Isoliertransformatoren können gegebenenfalls auch fortgelassen werden.It is therefore provided according to the invention, a transducer 31 with a high Reaktamz, the iron circuit z. B. contains an air gap. The primary winding 32 of this converter is in the secondary circuit of the summation converter 18, while the secondary winding 33 is in series with the relay coils 26, 27 and 28 and the primary winding 34 of an insulating transformer 35. The secondary windings 36 of the insulating transformer 35 and the secondary winding 36 'of the insulating transformer 35' are connected in counter-circuit via two auxiliary lines 37a and 37b; so that with the same output power of summing converters 1.8 and 18 'practically no current flows in then auxiliary lines 3,7a and 37b. The isolating transformers can also be omitted if necessary.

Da der Stromkreis der Hilfsleitungen und die Spulen 2!6 bis 28 des :Relais 2z1 mit Induktivitäten behaftet sind, ist erfindungsgemäß ein KöndensatOr 38 in Reihe mit diesem Stromkreis geschaltet, um die erwähnten Induktivitäten zu kompensieren und einen im wesentlichen voreilenden Strom in diesem Stromkreis zu erzeugen, so daß die die Spulen 22 bis 25 bzw. 2$ bis 28 durchfließenden Ströme eine Phasenverschiebung gegeneinander von etwa do° erhalten. Durch das Zusammenwirken der von den Spulen 26bis 28 und 22 bis 25 erzeugten Flüsse wird in dem Relais 21 ein Auslösedrehmoment erzeugt.Since the circuit of the auxiliary lines and the coils 2! 6 to 28 of the : Relays 2z1 are afflicted with inductances, according to the invention is a capacitor 38 connected in series with this circuit in order to add the mentioned inductances compensate and a substantially leading current in it Generate circuit, so that the coils 22 to 25 or 2 $ to 28 flow through Currents get a phase shift from each other of about do °. By working together of the fluxes generated by the coils 26 to 28 and 22 to 25 is in the relay 21 a release torque is generated.

Um zu verhindern, daß das Relais 2i beim Auftreten von sehr großen Strömen in dem Leitungsabschnitt i i infolge eines außerhalb dieses Abschnitts liegenden Fehlers anspricht, kann das Relais 21 zweckmäßig so ausgebildet werden, daß es erst bei einem bestimmten Prozentsatz der Ungleichheit der Leitungsströme an beiden Enden des Abschnittes i i anspricht.To prevent the relay 2i when very large Flows in the line section i i as a result of an outside of this section Responds to error, the relay 21 can expediently be designed so that it only at a certain percentage of the inequality of the line currents at both ends of section i i responds.

Eine derartige Prozentsatzcharakteristik wird bei dem vorgesehenen wattmetrischen Differentialrelais mit Hilfe einer Wicklung 29 erreicht, die ebenfalls an die Sekundärwicklung des Wandlers 31, und zwar derart angeschlossen ist, daß sie ein negatives oder Haltedrehmoment auf den Anker 30 des Relais 21 ausübt, während die Wicklungen 26, 27 und 2!8 ein positives oder Auslösedrehmoment hervorrufen. Dieses Haltedrehmoment ist dem Strom proportional, der in den Wicklungen 22 biss 25 des, Relai,si2i fließt. Mittels eines Kondensators 39 kann erreicht werden, daß der Strom der Wicklung 29 gegenüber dem die Spulen 22 bis 25 durchfließenden Strom !eine Phasenverschiebung von etwa go elektrische-n Graden aufweist. Zur Einstellung des Haltedrehmomentes des Relais 21 und 21' und damit der Charakteristik der Relais sind einstellbare Widerstände4o und 40' vorgesehen, die zweckmäßig so eingestellt werden, daß die Relais erst dann ansprechen können, wenn die Differenz zwischen den von dien Summenwandlern 18 und 18' abgegebenen Leistungen gleich 5o % der kleineren der beiden Leistungen ist. Dadurch wird erreicht, daß bei Fehlern innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes von dem Relais ein auslösendes Drehmoment und bei außerhalb des Leitungsabschnittes liegenden Fehlern ein hemmendes Drehmoment erzeugt wird, da in dem letzteren Falle die Ströme in den Haltewicklungen 29 und 29' verhältnismäßig groß sind, während der Strom in den Hilfsleitungen im wesentlichen gleich Null bleibt.Such a percentage characteristic is provided in the Wattmetrischen differential relay achieved with the help of a winding 29, which also is connected to the secondary winding of the converter 31 in such a way that it exerts a negative or holding torque on the armature 30 of the relay 21 while windings 26, 27 and 28 produce a positive or trip torque. This holding torque is proportional to the current that bit in the windings 22 25 des, relai, si2i flows. By means of a capacitor 39 it can be achieved that the current of the winding 29 compared to the current flowing through the coils 22 to 25 ! has a phase shift of about go electrical-n degrees. To recruitment the holding torque of the relay 21 and 21 'and thus the characteristics of the relay adjustable resistors 40 and 40 'are provided, which are appropriately set be that the relay can only respond when the difference between the power delivered by the summing converters 18 and 18 'is equal to 50% of the smaller ones of the two services is. This ensures that in the event of errors within the line section to be monitored from the relay a triggering torque and an inhibiting torque in the case of faults outside the line section is generated, since in the latter case the currents in the holding windings 29 and 29 'are relatively large, while the current in the auxiliary lines is essentially remains equal to zero.

Der Auslösestromkreis mit der Auslösungsspule 43 des Leitungsschalters 13 wird durch von dem Relais 2 i betätigte Kontakte 42 gesteuert, die beim Ansprechen des Relais geschlossen werden. Wie bereits erwähnt, ist es unter gewissen, allerdings nur selten auftretenden Fehlerverhältnissen infolge der Verwendung von Summenwandlern möglich, daß die Ausgangsleistung der Summenwandler z. B. sehr klein oder gleich Null- ist, so daß in dien Differentialrelais kein Auslösedehmoment erzeugt wird, obwohl in dem zu überwachendenLeitungsabschnitt ein Fehler vorliegt. Die Anzapfungen ig und i9.' der Summenwandler i8 bzw. 18' sind jedoch so gewählt, daß auch bei einem derartigen Betrieb die Ausgangsleistung dieser Wandler in allen Fehlerfällen niemals gleich Null werden kann. Infolge der Richtungen der von den Summenwandlern abgegebenen Leistung bei gewissen Fehlerfällen ist es möglich, daß das Relais des einen Abschnittsendes ein hemmendes Drehmoment an Stelle eines Auslösedrehmomentes erzeugt und dadurch eine gleichzeitige Auslösung beider Leitungsschalter verhindert.The tripping circuit with the tripping coil 43 of the line switch 13 is controlled by the relay 2 i actuated contacts 42, which respond when of the relay are closed. As mentioned earlier, it is under certain, however seldom occurring error conditions due to the use of summation converters possible that the output power of the summing converter z. B. very small or equal Is zero, so that no tripping torque is generated in the differential relay, although there is an error in the line section to be monitored. The taps ig and i9. ' the summing converter i8 and 18 'are chosen so that even with one Such operation never increases the output power of these converters in all fault cases can be zero. As a result of the directions given by the summation converters Performance in certain cases of failure, it is possible that the relay of one section end a restraining torque is generated instead of a release torque and thereby prevents both line switches from tripping at the same time.

Um eine beschleunigte Abschaltung des fehlerhaften Leitungsabschnittes auch dann herbeizuführen, wenn eines der Relais 21 oder 21' ein der Auslösung entgegenwirkendes Drehmoment ausübt, sind die Relais 21 und 21' nach der Erfindung mit zusätzlichen Kontakten 44 bzw. 4q.' versehen, durch die die Hilfsleitungen 37a oder 37b beim Ansprechen der Relais 2i bzw. 2 i' kurzgeschlossen werden können. Sobald die Hilfsleitungen kurzgeschlossen sind, wird das, Relais, welches zunächst ein hemmendes Drehmoment ausübte, ein auslösendes Drehmoment entwickeln und infolgedessen die Abschaltung des ihm zugeordneten Leitungsschalters herbeiführen. Die Auslösezeit wird also auch bei solchen außergewöhnlichen Betriebsverhältnissen lediglich durch die Ansprechzeit eines Relais erhöht.In order to bring about an accelerated disconnection of the faulty line section even if one of the relays 21 or 21 'exerts a torque counteracting the triggering, the relays 21 and 21' according to the invention are provided with additional contacts 44 or 4q. ' provided, through which the auxiliary lines 37a or 37b can be short-circuited when the relay 2i or 2 i 'responds. As soon as the auxiliary lines are short-circuited, the relay, which initially exerted an inhibiting torque, will develop a triggering torque and consequently cause the line switch assigned to it to be switched off. The tripping time is only increased by the response time of a relay, even in such exceptional operating conditions.

Da die Hilfsleitungen normalerweise stromlos sind, würden bei einer Unterbrechung eines oder beider Hilfsleiter im Fehlerfalle die Schutzeinrichtungen nicht ansprechen. Die Abschaltung des fehlerhaften Abschnittes würde daher in solchem Falle erst durch den in der Zeichnung nicht dargestellten Reserveschutz erfolgen. Um eine Unterbrechung oder einen Kurzschluß der Hilfsleiber rechtzeitig feststellen zu können, wird nach der Erfindung dem Hilfskanal ein kleiner Gleichstrom überlagert, der aus einem Wechselstromnetz 46 nach erfolgter Gleichrichtung mittels einer Gleichrichteranordnung 47 in Vollwegglei.chrichterschaltung entnommen wird. Der Gleichstromkreis ist über ein Relais 48 und einen Strombegrenzungswiderstand 49 parallel zu einem Kondensator 5o geschaltet, der mit dem Hilfskanal in Reihe geschaltet ist. Die Größe dieses Gleichstromes wird zweckmäßig @so klein gehaltem, daß durch ihn eine Sättigung der Isolierwandler 35 und 35' praktisch nicht erfolgen kann. Es isst jedoch trotzdem zweckmäßig, den Kondensator 5o so zu schalten, daß der Gleichstrom durch die Sekundärwicklung 36 und 36 der Wandler 35 bzw. 35' nicht fließen kann. Am anderen Leitungsende ist eine ähnliche Einrichtung, bestehend aus einem Kondensator 5o', einem Relais 51 und einem Widerstand 49', vorgesehen. Die Kondensatoren 50 und 50' können nach Vorteil gleichzeitig dazu benutzt werden, um einen Teil der Induktivität des Übertragungskanals zu kompensieren. Die Kondensatoren 38 und 38' können dann für einen kleineren Kapazitätswert ausgelegt werden.Since the auxiliary lines are normally de-energized, if one or both auxiliary lines were interrupted, the protective devices would not respond in the event of a fault. In such a case, the defective section would only be switched off by the backup protection, which is not shown in the drawing. According to the invention, a small direct current is superimposed on the auxiliary channel, which is taken from an alternating current network 46 after rectification by means of a rectifier arrangement 47 in full-wave rectifier circuit, in order to be able to detect an interruption or a short circuit of the auxiliary bodies in good time. The direct current circuit is connected via a relay 48 and a current limiting resistor 49 in parallel to a capacitor 50 which is connected in series with the auxiliary channel. The size of this direct current is expediently kept so small that it practically cannot saturate the isolating converters 35 and 35 '. Eats it nevertheless expedient to connect the capacitor 5o so that the DC 'can not flow through the secondary winding 36 and 3 6 of the transformers 35 and 35th At the other end of the line, a similar device consisting of a capacitor 50 ', a relay 51 and a resistor 49' is provided. The capacitors 50 and 50 'can advantageously be used simultaneously to compensate for part of the inductance of the transmission channel. The capacitors 38 and 38 'can then be designed for a smaller capacitance value.

Das Relais 51 steuert durch seine Kontakte 52 einen Signalstromkreis, bestehend aus einerSignallampe 53 und einer Batterie 54. Das Relais 48 der anderen Station steuert in gleicher Weise durch seine Kontakte 56 und 57 einen eine Batterie 59 und eine Signallampe 58 enthaltenden Signalstromkreis. Nach der Erfindung sind die Relais 48 und 51 so eingestellt, daß der bei normalem Betrieb über den Hilfskanal fließende Gleichstrom lediglich ausreicht, um die Relais 48 und 51 derart zu erregen, daß ihre Kontakte 56 bzw. 52 geöffnet sind. Die Kontakte 57 bleiben jedoch infolge nicht ausreichender Erregung des Relais 48 noch offen. Wird z. B. eine der Hilfsleitungen unterbrochen, so wird auch der Gleichstromkreis unterbrochen und die Relais 48 und 51 entregt; die Signalstromkreise werden daher geschlossen. Blei einem Kurzschluß der Hilfsleiter wird das Relais 51 wie vorher entregt und bewirkt wiederum das Schließen des Signalstromkreises. Ferner wird der durch das Relais 48 fließende Strom infolge der Verkleinerung -des Gesamtwiderstandes des Gleichstromkreises erhöht, so daß nunmehr die Kontakte 57 geschlossen und dadurch die Lampe 58 zum Aufleuchten gebracht werden. (An Stelle öder außer der Signallampe 58 bzw. 53 kann in dem (Signalstromkreis ein Relais vorgesehen werden, welches nach Feststellung eines Fehlers in den Hilfsleitern diese selbsttätig durch andere fehlerfreie Hilfsleiter ersetzt.The relay 51 controls a signal circuit through its contacts 52, consisting of a signal lamp 53 and a battery 54. The relay 48 of the other Station controls a battery in the same way through its contacts 56 and 57 59 and a signal circuit containing a signal lamp 58. According to the invention are the relays 48 and 51 set so that the normal operation Direct current flowing via the auxiliary channel is only sufficient to power the relay 48 and to energize 51 such that their contacts 56 and 52, respectively, are open. The contacts 57, however, remain open due to insufficient energization of the relay 48. Is z. B. interrupted one of the auxiliary lines, so is the DC circuit interrupted and the relays 48 and 51 de-energized; the signal circuits are therefore closed. If there is a short circuit in the auxiliary conductors, the relay 51 is as before de-energizes and in turn causes the signal circuit to close. Furthermore, the Current flowing through the relay 48 as a result of the reduction in the total resistance of the DC circuit increased so that now the contacts 57 are closed and thereby the lamp 58 can be made to light up. (Instead of or except for the signal lamp 58 or 53, a relay can be provided in the (signal circuit, which according to Detection of an error in the auxiliary ladders, these automatically by other error-free Substitute ladder replaced.

Bei jeder mit Hilfsleitungen arbeitenden Schutzeinrichtung ist es wichtig, daß eine Auslösung der Leitungsschalter durch kapazntive Ströme, die bei außerordentlich hohen Durchgangsströmen in den Hilfsleitungen auftreten können, verhindert wird. Diese Kapazitätsströme eilen dem normaiena in den Hilfsleitern fließenden Strom um etwa 9o elektrische Grade vor. Da jedoch bei der beschriebenen Anordnung der in den Hilfsleitern fließende Strom gegenüber dem die Relaisspulen 22 bis 2,5 durchfließenden ,Strom ebenfalls um 9o elektrische Grade voreilt, sind die Kapazitätsströme gegenüber den Relai.sspulenströmen um i8o elektrische Grade :phasenverschoben. Es kann also von dem t"i#uslöserelais 21 oder 21' kein im Sinne einer Auslösung wirkendes Drehmoment entwickelt werden.It is for every protective device that works with auxiliary lines It is important that the circuit breaker is tripped by capacitive currents that occur at extraordinarily high through-currents can occur in the auxiliary lines, is prevented. These flows of capacity rush the normaiena in the auxiliary ladders flowing current by about 90 electrical degrees. However, since the described Arrangement of the current flowing in the auxiliary conductors compared to that of the relay coils 22 to 2.5 current flowing through, are also advanced by 9o electrical degrees the capacitance currents compared to the relay coil currents by 180 electrical degrees : out of phase. So there can be none of the tripping relay 21 or 21 'in the sense torque acting upon triggering can be developed.

Nach der Erfindung tragen zwei Faktoren wesentlich dazu bei, die Spannung zwischen den Hilfsleitern 37a und 37b zu begrenzen. Zunächst einmal sind die Summenwandler 18 und 18' so ausgelegt, daß sie bei hohen, durch die Leitung i i fließenden Strömen gesättigt werden, wodurch also auch ihre Ausgangsleistung und damit auch die Hilfsleiterspannung begrenzt wird. Weiterhin ist der Hilfsleiterstromkreis mittels der Kondensatoren 38 und 38' auf Resonanz mit der Systemfrequenz abgestimmt. Beim Auftreten von Harmonische ent-'haltenden Spannungswellen od. dgl. wird der größte Teil der resultierenden Spannung in den Hilfsleitern an der Induktivität und daher an den Relaisspulen 26 bis 28 bäw. 26' bis 28' auftreten, welche die höheren Harmonischen sperren. Die Spannung der Hilfsleitungen wird infolgedessen nicht wesentlich beeinflußt werden.According to the invention, two factors contribute significantly to limiting the voltage between the auxiliary conductors 37a and 37b. First of all, the summation converters 18 and 18 'are designed so that they are saturated with high currents flowing through the line ii, so that their output power and thus also the auxiliary line voltage is limited. Furthermore, the auxiliary conductor circuit is tuned to resonance with the system frequency by means of the capacitors 38 and 38 '. When voltage waves or the like containing harmonics occur, most of the resulting voltage in the auxiliary conductors is applied to the inductance and therefore to the relay coils 26 to 28. 26 'to 28' occur, which block the higher harmonics. As a result, the voltage of the auxiliary lines will not be significantly affected.

Die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung nach der Erfindung ist kurz folgende; bei normalem Betrieb sind die von den Wandlern 31 und 31' gelieferten .Spannungen im wesentlichen gleich und entgegengesetzt gerichtet. Durch die im Sinne einer Auslösung wirkenden Spulender Relais 21 und 21' wird daher kein Strom fließen. Dagegen werden .die polarisierten Wicklungen 22 bis 25 und 22' bis 25' von einem von den Summenwandlern i8 bzw. 18' gelieferten Einphasenstrom und die das Haltedrehmoment erzeugenden Relaisspulen 29 und 29' abhängig von dem in den Hilfsleitern fließenden Strom erregt. Tritt in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt i i ein Fehler auf, so sind die von den :Summenwandlern 18 und 18' abgegebenen Leistungen nicht mehr gleich. Es wird daher in den Auslösespulen der Relais 21 und 21' und in den Hilfsleitern ein Strom fließen, der der Differenz zwischen dem in den Leitungsabschnitt hineinfließenden und dann auch diesem herausfließenden Strom proportional ist. Der erstere Strom bewirkt das Ansprechen der Relais 21 und 21' und damit das Abschalten des fehlerhaften Abschnittes. Falls nur ein einziges dieser Relais in solchem Fehlerfalle ansprechen sollte, wird das andere Relais sofort infolge Kurzschließens der Hilfsleiter ebenfalls zum Ansprechen kommen.The mode of operation of the protective device according to the invention is short the following; in normal operation these are those provided by transducers 31 and 31 ' . Voltages essentially equal and oppositely directed. By in the sense a tripping acting coils of the relays 21 and 21 'therefore no current will flow. In contrast, the polarized windings 22 to 25 and 22 'to 25' of a The single-phase current supplied by the summation converters i8 or 18 'and the holding torque generating relay coils 29 and 29 'depending on the flowing in the auxiliary conductors Current excited. If an error occurs in the line section i i to be monitored, so are the outputs from the: summation converters 18 and 18 'no longer same. It is therefore in the trip coils of the relays 21 and 21 'and in the auxiliary conductors a current flow which is the difference between that flowing into the line section and is then also proportional to this current flowing out. The former stream causes the relays 21 and 21 'to respond and thus the switching off of the faulty one Section. If only one of these relays respond in such an error case should, the other relay will immediately as a result of short-circuiting the auxiliary conductors as well come to speak.

Gegenüber den bekannten Schutzeinrichtungen der gleichen Gattung weist der Gegenstand der Erfindung verschiedene Vorteile auf. Zum Beispiel ermöglicht er die Verwendung von Telefonleitungen als Hilfskanal, da die von einer :Station zur anderen zu übertragenden Ströme bzw. Leistungen verhältnismäßig klein sind und daher die Länge und der Ohmsche Widerstand der Hilfsleitungen auf .die Empfindlichkeit der Schutzeinrichtung praktisch ohne Einfluß sind. Ferner benötigt die Erfindung keine Stromwandler; deren Charakteristiken aufeinander abgestimmt sind, sondern vielmehr normale Stromwandler. Außerdem beeinträchtigen ,die in .den Hilfsleitern fließenden Kapazitätsströme die Betriebssicherheit der ,Schutzeinrichtung nach der Erfindung in keiner Weise, so daß auch bei großen Fehlerströmen, die durch außerhalb der zu schützenden Leitung liegende Fehler hervorgerufen sind, keine Fehlauslösung des Schutzes eintritt.Compared to the known protective devices of the same type the subject invention has various advantages. For example enables he uses telephone lines as an auxiliary channel since that of a: station to the other currents or services to be transmitted are relatively small and therefore the length and the ohmic resistance of the auxiliary lines on .the sensitivity the protective device are practically without influence. The invention also requires no current transformers; whose characteristics are coordinated, but rather normal current transformers. Also affect the in .the auxiliary ladders flowing capacitance currents the operational safety of the, protective device after the Invention in no way, so that even with large fault currents through outside faults in the line to be protected have been caused, not false tripping protection occurs.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Verwendung als Schutz für elektrische Leitungen beschränkt, sondern kann auch für den Schutz anderer elektrischer Anlageteile Anwendung finden.The invention is of course not to be used as a protection for limited electrical wiring, but can also be used to protect other electrical Plant parts find application.

Claims

PATENT CLAIMS i. Longitudinal differential protection device for multi-phase AC line systems, characterized in that a single relay with at least two excitation systems is used for each line end to detect short circuits and earth faults in the part of the system to be monitored, depending on the total current and one derived from it and preferably over it by 90 electrical degrees out of phase electrical quantity is excited, and that the electrical quantities derived from the total current at each end of the line are compared with one another via an auxiliary line.

2. Protection device according to claim i, characterized marked, that wattmetric differential relays are provided as relays.

3. Protective device according to claim i or a, characterized in that the differential relays are percentage relays are trained.

4. Protection device according to claim i or the following, characterized characterized in that the auxiliary line by means of a direct current impressed on this is monitored for line breaks and short circuits.