DE971593C

DE971593C - Schutzeinrichtung fuer Leitungsabschnitte zum Anschluss ortsveraenderlicher Stromverbaucher

Info

Publication number: DE971593C
Application number: DEL9764A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Mendrzyk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-08-07
Filing date: 1951-08-07
Publication date: 1959-02-26

Description

Für den Betrieb ortsveränderlicher, elektrisch angetriebener Arbeitsmaschinen, insbesondere bei deren Verwendung unter Tage, ist vorgeschrieben, in dem Kabel, das von der Stromquelle, beispielsweise einem Transformator, zum Stromverbraucher, beispielsweise dem Motor der Arbeitsmaschine, führt, einen geerdeten Schutzleiter mitzuführen, dessen Erdung in der Nähe der Stromquelle vorgenommen wird. In dem Kabel sind außerdem Steuerleitungen zu verlegen, über die von der Arbeitsmaschine aus ein in der Nähe der Stromquelle angeordneter Schalter oder Schütz zwischen der Stromquelle und den Motorzuleitungen im Kabel gesteuert wird.

Bei solchen Schutzeinrichtungen wird verlangt, daß eine selbsttätige Abschaltung der Anschluß leitung sowohl bei Unterbrechungen eines Hilfsleiters oder eines Hauptleiters als auch bei Schluß zwischen den beiden Hilfsleitern und bei Schluß zwischen einem Hilfsleiter und einem Hauptleiter erfolgt.

Es ist eine Schaltung bekannt, bei der am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes je ein Differentialrelais angeordnet ist,

das die Abschaltung der Anlage vom Netz bei Vorliegen einer Störung bewirkt. Hierbei werden die Wicklungen des Differentialrelais über Stromtransformatoren erregt, die jeweils am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes eingebaut sind und deren Wicklungen hintereinandergeschaltet sind. Durch die ungleiche Bemessung der Wicklungen fließt in dem Schutz- und Steuerkreis im normalen Zustand ein bestimmter Strom, ίο der sich beim Auftreten einer Störung ändert, wodurch der Leitungsabschnitt abgeschaltet wird.

Bei anderen bekannten Schaltungsanordnungen stellt man dem Steuerstromkreis einen Vergleichsstromkreis gegenüber, in dem ein gleich großer Strom fließt wie im Steuerstromkreis, wenn dieser eingeschaltet ist und in der Steuerleitung kein Fehler vorliegt. Zum Vergleich der beiden Ströme ist ein Differentialrelais vorgesehen, das so geschaltet ist, daß ein Schließen des Hauptschalters nur dann möglich ist, wenn kein Fehler vorliegt und die Ströme in den beiden Wicklungen des Relais einander gleich sind.

Bei einer anderen bekannten Schutzschaltung ist

am Anfang des zu schützenden Leitungsabschnittes eine umfangreiche Relaisanordnung vorgesehen, durch die beim Auftreten einer Störung das Kabel abgeschaltet wird.

Für diese bekannten Schaltungen ist vielfach ein sehr großer Schaltungsaufwand erforderlich, und meistens erfassen die Schaltungen nicht alle möglichen Fehler.

Ein weiterer Mangel haftet den bekannten

Schaltungen dadurch an, daß der zu schützende Leitungsabschnitt auch dann abgeschaltet wird, wenn ein Erdschluß im Netz außerhalb des zu schützenden Leitungsabschnittes eintritt. Dies hat bisher oft zu unliebsamen Betriebsunterbrechungen geführt, die erst behoben werden konnten, nachdem der oft schwierig aufzufindende Erdschluß ermittelt war.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden, und sie erreicht dies dadurch, daß der das Differentialrelais enthaltende Hilfsleiter mit den in offener Dreieckschaltung angeordneten Sekundärwicklungen zweier am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes angeordneter Übertrager und mit einem zweiten Hilfsleiter einen vom Netz galvanisch getrennten Stromkreis bildet, der von einem mit seiner Primärwicklung vor dem Schalter an die Leitung angeschlossenen Wandler gespeist wird, dessen Sekundärwicklung an der Mittelanzapfung des Differentialrelais und an dem zweiten Hilfsleiter angeschlossen ist.

Durch die Schutzeinrichtung nach der Erfindung werden mit einfachen Mitteln sowohl alle eingangs erwähnten Fehler erfaßt als auch die unnötige Abschaltung des zu schützenden Leitungsabschnittes bei einem außerhalb des zu schützenden Leitungsabschnittes im Netz auftretenden Erdschluß vermieden.

Bei der Erfindung kommt man bei einem vollständigen Schutz gegen Fehler mit insgesamt fünf Leitern und damit fünf Kontakten bei der Steckvorrichtung aus. Werden Steckvorrichtungen mit Metallgehäuse benutzt, wobei Dose und Steckteil z. B. durch Verschraubung miteinander leitend verbunden werden, so kann hierüber der geerdete Schutzleiter weiter verbunden werden und damit ein besonderer Kontakt für diesen Leiter wegfallen. In diesem Fall genügen also Steckvorrichtungen mit nur vier Steckerstiften, wie sie auch ohne Anwendung einer Schutzschaltung erforderlich sind.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel für einen zu schützenden Leitungsabschnitt dargestellt. Fig. 2 zeigt die Relaisschaltung für das ferngesteuerte Schütz am Anfang des Leitungsabschnittes.

In Fig. ι sind mit L₁, L₂, L₃ die drei Hauptleiter bezeichnet, die über die Kontakte eines ferngesteuerten Schützes E mit den Speiseleitungen RST eines Drehstromnetzes verbunden sind und zu einem Stromverbraucher, beispielsweise einem Motor, führen. Der zu schützende Leitungsabschnitt möge sich zwischen den gestrichelten Linien G und H befinden. Das Steuer- und Schutzsystem ist mit den Hauptleitern der Leitung induktiv gekuppelt. Zu diesem Zweck sind am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes zwei Übertrager U₁ und U₂ angebracht. Um die Zahl der Hilfsleiter nicht zu erhöhen, sind die Sekundärseiten der Übertrager U₁ und U₂ im offenen Dreieck geschaltet und über die Hilfsleiter A und B miteinander verbunden. Zwischen dem Hilfsleiter B und der Sekundärwicklung des Übertragers U₁ sind die beiden Teilwicklungen eines Differentialrelais D geschaltet. Zwischen dem Mittelpunkt des Differentialrelais und dem Hilfsleiter A liegt die Sekundärwicklung eines Transformators T, dessen Primärwicklung vor dem Hauptschalter E an die Hauptleitung angeschlossen ist. Außerdem ist der Hilfsleiter A geerdet und über einen Widerstand W mit dem Sternpunkt des Netzes verbunden. Das Schütz E wird in der an Hand der Fig. 2 weiter unten beschriebenen Weise durch Kontakte des Differentialrelais D gesteuert. Das Differentialrelais kann zwecks Steuerung des Schützes E vom Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes aus mittels des in dem Hilfsleiter B angeordneten Schalters ,5* ein- und ausgeschaltet werden. Die über den Wandler T zugeführte Steuerspannung wird vor dem Schütz E abgenommen, damit im abgeschalteten Zustand, wobei die Übertrager CZ₁ und U₂ spannungslos sind, die Einschaltung erfolgen kann.

In folgenden Fällen wird der Gleichgewichtszustand des Differentialrelais gestört und damit die Leitung abgeschaltet:

1. Unterbrechung eines Hilfsleiters,

2. Unterbrechung eines Hauptleiters,

3. Schluß zwischen den beiden Hilfsleitern,

4. Schluß zwischen einem Hilfsleiter und einem Hauptleiter.

Außerdem wird noch erreicht, daß keine Abschaltung bei einem Erdschluß im Netz außerhalb des zu schützenden Leitungsabschnittes erfolgt und

bei einem innerhalb des zu schützenden Abschnittes vorliegenden Fehler die Ausführung des Einschaltkommandos und damit das Ausschalten des Netzes auf einen bestehenden Fehler verhindert wird.

Für die praktische Durchführung muß außerdem noch gefordert werden, daß bei Eintritt eines Fehlers die Leitung abgeschaltet bleibt, auch wenn der Steuerschalter S auf »Ein« steht. Dieselbe Forderung gilt auch für das Ansprechen eines Überstromauslösers, beispielsweise eines Bimetallauslösers. Diese Bedingungen lassen sich z. B. durch Anwendung eines Hilfsrelais M in der Schaltung nach Fig. 2 erfüllen.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild für das Schütz E und das Hilfsrelais M.

Mit d_x, d₂ sind die Kontakte des Differentialrelais, mit e_v e₂ und e₃ die Hilfskontakte des Schützes, mit W₁ und m₂ die Kontakte des Hilfsrelais M und mit B_t der Kontakt des Bimetallauslösers bezeichnet. Die Kontakte des Differentialrelais sind dargestellt, wenn das Relais außerhalb seiner Gleichgewichtslage ist. Die Kontaktstellung der übrigen Kontakte ist für den spannungslosen Zustand der Relais eingezeichnet.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß das Schütz B durch öffnen eines der Hilfsleiter A und B mittels des Steuerschalters abgefallen ist. Das Differentialrelais ist außerhalb seiner Gleichgewichtslage und hält seinen Kontakt d_t geöffnet und seinen Kontakt d₂ geschlossen. Das Hilfsrelais M ist dann über den eigenen Haltekontakt w₂ und den Kontakt d₂, den Ruhekontakt e₃ und den geschlossenen

Kontakt B_t des Bimetallauslösers erregt und hält seinen Arbeitskontakt W₁ geschlossen. Wird jetzt mit dem Steuerschalter durch Schließen des Hilfsleiters A oder B das »Ein«-Kommando gegeben, so geht das Differentialrelais in seine Gleichgewichtslage, wobei sich sein Kontakt d_± schließt und sein Kontakt d₂ öffnet. Über den Kontakt W₁ wird das Schütz E erregt. Dabei wird der Wechselkontakt des Schützes E von dem Kontakt e_x auf den Kontakt e₂ umgelegt. Erst nachdem der Kontakt e₂ ge-

schlossen ist, öffnet sich der Ruhekontakt e₃, so daß also das Hilfsrelais M beim Wechseln vom Kontakt e_x auf e₂ angesprochen bleibt. Wenn nun der Bimetallauslöser anspricht und seinen Kontakt B₁ öffnet, dann fällt das Hilfsrelais M ab. Es öffnet seine beiden Arbeitskontakte W₁ und m₂, so daß das Schütz E abfällt und es selbst stromlos bleibt, auch wenn der Bimetallauslöser seinen Kontakt B₁ wieder schließt. Damit bleibt auch das Schütz E abgeschaltet. Die Wiedereinschaltung des Schützes E kann nur dadurch erfolgen, daß der Steuerschalter zunächst auf »Aus« gestellt wird, wodurch das Differentialrelais aus seiner Gleichgewichtslage gebracht wird und seinen Kontakt d₂ schließt. Hierüber und über den Ruhekontakt e₃ wird nun das

Hilfsrelais M wieder eingeschaltet, das sich dann über seinen Selbsthaltekontakt W₂ hält. Wenn nun der Steuerschalter wieder geschlossen wird, kommt das Schütz E wieder zum Einschalten.

Claims

Patentansprüche:

i. Schutzeinrichtung für Leitungsabschnitte zum Anschluß ortsveränderlicher Stromverbraucher, die mit dem Netz über einen elektromagnetischen Schalter (Schütz) mittels eines die Hauptleiter und zwei Hilfsleiter enthaltenden Kabels oder Leitung verbunden sind und wobei ein das Schütz steuerndes, in einem Hilfsleiter liegendes Differentialrelais von den Potentialverhältnissen am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der das DifFerentialrelais (D) enthaltende Hilfsleiter (B) mit den in offener Dreieckschaltung angeordneten Sekundärwicklungen zweier am Anfang und Ende des zu schützenden Leitungsabschnittes angeordneter Übertrager (U₁, U₂) und mit einem zweiten Hilfsleiter (A) einen vom Netz galvanisch getrennten Stromkreis bildet, der von einem mit seiner Primärwicklung vor dem Schalter (E) an die Leitung angeschlossenen Wandler (T) gespeist wird, dessen Sekundärwicklung an der Mittelanzapfung des Differentialrelais und an dem zweiten Hilsleiter (A) angeschlossen ist.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausschaltung des Leitungsschützes (JS) durch Schließen und Unterbrechen eines Hilfsleiters mittels eines Steuerschalters erfolgt, wodurch das Differentialrelais in bzw. aus seiner Gleichgewichtslage gebracht wird.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Leitungsschützes (E) außer über einen in der Gleichgewichtslage des Differentialrelais geschlossenen Kontakt (J₁) noch über den Arbeitskontakt (W₁) eines Hilfsrelais (M) geführt ist, dessen Erregerstromkreis außer über Ruhekontakte von Überstromschutzeinrichtungen (Bimetallauslöser, Überstromrelais) noch über einen beim Ansprechen des Differentialrelais geschlossenen Kontakt (d₂) verläuft, derart, daß nach dem bei eingeschaltetem Steuerschalter erfolgten Ansprechen einer Überstromschutzeinrichtung und darauffolgender Ausschaltung des no Leitungsschützes (E) das Hilfsrelais (M) und damit das Leitungsschütz (E) erst wieder eingeschaltet werden können, wenn zuvor der Steuerschalter aus der Stellung »Ein« in die Stellung »Aus« zurückgeführt worden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 512 150, 825863; britische Patentschriften Nr. 405 339, 305221, 887. ■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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