DEP0002864BA - Drehstromleitungswächter, vorzugsweise für Schrämantriebe - Google Patents

Description

Akt i anß 3 β el 1 s chaf t

Drehstromleitungswächter , vorzugsweise für Sohrämantriebs.

LeitungswächtsranOrdnungen» bei denen die überwachten Strome glsichgarichtet werden, sind an sich bekannt* Derartige Schaltungen beruhen auf dem Umstand, dass in normalem, d.h. ausgeglichenem Zustand der drei einzelnen Phasenstrome die Gleichrichtung ksina Welle der Grundfrsqusnz oder der doppelten Grundfrequenz, wohl aber eine 'Teile der sechsfachen Frequenz auftreten lässt» Man hat also e-inen Relaiskriis davon abhängig gemacht, ob die CI-Tundfrequsnz oder die doppelte Grundfrequenz im Kreis dsr gleichgerichteten Sekundärströme der Stromwandler auftritt» Im übrigen wurde durch einen Reihen-Resonanz.kr eis die 6c Oberwelle im Relaiskreis icurzgeschloEsen, sie unschädlich ist·.

Es ist ein Nachteil d&r bckanntan Schaltung^ dass sie auf der Abstimmung eines Resonanzkreises beruht, dass sie also dieses zusatzliche Glied nicht entbehron kann und bsi Schwankungen der Itfatzfrequinz unsicher arbeitet*

E:'s, Drehs tromlGitungswächt ar 3 vorzugsweise für Schrämantriebe, m:ut einer- uf dem V?rgleich der Spannungen und/oder der Ströme beruhenden Schaltung zur selbsttätigen Leitungsabschaltung im Fehle:rfaile ist :rfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet,

dcvsc- sin das Schütz steuernder Strom über einen künstlichen St-rnpunkt und di?· zu überwachende Dr eh stromleitung flieset. Aussar dar V;;ra^idung dar schon erwähnten Nachteile- wird durch diss-i Anordnung gleichzeitig sine Verbesserung der Schutzwirkung, dadurch erzielt, dass di;:-. ieitungsabschaltung nicht lediglich durch sins Unsymmetrie dsr Strome oder dar Spannungen herbeigeführt wird, sondern dass der über dia zu überwachenden Drshstrcmlsitung.^n geführte Steuerstrom TdeI— spielswsise in ein«r Anordnung, welche die Symmetrie d^s Spannungsdreiecks überwacht, auch dann zur la itungsab schaltung führt, wenn. beispielsweise sin Phasenleitcrbruch bei ainc-m motorischen Antrieb entstanden ist. Durch die Gleichrichtung der Stroms im Sskundärkreis ven .St-romwandlsrn, die zur Überwachung der Stromglsichhcit diensn, ist eis möglich, einsn Ausgl^ichstrom zwischen einem künstlichen Stjrnpun-it und einem oeispiilsweise vom Motor gebildeten Sternpunlct hervorzurufen, indem dia gl-iichgerichtetsn Suicundärströme die Widerstände des künstlichen Stsrnpunktes ungleich gross machen. Dadurch wird eine Ungleichheit· der 1-situngsströme auf einen Fehlerfall zurückgeführt bzw. in Erscheinungen eines Fehlers umgewandelt, die etwa bii einem Brdschluss eines oder zweisr Phasenleiter auftreten» Mit der gleichen Schutzeinrichtung erfasst man daher sowohl Fehlerfällö, die sine Ungleichheit der Phasenströme zur Folge haben, wie auch jeden anderen Fshlerfall, der zu einem Ausgieichstrora zwischen zwei Netzsternpunkten führt.

Besonders Bedeutung kommt d&r-Erfindung für die Falls zu, in dunen, was insbesondere für Schrämantriebü zutrifft, der Drehstromleitujag w'itaro Sicheriieitslsitungsn zugeordnet sind, wie z.B. eine Erdleitung und eine normalerweise gegen Erde isolierte Schutzleitung ο Man.... kann bei dieser ,m Ordnung nämlich den übsi Gleichrichter fliessenden und/Halbwsllen zerlegten Strom auch über diese Sicherheitsleitungen führen und weiterhin utfsr die Drehstromleitung selber, so dass nunmehr zusätzlich zu der Drehs er umleitung auch diese Sicherheit si ei tun, %en in die Löitungswächterschaltung einbezogcn sind. Dabei ergibt es sich dann /.Is vorteilhaft, wsnn die "bilden Sicherh e:^:-tslsitungen von einem Enda her gespsist werdc-nund am anderen Ende Ventile öder Gl-aiohiichter sr-

halten, die nur -Haibwellen bestimmter Richtung durchlassen» B31 einem Bruch einer der beiden Sicherhsitsleituhg'm oder bei einem Erdschluss einer normalerweise gegen Erde isolierten Leitung kommt es zu einer unzulässigen Streinrichtung in der Sichern itsleitung, wodurch ein Steuerstrom hervorgerufen wird. In sine der beiden Sicherhsitsliitungen kann ein Relais eingeschaltet sein, das durch ein Ventil überbrückt ist, damit der normale und zulässige Strom über diese KiIi slsitung das Relais nicht zum Ansprachen "bringt, das absr erregt wird, sobald infolgü eines. F^hl?rs ein Strom falscher Richtung in dieser SicherheitslEitung auftritt. Das Relais kann dann die beiden Sicherheitsleitungen kurz schliessen odor auf andere Weise dafür sorgen_s dass der Steuerstrom entsteht oder ein normalerweise vorh..:,ndin .-χ Strom über ein Schütz, welches die Schliessung des leitungsschaltsrs aufrecht erhalt, unt erbrochen wird. Mit dieser auf die Hilf s leitung cn l(usgedehnten Iieitungswächtsrschaltung kann die weiter oben beschriebene Beeinflussung der Widerstände eines künstlichen ßtsrnpunktes durch gleichgerichtete Sekundär ströme von Str'omwandlsrn kombiniert werden, indsm diese Gleichströme durch Vorm^gnetisieruhgswicklung&n dreier den. Sternpunkt bildender induktiver Widerstände geleitet werden. Um die Empfindsamkeit einer derartigsn Anordnung zu steigern, ist es u.U. vorteilhaft, bereits normalerweise eine gewisse Vormagnetisierung bei sämtlichen Induktivitäten des St er zip unkt es anzuwenden, w.lchs dann durch die gleichgerichteten Stromwandler-Sekuridärströme im Fehlarfall jjm tor stützt odsr geschwächt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung dien-än fünf Beispiels. Figur 1 zsigt in. einfachster Anordnung :ins laitungswächtersch^iltung, die auf der Überwachung der Glsich^eit dsr drei Phasenströme einer Drshstroml&itung beruht. Die Drehstromleitungen RST führen zu einem .Sternpunkt, beispielsweise dem Sternpunkt .einer Motorwickl.ung. In dsn drei Phasenleitern sind drei Etromv/andler lKmit je zwei Sekundärwicklungen angeordnet. Die Sekundärwicklunr-vi.n sind über je zwei Gleichrichter 2 derart ir. Reihe geschallt st, dass bei Gleichheit der primären Ströme allar Drehstr omphasenlsitei: kein Gleichstrom in einer der Leitungen 3 flilesst. Sobald ..iber beispiels-

weiss flis Stroms in dan Phasenlsiterü RS umzieh, gross sind_s ergibt sich sin resultierender Gleichstrom dsr einen pdsr der anderen Richtung U"bsr die Leitung 3o und zwei Vormagnetisierungswicklung-.-n des induktiven Wiäsrstan&es" 8c, dessen zweite Wicklung mit Phasenleiter R verbunden igte In gleicher Weise kann sin Gleichstrom üb::r die Leitung .3b und clir Vormagnat isi^rungswicklung ds:r Stsrnpunktdrossal 8Td sowie ein Strom ubi.-r di.i leitung 3a und ciie Vorinagnstisicrungswicklung der SternpunJxtdr ossil 8a entstehen. Diess Vormagnetisierung swicklungen sind alle v.-rbunden mit &~m Stsrnpunkt der Sekundärwicklungen dar Stromwandler 1 _β Die innsrsn, je an einen Phasenl itsr ang ■·. schloss emv. Wicklungen dieser Sternpunktdrosseln 8a, 3b und 8c sind zweiteilig auS^2führt, jedar Ti.il für eine andere Stromrichtung und angeschlossen .über je einen Glsiohrichter 6a, 6b, 6c_e Solange das Potential der beiden Sternpunkte einerseits das Motors und andererseits der SternpunJitdrosssln 8a, 8b, 8c das gleiche ist, ist ein Relais 9 erregungslos. Sobald sin Strom über das Rr.lais S fliesst, spricht dieses an, um die leitung abzuschalten. Dies kann sintr ten bsi tinem Kurzschluss zwischen zwei JPha.s'cnlsit.-irn, beim Bruch eines Phas.£nle,iters_s beim Doppelerdschluss und auch bei einem üinphasigsn Erdschluss« Jede Ungleichheit zwischen .zwei Ehasenl .-It er strömen führt zu einem Glsichstrom über die VormagnetißisrungswickluÄg einer der drei St^rnpunktdrosss.ln. so dass die Widerstandswarte diassr (ftrei Drosseln ungleich gr&s.s v^rdsn und demzufolge das.. Potential des kunstlich gebildeten St3rn-■pünktas von d:^:m Potential des Netzsternpunktes .abv/sicht. Dor entstehende Strom fliesst v,o& Nc tzstsrnpunkt über die Relaiswicklung 9, eine GleichrichteranOrdnung, einen künstlichsn Stc-rnpunkt und. ciii. Pn,^;..t>enieit~.r der zu übjr~ wachenden Dr. he'tromlsitung.

Eine, auf der Überwachung der Gleichheit der Spannungen beruhende Schaltung z = igt ä'iv-ur 2. In disser ist sin künstlicher Stf-.-rnpunkt 5 vorhanden nsben einem Netzstarnpunkt TO₅

der beispielsweise durch die Motorwicklung gebildet wird» Der Brx ^g 3r.tr si ε für ein Schutz 11 verlauft farner über eine Brdleitung B. Das in dieser Leitung liegende Haltsrelais 12 hat lediglich die Aufgabe, eine vorübergehende Schliessung des Druckschaltsrs 13 in eine dauernde Leitungsschlisssung zu übersetzen. Der Erregerstrom ass Steuerschützes 11 wird gespeist aus einem Transformator 14 über sine Gl ichrichteranOrdnung 15» Normalerweise i'liesst ---in Ruhegleichstrom vom Gleichrichter 15 übtr den künstlichen St~.rnpunkt 5₃ die überwachte Drehstromleitung₅ den Stsrnpunkt 1O₅ r-ina Induktivität 7, die Wicklung des Relais 12, di& Erdloitung E und die Wicklung des Schützes 11. Wird beispielsweise die Erdleitung unterbrochen, so wird diessr Ruhestrom unterbrochen und das Schütz 11 verliert seine Erregung, so dass der zugehörige Leitungsschalter 16 sich öffnet.

In Figur 3 ist diese Anordnung ;n:u3g.?.d*hnt auf sine neben der Erdleitung auch noch vorhandene und geigen Erde isolierto Sehutzlsitung Sl. Die beiden Sichcriieitsleitungen E und Füi sind durch eine Gleichrichteranordnung 17 nur für Halbwelten dex einen xitozz&ysxinmzosx-Richtung durchlässig.. Die von eine.ii: Transformator 18 entnommene Spannung führt als"o zu einem in zwei Halbwellen aufgespalteten Sxrom über die beiden Sicher— heitsleitungen. Dir über diese Hilfsleitungsn fliesaend?! Gleichstrom schliesst sich über die Reic-.i.-.wiciclung 1.2, den Net ζ sternpunkt 10, die Drehs tr oiü leitung RST₅ den künstlichen Bter.npunkt 5 und di·= Mittena.'.izapfung 19 äas Transformators In dieser Mittenanzapfung liegt ein Schütz 11, dessen Wioklung durch einen Kondensator ü.be3?T)rü,()i^!;t ist, um '"iechsslstrome an dem Relais vorbeizuleiten. In dar Erdleitung liegt ein anderes Relais 20_? das durch ein an Gleichrichter 21 solcher Durchlassrichtung überbrückt ist, dass die in dsr Erdleitung E zulässigen Halbwollen nicht zu einer Erregung des Relais fuhren. Wenn aber b?"' ^fir^ :.ι <-^M =-.- i.n Erdschluss der Schutzleitung SI auftr^.tt, dann tritt' in der Rslaiswicklung 20 ein Strom auf, der von der Y-sntilbrückci 21 nicht um das Relais herumgelcritet werden kann. Das Relais 2ü spricht ann an und schließet beispielsweise die beiden Sicherheitsleitungen E, SL kurz. Nunmehr f.liesst kein Gleichstrom über die I/Iittenaii

zapfung 19 und d T.rnzui olg;; auch nicht üb^r di;.-. Tificklung. d~s Schütz -.-,Ε 11, so cU&s UIlS=S ttroslos wird, ^iI d.;^;r ₍t^TchEslstrom d-5n weg üb:r d:i.n Ub^rbruckun^skond'onsator nimmt. Dah;r wird dann der Schalt-.r 16 gedffn:-t.. B-; i Unterbrechung-etwa dor Erdleitung E wjLxd d:;r verblsibcnds, ε tar Jr. willige Stsurstrom durch di.".· DrösegI 7 33drosse.lt und reicht für die Erregung deu Schütz iß 11 nicht mi-hr aus»

4 itst dia Anoidnung ä.yr beiden Hilf si ei tunken E und SL sowie dis d,-ir Hcl.:ue 20 und 11 die gl-vichs wi-j in der vorangsh inden Pi^ur. Mit dom Relais 11 in H,-ihe lisgt aber ein. lcün&tlichc.r St^rnpunlct aus drti induktiven 'Sidcrständsn 20a, 2ü"b, 2üc» Liisc. St_rnpunktwiderstände v/.rd-sn durch »liichg_richtct-rr B3.'iundärstrümr d&r Strömwandler 19a, 19"bj 19c mahnstίεί v.rI, sodaasihr induktiver "^id. rstcjid ^i abwsichsr.de Grosse annimmt, sobald .?iner dar Pha von den übrigen fes PhaE''nstrüai--inin d.r Grosse va ist. Aussör dein künstlich η Sfrnpunkt 20a, "b, c ist d^r Stromvi'g für dan St :u rstrom forn-sr auch über dsn lT3tK-sternpunlL't 10 und somit auch über oinan Tail dar Phasonleit^r des Nütz-rβ geführt, so da-ss sich dis Lsitungsv/ächt.crschaltung sowohl ,.uf die Drshstromleitung wi..^! auch auf di? Hilfslsitung η ausdehnt. In dieser Schaltung wird nicht nur .■vin-3 Spannungsungl ichhsit erfasst, sondern auch :-.inc Strornungl.-.ichheit, eben durch di · Abhängigkeit der ^ in ζ :.ln-.n Viiid-vrstände d ?.s künstlichen St ^npunkt-s von d-r Gl*:-ichh.:it dir Phasc-nli'itsrctrüm-;:. Ein üb-:r di.;s<in künstlichen St :rn-ρunkt und die Erdungsüt^lls dar Erdungsleitung. E sowie die Srdkapazität dtir Drshstromlsitung fli-?,Bsender Wechsoistrom bringt das Relais 20 zum .Anspr .chan.

Xn ähnlicher vr.-is .1 sind in Bild 5 dar Brdleiter E und die Schutzl-jitung Sl in die Sichsrheitsschaltung eii.ibezogsn« Ώζΐ künstliche Stsrnpunkt wird wiederum aus dr-i.i Induktivitäton 20a, b und c gibilcUst. Die Vormagnutieiarung durch dia Sekundär s tr omwandl „r 22 ist ähnlich gestaltet wie, in Jj^igur 1. Von dsn dr^i Str c:;'andlarn 22, weiche js zwäi Sekundärwicklung".η h^b;-n, ist di. rechte StkuncLärwicklung

des links gezeichneten Stromwandler β über Erde, die Erdleitung E und den Sehntzl;,it ar SL geschlossen« In diesem Schutzleiter befindet sich auch der Gleichrichter 2-, welcher nur dia cine Halbwelle das Stromes durch diese Sekundärwicklung des Stromes hindurch lässt. Auf diaso Weise sind die Sicherheitsleitungen E und SI in dia Schaltung eingezogen, da die Vormagnetisierung der Induktivität 20c gestört wird, wenn eine dieser leitungen unterbrochen ist odor wenn beispielsweise der Gl ichrichter 2 in der Schutzleitung SL durch einen Erdschluss der Schutzleitung überbrückt ist« Ferner ist in dieser. Anlage ein Relais 23 vorgesehen, welches für den E-inschaltstcss die Sekundärwicklungen der Stromwandler 22 in Einern durch die Rslaiskontakte gebildeten Sternpunkt kurz-^schliesst, so dasfe die Empfindlichkeit der leitungswächtsrschaltung für die Dau-.r des EinschaltstrOiiistosse's aufgehoben ist. Nachdem durch Niederdrucken der Drucktaste Ip ein Gleichstrom aus der Gleichriehteranordnung 26 übor den künstlichen Starnpunkt 20a, b, c, die Drehstromleitung, den Netzsternpunkt 10, die Relaiswicklung 12, die Erdleitung E, die Wicklung dos Relais 23, den geschlossenen Kontakt 24 des Schalters 16, den obanfalls noch geschlossenen Kontakt 25 eines Hilfsrelais 28 geschlossen ist, ist gleichzeitig auch das Schütz 11 erregt worden, so dass der Schalter 16 sich schlissst und dabei den Kontakt 24 öffnet= Dadurch ist das Relais 23 nunmehr abgeschaltet. Der Erregerkreis des Relais 11 verläuft vom Gleichrichter 26 über din künstlichen Stsrripunkt, den F-S'tzstirnpunkt 10, die Relaiswicklung 12, dis Erdleitung E, einen- Bifcäietällkontakt 29, das Wicklungsrelais 11, den Ruhekontakt 2.5 des Relais 2 8 zurück zur Gleichrichtsrschaltung 26. In diesem Kreis ist das Schütz 11 normalerweise erregt. Wenn die Erregung, durch Unterbrechung an irgendeiner Stelle dieses Stromwoges verloren geht, öffnet sich der Leitungssch.alter 16. Eine Möglichkeit für eine Aberregung des Schützes 11 bestoht z.B. darin, dass das Relais 28 anspricht, Dieses liegt zwischen einem Netzsternpunkt 30 un." :^Ί'^ "'"> etlichen Stsrnpunkt 2Oa₅ b_s c Bei einer NullpunktvarSchiebung des künstlichen Stürnpunktas tritt eine Spannung in dem Leitungsweg über eine Gleichrichte r an Ordnung 27 auf, die zum Ansprechen des R:l_*is 28 führt. Die Schaltung in i*igur 5 sichert also ein Offnen

Claims (10)

düs Iic-iitungsschalt;rrs 16 nicht nur bi,i Fehlern in den Sich^rheitsleitungan E5 SIi5 sondern auch in all.in Fahlsriallsn, in denen di3 Glftichhait der dr i Phasr-nttröme oder dis Symmetrie dar Netζspannungan verlorengeht. Figuren, Anspruch2. Pat iiitancprüchs.

1. Drehstromlsitungswächtür, vorzugsweise für Schxäinantrieba, mit einer auf dem Vergleich drr Spannungen, und/oder dar Ströme beruhenden Schaltung zur selbsttätigen Lsitungsabachaltung "bei iinern Fshlar, dadurch gele nnzeiohnet, d-.ss ein das Schütz steuernder Strom üb^-r einen künstlichen Sternpunlct und die zu überwachende Drehstroml^itung fliesst.

2. Iieitungswächt-sr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Phasenlsit-.rstrom durch Gleichrichter in zwei iialbwsllan zerlegt und jsds Halbwelle mit der Halbwolle da's Stromes eines andersn Phasonlsitsrs verglichen wird und dass die aus je zwei Halbwell'sn gebildeten Ströme die Grosse, je eines Widerstandes einer künstlichen pitern-ρ unkt anor dnung b ;■ ? inf Iu s s en.

3· Leitungswächter nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, dass die durch ein.-= Ungleichheit der drei Phasenströme bewirkte Verschiebung des künstlichen Sternpunktes ainen Steuerstrom zwischen -dem künstlichen Sternpunkt und einem zweiten Stsrripunkt des Dr^hstromnetzas hervorruft.

4» Lüitungswächtsr nach Anspruch 1, dadurch gokinnz-ichnet, dass ein dem Drshstromndtz über eine GIiichricht-aranOrdnung entnomrüener beständiger Steurstrom auch über ein3 der Drehstrumleitung zugeordnetc Erdleitung fliegst und bei der Unterbrechung ä'ix Erdleitung Gbanfalle, un'tsrbrochsn wird»

5* Laitungswächt -:.x nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das'j der Steu.-rstrom durch Gleichrichter in j ε zwei HaIbwell?n zerlegt wird und j ds Halbwolle üb sr eins von zwei Sichcrhiatsl^itung-^n, die d = r Drshstromleitung zugeordnet sind, z.B. 3ine Erdleitung und ein=, Schutslsitung, sowie über zwei Stsrnpunkts und Ci,- Dx -_:hstr oml.-itung fliesbt.

6. Leitungswächtsr nach Anspruch 5, dadurch gsli dass die "b-zidsn Sicherheitsleitungsn von dsm einen Ende her gespeist warden und dasii die Gleichrichtsr, welche nur je eine Halbwelle d3S Steu .rstromes über diet-^ beiden Sicherheitsloitungen g4iias^T^ um anderen Ende djr Sicherheit sleitungen angeordnet sind.

7.» Leitungswächt.vr nach Anspruch 6, dadurch gelcannzeichnet, dass in die bridsn Bich-rheitsleitung-n die Wicklung eines Relais eingeschaltet ist und dass dieses b?i Auftraten von Stauerstromhalbwellen der nicht zugelassenen Richtung die beiden Sichcrhöitsleitungen kurzschlisset.

8. Leitungswä'chter nach Anspruch 7, dadurch gel;: nnzeichnet, dass der normalerweise über die beiden Sicherheitsleitungen fliesssnde und aus zwei Halbwollen zusammengesetzte Steuerglaichstrom ein Schütz für die Schliessung des Schalters in dyr Drehstromleitung erregt und bsi einer Kurζschlisssung der Sicherhaitsleitungen Unterbrochen wird.

9. Lsitungswächt'ir nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, d,,.ss d?.r Iriinstlichs Stornpunkt bei einer Ungleichheit der Phasenstrcme der Drshstreinleitung durch entstehende gleichgerichtete Lifferenzströme vormagnetisisrt wird und dadurch in den betroffenen Phasen cainan Wechselstromwidarstandsvi/a-rt ändert.

10.Leitungswächter nach .Anspruch 9₅ dadurch gekennzeichnat, dass die Widerstände das künstlichen Starnpunktes normalerweise durch Gleichstrca vormagnetisiert sindo