DE599892C - Anordnung zum Schutz elektrischer Leitungsnetze - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 11. JULI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 68 so

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Anordnung zum Schutz elektrischer Leitungsnetze

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Mai 1929 ab

Wenn in einem elektrischen Leitungsnetz ein Fehler auftritt, so soll nach Möglichkeit nur die fehlerhafte Leitungsstrecke abgeschaltet werden. Aus diesem Grunde sorgen richtungsempfindliche Relais dafür, daß überhaupt nur eine solche Leitungsstrecke abgeschaltet werden kann, in die der Fehlerstrom hineinfließt. Das richtige Arbeiten einer derartigen selektiven Schutzeinrichtung ist aber in Frage gestellt, wenn nicht allein solche Relais vorhanden sind, die bei Kurzschluß ansprechen, sondern auch solche Relais, die bei Erdschluß ansprechen; denn Richtungsrelais, die die Abschaltung bei einem Kurzschluß mit überwachen, sind auf die

. nacheilenden Kurzschluß ströme eingestellt, während Erdschlußströme kapazitiver Natur sind und daher der Spannung voreilen. Das kann falsche Richtungsanzeige zur Folge haben. Auch die Erdschlußrichtungsrelais können fehlerhaft arbeiten, z. B. dann, wenn ein Doppelerdschluß auftritt.

Um diese Unsicherheiten zu beseitigen, wird die Auswahl der verschiedenen Abschaltrelais von der verketteten Spannung abhängig gemacht, und zwar so, daß ein Abfallen einer oder mehrerer verketteter Spannungen unter eine bestimmte Grenze das Erdschlußrelais außer Tätigkeit setzt, d. h. dasjenige Relais, das beim Auftreten eines Summenstromes oder eines Spannungsunterschiedes zwischen dem Nullpunkt des Netzes und Erde anspricht. Dafür wird dann die andere Schutzeinrichtung, die bei Kurzschluß ansprechen soll, eingeschaltet, so daß sie die Schalterauslösung betätigen kann.

Die Schaltung eines Ausführungsbeispieles ist in Abb·. 1 dargestellt. Von den Sammelschienen R₁ S, T 'gehen zwei parallele Drehstromleitungen ι und 2 aus. Die .Phasen der " ersteren sind mit r_lt S₁, t_v die der anderen mit r₂, S₂, t₂ bezeichnet. In die Phasen T₁ und t_t der einen Leitung und r₂, t₂ der anderen Leitung sind die Stromwandler 3,4, S, 6 eingeschaltet. Die Sekundärspulen der Stromwandler 3 und S liegen in Reihe; ein etwa auftretender Differenzstrom wirkt auf die eine Stromspule 7 eines richtungsempfindlichen Relais 9; ebenso sind die Sekundärspulen der Stromwandler 4 und 6 hintereinandergeschaltet. Ein zwischen ihnen auftretender Differenzstrom wirkt auf eine zweite Stromspule 8 des Relais. Die beiden beweglichen Systeme, deren Spannungsspulen ebenfalls angedeutet und in bekannter Art an die Netzphasen angeschlossen sind, sind miteinander mechanisch gekuppelt. Je nachdem ob ein Kurzschlußstrom in der Leitung 1

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Or. Joachim Sorge in Berlin.

oder in der Leitung 2 fließt, macht das Richtungsrelais 9 bei 10 oder 11 Kontakt und legt dadurch die Auslösespule 12 oder 13 für die Ölschalter 14 oder 15 an die Stromquelle 16. Die Leitung von der Relaiszunge 17 zu der Stromquelle 16 ist aber im allgemeinen durch einen Umschalter 18 unterbrochen, nämlich solange ein Relais 19 stromlos bleibt. Dieses kann von einer Stromquelle 20 über drei parallel liegende Schalter 21, 22, 23 Strom bekommen. Diese Schalter werden durch Relaisspulen 24, 25, 26 offen gehalten, solange die verketteten Spannungen, an die sie angeschlossen sind, normale Höhe haben. Sobald aber auch nur eine der verketteten Spannungen, z. B. zwischen R und S, infolge eines Kurzschlusses unzulässig gesunken ist, läßt das Relais 26 den Schalter 23 los, so daß das Relais 19 Strom bekommt und den Schalter 18 an seinen Kontakt 27 anlegt. Der Kontakt 28 wird infolgedessen unterbrochen. Der Stromkreis für eine der Auslösespulen 12 oder 13 wird geschlossen. Die Rückleitung von den Auslösespulen zur Stromquelle geht über zwei Hilfskontakte 37> 38, die nur geschlossen sind, wenn beide Leitungen ι und 2 in Betrieb sind.

Ist aber die Ungleichheit der Ströme in den Leitungen 1 und 2 die Folge eines Erdschlussses, so schließt das Relais 9, das gern möglichst empfindlich eingestellt wird, ebenfalls einen seiner Kontakte 10 oder 11. Eine Auslösung der Schalter kommt aber dadurch nicht zustande, weil die verketteten Spannungen in Ordnung sind. Für diesen Fehlerfall ist aber das Erdschlußrelais 29 vorgesehen. Es liegt mit seiner Stromspule an der Verbindungsleitung der Stromwandlergruppen 30 und.31, die in bekannter Weise den Sumtnenstrom aller drei Leitungen, soweit er von Null verschieden ist, ergeben. Liegt der Erd-' Schluß außerhalb der parallelen Leitungen 1 und 2, so ist der Summenstrom in beiden Leitungen der gleiche, und die Stromspule des Erdschlußrelais bleibt stromlos; sie spricht "aber an, wenn infolge eines in einer dieser Leitungen aufgetretenen Erdschlusses die Summenströme verschieden groß sind. Die Spannungsspule des Erdschlußrelais 29 wird von einem Spannungswandler 32 erregt, der zwischen dem Nullpunkt 33 und Erde liegt und, solange kein Erdschluß vorliegt, spannungslos bleibt. Die Zunge 34 des Erdschlußrichtungsrelais 29 schließt entweder ihren Kontakt 35 oder ihren Kontakt 36, wodurch die Stromquelle 16 über den Umschalter 18 und den Kontakt 28 an eine der Auslösespulen 12 oder 13 angelegt wird.

Ist der Erdschluß aber ein Doppeler dschluß, so wird dadurch auch die verkettete Spannung zwischen zwei Phasen beeinflußt, und das Relais 19 unterbricht den Kontakt 28, so daß das Erdschluß relais 29 keine Auslösung herbeiführen kann. Die Auslösung wird vielmehr dem Kurzschlußrelais 9 überlassen.

Da ein etwa fließender Erdschlußstrom infolge seiner kapazitiven Natur der Spannung um 90⁰ voreilt, kann es vorkommen, daß das Richtungsrelais 9 überhaupt nicht öder infolge Zufälligkeiten oder Ungenauigkeiten ■falsch ansprechen würde. Ein falscher Ausschlag tritt insbesondere dann ein, wenn die Phasennacheilung des Kurzschlußstromes dadurch berücksichtigt ist, daß die Spannungsspule an einer Phase angeschlossen ist, deren Spannung mit einem solchen nacheilenden Kurzschlußstrom in besserer Übereinstimmung ist. Der falsche Ausschlag des Richtungsrelais 9 kann aber kein Unheil anrichten, da der Kontaktkreis gemäß der Erfindung gesperrt ist.

An Hand von Abb. 2 und 3 ist erkennbar, daß bei bestimmten Arten von Doppelerdschlüssen das Erdschlußrelais 29 falsch ansprechen würde. Beiden Abbildungen ist ein Doppelerdschluß zugrunde gelegt, bei dem die eine Fehlerstelle in der Leitung 1 der beiden parallelen Leitungen liegt, die andere Fehlerstelle aber jenseits der Sammelschienen R, S, T. Bei Abb. 2 ist dieser Fehler jenseits der Sammelschienen in der Phase R, der in der Leitung 1 aber in der Phase ^₁ aufgetreten. Der Verlauf des durch die Erde fließenden Kurzschlußstromes und des infolgedessen im Sekundärkreis der Stromwandler verlaufenden Summenstromes ist durch Pfeile angedeutet. Bei Abb. 3 dagegen liegt der Fehler, der außerhalb der Sammelschienen entstanden ist, an der Phase 5 und der in der Leitung 1 an der Phase r±. Die auch hier eingezeichneten Pfeile lassen erkennen, daß der Kurzschlußstrom den umgekehrten Verlauf nimmt, das Erdschluß relais 29 also nach der entgegengesetzten Seite zum Ausschlag bringen würde. In einem der beiden Fälle würde also die gesunde Leitung abgeschaltet werden. Da aber gemäß der Erfindung bei diesen Doppelerdschlüssen infolge des Zusammenbruches der verketteten Spannung RS das Erdschlußrelais gesperrt wird, wird die falsche Abschaltung verhütet.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Schutz elektrischer Leitungsnetze gegen Erdschluß und Kurzschluß, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Erdschluß- und einer Kurzschlußschutzeinrichtung, je nachdem ob alle verketteten Spannungen oberhalb einer bestimmten Grenze liegen

   oder ob mindestens eine verkettete Spannung unter diese Grenze gesunken ist, die eine oder die andere von den beiden Schutzeinrichtungen eingeschaltet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verketteten Spannungen (24, 25, 26) über ein Hilfsrelais (19) auf einen Umschalter (18) wirken, der in der einen Stellung die Auslösung durch die Kurzschlußschutzeinrichtung (17) und in der anderen Stellung die Auslösung durch die Erdschlußschutzeinrichtung (34) vorbereitet.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdschlußschutzeinrichtung eingeschaltet ist, solange alle verketteten Spannungen oberhalb einer bestimmten Grenze liegen, und daß die Kurzschlußschutzeinrichtung nur eingeschaltet ist, wenn mindestens eine der verketteten Spannungen unter diese Grenze gesunken ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen