DE967624C - Mit Wandlerstrom-Ausloesung arbeitende Fehlerschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Bei den Fehlerschutzeinrichtungen in elektrischen Drehstromanlagen kennt man sowohl eine direkte Betätigung der Abschaltorgane durch die Meßgröße als auch eine indirekte Auslösung. In letzterem Fall wirkt die Meßgröße erst über Relais auf die Auslösung. Zu der ersteren Gruppe von Schutzeinrichtungen gehören alle jene, die selbst eine Unterbrechung hervorrufen, wie beispielsweise die Sicherungen, aber auch die sogenannten Primärauslöser, die normale Schalter (Leistungsschalter) durch eine mechanische Auslösevorrichtung betätigen, gehören hierher.

Innerhalb der zweiten Gruppe ist die Frage nach der Stromquelle für den Betätigungsstromkreis des Auslösers von Bedeutung. In größeren Werken, Umspannstationen und Schaltstationen, wo die Sicherheit die entscheidende Rolle spielt, wählt man fast stets die Gleichstrombetätigung mittels aufgestellter Batterien. In kleineren Stationen ist aber der hiermit verbundene Aufwand zu groß. Hier wird die in der Station für andere Zwecke vorgesehene Niederspannung als Spannungsquelle für die Auslösung benutzt, doch bleibt diese Wechselstromauslösung auf den Fall des unabhängigen Netzes beschränkt.

Mehr Bedeutung hat demgegenüber die Wandlerstrombetätigung erlangt. Bei ihr wird der Sekundärstrom des die Meßgröße liefernden Strom-

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wandlers zur Betätigung und Auslösung mit herangezogen. Natürlich kann die Wandlerstrombetätigung nur dort angewendet werden, wo der Strom als Meßgröße dient. Das ist beim Überstromschutz und beim Distanzschutz beispielsweise der Fall. Von den hier grundsätzlich möglichen Schaltungen ist eine in Fig. ι a schematisch wiedergegeben.

In die Drehstromleitung R, S₁T ist der Leistungsschalter^ gelegt. Der als Meßgröße dienende Strom ίο wirkt erst über die Sekundärwicklungen der Stromwandler S und die Relais R₁, R₂ auf die Spulen L₁, L₂ des Auslösemagneten. Die letzteren sind im Ruhestand durch Relaiskontakte kurzgeschlossen. Beim Ansprechen werden die Kontakte geöffnet, so daß der Wandlerstrom durch die Auslösespulen fließt. Bei dieser Schaltung tritt nun folgender Übelstand auf:

An den die Spulen L₁ und L₂ überbrückenden Ruhekontakten bilden sich bestimmte Spannungsabfalle aus, die sich im Betrieb noch durch erschütterungsbedingte Veränderungen von Übergangswiderständen erhöhen. Nun erregt aber die gleiche Spannung, die am Ruhekontakt liegt, auch die Auslösespule L₁, L₂. Ist der Leistungsbedarf der letzteren gering, so kann die vom Spannungs¹ abfall des Relaiskontaktes herrührende Erregung ausreichen, um eine ungewollte Auslösung herbeizuführen.

Um dies zu verhindern, hat man den der Auslösespule parallel geschalteten Öffnungs- oder Ruhekontakt durch einen mit ihr in Serie liegenden Schließ- oder Arbeitskontakt ersetzt. In diesem Fall muß die Auslö^cenergie einem besonderen Hilfsstromwandler entnommen werden, der entweder in normalem Betriebsfall mit offenem Sekundärkreis arbeitet, wie es bei der Arbeitsstromauslösung mit gesättigtem Hilfsstromwandler geschieht, oder durch einen Umschaltkontakt im gegebenen Augenblick mit der Auslösespule verbunden wird. Eine solche, mit gesättigtem Hilfsstromwandler H arbeitende Schutzschaltung zeigt Fig.^ib. Bei relaisbetätigtem Schließen des Arbeitskontaktes löst die vom gesättigten Hilfsstromwandler H gelieferte Energie den Leistungsschalter^ aus. Für diese mit Hilfsstromwandler arbeitenden Schutzeinrichtungen ergeben sich aber im mehrpoligen Fall sehr komplizierte und unübersichtliche Schaltungen.

Die Erfindung macht den besonderen Hilfsstromwandler überflüssig, ohne daß die Auslösespule durch Ruhestromkontakte kurzgeschlossen werden muß. Sie erreicht dies durch die Einschaltung der Auslösespule in den sekundärseitigen Summenweg der drei Phasenstromwandler sowie durch die Aufnahme von je einer Reihenschaltung aus Schutzrelais und Relaisruhekontakt in mindestens zwei Verzweigungen des Summenweges. Dabei können die Relais mit elektromagnetischer oder thermischer Auslösung arbeiten oder mit beiden zusammen. Sie können mit einstellbarem Zeitwerk ausgerüstet sein, also zur Gruppe der unabhängigen Überstromzeitrelais gehören. Sie können aber auch von jeder zeitlichen Einstellmöglichkeit frei sein. Die Stellen der Relais können ferner auch kleine Leistungsschalter, sogenannte Automaten, oder Sicherungen einnehmen.

Sieht die Erfindung beispielsweise in jeder der drei Verzweigungen des Summenweges je eine Hintereinanderschaltung von Relais und Relaisruhekontakt vor, so ist bei normalem Betrieb die Summe der drei Wandlerströme Null, so daß der sekundärseitige Summenweg und damit auch die Auslösespule stromfrei bleibt. Ein Spannungsabfall in den Relaisruhekontakten spielt dabei keine Rolle. Er kann lediglich zu unterschiedlichen Induktionen in den drei "Phasenstromwandlern führen. Weicht jedoch die* Summe der drei Wandlerströme von Null ab, wie es beispielsweise bei Erdschluß oder Ausfall einer Phase der Fall ist, so fließt auch ein Strom über den Summenweg und damit durch die Auslösespule. Dabei kann eine Auslösung erfolgen, ohne daß eines der Schutzrelais in den drei Zweigen des Summenweges angesprochen hätte.

Steigen andererseits die Wandlerströme über das zulässige Maß hinaus an, so wird im allgemeinen eines der Schutzrelais zuerst ansprechen. Die dadurch gestörte gegenseitige Ergänzung der Wandlerströme zu Null führt dann zur Auslösung.

Werden ferner in Übereinstimmung mit der Erfindung nur in zwei Verzweigungen des Summenweges je eine,Reihenschaltung aus Schutzrelais und Relaisruhekontakt geschaltet, so wird damit jene Fehlerquelle teilweise ausgeschaltet, die darin liegt, daß alle drei Relais fast gleichzeitig ansprechen, so daß auf die Auslösespule nur ein'sehr kurzer, unzureichender Impuls gegeben wird. Dieses Nichtansprechen kann in einfacher und vorteilhafter Weise auch dadurch unterbunden werden, daß erfindungsgemäß jede Verzweigung des sekundärseitigen Summenweges über eine Reihenschaltung aus Schutzrelais und Relaiskontakt geführt sowie der Ruhekontakt der einen Verzweigung durch einen Widerstand überbrückt wird, welcher der Führung des Auslösestromes entsprechend bemessen ist. .

In den Fig. 1 bis 3 ist die Fehlerschutzeinrichtung nach der Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen . schematisch veranschaulicht.

Es sind die drei Phasenleiter der zu schützenden Drehstromanlage mit R, S, T bezeichnet; 1, 2 und 3 bedeuten die entsprechenden drei Stromwandler. Sie sind sekundärseitig in Stern geschaltet. Die freien Enden ihrer Sekundärwicklungen sind in den Fig. 1 und 3 beziehentlich zu den Schutzrelais 4, 5 und 6 geführt, denen die Ruhekontakte 4_B, S₀ und 6_a nachgeschaltet sind. Auch die Ableitungen der Relaisruhekontakte sind zu einem Sternpunkt nach Art der Summen- oder Holmgrenschaltung geführt. In die Verbindungsleitung 7 beider Sternpunkte, d. h., in den Summen- iao weg der Summenschaltung, ist die Auslösespule 8 gelegt. In der Schaltung nach Fig. 3 ist dem Relaisruhekontakt 6_a noch der Widerstand 9 parallel geschaltet. Von den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 unterscheidet sich das nach Fig. 2 durch den Fortfall der Reihenschaltung aus

Schutzrelais und Relaisruhekontakt in dem Ableitungszweig des Stromwandlers i.

Steigen im Fall der Schaltung nach Fig. ι die Wandlerströme unzulässig hoch an, so wird im allgemeinen zunächst eines der drei Schutzrelais 4, 5, 6 ansprechen. Damit tritt im Summenweg 7 ein Strom auf, der zur Auslösung führt. Sprechen zwei Relais gleichzeitig an, was an sich höchst unwahrscheinlich ist, so liefert der mit dem dritten Relais verbundene Stromwandler die Auslöseenergie.

Nun kann es bei sehr schnellem Stromanstieg, wie im Fall eines dreiphasigen Kurzschlusses, dazu kommen, daß alle drei Relais 4, 5, 6 fast gleichzeitig ansprechen. In diesem Fall würde die Auslösespule nur einen sehr kurzzeitigen Impuls erhalten. Eine Auslösung würde im allgemeinen nicht erfolgen. Ein solches Nichtansprechen ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ausgeschaltet. Im Fehlerfall fließt hier immer noch, und zwar nach Ansprechen der Relais 4 und 5, der Strom des Wandlers 1 über den Summenweg 7 und damit über die Auslösespule 8.

Einen anderen Weg, das soeben erwähnte Nichtansprechen auszuschalten, zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Hier fließt auch nach gleichzeitigem Ansprechen aller drei Schutzrelais 4, 5, 6 über den Parallelwiderstand 9 ein bei dessen entsprechender Bemessung ausreichender Auslösestrom.

Im Fall eines zweiphasigen Kurzschlusses, beispielsweise zwischen' den Phasen 5" und T, kann bei einer Einstellung der Relais 4 und 5 in Fig. 2 auf gleiche Ansprechstromstärke sich ein Strom in jenem Kreis ausbilden, der die Relais 4, 5 und die Sekundärwicklungen der Wandler S, T umfaßt. Von den Relais 4 und 5 her fließt dann überhaupt kein Strom über die Auslösespule 8. Ist dann der Reststrom der Phase R noch klein, so kann es dahin kommen, daß eine Auslösung überhaupt unterbleibt. Man kann dies dadurch vermeiden, daß die beiden Relais 4 und 5 auf unterschiedliche Auslöseströme eingestellt werden. Nach Ansprechen des einen Relais fließt dann aus erwähntem Stromkreis noch über das andere Relais ein Strom zur Auslösespule 8. Dieser Strom und der über die relaislose Verzweigung des Summenweges zufließende Reststrom führen dann zusammen sicher zur Auslösung. Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 ist es von Vorteil, mindestens je zwei Schutzrelais auf verschiedene Ansprechströme einzustellen.

Neben dem Fortfall der Hilfswandler bietet die erfindungsgemäße Fehlerschutzeinrichtung noch den Vorteil, daß die drei Phasenwandler 1,2,3 (Fig. ι bis 3) nur die Auslöseleistung und den Leistungsverbrauch der Schutzrelais 4, 5, 6 aufbringen müssen, während sie im Fall der Verwendung eines Hilfsstromwandlers noch dessen gar nicht einmal geringen Verbrauch decken müssen.

Abschließend sei noch hervorgehoben, daß beispielsweise die in Fig. 1 a gezeigte, bekannte Schutzschaltung mit Stromwandlerauslösung zwei Auslösespulen benutzt, während die erfindungsgemäße Fehlerschutzeinrichtung mit einer einzigen Auslösespule 8 auskommt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Mit Wandlerstrom-Auslösung arbeitende Fehlerschutzeinrichtung für elektrische Drehstromanlagen, bei der neben den unsymmetrischen Strömen auch die Stromgrößen selbst als Auslösekriterium dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösespule im sekundärseitigen Summenweg der drei Phasenstromwandler gelegen ist und daß mindestens zwei Verzweigungen des Summmenweges je eine Reihenschaltung von Schutzrelais und Relaisruhekontakt aufweisen, wobei vorzugsweise mindestens je zwei Schutzrelais auf verschiedene Ansprechströme eingestellt sind.
2. 2. Fehlerschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweig des sekundärseitigen Summenweges über eine Reihenschaltung aus Schutzrelais und Relaisruhekontakt geführt sowie der Ruhekontakt des einen Zweiges durch einen Widerstand überbrückt ist, welcher der Führung des Auslösestromes entsprechend bemessen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Strom u. Spannungswandler« von Dr. Ing. Mich. Walter, München 1944, S. 63 bis 65.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen