Vorrichtung zur Überwachung elektrischer Zeitungen. Es ist wünschenswert, dass beim Auf treten eines Fehlers in einer Leitung nicht nur die Leitung selbsttätig abgeschaltet wird, sondern dass auch die Lage des Fehlers we nigstens angenähert erkennbar wird. Hierzu kann das zur Sicherung der Leitung die nende Gerät mitverwendet werden.
Es sind Geräte zur Abschaltung fehlerhafter Lei tungen bereits bekannt, bei denen sich ein Zeigerglied entsprechend dem Verhältnis von Spannung und Stromstärke einstellt, _ das heisst also entsprechend dem Widerstand des Kurzschlusskreises. Da der Widerstand der Längeneinheit der Leitung bekannt ist und der Widerstand des Kurzschlusslichtbogens dem Widerstand der Leitung gegenüber wenig stens anfänglich gewöhnlich vernachlässigt werden kann, so ist die Messung des Wider standes praktisch gleichbedeutend mit der Messung der Entfernung des Fehlerortes.
Gegenstand der Erfindung ist eine- Vor richtung, welche: die Stellung, die ein der artiges Fehlerortmesswerk infolge eines Lei tungsfehlers angenommen hat, derart kennt- lieh macht, dass die Entfernung des Fehler ortes auch dann noch erkennbar bleibt, wenn das Messwerk bereits wieder in eine andere Stellung übergegangen ist.
Einerseits ändert sich nämlich der Widerstand des Kurzschluss- kreises sehr schnell, da der anfänglich kurze Lichtbogen seine Länge wesentlich zu ver- vergrössern pflegt, anderseits treten auch we nige Sekunden nach dem Entstehen des Feh lers die automatischen Abschalteeinrichtun- gen in Tätigkeit, so dass die fehlerhafte Lei tungsstrecke abgeschaltet wird und das Fehlerortmesswerk wieder in seine normale Stellung zurückgeht.
Wichtig für die möglichst genaue- Be- stimmung des Fehlerortes ist natürlich, dass das Messgerät zur Anzeige des Widerstandes möglichst genau arbeitet. Diese Genauigkeit könnte beeinträchtigt werden, wenn das Drehmoment des Zeigergliedes zur Betätigung irgendwelcher mechanischer oder elektrischer Einrichtungen benutzt würde. Es ist da her zweckmässig, die Stellung des Zeiger gliedes durch ein besonderes Hilfsrelais kenntlich zu machen, das durch den ein getretenen Leitungsfehler in Tätigkeit ge setzt wird.
Das Hilfsrelais kann beispiels weise eintberstromrelais sein; noch sicherer spricht ein Spannungsabfallrela.is oder ein weiteres Widerstandsmessgerät auf den Ein tritt eines Leitungsfehlers an.
Das Fehlerortmesswerk kann statt den Quotienten aus Spannung und Stromstärke, also den scheinbaren Widerstand, auch den Quotienten multipliziert mit dem Cosinus des Phasenverschiebungswinkels messen, also den Wirkwiderstand, oder auch den Quo tienten multipliziert mit dem Sinus des Phasenverschiebungswinkels, also den Blind widerstand. Im allgemeinen wird es von der Art des Netzes und seinen Betriebs bedingungen abhängen, welcher dieser Wi derstandswerte am zweckmässigsten zur Grundlage des Schutzsystems gemacht wird.
Die Figuren betreffen verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung.
Wir beginnen mit der Erläuterung von Fig. 7. Der Zeiger der Einrichtung zum Messen des Widerstandes ist mit 201 be zeichnet. Sobald die Spannung in der Lei tung auf einen bestimmten Minimalwert sinkt, der auf das Auftreten eines Fehlers schliessen lässt, lässt das Relais 230 seinen Anker fallen und unterbricht dadurch einen Kontakt, über den die Stromquelle 206 den Elektromagneten 231 speiste, so da.ss dieser den Fallbügel 202 fallen lässt. Der Zeiger 901 trägt an seinem Ende ein Kontaktstück 233.
Dieses spielt über einer Kontaktbahn, die aus einzelnen Kontaktstücken 203, 203', 903", 203<B>'</B> und 204 besteht. Liegt der Fehler in der zu überwachenden Strecke, so bewegt sich der Zeiger 201. über den Kon taktstücken 203 bis 203"; liegt der Fehler in der Nachbarstrecke, so steht der Zeiger 201 über dem Kontaktstück 204. Wird der Zei ger 201 bei der gezeichneten Stellung durch den Fallbügel 202 niedergedrückt, so ent steht ein Kontakt zwischen seinem Kontakt stück 233 und dem Kontaktstück 203'.
Hier durch wird ein in dieser Figur nicht ge zeichnetes Abschalterelais in Tätigkeit ge- setzt, zugleich aber auch ein Stromkreis ge schlossen, der von der Batterie 206 über 208, 209, Zeiger 201, Kontaktstück 203', Fall klappe 205', Batteriepol 207 verläuft. Die Fallklappe 205' lässt erkennen, dass der Fehler im Teil B der zu überwachenden Strecke liegt. Die ganze zu überwachende Strecke ist in vier Teile<I>3, B. C, D</I> zerlegt, und jede der Fallklappen 205, 205', 205", 205"' kenn zeichnet einen dieser Teile. Steht beim Nie dergehen des Fallbügels 202 der Zeiger mit seinem Kontakt 233 über dem Kontaktstück 204, so liegt der Fehler in der Nachbar strecke. Der entstehende Kontakt betätigt dann eine Fallklappe 212.
Man kann das Kontaktstück 20.1 so weit ausdehnen, da_ss es auch dann noch einen Kontakt macht, wenn die Leitung fehlerfrei ist. Von dem Kontaktstück 204 führt ausserdem eine Lei tung 232 zu den Kontakten des Minimal- 5pannungsreIais 230. Infolgedessen wird bei einem Kontakt zwischen 233 und 204 diese Kontaktstelle überbrückt und dadurch der Elektromagnet 231. erregt, der den Fallbügel 202 wieder anhebt. Hierdurch erhält der Zeiger 201 die Möglichkeit, sich auf einen inzwischen veränderten Wert des Wider standes einzustellen, vor allem also auch einen in der eigenen Strecke nachträglich ent stehenden Kurzschluss anzuzeigen.
Wenn mehrere Leitungsstrecken von einer einzigen Stelle aus überwacht werden sollen, ist es zweckmässig, die Fallklappen aller dieser Leitungsstrecken in einem gemein samen Tableau zusammenzubauen. Fig. 7 zeigt; eine derartige Ausführung. Die Fall klappen 215 bis 215"' dienen zur Anzeige des Fehlerortes in einer zweiten Nachbarstrecke und werden durch ein zweites Messinstrument gesteuert. wie in der Zeichnung angegeben. Eine Fallklappe 2?2, die nahe der Fallklappe 233 angeordnet ist. zeigt an, dass der Fehler nicht innerhalb dieser zweiten Leitungs strecke liegt.
In der Abbildung ist die Schaltung so eingerichtet, dass jeweils nur eine Fallklappe fällt oder höchstens zwei, wenn der Zeiger gerade zwischen zwei Kontaktstücken steht. Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, dass sämtliche Fallklappen bis zu der dem Fehlerort zugeordneten Klappe fallen. Die Fallklappen können beispielsweise durch Buchstaben, wie in Fig. 7 dargestellt, be zeichnet werden, aber auch durch Kilometer zahlen oder Mastnummern. Sie können auch durch Lampen oder andere Signalvorrich tungen ersetzt werden.
Das Abschalterelais zum Öffnen der Schalter, das in Fig. 7 nicht mit dargestellt ist, ist in Fig. 1 beispielsweise gezeichnet. Die durch die Kontakte 208, 203' (Fig. 7) geschlossenen Stromkreise könnten natürlich auch zur Betätigung des Abschalterelais dienen.
Der Übersichtlichkeit wegen ist in Fig. 1 für diesen Zweck eine besondere Kon taktbahn 18 dargestellt, mit der der Zeiger 201 ebenfalls einen Kontaktschluss herstellt, wenn er von dem Fallbügel niedergedrückt wird.' Der Fallbügel ist in Fig. 1 mit 1 bezeichnet und wird bei Eintritt eines Lei tungsfehlers durch einen Magneten 2 gegen die Kraft einer Feder 18 nach unten gezogen, während er gemäss Fig. 7 durch den Mag neten 231 losgelassen wird, so dass er nach unten fällt. Dieser Unterschied ist jedoch für die Erfindung unwesentlich.
Die zu überwachende Leitungsstrecke ist mit 9 be zeichnet und soll durch den Schalter! 15 abgetrennt werden, sobald ein Kurzschluss innerhalb dieser Strecke auftritt. Das Mini malspannungsrelais 3, das über den Span nungswandler 16 erregt wird, lässt seinen Anker 4 fallen, sobald infolge eines Kurz schlusses die Spannung in der Leitung 9 unter einen bestimmten Wert sinkt. Dadurch wird bei 17 ein Kontakt geschlossen, so dass der Elektromagnet 2 durch die Batterie 5 er regt wird. Der Fallbügel 1 wird nach unten gezogen und drückt den Zeiger 201 auf die Kontaktbahn 13, vorausgesetzt, dass der Zei ger sich über dieser Kontaktbahn 13 befindet.
Das ist nur dann der Fall, wenn der Wider stand unter das Mass gesunken ist, das er bei fehlerloser Leitung haben kann. Durch den Kontakt, den der Zeiger 201 mit der Kon taktbahn. 13 herstellt, erhält das Relais 11 von der Batterie 5 Strom und schliesst einen weiteren Stromkreis, durch den das Relais 14 erregt wird. Dieses öffnet den Schalter 15.
Diese Einrichtung könnte jedoch auch dann in Wirkung treten, wenn der Teil des Netzes, dem die Leitung 9 angehört, ord nungsmässig abgeschaltet ist. Auch dann würde, da ja. keine Spannung weht vorhan den ist, der Anker 4 abfallen, und der Zei ger 201 könnte möglicherweise eine Ein stellung über der Kontaktbahn 13 einneh men, da, kein Drehmoment mehr auf ihn ein wirkt, wenn sowohl die Spannung, wie die Stromstärke, deren Quotienten er misst, ver schwinden. Aus diesem Grunde ist in den Stromkreis des Elektromagnetes- 2 noch eine Kontaktstelle 6 eingeschaltet, die durch den Anker 10 eines Stromrelais 7 im allgemeinen überbrückt wird. Das Stromrelais wird über den Stromwandler 8 erregt.
Wird aber in folge Abschaltens des betreffenden Teils des Leitungsnetzes die Leitung 9 stromlos, so fällt auch der Anker 10 ab, und der Strom kreis für den Elektromagneten 2 bleibt unterbrochen, so dass die Schutzvorrichtung überhaupt nicht in Wirksamkeit treten kann. Der Fallbügel 1 kann durch das Stromrelais 7 auch vermittelst einer mechanischen Sperre am Heruntergehen verhindert werden.
Die Schutzvorrichtung kann anstatt durch ein Minimalspannungsrelais auch durch. an dere Relais in Tätigkeit gesetzt werden, bei spielsweise durch ein Relais, das, ebenso wie der Zeiger 201, vom Widerstande der Lei tung abhängig ist.
Es kann vorkommen, dass auch bei fehler freier Leitung aus irgendwelchem Grunde, zum Beispiel infolge einer vorübergehenden Überlastung, die Spannung über die Normal grenze hinaus sinkt, so dass das Minimal spannungsrelais 3 in Tätigkeit tritt und der Fallbügel 1 herabgeht. Der Streckenschalter 15 wird dann zwar nicht geöffnet, da der Zeiger 201 nicht oberhalb der Kontaktbahn 13 steht. Der Zeiger ist aber durch den Fallbügel 1 festgehalten, und wenn zufällg während der Spannungserniedrigung ein Kurzschluss in der Leitung auftritt, kann die Schutzvorrichtung nicht wirksam werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird bei der Ausführung nach Fig. 7 der bereits er wähnte Kontakt 204 geschlossen.
In Fig. 2 sind weitere Ausführungs formen dargestellt.
Der Zeiger 201 steht über der Kontakt bahn 13 nur dann, wenn in der zu über wachenden Leitungsstrecke 9 ein Kurzschluss ist. Die Relais und Leitungen zum Öffnen der Streckenschalter sind ebenso angeordnet wie in Fig. 1, und sind in Fig. 2 daher der Übersichtlichkeit wegen nicht noch ein mal mitgezeichnet. Ist ein Kurzschluss in der zu überwachenden Leitungsstrecke und das Verhältnis Spannung zu Stromstärke in folgedessen unter einen bestimmten Betrag gesunken, so steht der Zeiger 201. über der Kontaktbahn 13, wie in Fig. 2 gezeichnet.
Das Minimalspannungsrelais mit der Spule 26 und dem Anker 27 ist über den Span nungswandler 28 an die Leitung 9 ange schlossen. Bei normaler Spannung schliesst der Anker 27 die Kontakte 20. Infolgedes sen liegt der Elektromagnet 22 an der Hilfs- stromquelle 31. Der Elektromagnet 22 hält dann den Fallbügel 21 angehoben. Sinkt die Spannung unter den vorgesehenen Grenz wert, so wird der Stromkreis unterbrochen und der Magnet 22 lässt den Fallbügel 21 fallen. Ist die Leitung in Ordnung, so dass der Zeiger 201. in der punktierten Stellung steht, so entsteht ein Kontakt zwischen dem Zeiger und der Kontaktbahn 25.
Da. der Drehpunkt des Zeigers 201. mit dem einen der Kontakte 20, die Kontaktbahn 25 mit dem andern dieser Kontakte verbunden ist, -wird die Unterbrechung dieser Kontaktstelle wieder aufgehoben, der Magnet 22 wird wie der erregt und der Fallbügel erneut an gehoben. Der Kontakt zwischen Zeiger und Kontaktbahn 25 wird dadurch wieder unter brochen und der Fallbügel 21. geht auf und nieder. Der Zeiger 201 hat infolgedessen die Möglichkeit, sich auf geänderte Widerstands werte in der Leitung _ fortlaufend einzu stellen.
Will man die Bewegung des auf- und niedergehenden Fallbügels 21 verzögern, so kann man, statt den Kontakt 20 unmittel bar zu überbrücken, ein in Fig. 2 punktiert angedeutetes Hilfsrelais 33 verwenden, das seinen Anker 34 nur mit Verzögerung fallen lässt. Der Zeiger 201. und die Kontaktbahn 25 sind dann nicht an die Kontakte 20 an geschlossen. Durch den Kontakt zwischen dem Zeiger 201 und der Kontaktbahn 25 wird vielmehr dieses Verzögerungsrelais 33 erregt, dessen Anker 34 eine elektrische Verbindung der Kontakte 35 herstellt und erst durch diese die Kontaktstelle 20 über brückt. Statt ein besonderes Relais 33 an zuordnen, kann man auch auf dem Span nungsrelais eine zweite Spule anordnen.
Die Einrichtung kann auch so ausgebildet werden, dass zwischen dem Zeiger 201 und dein F a.llbüg(11 21 ein elektrischer Kontakt geschlossen wird. Der Fallbügel wird in die sem Falle so eingerichtet, dass er mit dem Zeiger nur an demjenigen Teil der Skala der dem fehlerfreien Zustand der Leitung entspricht, also im Bereiche der Kontakt- babn 25 einen Kontakt herstellt.
Über dem Teil der Skala. dagegen, innerhalb dessen der Zeiger einen Fehler in der Leitung anzeigt, ist der Fallbügel isoliert, beispielsweise durch eine Belegung mit Pressspan. Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Vor derseite eines derartigen Fallbügels 36, dar unter die Kontaktbahn 13, über der der Zeiger 201 bei fehlerhafter Leitung spielt.
Oberhalb dieser Kontaktbahn ist die Unter seite des Fallbügels 36 mit einer isolieren den Schicht 37 verseben. tfiber dem Teil der Skala dagegen, über dem der Zeiger bei fehlerfreier Leitring spielt:, hat der Fall bügel 36 eine leitende Unterfläche 38. Die Verbindungsleitung, -welche bei Fig. 2 an die Kontaktbahn 25 gelegt -war, muss bei Abb. 3 an den Fallbügel 36 gelegt werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbei spielen wird die überwachte Leitungsstrecke dann abgeschaltet, wenn der aus dem Ver hältnis von Spannung und Stromstärke her vorgehende )Ä'ider:standswert geringer ist als der Widerstand der ganzen zu über wachenden Leitungslänge. Wenn der Fehler nicht mehr innerhalb der überwachten Lei tungsstrecke, sondern im ersten Anfang der Nachbarstrecke liegt, so könnte infolge von Ungenauigkeiten der Messeinrichtung der Fall eintreten, dass die Überwachungsvorrichtung trotzdem zur Wirkung kommt. Man kann dies vermeiden, wenn man sie auf einen ge nügend kleinen Widerstand einstellt.
Dann ist aber die Gefahr vorhanden, dass ein Fehler ganz am andern Ende der Strecke sie nicht zum Ansprechen bringt. Es emp fiehlt sich unter solchen Umständen, eine zweite Schutzvorrichtung anzuordnen, die in ihren Wirkungskreis die benachbarte Strecke einschliesst. Damit diese zweite Schutzvor richtung nur in Wirksamkeit tritt, wenn die erste Schutzvorrichtung versagt, wird die Auslösezeit der zweiten Vorrichtung grösser ewählt als die Auslösezeit der ersten. Zur Erläuterung dieser Anordnung dient die schematische Darstellung der Fig. 4. Hier ist ein zu überwachender Teil eines Leitungsnetzes dargestellt, der zwischen den Knotenpunkten 47, 48, 49, 50 liegt.
Jede zwischen zwei Knotenpunkten liegende Lei tungsstrecke kann an jedem Ende durch Schalter a abgetrennt werden, und zwar :steht jeder Schalter unter dem Einfluss zweier Relais. Die Relais 41, 42, 43, 44, 45, 46 sprechen beispielsweise eine Sekunde nach Auftreten eines Fehlers an, aber nur dann, wenn der Blindwiderstand der überwachten Leitungsstrecke auf drei Viertel des Wertes sinkt, den die gesamte überwachte Leitungs strecke hat. So tritt zum Beispiel das Re lais 43 dann in Tätigkeit, wenn ein Kurz schluss zwischen Knotenpunkt 48 und dem Punkte 43' der Leitung entsteht, das Re lais 44 dann, wenn der Fehler zwischen dem Knotenpunkt 49 und dem Punkte 44' liegt.
Die Relais 51, 52, 53, 54, 55, 56 dagegen schalten die Schalter mit einer Verzögerung von zwei Sekunden aus, überwachen dabei aber die Leitung bis zur Mitte der Nachbar strecke. So schaltet das Relais 53 zum Bei spiel seinen Schalter aus, wenn den Fehler zwischen dem Punkte 43' und dem Punkte 53' liegt. Das Relais 54 überwacht die Strecke von 44' bis 54'. Demgemäss über wacht das Relais 56 auch die Strecke 48--49 bis zu ihrer Mitte 56'. Bis zu demselben Punkte überwacht das Relais 51 diese Lei tung von der andern Seite aus.
Die dop pelte Relaiseinrichtung lässt sich noch da durch vereinfachen, dass beide Relais, die ein und denselben Streckenschalter betätigen, zur Bestimmung der; Lage der Fehlerstelle, das heisst zum Messen des Widerstandes, ein gemeinsames Fehlerortmesswerk haben. Ent steht ein Kurzschluss, etwa bei 58, so tritt sowohl das von 48 bis 43' wirkende Relais 43, als auch das von 49 bis 44' wirkende Relais 44 in Tätigkeit, und zwar beide mit einer Verzögerung von einer Sekunde. Nach dieser Zeit ist also die fehlerhafte Leitungsstrecke zwischen den Knotenpunkten 48 und 49 bei derseitig abgetrennt und die langzeitigen Relais 53 und 56, die erst nach zwei Se kunden angesprochen hätten, kommen nicht mehr zur Wirkung.
Befindet sich aber der Fehler beispielsweise bei 17, so liegt er in= dem Bereich nur eines kurzzeitigen Relais, nämlich des Relais 44. Dies öffnet seinen Schalter nach einer Sekunde, während das Relais 43 nicht in Tätigkeit tritt. Die ein seitige Abschaltung der fehlerhaften Lei tungsstrecke genügt im allgemeinen nicht, um den Spannungszusammenbruch zu besei tigen. Infolgedessen kommt nun sowohl das Relais 53, wie auch -das Relais 56 zur Wirkung, die beide auf die gleiche längere Auslösezeit eingestellt sind, und es ist zweifelhaft, welches von ihnen beiden zuerst anspricht.
Das ist ein Mangel der geschilder ten Anordnung, da gewünscht wird, dass zwecks beiderseitiger Abtrennung der Feh lerstelle das Relais 53 anspricht, aber nicht das Relais 56, das die Strecke 50; 49 ganz über±lüssigerweise mit abschalten würde. Um diese Mängel zu beseitigen, werden zweckmässigerweise die F'ehlerortzeiger wieder freigegeben, nachdem die Zeit zur Abschal tung der kürzeren Leitungsstrecken abgelau fen ist. Nachdem die Zeizer Zeit zehabt haben, sich neu einzustellen, werden sie von neuem mit ihrer Unterlage in Berührung ge bracht.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Die Leitung 60 wird durch Sehalter 61 abgetrennt, sobald der Sperrzahn 62 durch die Klinke 63 freigegeben wird. Diese ist an. einem Winkelhebel befestigt, gegen dessen freies Ende 64 der Bolzen 65 stösst, sobald das Solenoid 66 Strom bekom men hat. Dieses zieht den Kern 67 an. Ein Hemmwerk 68 verzögert die Bewegung, so dass die Klinke 63 erst nach einer halben Sekunde ausgelöst wird. Solange die Span nung im Netz aufrechterhalten bleibt, wer den die Anker 69 und 70 von ihren Sole noiden festgehalten, die von dem Messwand- ler 71 gespeist werden.
Fällt aber die Span nung ab, so wird durch den Anker 69, etwa. nach Ablauf einer halben Sekunde, ein Kon takt geschlossen, von dem Anker 70, der mit einem Hemmwerk 72 versehen ist, ein anderer Kontakt erst nach Ablauf von anderthalb Sekunden. Ein Zeiger 73, der über einer Skala spielt, misst den Wider- .stand der Leitung. Der Zeiger ist an seinem Ende mit einem Kontaktstück 75 versehen, das über einer Kontaktbahn 76 wandert, ohne sie zu berühren. Über dem Spielbereich des Zeigers sind ferner zwei Fallbügel 77 und 78 angeordnet, die unter dem Einfluss zweier Elektromagnete 79 und 80 stellen.
Der Magnet 79 erhält von Batterie 82 Strom, sobald der Anker 69 Kontakt macht, der Elektromagnet 80 von der Batterie 83, so bald der Anker 70 Kontakt macht. Befindet. sich der Zeiger 73 im Bereich desjenigen Fallbügels, der durch seinen Elektromagneten leeruntergezogen wird, so entsteht zwischen dem Kontaktstück 75 und der Kontaktbahn 76 ein Kontakt und das Solenoid 66 wird von der Stromquelle 81. erregt.
Die Vorrichtung arbeitet also folgender massen: Sobald ein Fehler in der Leitung auftritt, sinkt die Spannung, und beide An ker 69 und 70 werden losgelassen. Nach einer halben Sekunde führt der Anker 69 einen Stromschluss herbei, durch den der Elektromagnet 7 9 erregt und der Fallbügel 77 heruntergezogen wird. Liegt der Fehler innerhalb der eigenen Strecke, so ist der gemessene Blindwiderstand klein und der Zeiger 73 liegt im Bereich des niedergehen den Fallbügels<B>77.</B> Es entsteht dann zwi schen 75 und 7 6 Kontakt, das S'olenoid 66 wird erregt und nach einer weiteren halben Sekunde wird infolgedesseil der Schalter 61 geöffnet.
Liegt dagegen der Fehler innerhalb des überwachten ,Teils der Nachbarstrecke, so gelangt der Zeiger 73 in den Bereich des Fallbügels 78. Das Niedergehen des Fall bügels 7 7 bleibt vollkommen wirkungslos. Nach einer Sekunde haben die andern kurz zeitigen Relais der Leitung Zeit gehabt, ihre Schalter zu öffnen. Ist dadurch die Fehler stelle von dem hier betrachteten Relais ab getrennt, so zeigt der Zeiger 73 wieder grö sseren Widerstand an, verlässt also den Be reich beider Fallbügel. Der Schalter 61 wird daher auch dann nicht geöffnet, wenn der Spannungszusammenbruch noch weiter be stehen bleibt.
Ist dagegen durch die kurz zeitigen Relais die Fehlerstelle nicht abge trennt, so bleibt der Zeiger 73 an der ge zeichneten Stelle stehen, wird, sobald nach Ablauf von anderthalb Sekunden, der An ker 70 einen Stromschluss herbeiführt, zum Kontakt mit der Kontaktbahn 76 gebracht und der Sclialt.er 61 wird nach insgesamt zwei Sekunden geöffnet.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem nur ein Fallbügel er forderlich ist. Zur Auslösung des Schalters 61 sind zwei Relais vorgesehen. Das eine bestellt aus; dem Solenoid 90 und dem An ker 91. Dieses arbeitet mit einer Verzögerung von einer halben Sekunde. Das zweite Relais, bestehend aus dem Solenoid 92 und dem Anker 93, arbeitet mit einer Verzögerung von einer Sekunde.
Der Zeiger 73, der den Widerstand misst, arbeitet mit zwei Kontakt bahnen 9.1 und 95 zusammen. Über der ersten Kontaktbahn spielt er, wenn der Fehler in der eigenen Strecke liegt, über der zweiten Kontaktbahn, wenn der Fehler jenseits der eigenen Überwachungsstrecke liegt. Ein Fallbügel 96 liegt über dem ge samten Ausschlagsbereich des Zeigers 73. Durch den Spannungsmesswandler 71 erhält das Solenoid 97 Strom, dessen Anker mit einer Zahnstange 98 ausgerüstet ist.
Sobald die Spannung abfällt, sinkt die Zahnstange nach unten und versetzt eine Kurvenscheibe 99 in Drehung, auf der die Rolle 100 läuft. Ein Uhrwerk 101 bestimmt ihre Geschwin digkeit. Sie ist so gestaltet, dass sie die auf ihr laufende Rolle 100 nach Ablauf einer halben Sekunde anhebt, nach weiteren Brei viertel Sekunden wieder fallen lässt, um sie dann wieder anzuheben. Die Einrichtung arbeitet folgendermassen: Wenn infolge der abfallenden Spannung die Kurvenscheibe 99 in Drehung versetzt wird, hebt sie nach einer halben Sekunde die Rolle 100 an, so dass der Kontakt 110 geschlossen wird. Infolgedessen wird der Elektromagnet<B>111</B> durch die Batterie 112 erregt. Er zieht den Fallbügel 96 nach un ten.
Steht der Zeiger 73 in der gezeichneten Stellung, so fliesst von der. Batterie 113 ein Ström über die Kontaktbahn 94 und be tätigt das Solenoid 90, das nach einer wei teren halben Sekunde den Schalter 61 öffnet.
Liegt dagegen der Fehler in einer Nach barstrecke, so da.ss der Zeiger 73 über der Kontaktbahn 95 steht, so wird eine halbe Sekunde nach Eintreten des Fehlers das Solenoid 92 über die Kontaktbahn 95 erregt. Nach Ablauf von insgesamt 11/1 Sekunden aber lässt die Kurvenscheibe 99 die Rolle 100 wieder sinken. Der Kontakt 110 öffnet sich und der Zeiger 73 wird durch den Fallbügel 96 wieder freigegeben. Ist inzwischen von kurzzeitigen Relais an anderer Stelle der Leitung die Fehlerstelle abgetrennt worden, so hat der Widerstand den ordnungsmässigen hohen Wert wieder angenommen und der Zeiger 73 kann sich darauf einstellen.
Wenn dann infolge des Weiterlaufens der Kurven scheibe 99 der Kontakt 110 wieder geschlos sen wird, steht der Zeiger 73 nicht mehr im Bereich der Kurvenbahnen und das Solenoid 92 bleibt unerregt. Ist aber die Fehlerstelle nicht abgetrennt, so bleibt der Zeiger 73 über der Kontaktbahn 95, und beim zwei-[en Nieder gehen des Fallbügels 96 wird das Solenoid 92 wieder erregt und öffnet nach Ablauf einer weiteren Sekunde den Trennschalter 61.
Device for monitoring electrical newspapers. It is desirable that when a fault occurs in a line, not only is the line automatically switched off, but that the location of the fault is also at least approximately recognizable. The device that secures the line can also be used for this purpose.
Devices for switching off faulty lines are already known in which a pointer element adjusts itself according to the ratio of voltage and current intensity, i.e. according to the resistance of the short circuit. Since the resistance of the unit length of the line is known and the resistance of the short-circuit arc to the resistance of the line can usually be neglected at least initially, the measurement of the resistance is practically synonymous with measuring the distance from the fault location.
The subject of the invention is a device which: makes known the position that such a fault location measuring unit has assumed as a result of a line fault in such a way that the distance from the fault location remains recognizable even when the measuring unit is already back in another position has passed.
On the one hand, the resistance of the short circuit changes very quickly because the initially short arc tends to increase its length considerably; on the other hand, the automatic disconnection devices also come into operation a few seconds after the fault has arisen, so that the faulty line is switched off and the fault location measuring unit returns to its normal position.
It is of course important for the most precise possible determination of the fault location that the measuring device for displaying the resistance works as precisely as possible. This accuracy could be impaired if the torque of the pointer member were used to operate any mechanical or electrical device. It is therefore advisable to indicate the position of the pointer element by means of a special auxiliary relay that is activated by the line fault that has occurred.
The auxiliary relay can, for example, be a single current relay; A voltage drop relay or another resistance measuring device speaks even more reliably when a line fault occurs.
Instead of measuring the quotient of voltage and current strength, i.e. the apparent resistance, the fault location measuring unit can also measure the quotient multiplied by the cosine of the phase shift angle, i.e. the effective resistance, or the quotient multiplied by the sine of the phase shift angle, i.e. the reactive resistance. In general, it will depend on the type of network and its operating conditions which of these resistance values is most appropriately made the basis of the protection system.
The figures relate to various exemplary embodiments of the invention.
We begin with the explanation of FIG. 7. The pointer of the device for measuring the resistance is marked with 201 be. As soon as the voltage in the line drops to a certain minimum value, which suggests the occurrence of an error, the relay 230 drops its armature and thereby interrupts a contact via which the current source 206 fed the electromagnet 231, so that it drops drop bracket 202. The pointer 901 has a contact piece 233 at its end.
This plays over a contact path which consists of individual contact pieces 203, 203 ', 903 ", 203 <B>' </B> and 204. If the error lies in the path to be monitored, the pointer 201 moves over the con bars 203 to 203 "; If the fault is in the neighboring section, the pointer 201 is above the contact piece 204. If the pointer 201 is depressed by the drop bracket 202 in the position shown, there is contact between its contact piece 233 and the contact piece 203 '.
This activates a cut-off relay (not shown in this figure), but at the same time also closes a circuit which runs from battery 206 via 208, 209, pointer 201, contact piece 203 ', flap 205', battery terminal 207 . The drop flap 205 'shows that the fault lies in part B of the route to be monitored. The entire section to be monitored is divided into four parts <I> 3, B. C, D </I>, and each of the drop flaps 205, 205 ', 205 ", 205"' identifies one of these parts. If the pointer with its contact 233 is above the contact piece 204 when the drop bracket 202 goes low, the fault is in the neighboring route. The resulting contact then actuates a drop flap 212.
The contact piece 20.1 can be expanded to such an extent that it still makes contact when the line is fault-free. A line 232 also leads from the contact piece 204 to the contacts of the minimum voltage relay 230. As a result, if there is a contact between 233 and 204, this contact point is bridged and the electromagnet 231 is excited, which raises the drop bracket 202 again. This gives the pointer 201 the opportunity to set itself to a value of the resistance that has changed in the meantime, so above all to indicate a short circuit that has subsequently arisen in its own route.
If several line sections are to be monitored from a single point, it is advisable to assemble the drop flaps of all these line sections in a common panel. Figure 7 shows; such a design. The drop flaps 215 to 215 "'are used to display the fault location in a second neighboring route and are controlled by a second measuring instrument. As indicated in the drawing. A drop flap 2-2, which is arranged near the drop flap 233. indicates that the Fault is not within this second line section.
In the illustration, the circuit is set up so that only one drop flap falls at a time, or at most two if the pointer is between two contact pieces. However, the arrangement can also be made such that all drop flaps fall as far as the flap assigned to the fault location. The drop flaps can, for example, be identified by letters, as shown in FIG. 7, but also by numbers of kilometers or mast numbers. They can also be replaced by lamps or other signaling devices.
The cut-off relay for opening the switch, which is not shown in FIG. 7, is shown in FIG. 1, for example. The circuits closed by the contacts 208, 203 '(FIG. 7) could of course also serve to actuate the cut-off relay.
For the sake of clarity, FIG. 1 shows a special contact path 18 for this purpose, with which the pointer 201 also establishes a contact connection when it is pressed down by the drop bracket. The drop bracket is denoted by 1 in FIG. 1 and is pulled down when a line fault occurs by a magnet 2 against the force of a spring 18, while it is released according to FIG. 7 by the magnet 231 so that it is down falls. However, this difference is not essential to the invention.
The line to be monitored is marked 9 and should be through the switch! 15 are disconnected as soon as a short circuit occurs within this distance. The mini malvoltage relay 3, which is excited via the voltage converter 16, can drop its armature 4 as soon as the voltage in the line 9 falls below a certain value as a result of a short circuit. As a result, a contact is closed at 17, so that the electromagnet 2 is excited by the battery 5. The drop bracket 1 is pulled down and presses the pointer 201 onto the contact track 13, provided that the pointer is located above this contact track 13.
This is only the case if the resistance has sunk below the level it can have with faultless management. By the contact that the pointer 201 with the con tact path. 13 produces, the relay 11 receives power from the battery 5 and closes another circuit through which the relay 14 is energized. This opens switch 15.
However, this device could also come into effect when the part of the network to which the line 9 belongs is properly switched off. Even then, yes. There is no voltage blowing, the armature 4 will drop, and the pointer 201 could possibly be in a position above the contact path 13, since no more torque acts on it if both the voltage and the current strength, their quotients he measures, vanish. For this reason, a contact point 6 is switched on in the circuit of the electromagnet 2, which is generally bridged by the armature 10 of a current relay 7. The current relay is excited via the current transformer 8.
But if the line 9 is de-energized as a result of the relevant part of the line network, the armature 10 also drops and the circuit for the electromagnet 2 remains interrupted, so that the protective device cannot come into effect at all. The drop bar 1 can also be prevented from going down by the current relay 7 by means of a mechanical lock.
Instead of a minimum voltage relay, the protection device can also be other relays are activated, for example by a relay which, like the pointer 201, is dependent on the resistance of the line.
It can happen that even if the line is fault-free for whatever reason, for example as a result of a temporary overload, the voltage drops beyond the normal limit, so that the minimum voltage relay 3 comes into operation and the drop bracket 1 goes down. The section switch 15 is then not opened because the pointer 201 is not above the contact track 13. However, the pointer is held in place by the drop bracket 1, and if a short-circuit occurs accidentally in the line while the voltage is being lowered, the protective device cannot take effect.
In order to eliminate this disadvantage, in the embodiment according to FIG. 7, the contact 204 already mentioned is closed.
In Fig. 2 further execution forms are shown.
The pointer 201 is above the contact path 13 only when there is a short circuit in the line section 9 to be monitored. The relays and lines for opening the section switch are arranged in the same way as in FIG. 1, and are therefore not shown again in FIG. 2 for the sake of clarity. If a short circuit in the line section to be monitored and the ratio of voltage to current intensity has consequently fallen below a certain amount, then pointer 201 is above contact track 13, as shown in FIG.
The minimum voltage relay with the coil 26 and the armature 27 is connected to the line 9 via the voltage converter 28. When the voltage is normal, the armature 27 closes the contacts 20. As a result, the electromagnet 22 is connected to the auxiliary power source 31. The electromagnet 22 then keeps the drop bracket 21 raised. If the voltage falls below the intended limit, the circuit is interrupted and the magnet 22 lets the drop bracket 21 fall. If the line is OK, so that the pointer 201 is in the dotted position, contact is made between the pointer and the contact track 25.
There. the fulcrum of the pointer 201. with one of the contacts 20, the contact track 25 is connected to the other of these contacts, the interruption of this contact point is canceled again, the magnet 22 is again excited and the drop arm is raised again. The contact between the pointer and the contact track 25 is thereby interrupted again and the drop bracket 21. goes up and down. As a result, pointer 201 has the option of continuously adjusting to changed resistance values in line _.
If you want to delay the movement of the rising and falling drop bracket 21, you can, instead of bridging the contact 20 immediately, use an auxiliary relay 33, indicated by dots in FIG. 2, which only lets its armature 34 drop with a delay. The pointer 201st and the contact track 25 are then not closed to the contacts 20. Rather, the contact between the pointer 201 and the contact track 25 energizes this delay relay 33, the armature 34 of which establishes an electrical connection between the contacts 35 and only bridges the contact point 20 through this. Instead of assigning a special relay 33, you can also arrange a second coil on the voltage relay.
The device can also be designed in such a way that an electrical contact is made between the pointer 201 and the bow (1121). In this case, the drop bow is set up in such a way that it only works with the pointer on that part of the scale of the corresponds to the fault-free state of the line, that is to say establishes contact in the area of the contact babn 25.
Above that part of the scale. on the other hand, within which the pointer indicates a fault in the line, the drop bracket is isolated, for example by being covered with pressboard. Fig. 3 shows a schematic representation of the front of such a drop bracket 36, below the contact track 13, over which the pointer 201 plays in the event of a faulty line.
Above this contact track, the lower side of the drop bracket 36 is verseben with an isolating layer 37. On the other hand, over the part of the scale over which the pointer plays if the guide ring is faultless: the hanger bracket 36 has a conductive lower surface 38. The connecting line - which was placed on the contact track 25 in FIG. 2 - must start in FIG the drop bracket 36 are placed.
In the exemplary embodiments described, the monitored line section is switched off when the resistance value arising from the relationship between voltage and current is lower than the resistance of the entire line length to be monitored. If the error is no longer within the monitored line section, but rather in the first beginning of the neighboring section, then as a result of inaccuracies in the measuring device, the situation could arise in which the monitoring device nevertheless comes into effect. You can avoid this if you set it to a sufficiently small resistance.
But then there is the danger that an error at the very other end of the route will not make you respond. In such circumstances, it is advisable to arrange a second protective device that includes the adjacent route within its scope. So that this second protective device only comes into effect when the first protective device fails, the tripping time of the second device is selected to be greater than the tripping time of the first. The schematic illustration of FIG. 4 serves to explain this arrangement. Here, a part of a line network to be monitored is shown, which lies between the nodes 47, 48, 49, 50.
Each line between two nodes can be cut off at each end by switch a, namely: each switch is under the influence of two relays. The relays 41, 42, 43, 44, 45, 46 respond, for example, one second after a fault has occurred, but only when the reactance of the monitored line section drops to three quarters of the value that the entire monitored line section has. For example, relay 43 comes into operation when a short circuit occurs between node 48 and point 43 'of the line, relay 44 when the fault is between node 49 and point 44'.
The relays 51, 52, 53, 54, 55, 56, on the other hand, turn off the switches with a delay of two seconds, but monitor the line to the middle of the neighboring route. For example, the relay 53 turns off its switch when the error lies between the point 43 'and the point 53'. The relay 54 monitors the distance from 44 'to 54'. Accordingly, the relay 56 also monitors the route 48-49 up to its center 56 '. Up to the same point, the relay 51 monitors this line from the other side.
The double relay device can still be simplified by the fact that both relays, which actuate one and the same section switch, are used to determine the; Location of the fault location, i.e. to measure the resistance, have a common fault location measuring unit. If a short circuit occurs, for example at 58, both relay 43, which operates from 48 to 43 ', and relay 44, which operates from 49 to 44', both come into operation, both with a delay of one second. After this time, the faulty line between the nodes 48 and 49 is cut off on the other side and the long-term relays 53 and 56, which would have responded only after two seconds, no longer come into effect.
However, if the error is at 17, for example, it is in the area of only one short-term relay, namely relay 44. This opens its switch after one second, while relay 43 does not come into action. The one-sided disconnection of the faulty line path is generally not sufficient to eliminate the voltage collapse. As a result, both the relay 53 and the relay 56 come into effect, both of which are set to the same longer tripping time, and it is doubtful which of the two responds first.
This is a deficiency of the arrangement described, since it is desired that the relay 53 responds for the purpose of mutual separation of the error, but not the relay 56, the line 50; 49 all over ± would like to switch off with. In order to remedy these deficiencies, the fault location pointers are expediently released again after the time to switch off the shorter line sections has expired. After the Zeizers have had time to readjust, they are brought into contact with their base anew.
An exemplary embodiment is shown in FIG. The line 60 is cut off by the holder 61 as soon as the ratchet tooth 62 is released by the pawl 63. This is on. attached to an angle lever against the free end 64 of the bolt 65 pushes as soon as the solenoid 66 has received power. This attracts the core 67. An inhibiting mechanism 68 delays the movement so that the pawl 63 is only triggered after half a second. As long as the voltage in the network is maintained, the anchors 69 and 70 are held by their solenoids, which are fed by the transducer 71.
But if the voltage drops, the armature 69, for example. after half a second, a contact closed by the armature 70, which is provided with an escapement 72, another contact only after a second and a half. A pointer 73, which plays over a scale, measures the resistance of the line. At its end, the pointer is provided with a contact piece 75 which wanders over a contact track 76 without touching it. Furthermore, two drop bars 77 and 78 are arranged above the play area of the pointer, which set under the influence of two electromagnets 79 and 80.
The magnet 79 receives current from the battery 82 as soon as the armature 69 makes contact, the electromagnet 80 from the battery 83 as soon as the armature 70 makes contact. Located. If the pointer 73 is in the area of that drop bracket which is pulled empty by its electromagnet, a contact is created between the contact piece 75 and the contact track 76 and the solenoid 66 is excited by the current source 81.
The device works as follows: As soon as a fault occurs in the line, the voltage drops and both armatures 69 and 70 are released. After half a second, the armature 69 brings about a current circuit, by means of which the electromagnet 79 is excited and the drop bracket 77 is pulled down. If the error lies within its own distance, the measured reactance is small and the pointer 73 is in the area of the drop bracket <B> 77. </B> There is then between 75 and 76 contact, the solenoid 66 is energized and after a further half a second the switch 61 is opened as a result.
If, on the other hand, the error is within the monitored part of the neighboring route, the pointer 73 reaches the area of the drop bracket 78. The dropping of the drop bracket 7 7 remains completely ineffective. After a second, the other short-term relays on the line had time to open their switches. If the fault position is thereby separated from the relay considered here, then the pointer 73 again shows greater resistance, i.e. it leaves the area of both drop bars. The switch 61 is therefore not opened even if the voltage collapse still remains.
If, on the other hand, the fault location is not separated by the brief relay, the pointer 73 remains at the point shown, and as soon as the armature 70 causes a current circuit after a second and a half, the armature 70 is brought into contact with the contact track 76 and the Slialt.er 61 opens after a total of two seconds.
In Fig. 6 an embodiment is shown in which only one drop bracket he is required. To trigger the switch 61, two relays are provided. One orders from; the solenoid 90 and the armature 91. This works with a delay of half a second. The second relay, consisting of the solenoid 92 and the armature 93, operates with a delay of one second.
The pointer 73, which measures the resistance, works with two contact paths 9.1 and 95 together. It plays over the first contact path if the fault is in its own path, and over the second contact path if the error lies beyond its own monitoring path. A drop bracket 96 lies over the entire deflection range of the pointer 73. The solenoid 97, whose armature is equipped with a rack 98, receives current through the voltage transducer 71.
As soon as the voltage drops, the rack sinks down and sets a cam disc 99 in rotation, on which the roller 100 runs. A clockwork 101 determines its speed. It is designed in such a way that it lifts the roller 100 running on it after half a second has elapsed, lets it fall again after another quarter of a second, and then lifts it again. The device works as follows: When the cam disc 99 is set in rotation as a result of the falling voltage, it lifts the roller 100 after half a second, so that the contact 110 is closed. As a result, the electromagnet 111 is excited by the battery 112. He pulls the drop bracket 96 downwards.
If the pointer 73 is in the position shown, it flows from the. Battery 113 a flow over the contact path 94 and be actuated the solenoid 90, which opens the switch 61 after a white direct half a second.
If, on the other hand, the fault lies in a neighboring section, so that the pointer 73 is positioned over the contact track 95, then the solenoid 92 is excited via the contact track 95 half a second after the fault has occurred. After a total of 11/1 seconds, however, the cam disc 99 lets the roller 100 sink again. The contact 110 opens and the pointer 73 is released again by the drop bracket 96. If, in the meantime, the fault location has been cut off by short-term relays elsewhere on the line, the resistance has again assumed the normal high value and the pointer 73 can adjust to it.
If then, as a result of the continued running of the cam 99, the contact 110 is closed again, the pointer 73 is no longer in the area of the cam tracks and the solenoid 92 remains de-energized. If, however, the fault location has not been separated, the pointer 73 remains above the contact path 95, and when the drop bracket 96 goes down two times, the solenoid 92 is again excited and opens the isolating switch 61 after a further second.