Distanzabhängige Schntzeinrichtnng. Zuni Schutze für :dreiphasige Netze hat man bereits empfohlen, ein einziges Relais anzuordnen, dessen Strom- und Spannungs wicklungen jeweils so geschaltet -werden, dass sie immer vom, Fehlerstrom und von der vom Fehler betroffenen Spannung erregt werden. Derartige Einrichtungen sind in der Regel für Netze mit starr geerdetem Sternpunkt nicht; geeignet.
1'm auch für starr geerdete Netze mit einem einzigen Distanzrelais auszukommen, schlägt die Erfindung vor, die Stromspulen eines einzigen Distanzrelais von den Strömen dreier in Summenschaltung angeordneter Stromwandler :
derart zu beeinflussen, da.ss die Amperewindungen bei Phasenkurzsehlüs- se n den Phasenströmen, bei Erdkurzsühlüs- sen dem Asymmetriestrom proportional ,sind, und dass gleichzeitig die Spannungsspulen bei Kurzschlüssen von der verketteten Span nung der betroffenen Phasen, bei. Erdschlü:s- sen von der Erd@schlussspannung der betrof fenen Phase beeinflusst sind.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In :die Netzleitung R ST sind drei Stromwandler 1, 2, 3 ein gebaut, die in Asymmetrieschaltung über die Stromspulen II des Anwurfelementes und F des Zeitablaufgliedes eines Distanzrelais, so wie die Stromspule D eines Erd@schlussrelais verbunden sind.
Unmittelbar in Serie mit den Stromwandlern 1 und 3 sind Anregerelais A und C derart eingebaut, ,dass .sie vom Phasen strom beeinflusst werden. Die Distanzrelais- wieklungen F und H sind mit ihren End punkten weiterhin über einen Umschalter dl an zwei in Achterschaltung liegende Strom wandler .1 und 5 gelegt.
Der Um@s,chalter d, wird vom Erdsühlussrelais D .derart betätigt; dass er die Stromwandler d, 5 kurzschliesst. Parallel zum Distanzrelais ist eine Impedanz ,S' gelegt, welche beim gleichzeitigen An sprechen der Relais A und C eingeschaltet wird. Der Betätigungskontakt ist dement- sprechend mit den kleinen Buchstaben a + c bezeichnet.
Die Spannungsspule E des Distanzrelais ist über verschiedene Kontakte a, <I>c,</I> d-, d3 an einen .Spannungswandler 6 geschaltet. Die Kontakte werden dabei von denjenigen Relais- betätigt, die mit denselben Buch staben, aber in grosser .Schrift, bezeichnet sind. Die Kontakte des Spannungskreises sind dabei so angeordnet, @dass die Spannungs spule bei einem Phasenkurzschluss an die vom Fehler betroffenen Phasen gelegt wird, bei einem Phasenerd,schluss, zwischen die fehler behaftete Phase und Erde.
Bei einem zweiphasigen Kurzschluss zwi cken den Phasen R S wird den WiAlun- gen F und H über den Wandler 4,der Kurz- schlussstrom der Phase B zugeführt. Das Überstromrelais A spricht an und schaltet durch Betätigung seines Kontaktes a die Spannungsspule E an die Spannung r-s. Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen<B>S</B>T erhalten die Stromspulen des Distanzrelais über den Wandler
5 den Strom der Phase T zugeführt und durch Betätigung des Kon taktes c die .Spannung s-t. Bei zweiphasi gem Kurzschluss<I>R T</I> liefern die Wandler 4 und 5 den doppelten Kurzschlussstrom. Da mit aber dieser nicht auch in dem Relais wirksam wird, wird der Kontakt a + c be tätigt und damit ein hZebenschluss zu dem Relais gelegt, welcher den Kurzschlussstrom auf die Hälfe vermindert.
Die Betätigung des Kontaktes a + c kann dabei durch elek trische oder mechanische Abhängigkeit der beiden Relais A und C leicht erreicht wer den. Die Spannungsspule E wird bei einem Kurzschluss zwischen P und T infolge der Betätigung der Kontakte a und c an die Spannung r-t ,gelegt. Bei dreiphasigem Kurzschluss werden die .drei Kontakte a, c und a + c betätigt, so dass die ,Stromspule ,den halben verketteten Strom und die Span nungsspule die Spannung zwischen R und T zugeführt erhält.
Das Relais misst somit bei allen Phasenkurzschlüssen die doppelte Phasenimpedanz zwischen Relaiseinbauort und Kurzschlussstelle.
Bei einem Erdkurzschluss spricht in allen Fällen das Relais D an und betätigt die Kontakte dl und d2, sowie d3. Dadurch wer den die Stromspulen F und H des Distanz relais von den Wandlern 4 und 5 abgeschal tet, so dass sie lediglich vom Asymmetrie- stromerregt werden. Die Spannungsspule E wird gleichzeitig über d2 an .den Nullpunkt e des Spannungswandlers ,gelegt und über die Kontakte a, c und d. an die jeweils vom Fehler betroffene Phase.
Hierbei ist. angenommen, dass bei Kurz schlüssen der Strom auf dem Wege vom Ein bauort des Selektivrelais bis zur Kurzschluss- stelle dieselbe Impedanz im Phasenleiter vor findet, wie auf dem Rückwege .durch Erde bezw. durch einen Nulleiter. Dies trifft auch im allgemeinen zu.
Nur, wenn Kurzschluss- reaktanzen in das Netz eingebaut sind, durch läuft der Strom bei zweiphasigem Kurz schluss auf seinem Hin- und Rückweg durch .die Phasenleitungen zweimal die Leitungs impedanz und zweimal die Spulenimpedanz, bei einphasigem Kurzschluss dagegen auf dem Hinweg nur -einmal die Leitungsimpedanz und die,Spulenimpedanz und auf dem Rück weg die Erdleitung, welche gleich der Lei tungsimpedanz gesetzt werden kann. Die Impedanz der Reaktanzspule ist also in die- ,sein Falle nur einmal wirksam.
Infolgedessen misst das Selektivrelais eine zu geringe Fehlerentfernung. Um dies zu vermeiden, ist bei einem Erdschluss der in den Stromwick lungen des. Distanzrelais wirksame Strom gegenüber dem tatsächlichen Wert des Asymmetriestromes im selben Verhältnis zu verkleinern, in dem die Impedanz der Strom schleife Z + Zn bei Erdkurzschluss zur Im pedanz der Stromschleife 2-Z bei zweiphasi- gem Kurzschluss steht.
Dies wird beispiels weise dadurch erreicht, dass die Wandler 1, 2 und 6, welche den Asymmetriestrom liefern, ein entsprechend grösseres Über setzungsverhältnis erhalten als die Wandler 4 und 5, welche die Phasenkurzschlussströme abnehmen. Bei Verwendung von Stromwand lern gleicher Übersetzung kann dasselbe Ziel duieh Einschalten eines Zwischenstromwand- lers mit entsprechendem Übersetzungsver hältnis in den Asymmetriestromkreis erreicht werden.
Der Unterschied der Impedanzen bei zweipoligem Kurzschluss 2 Z und Erdkurz schluss Z -E- Zr kann aber auch durch Er höhung der zugeführten Erdspannungen be- riicksiehtigt werden. Einem Zwischenspan- nungswandler ist eine Übersetzung 2Z:Z+ZE zu geben.
Man könnte auch das Distanzrelais mit zwei Stromwicklungen ausrüsten, derart, dass ,die. eine im Asymmetriestromkreis liegt, die andere an den Stromwandlern 4 und 5 in der gezeichneten Schaltung. Die Anordnung der Kontakte bliebe aber :dieselbe.
Es ist aber weiterhin möglich, bei der Ausbildung der Wicklungen die verschiedene Impedanz bei einem Phasenkurzsehluss und einem Erdkurz- schlu3 zu berücksichtigen, derart, dass sich die AW beider Kreise wie 2 Z : (Z + ZE) verhalten.
Um nun die Anordnung zu verbilligen, ist es möglich, mit drei Hochspannungs- stromwandlern auszukommen, wie im Aus führungsbeispiel nach Abb. 2 gezeigt ist. Die Wandler 4 und 5 werden in diesem Falle in ilen Sekundärkreis der Wandler 1 und 3 gelegt, unter Berücksichtigung des Über setzungsverhältnisses. Im übrigen bleibt .die Schaltung im Strompfad dieselbe. Bei dem Ausführungsbeispiel .der Abb. 2 sind statt der Überstromanregerelais A und C Unter spannungsanregerelais. A'<B>C</B> vorgesehen.
Fer ner besitzt das Anwurfelement des Distanz relais ausser der Stromwicklung H eine Span nungswicklung G, wodurch ein spannungsab hängiger Überstromanwurf erzielt wird, wie er in Netzen mit :schwankendem Kurzschluss- strom erwünscht ist. Bei Ansprechendes An wurfrelais schliesst sieh der Kontakt h, und dadurch wird die Spannungsspule E erregt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 3 sind nur drei Stromwandler 1, 2, 3 erforder lich. Diese sind in Stern geschaltet und über Anregeglieder A, $, C, sowie die Kontakte dl" eines Umschalters d, und<I>t"</I> eines Um schalters t. zu einem weiteren Sternpunkt ver einigt, der über die Stromwicklungen des Distanzrelais F und H, sowie über die Stromspule D des Erdschlussrelais mit dem ersten Sternpunkt der Wandler verbunden ist.
Der in die Verbindungsleitung :des An regerelais B mit dem Distanzrelais einge baute Umschalter dl wird von .dem Erd- sehlussrelais <I>D</I> betätigt. Die Kontakte d,' und d," sind an die Anschlusspunkte des Distanzrelais gelegt. Der in der Verbindungs leitung des Anregerelais C angeordnete Um schalter<I>t</I> ist mit seinem Kontakt<I>t'</I> an eine Klemme des Anregerelais. B gelegt, mit seinem Kontakt t" mit dem Distanzrelais verbunden.
Der Umschalter t wird dann be tätigt, wenn ein Kurzschluss. zwischen den Leitungen S und T auftritt. Um dies zu er reichen, ist ein Zwischenrelais T vorgesehen, in .dessen Erregerkreis ein von dem Relais A betätigter Ruhekontakt a, sowie ein von dem Relais C betätigter Arbeitskontakt c liegt.
Das Relais T wird erregt, wenn zwar das Relais C anspricht, also ein Überstrom in der Phase T vorhanden ist, wenn aber nicht gleichzeitig auch der Überstrom in der Phase R auftritt. -Es ist natürlich möglich, an Stelle der gezeichneten elektrischen eine mechanische Verriegelung vorzunehmen.
Die Spannungswicklung E des Distanz- relais ist über Umschaltkontakte<B>42,</B><I>a, b, c</I> und a + c mit den Klemmen des Span- nungswandlers 6 verbunden. Die Kontakte werden durch die mit gleichen grossen Buch staben bezeichneten Relais aus. den gezeich neten Ruhestellungen umgelegt.
Die Kon- taktanordnung im Spannungskreis unter scheidet sich von der Abb. 1, im wesent lichen dadurch, dass, der Kontakt a + c vor gesehen ist, der an einem Punkt 0' eines Hilfswandlers 7 geführt ist.
Dieser dient da zu, -dem Relais bei einem dreipoligen Kurz- sehluss die Spannung r-o' zuzuführen, wel- ,chedieselbe Phasenlage hat wie die Span nung r-o, aber mit Hilfe des Zwischen- wandlers 7 auf -den doppelten Wert ver grössert ist.
Dadurch wird erreicht, dass das Selektivrelais" ebenso wie bei zweipoligem Kurz.schluss, auch bei dreipoligem Kurz schluss die doppelte Phasenimpedanz misst. Im einzelnen. ergibt sich folgende Arbeits weise der Anordnung: Bei einem zweipoli gen Kurzschluss zwischen den Phasen R und S, sowie zwischen den Phasen R und T, ferner bei einem dreipoligen Kurzschlüss wird keiner der im Stromkreis liegenden Um schalter d1 und t betätigt.
Das Distanzrelais erhält somit in all diesen Kurzschlussfällen den Strom der Phase R, und die Spannungs spule E wird dabei jeweils zwischen die vom Fehler betroffenen Phasen gelegt, bei einem Kurzschluss zwischen R und S durch Betä tigung der Kontakte a und<I>b</I> zwischen<I>r</I> und s, bei einem Kurzschluss zwischen R und T durch Betätigung des Kontaktes a. zwischen <I>r</I> und<I>t.</I> Die Betätigung der Kontakte c und a + c ist dabei wirkungslos.
Bei dreipoligem Kurzschluss wird dagegen infolge der zusätz lichen Betätigung des Kontaktes b die Span nungsspule E zwischen r und den Punkt 0' g o elegt, so dass das Relais, wie bereits ausein- andergesetzt, die doppelte Phasenspannung erhält. Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen S und<I>T</I> wird dagegen das Relais<I>T</I> erregt und somit der Kontakt<I>t</I> auf<I>t"</I> um geschaltet.
Infolgedessen wird ausser dem Stromwandler 1 auch der Stromwandler 3 an das Distanzrelais gelegt. Da aber Phase R einen Kurzschlussstrom nicht führt, ist in dem Distanzrelais lediglich der Strom der Phase T wirksam. Die Spannungswicklung E wird in diesem Kurzschlussfall durch Be tätigung der Kontakte b und c an die Span nung zwischen<I>s</I> und<I>t</I> gelegt.
Bei jedem Erdkurzschluss werden die Kontakte dl und d. umgelegt. Gleichgültig, ob der Kontakt t betätigt wird, sind in die sem Falle die Wicklungen F und 1I zwi schen die beiden Sternpunkte .der Wandler 1, 9' und 3 gelegt. Sie werden also vom Asym- metriestrom erregt.
Durch die Betätigung -des Kontaktes d" und der Kontakte<I>a,</I> b und c, je nach der vom Erdkurzschluss betroffe nen Phase, wird gleichzeitig die Spannungs spule E jeweils an diejenige Phasenspan nung gelegt, die den Erdschlussstrom führt. Das Relais misst also auch bei einem Erd- kurzsehluss ebenso wie bei einem Phasen- kurzschluss (ungefähr) die doppelte Phasen impedanz.
Die Spannungsspule E wird bei .dem gezeichneten Beispiel dureh das An sprechen des Anwurfrelais der Stromspule H und der Spannungsspule G und die Betäti gung des Kontaktes h, erregt und damit das Distanzrelais in Gang gesetzt.
Der Kontakt t kann auch normalerweise an t" gelegt sein. Er muss auf t' nur dann umgeschaltet werden, wenn A anspricht. Da durch wird eine besondere Verriegelung er spart, ebenso eine besondere Erregerspule T, der Kontakt<I>t</I> kann in dem Relais<I>A</I> selbst untergebracht werden.
Bei der Schaltanordnung in Abb. .l sind zur Gewinnung der Fehlerströme drei auf einem gemeinsamen Eisenkern liegende Wick lungen F, F=, F3 angeordnet, F1 und F@ sind fest zwischen die drei Wandler .gelegt, und zwar F1 zwischen die Wandler 1 und 2, F#, zwischen 2 und 3.
Der gemeinsame Terbin- dungspunkt zwischen F1 und F2 der an die Phase S gelegt ist, ist über einen Kon takt b1, der von dem Relais B derselben Phase .S betätigt wird, normalerweise mit dem Sternpunkt -der Wandler verbunden,
bei Betätigung des Kontaktes b1 unter Zwischen schaltung der Wicklung F@. Ein Neben schlusswiderstand S ist zwischen die nicht miteinander verbundenen Endpunkte der Wicklungen F1 und F_ über einen Kon takt a -;- c gelegt, .der bei gleichzeitigem Ansprechen der Relais A und C geschlossen wird.
Die Spannungswicklung E ist über die Kontakte a, <I>b,</I> c und<I>d</I> an den Spannungs wandler 6 so gelegt, dass jeweils die vom Fehler betroffene Phasen- oder verkettete Spannung in dem Relais wirksam wird.
Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen R und S erscheint der Fehlerstrom nur in der Wicklung F1. Das Relais B schal tet um. Da aber ein Asymmetriestrom nicht vorhanden ist, bleibt dies ohne Wirkung. Im Spannungskreis wird nun durch Betätigung des Kontaktes a die Spannungsspule E zwi schen r und s .gelegt. Die Umschaltung des Kontaktes b:: <I>ist</I> ohne Wirkung. Ein Kurz schluss zwischen den Phasen<B>8</B> und T ruft einen Strom in der Wicklung F_ hervor.
Auch hier bleibt die Umschaltung der Kon takte bi und b@ ohne Bedeutung. Im Span nungskreis wird der Kontakt c umgelegt und dadurch die Spannungsspule E zwi schen s und t geschaltet. Bei einem Kurz schluss zwischen T und R tritt Strom in F, und F, auf. Dadurch, dass aber durch Betä tigung des Kontaktes ca -I- c der Nebenschluss eingeschaltet wird, wird der Strom auf die Hälfte vermindert, das heisst auf densel ben Wert wie bei den Kurzschlussfällen zwi schen<B>8</B> und T und<B>8</B> und R.
Im Spannungs kreis legen die Kontakte a und c die Span nungsspule F zwischen<I>r</I> und<I>t.</I>
Bei einem dreiphasigen Kurzschluss sind die Schaltbedingungen dieselben wie bei einem Kurzschluss zwischen R und T. Die Betätigung der Kontakte b, und b.2 bleibt bedeutungslos.
Bei einem Erdkurzschluss zwischen den Phasen R und 0 tritt der Fehlerstrom in der Wicklung F1, bei einem Erdschluss zwischen <I>T</I> und 0 in der Wicklung<I>F,</I> auf, bei einem Erdschluss zwischen S und 0 wird der Kon takt b, betätigt und dadurch die Wicklung F., eingeschaltet, die allein den Fehlerstrom führt. Im Spannungskreis erfolgen, wie leicht anhand der Abbildung zu ersehen ist, diejenigen Umschaltungen, die die Span nungsspule F jeweils zwischen die vom Fehler betroffene Phase und Erde legen.
Die Anordnung hat den übrigen Aus führungsbeispielen gegdnüber den Vorteil, dass der Umschaltkontakt im Stromkreis b1 nur in einem einzigen Kurzschlussfalle in Tätigkeit tritt, so dass die Einrichtung die doppelte Sicherheit bietet.
Die Wicklungen F1, F2, F3 können unmit telbar dem Distanzrelais angehören oder auch einem Zwischenwandler, an dessen Sekundärwicklung das, Distanzrelais an geschlossen wird.