DE245170C

DE245170C -

Info

Publication number: DE245170C
Application number: DENDAT245170D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 245170 KLASSE 21 c. GRUPPE

in Sektionen geteilt sind.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. April 1911 ab.

Die Erfindung bezieht-sich auf Sicherheitsvorrichtungen für Wechselstromanlagen der Art, daß die Speiseleiter des Systems in eine Anzahl voneinander durch Stromunterbrecher getrennter Sektionen geteilt sind. Bei solchen Systemen pflegt man Vorrichtungen zum selbsttätigen Öffnen der Stromunterbrecher an jedem Ende einer Sektion für den Fall, daß ein : Fehler in der Sektion auftritt, anzuordnen, ίο Die Erfindung bezweckt nun, solche Schutzeinrichtung einfacher und billiger zu gestalten als die bisherigen.

Man hat bereits vorgeschlagen, zwei Serientransformatoren anzuordnen, von denen sich jeder an einem Ende der Sektion, welche zu schützen war, befand. Die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren wurden durch Widerstände und Hilfs- oder Prüf drahte miteinander verbunden und an Punkte γόη einer ao unter normalen Verhältnissen gleichen Spannung in den stromdurchflossenen Prüf drähten die Auslösespulen der Stromunterbrecher gelegt, so daß sie normalerweise von keinem Strom durchflossen wurden. Irgendein Unas fall aber, der die Speiseleitersektion betraf, rief eine beträchtliche Änderung in den Spannungen der Serientransformatoren hervor und störte dadurch das elektrische Gleichgewicht im Stromkreise der Prüfdrähte, so daß die Punkte, an die die Spulen angeschlossen waren, nicht mehr Punkte gleicher Spannung blieben, sondern vielmehr ein Strom, der von ihnen ausging, die Stromunterbrecher auslöste und die Sektion ausschaltete. - Bei Anordnungen dieser Art waren die Verbindungsleitungen der Punkte gleicher Spannung sehr lang, weil entweder beide Punkte gleicher Spannung in der Nähe der Mittelpunkte oder einer an einem Ende und der andere am anderen Ende der Prüfdrähte sich befanden. Hierdurch wurde bei langen Sektionen ein beträchtlicher Leitungsaufwand für die Stromkreise erforderlich. ^: ■·.-■■-

Der Erfindung zufolge wird nun ein Punkt der Punkte gleicher Spannung für die zu beeinflussende Wicklung in der Sekundärwicklung des Serientransformators (zwischen seinen Klemmen) am Ende der Sektion, an dem der betreffende Unterbrecher liegt, angeordnet. Als anderer Punkt gleicher Spannung für die gleiche Spule wird ein Punkt in einem Widerstand im Prüf draht gewählt, und zwar in der Nähe des genannten Transformators, oder auch der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Prüf drahte so daß die Länge des Leiters, der die Punkte gleicher Spannung über die Auslösespule des Unterbrechers verbindet, nicht sehr groß ausfällt, da die beiden Punkte und der Stromunterbrecher einander sehr nahe liegen.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in fünf Figuren dargestellt.

In Fig. ι ist die Erfindung für ein Einphasensystem dargestellt. Die Sektion des Speiseleiters ϊ umfaßt die Primärwicklungenz und 3 der beiden Serientransformatoren 4 und 5, die sich an je einem Ende der Sektion befinden. Die Klemmen der Sekundärwicklungen 6

und 7 sind durch die Prüfleitungen 8 und 9 miteinander verbunden; ein Widerstand 10 passender Größe ist in den Prüfdraht 8 am Ende einer Sektion eingeschaltet, während ein gleicher Widerstand 11 sich im Prüf draht 9 am entgegengesetzten Ende der Speiseleitersektion befindet. Diese ist, wie üblich; mit zwei (nicht gezeichneten) Stromunterbrechern ausgestattet., An einem Ende ist die Auslösespule 12 des Stromunterbrechers an einen Zwischenpunkt in der Sekundärwicklung 6 des ^ Serientransformators 4 und an einem Punkt im Widerstände 10, der normalerweise dieselbe Spannung hat, angeschlossen. In ähnlicher Weise ist auf der anderen'Seite die Schaltung für die Spule 13 mit der Sekundärspule 7 und den Widerstand 11 ausgeführt. Die Arbeitsweise ist wie folgt: Die Sekundärwicklungen 6, 7 der Transformatoren 4, 5 bilden zusammen mit den Prüfdrähten 8, 9 und den entsprechenden Widerständen 10, 11 einen Prüfstromkreis, der so lange von einem normalen Strom durchflossen ist, ■ als die Größe und Richtung der Spannungen in den Primärspulen 2, 3 gleich ist. Die Spannung, die durch die Sekundärspulen 6, 7 der Transformatoren erzeugt wird, ist gleich dem Spannungsabfall in den Widerständen 10, 11 und in den Prüf drähten 8, 9.

Deshalb läßt sich eine beliebige Anzahl von Punkten in den Sekundärwicklungen 6, 7 finden, welche dieselben Spannungen besitzen wie entsprechende Punkte in den Widerständen 10 und 11. Es werden also die Erregerspulen 12, 13, die an Punkte gleicher Spannung gelegt sind, nicht vom Strom durchflossen. Wenn aber aus irgendeinem Grunde die Spannung in einer der Spulen 2, 3 der Serientransformatoren in bezug auf Größe und Rich-

40^; tung der Spannung im anderen Transforniator geändert wird, so sind die Punkte in den Serienwicklungen der Transformatoren und die ihnen entsprechenden in den Widerständen, an welche die Äuslösespulen 12, 13 gelegt sind, nicht mehr von gleicher Spannung. Die Auslösespulen werden deshalb vom Strom durchflossen und unterbrechen die Stromkreise unter Abschaltung der Speiseleitersektion. ' Fig 2 stellt die Erfindung dar in ihrer Anwendung auf einen Dreiphasenstromkreis, bei dem jeder der Leiter 14, 15, 16 mit Serientransfqrmatoren 17, 18, 19 an einem Ende der Sektion ausgestattet ist, während sich ähnliche Serientransformatoren 20, 21, 22 am anderen Ende der Sektion befinden. Die Sekundärwicklungen 23 der Serientransformatoren 17, 18, 19 stehen in Sternschaltung über die Widerstände 24. Eine ähnliche Schaltung ist auch für die Sekundärwicklungen 25 der Serientransformätoren 20, 21 und 22 gewählt. Die inneren Enden der sterngeschalteten Wicklungen 23 und 25 sind durch die Prüf drähte 26 verbunden, so daß ein Prüfdrahtsystem entsteht .mit den Wicklungen 23, 25 der Serientransformatoren und den Widerständen 24. Die Auslösespulen 12 der Stromunterbrecher an einem Ende der Sektion sind mit den einen Enden sterngeschaltet zu dem Mitteloder einem Zwischenpunkt der Sekundärwicklungen 23 der Serientransformatoren. In ahnlicher Weise sind auch die Auslösespulen 13 für die Stromunterbrecher am anderen Ende der. Sektion geschaltet. Die Serientransformatoren 17, 18, 19, 20, 21 und 22 müssen in diesem Falle so sein, daß ihre magnetischen Kerne Luftspalte besitzen, damit ihre Impedanz verringert wird.

Die Wirkung ist wie folgt: _;

Solange normale Verhältnisse herrschen, sind die Punkte in den Transformatorwicklungen 23, 25, an die die äußeren Enden der sterngeschalteten Spulen angeschlossen sind, offenbar im elektrischem Gleichgewicht. Wenn aber ein Fehler in irgendeinem der Leiter , der Sektion auftritt, so daß die relative Größe der Strömung in den beiden Sätzen der Transformatoren 17, 18, 19, 20, 21 und 22 geändert wird, so wird auch das elektrische Gleichgewicht des Prüfdrahtsystems gestört, und Lokalströme fließen durch die Spulen 12, 13, welche die Stromunterbrecher öffnen und die Sektion ausschalten.

Die Schutzvorrichtung läßt sich auch bei einem Dreiphasensystem anwenden, wenn ein Leiter geerdet ist, oder bei einem Zweiphasen-Dreileitersystem, endlich auch bei einem Einphasen-Dreileitersystem mit einem geerdeten Leiter (vgl. Fig. 3). Dieser Anordnung zufolge brauchen Serientransformatoren nur in den beiden Leitern des Systems angeordnet zu werden, welche nicht geerdet sind. Die Sekundärwicklungen 23, 25 dieser Transformatoren sind je miteinander quer verbunden und an die Prüfdrähte 8, 9 angeschlossen, deren jeder einen entsprechenden Widerstand 10, 11 aufweist. Dabei sind die Schaltungen in der Hauptsache so wie bei Fig. 1. In diesem Falle bestehen natürlich Punkte glei- > eher Spannung in den Transformatorwicklungen 23 und sind miteinander durch einen Lei- no ter 27 verbunden. Der Leiter 27 hat ersichtlicherweise dieselbe Spannung wie ein Punkt im Widerstand 10 oder im Prüf draht 8. Die Spule 12 des Stromunterbrechers am entsprechenden Ende der Sektion ist deshalb zwi- sehen diesen Punkt und Leiter 27 geschaltet. Die Verbindungen am anderen Ende sind genau gleich. Die Spulen 12, 13 sind daher nur dann stromdurchflossen, wenn ein Fehler; in der Sektion auftritt. ,

In Fig. 4 ist eine andere; Ausführungsform gezeichnet, die sich für ein Dreiphasensystem

eignet. Hierbei sind die Sekundärwicklungen 23 zweier Serientransformatoren an einem Ende der Sektion miteinander quer verbunden und an die entsprechend geschalteten Wicklungen 25 der Transformatoren am anderen Ende der Sektion durch zwei Prüfdrähte 28, 29 angeschaltet. Einer der Prüfdrähte 29 enthält vier Widerstände 30, 31, 32, 33, wobei die Widerstände 30, 31 am einen Ende, die Widerstände 32, 33 am entgegengesetzten Ende der Sektion gelegen sind. Ein Zwi-

_ schenpunkt 34 der Widerstände 30 und 31 ist über einen Widerstand 35 und die Sekundärwicklung 36 des dritten Serientransformators an die Sekundärwicklung 37 des entsprechenden Serientransformators am entgegengesetzten Ende der Sektion und über einen Widerstand 35 ebenfalls an einen Zwischenpunkt der Widerstände 32 und 33 geschaltet. Zwei Auslösespulen 38, 39 sind für die Stromunterbrecher an jedem Ende in diesem Falle vorgesehen. Die Spulen 38 sind an Zwischenpunkte in den Wicklungen 23 und 25, die Spulen 39

■■',' an Zwischen punkte in den Sekundärwicklungen 36 und 37 einerseits und anderseits an Zwischenpunkte bei den Widerständen 31 und 32 angeschlossen. Bei dieser Anordnung können Serientransformatoren mit magnetischen Stromkreisen gewöhnlicher Konstruktion gewählt werden, da der Stern, der den Spulen 38, 39 von den Sekundärspulen der ,Serientransformatoren im Falle eines auftretenden Fehlers in den Leitern zugeführt wird, durch mehrere Widerstände 30, 31 oder 31, 35 bzw. 32, 33 oder 32, 35 zu fließen hat, wobei die Impedanz der Transformatorwicklurigen nicht in Betracht gezogen zu werden braucht.

Wiederum eine andere Ausführungsform zeigt Fig. 5, ebenfalls für ein Dreiphasensystem.

Die Sekundärwicklungen 23 der beiden Serientransformatoren an jedem Ende der Sektion sind unmittelbar parallel zueinander geschaltet . und in Querverbindung an die Sekundärwicklung 36 des dritten Serientransformators angeschlossen. Die beiden geschlossenen Stromkreise, die auf diese Weise an jedem Ende der Speiseleitersektion entstehen, sind miteinander mittels der beiden Prüfdrähte 28, 29, jeder mit einem Widerstand 10, .ir an einem Ende der Speiseleitersektion verbunden. Die Auslösespule 12 des Stromunterbrechers an einem Ende der Sektion ist zwischen die Mittelpunkte der Sekundärwicklungen 23 und 36 der drei Serientransiormatoren und an einen Punkt in der Prüfleitung 28 über den Widerstand 10 geschaltet. Die Schaltungen am entgegengesetzten Ende jeder Sektion sind genau gleich. Um die Erregung ,der Spulen 12, 13 zu sichern, im Falle ein Kurzschluß zwischen den Phasenleitern 14 und 15 auftritt, müssen die Transformatoren verschiedene Umsetzungsverhältnisse haben. Die Widerstände dagegen sind ungefähr gleich groß oder klei-* ner als die Widerstände der Prüfdrähte. Die Punkte gleicher Spannung in den Sekundär-Wicklungen oder auch in' den Widerständen sind- nicht notwendig die Mittelpunkte dieser Elemente; vielmehr kann jedes Paar spannungsgleicher Punkte zu gleichem Zwecke gewählt werden.

Die Erfindung läßt sich auch verwenden, ,. um Stromunterbrecher eines Verteilungsnetzes der beschriebenen Art zu öffnen, falls eine Überlastung eintritt, indem man die Schaltungen der Auslösespulen der Stromunterbre- eher so anordnet, daß die genannten Spulen nicht an Punkte genau gleicher Spannung angeschlossen sind, sondern vielmehr von Strömen, die sich mit der Belastung in jeder Speiseleitung ändern, durchflossen werden. Dasselbe läßt sich dadurch erzielen, daß man ein Überlastuhgrelais verwendet, welches in den Stromkreis eines oder mehrerer der Prüfdrähte eingeschaltet ist.

Obwohl in den obigen Beispielen Serientransformatoren für jeden Phasenleiter angenommen wurden, läßt sich auch ein einzelner Transformator an jedem Ende der Speiseleitersektion verwenden, falls man es wünscht, wobei dieser Transformator eine Anzahl von Primärwicklungen hat, die der Anzahl der Serientransformatoren entsprechen. Die Sekundärwicklungen sind einzeln oder zu mehreren so angeordnet, daß sie die entsprechenden Wirkungen ergeben. Auch läßt sich die Erfindung für T-geschaltete Emphasen- und Mehrphäsensystenie verwenden.

Claims

Patent-Ansprüche: :

1. Schutzeinrichtung für Wechselstrom-Verteilungsanlagen, bei welchen die Speiseleiter in Sektionen geteilt sind, unter Benutzung von Serientransformatoren und betriebsmäßig stromdurchflossenen Prüfleitungen und Anschluß der Auslösespulen der Stromunterbrecher an Punkte gleicher Spannung im Prüfdrahtstromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Sektionen die Sekundärwicklungen der Serientransformatoren mit Widerständen in den Prüf drähten verbunden und die Auslösespulen (12, 13) der Stromunterbrecher an Zwischenpunkte der Sekundärwicklungen und Widerstände, welche im normalen Betriebe gleiche Spannungen haben, angelegt sind (Fig. i).

2. Einrichtung nach Anspruch ι für ein Dreiphasensystem, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende jeder Sektion die drei Sekundärwicklungen (23, 25) der Serientransformatoren, Prüfdrahte (26) und Widerstände (24) in Sternschaltung angeord-

: net sind, während die drei Auslösespulen . ' (12, 13) einerseits in Sternschaltung verbunden und anderseits an entsprechende Punkte der Sekundärwicklungen angeschaltet sind (Fig. 2).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 für ein Dreiphasen- oder Einphasen - Dreileitersystem mit einem geerdeten Leiter oder für ein Zweiphasen-Dreileitersystem, dadurch gekennzeichnet,-daß an jedem Sektionsende hur zwei Transformatoren angeordnet, deren Sekundärwicklungen (23 oder 25) miteinander quer verbunden und diese beiden geschlossenen Stromkreise durch zwei Prüf- drähte (8, 9) mit Widerständen (10, 11) verbunden sind, während die Auslösespulen

, (12, 13) der Stromunterbrecher je zwischen Punkte in den beiden Sekundärwicklungen

■ (23, 25) und einen Punkt im Prüfdräht (8, 9) geschaltet sind (Fig. 3).

4. Einrichtung nach Anspruch ι für ein Dreiphasensystem, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Sektion die Sekundärwicklungen (23 oder 25) von zwei der Serien transformatoren miteinander quer ' verbunden, diese beiden geschlossenen Stromkreise durch zwei Prüfdrähte (28, 29), -deren einer (29) Widerstände (30 bis 33) enthält, verbunden und die Sekundärwickhingen (36, 37) der dritten Transformatoren beider Enden miteinander und mit Widerständen (35) in Reihe und parallel mit einem Teil (31, 29, 32) des Widerstände (30 bis 33) enthaltenden Prüfdrahtes (29) geschaltet sind, während die Stromunterbrecher an jedem Ende zwei Auslösespulen (38, 39) haben, von denen die einen

(38) je an einen Punkt im letztgenannten Prüfdraht (29) und Zwischenpunkte in den Sekundärwicklungen der erstgenannten Transformatoren (23 oder 25), die anderen

(39) je an denselben Prüfdrahtpurikt und einen Punkt in der Sekundärwicklung (36, 37) des dritten Transformators angeschlossen sind (Fig. 4). \_;

5. Einrichtung nach Anspruch 1 für ein Dreiphasensystem, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Sektion die Sekundärwicklungen von zwei Transformatoren (23) parallel zueinander geschaltet und mit der Sekundärwicklung des dritten Transformators (36) quer verbunden sind und diese beiden geschlossenen Stromkreise durch zwei Prüf drähte (28/29) mit Widerständen (10, 11) verbunden sind, während die Auslösespulen (12, 13) der Stromunterbrecher je zwischen Punkte in den drei Sekundärwicklungen (23 und 36) und einen Punkt im Prüfdraht (28, 29) geschaltet sind (Fig. 5). .■':,.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.