DE301039C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Im Hauptpatent 281140 sind Verfahren und Anordnungen zum Schutz elektrischer Leitungen gegen Störungswellen beschrieben, die dadurch wirken, daß die Störungswellen an den Enden der einzelnen Streckenabschnitte durch besondere Einrichtungen, wie Drosselspulen in den Leitungen und Kondensatoren parallel zu den Leitungen oder Widerstände, die die Energie der auftreffenden Störungswellen absorbieren, aufgehalten werden und dort durch Auslöserelais das Abschalten des gestörten Leitungsteiles bewirken.In the main patent 281140 there are methods and arrangements for protecting electrical lines described against interference waves, which act in that the interference waves at the ends of the individual route sections by special devices, such as choke coils in the Lines and capacitors in parallel with the lines or resistors that carry the energy absorb the incident interference waves, be stopped and there by trip relays cause the disrupted part of the line to be switched off.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nun einfache und besonders günstig wirkende Anordnungen, die Relaisstromkreise zu betätigen, ohne daß es erforderlich wäre, die gesamte Störungsenergie durch diese Kreise hindurchzuleiten. Der Erfindung gemäß erhält jeder Relaisstromkreis eine eigene Energiequelle.The present invention now relates to simple and particularly beneficial ones Arrangements to operate the relay circuits without the need for the entire Passing disturbance energy through these circles. According to the invention, everyone receives Relay circuit has its own energy source.

Als Stromschlußvorrichtung für diesen Relaisstromkreis dient eine Funkenstrecke, die von den S törungs wellen mittels eines von der' Hauptleitung abgezweigten Sicherungskreises erregt wird. Es wird hierbei die bekannte Erscheinung benutzt, daß man einen Lichtbogen zwischen zwei Elektroden dadurch zün-• det, daß man in dem Zwischenraum zwischen beiden Elektroden Ionen erzeugt, beispielsweise indem man zwischen den Elektroden den Funken eines Induktoriums überspringen läßt. Hierdurch wird für die Betriebsspannung eine Überbrückung von hinreichend geringem Widerstand geschaffen, so daß auch nach Unterbrechung des Funkenstromes der Lichtbogen und somit der Stromschluß bestehen bleibt. ·^; A spark gap is used as the current connection device for this relay circuit, which is excited by the disturbance waves by means of a safety circuit branched off from the main line. The known phenomenon is used here that an arc is ignited between two electrodes by generating ions in the space between the two electrodes, for example by causing the spark of an inductor to jump over between the electrodes. As a result, a bridging of sufficiently low resistance is created for the operating voltage, so that even after the spark current has been interrupted, the arc and thus the current short continue. · ^;

Die Verhältnisse seien an Fig. 1 der Zeichnung, die eine Schutzanordnung gemäß der Erfindung darstellt, näher erläutert. In dieser Figur bedeutet I eine Drosselspule, c einen Kondensator, die zusammen ein an sich bebekanntes Schutzsystem für die Leitung η bilden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ι ist nun in den Kondensatorstromkreis ein Transformator t geschaltet, an dessen Sekundärwicklung die neue Schutzanordnung angeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung -ist von der besonderen Schaltung der Fig. 1, wonach sie mit dem Kondensatorstromkreis gekuppelt ist, unabhängig; man kann sie ebensogut an eine Drosselspule gemäß Fig. 3 des Hauptpatentes oder an einen Transformator gemäß .Fig. 5 des Hauptpatentes anschließen oder sie in den Anordnungen gemäß Fig. 2 und 4 dieses Patentes Verwerten.The relationships are explained in more detail with reference to FIG. 1 of the drawing, which shows a protective arrangement according to the invention. In this figure, I denotes a choke coil, c a capacitor, which together form a known protection system for the line η . According to the exemplary embodiment according to FIG. 1, a transformer t is now connected to the capacitor circuit, to whose secondary winding the new protective arrangement is connected. The mode of operation of this arrangement is independent of the particular circuit of FIG. 1, according to which it is coupled to the capacitor circuit; you can just as well to a choke coil according to FIG. 3 of the main patent or to a transformer according to .Fig. Connect 5 of the main patent or utilize them in the arrangements according to FIGS. 2 and 4 of this patent.

Im Stromkreise der Sekundärspule des Transformators t der Fig. 1 liegt 'nun die Funkenstrecke f. Tritt eine Überspannungswelle auf, die durch den Kondensatorkreis zur Erde abgeleitet wird, so erzeugt der in der Primärwicklung des Transformators t fließende Strom eine hohe Spannung in dessen Sekundärspule,In the circuit of the secondary coil of the transformer t of Fig. 1 there is now the spark gap f. If an overvoltage wave occurs, which is diverted to earth by the capacitor circuit, the current flowing in the primary winding of the transformer t generates a high voltage in its secondary coil,

die sich über die Funkenstrecke f ausgleicht. Sobald die Funkenstrecke durch eine solche Überspannungswelle erregt wird, wird auch der Relaisstromkreis geschlossen, der aus der Batterie b zur Speisung des Relais und dem Relais r besteht. Ein Kondensator C₁ im Erregerkreis der Funkenstrecke dient dazu, diesen Kreis gegen Strom aus der Batterie b zu sperren.which equalizes over the spark gap f. As soon as the spark gap is excited by such an overvoltage wave, the relay circuit, which consists of the battery b for supplying the relay and the relay r , is also closed. A capacitor C ₁ in the excitation circuit of the spark gap is used to block this circuit against current from the battery b.

ιό Eine andere, besonders zweckmäßige Sperrvorrichtung für den Relaisstrom ist in Fig. 2 veranschaulicht. Dort sind außer der Hauptfunkenstrecke f zwei Vorfunkenstrecken f_v f_z in den Erregerkreis der Hauptfunkenstrecke geschaltet. Tritt eine Störungswelle auf, so überbrücken die auftretenden Sprungspannungen Vorfunkenstrecken und Hauptfunkenstrecke, während der Stromschluß für den Relaisstromkreis durch den Lichtbogen der Hauptfunkenstrecke gebildet wird.Another particularly useful blocking device for the relay current is illustrated in FIG. There, in addition to the main spark gap f, two pre-spark gaps f _v f _{z are connected} into the excitation circuit of the main spark gap. If a disturbance wave occurs, the jump voltages that occur bridge the pre-spark gap and the main spark gap, while the current for the relay circuit is formed by the arc of the main spark gap.

Um andererseits zu verhindern, daß die hochfrequenten Sprungwellen in den Relaisstromkreis eintreten, gibt man entweder dem Relais r selbst eine hohe Selbstinduktion oder schaltet Selbstinduktion (z. B. S₁, s₂ Fig. 2) vor das Relais.On the other hand, to prevent the high-frequency jump waves from entering the relay circuit, either the relay r itself is given a high self-induction or self-induction (e.g. S ₁ , s _2, Fig. 2) is switched in front of the relay.

Die Verwendung des Lichtbogens als Stromschlußvorrichtung für den Relaisstromkreis hat den besonderen Vorteil, daß man mit verhältnismäßig geringen in der Sekundärspule des Transformators t induzierten Spannungen bereits ein sicheres Zünden des Lichtbogens erreichen kann, insbesondere dann, wenn man als Material für die Elektroden solche Körper verwendet, die die Elektrizität gut leiten, wie z. B. Kohle, Kupfer, Nickel. Von Einfluß auf diese Verhältnisse ist naturgemäß auch die Form der Elektroden. Mit Rücksicht auf den Abbrand ist es zweckmäßig, die Elektroden als parallelstehende gestreckte Metallkörper, wie Drähte oder Bleche, auszubilden. Nach einigen hundert Zündungen bekommen diese Elektroden eine gezahnte Oberfläche, so daß sich zwei Reihen von unregelmäßig geformten Spitzen gegenüberstehen, die das Überschlagen der Sprungspannungen erleichtern. Der Relaisstromkreis wird dabei zweckmäßig an einander diametral gegenüberstehende Enden der Elektroden angeschlossen, wie dies in Fig. 4. veranschaulicht ist. Durch diese Anordnung der Anschlüsse wird die Blaswirkung der Stromschleife vermieden, die beim Anschluß an unmittelbar einander gegenüberliegende Stellen von den Elektroden und dem Lichtbogen gebildet würde. Hierdurch wird also ein stabiler Lichtbogen erzielt. The use of the arc as a circuit breaker for the relay circuit has the particular advantage that with relatively low voltages induced in the secondary coil of the transformer t , reliable ignition of the arc can be achieved, especially if such bodies are used as the material for the electrodes, that conduct electricity well, such as B. coal, copper, nickel. Naturally, the shape of the electrodes also has an influence on these conditions. With regard to the burn-off, it is expedient to design the electrodes as parallel, elongated metal bodies, such as wires or sheets. After a few hundred ignitions, these electrodes are given a serrated surface, so that two rows of irregularly shaped tips face each other, which make it easier to cross over the jump voltages. The relay circuit is expediently connected to diametrically opposite ends of the electrodes, as illustrated in FIG. This arrangement of the connections avoids the blowing effect of the current loop, which would be formed by the electrodes and the arc if the connections were made to directly opposite locations. A stable arc is thus achieved in this way.

An Stelle von Gleichstrom kann man auch Wechselstrom zur Speisung des Relaisstromkreises verwenden. Da ein Wechselstromlichtbogen zwischen den Elektroden leichter abreißt als ein Gleichstromlichtbogen, muß man entsprechend Vorsorge treffen, also die Elektroden beispielsweise ^%als parallelstehende Kohlenstäbe ausbilden.Instead of direct current, alternating current can also be used to feed the relay circuit. Since an alternating current electric arc between the electrodes easily breaks off as a DC arc, one must make corresponding provision, that form the electrodes, for ^example% as parallel standing carbon rods.

In Fig. 3 ist eine Anordnung gemäß der Erfindung veranschaulicht, wie sie sich bei Mehrphasenanlagen treffen läßt. In dieser Figur bedeuten I₁, I₂, l_z die Drosselspulen in den Netzleitungen M₁, M₂, M₃, C₁, C₂, C₃ Kondensatoren, t_1: t_z, t_s Transformatoren zur Erregung der Funkenstrecken. An die Hauptfunkenstrecke ist der Relaisstromkreis, bestehend aus dem Relais r und der Spannungsquelle b, angeschlossen. Bei dieser Anordnung sind nun die Gegenkontakte der Vorfunkenstrecken f_v f₂ für mehrere Phasen gemeinsam. Hierdurch wird es möglich, für sämtliche Phasen des Netzes mit einer einzigen Relaisanordnung auszukommen.In Fig. 3 an arrangement according to the invention is illustrated as it can be made in multi-phase systems. In this figure, I ₁ , I ₂ , l _z denote the choke coils in the power lines M ₁ , M ₂ , M ₃ , C ₁ , C ₂ , C ₃ capacitors, t _1: t _z , t _s transformers for exciting the spark gaps. The relay circuit, consisting of the relay r and the voltage source b, is connected to the main spark gap. In this arrangement, the mating contacts of the pre-spark gaps f _v f ₂ are now common for several phases. This makes it possible to manage with a single relay arrangement for all phases of the network.

Um den Abbrand der Elektroden zu vermindern, kann man die bekannten Maßnahmen treffen, also beispielsweise die Elektroden in ein Gefäß einschließen, welches mit,einem indifferenten Gase, beispielsweise Stickstoff, gefüllt ist. Ein weiteres Mittel zur Verminderung des Abbrandes der Lichtbogenelektroden besteht darin, daß der Lichtbogen nach jeder erfolgten Zündung durch Öffnen des Relaisstromkreises unterbrochen wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 veranschaulicht. Sobald eine Störungswelle die Funkenstrecken f_lt f, f₂ überbrückt hat und im Relaisstromkreis ein Strom fließt, wird der Kern A₁ des Relais r_± angezogen und öffnet einen Schalter S₁, der den Relaisstromkreis unterbricht. Der Lichtbogen zwischen den Elektroden von f erlischt und wird erst durch' die nächste Störungswelle wieder gezündet. Nach Unterbrechung des Stromes im Relais-Stromkreis fällt der Kern des Relais Y₁ wieder ab, der Schalter S₁ wird geschlossen.In order to reduce the erosion of the electrodes, the known measures can be taken, for example enclosing the electrodes in a vessel which is filled with an inert gas, for example nitrogen. Another means of reducing the erosion of the arc electrodes is that the arc is interrupted after each ignition by opening the relay circuit. Such an arrangement is illustrated in FIG. As soon as a disturbance wave has bridged the spark gaps f _lt f, f ₂ and a current flows in the relay circuit, the core A _{1 of} the relay r _{± is} attracted and opens a switch S ₁ , which interrupts the relay circuit. The arc between the electrodes of f is extinguished and is only re-ignited by the next disturbance wave. After interruption of the current in the relay circuit, the core of the relay Y ₁ drops out again, the switch S ₁ is closed.

In der Fig. 5 ist nun weiter ein Schutzsystem veranschaulicht, das geeignet ist, ein Leitungssystem gegen die Wirkung von Überströmen, sowie von gleichzeitig auftretenden Überströmen und Überspannungen zu sichern. Zu diesem Zweck ist außer dem Relais r_lt das über die Funkenstrecke f von Überspannungen betätigt werden soll, ein zweites Relais r₂ angeordnet, dessen Spule unmittelbar vom Leitungsstrom durchflossen wird. Tritt ein Überstrom auf, so betätigt der Kern A₂ dieses Relais die Schaltvorrichtung d, die ihrerseits den Streckenschalter g ausschaltet. Mit dem Kern A₂ ist ein Laufwerk ze>₂ verbunden, das die Bewegung des Kernes verzögert (Zeitrelais). Mit dem Kern des Relais r₁ ist ebenfalls ein Laufwerk W₁ verbunden, das die Abwärtsbewegung des Kernes A₁ verzögert und gleichzeitig die Stromschienen a_x miteinander verbindet. Das Laufwerk W₂ stelltIn FIG. 5, a protection system is now further illustrated which is suitable for protecting a line system against the effects of overcurrents and of simultaneously occurring overcurrents and overvoltages. For this purpose, apart from the relay r _lt, which is to be actuated by overvoltages via the spark gap f , a second relay r _{2 is} arranged, the coil of which is directly traversed by the line current. If an overcurrent occurs, the core A _{2 of} this relay actuates the switching device d, which in turn switches off the section switch g. A drive ze> _{2 is} connected to the core A ₂ , which delays the movement of the core (time relay). With the core of the relay _R1 is also connected to a drive W _1, which delays the downward movement of the core A ₁ and at the same time a _x connects the power rails to each other. The drive W ₂ provides

während seiner Abwärtsbewegung eine Verbindung der Stromschienen a₂ her. Sind die Stromschienen a_x und«₂ gleichzeitig geschlossen, so kann ein Strom von der Batterie δ das Relais r₃ erregen, dessen Kern A₃ ohne Zeitverzögerung auf die Schaltvorrichtung d wirkt. Tritt also im Betriebe ein Überstrom auf, so wird der Streckenschalter mit einer gewissen Zeitverzögerung betätigt. Tritt einea connection of the busbars a ₂ during its downward movement. If the busbars a _x and « ₂ are closed at the same time, a current from the battery δ can excite the relay r ₃ , the core A _{3 of} which acts on the switching device d without a time delay. So if an overcurrent occurs during operation, the section switch is actuated with a certain time delay. Kick a

ίο Uberspannungswelle allein auf, so wird zwar das Relais T₁ in Gang gasetzt, eine Wirkung auf den Streckenschalter tritt jedoch nur dann ein, wenn die Überspannungsstörung mit einem Überstrom verbunden auftritt. Durch Ein-Stellung der Laufzeiten von W₁ und w₂ hat man es in der Hand, die Betätigung des Streckenschalters g nach Wunsch einzurichten, z. B. so, daß der Schalter durch das Relais r₃ nur dann ausgelöst wird, wenn innerhalb eines gewissen Zeitraumes, der durch die Einstellung der Laufwerke W₁ und w₂ gegeben ist, nach dem Auftreten der Überspannung ein Überstrom folgt.If the overvoltage wave occurs alone, the relay T _{1 is} activated, but the section switch only has an effect if the overvoltage fault occurs in conjunction with an overcurrent. By setting the running times of W ₁ and W ₂ you have it in the hand to set up the operation of the section switch g as desired, z. B. so that the switch is triggered by the relay r ₃ only if, within a certain period of time, which is given by the setting of the drives W ₁ and W ₂ , after the occurrence of the overvoltage, an overcurrent follows.

Die Anordnung nach Fig. 5 läßt sich auch ohne weiteres für Mehrphasensysteme verwenden, und zwar ist auch bei diesen nur ein Spannungsauslöser r_s und ein Zwischenrelais V₁ erforderlich, wenn man nur die Gegenelektroden so vereinigt, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist.The arrangement according to FIG. 5 can also be used without further ado for multiphase systems, namely only one voltage release r _s and one intermediate relay V _{1 are} required for these, if only the counter electrodes are combined as illustrated in FIG.

Claims

Patent Claims:

ι-. Arrangement for the protection of electrical lines against interference waves, according to patent 281140, characterized in that a spark generated by the interference wave by means of a safety circuit (t, C ₁ , f) branched off from the main line (s) is used as a current connection device for the current from its own voltage source (δ ) powered trip relay circuit (δ, r, f) is used. 2. Protection arrangement according to claim 1, characterized by _{per se known current (C 1} Fig. 1) or voltage locks (s _x , s ₂ Fig. 2) in the fuse or trip relay circuit to current connections of one circuit to the other prevent or to keep the high-frequency interference waves away.

3. Protection arrangement according to claim 1 or 2, characterized by pre-spark gaps (f _v f ₂ ) in the excitation circuit of the main spark gap (f).

4. Main spark gap for the protective arrangement according to claim 1 or the following, characterized by electrodes (z. B. Fig. 4), which are in a known manner on a larger area parallel to each other extend.

'5. main spark gap according to claim 4, characterized in that the power connections of the relay circuit to the electrodes are arranged diametrically to each other (Fig. 4).

6. Protection arrangement according to claim 1 or the following for multi-phase systems, characterized by for 'several phases common mating contacts ( f _ly f _% , Fig. 3) for the spark gaps of the individual phases.

7. Protection arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the trip relay circuit ( ¹ J, T ₁ , f Fig. 5) is interrupted after the ignition of the main spark gap (f).

8. Protection arrangement according to claim 7, characterized in that the relay (^ ₁ ) in the current-carrying state in a manner known for remote switches _{actuates a switch (S 1} ) which interrupts the relay circuit (δ, r _lt S ₁ , f) ( Fig. 5).

9. Protection arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the fall of the relay core (A ₁ Fig. 5) is delayed by a time switch device (W ₁ , a _v z. B. drive) which is applied to the operating circuit of the main line switch (g ) acts (by means of r ₃ , k _s , d).

10. Protection arrangement according to claim 9, characterized in that the time switching device (r _v W ₁ , U ₁ Fig. 5), which is actuated in the case of overvoltage waves occurring in the network by exciting the main spark gap (f) , in series with one of overcurrents actuated time switch _device (r 2l w ₂ , a ₂ ) the actuating circuit (δ, (I ₁ , r _3. a ₂ ) of the main line switch (g) only closes when overcurrents and overvoltages occur at the same time.

11. Protection arrangement according to claim io, characterized in that the overcurrent actuated time switching device (r ₂ , W ₂ , a ₂ ) also independent of the protection arrangement for voltage waves (f, r _lt W ₁ , U ₁ ) on the main switch (g ) works.

1 sheet of drawings.