DE349974C - Anordnung zur selbsttaetigen Abschaltung von fehlerhaften Teilstrecken in Ringnetzen - Google Patents

Description

Zur Versorgung von großen Gebieten mit Elektrizität hat man die Verteilungsanlage als Ringnetz ausgebildet, das von einer Zentrale gespeist wird. Das Ringnetz ist in mehrere Teilstrecken unterteilt, an deren Enden Leitungen zu den einzelnen Verbrauchsstellen abzweigen. Damit im Fall einer Störung an irgendeiner Stelle des Ringnetzes, die beispielsweise durch Kurzschluß oder Erdschluß hervorgerufen sein kann, nur der fehlerhafte Teil abgeschaltet wird, werden die einzelnen Teilstrecken je an ihren beiden Enden mit Schaltern versehen, durch welche sie beiderseits vom Netz abgetrennt werden können. Es ist bekannt, diese Schalter mit Zeitrelais zu versehen, deren Auslösezeit um so kürzer ist, je weiter die Schalter von der Zentrale entfernt sind, und es ist auch bekannt, diese Auslösezeiten gegenläufig zu staffeln, also derart, daß sie links und rechts von der Speisestelle ab abnehmen. Auf derartige Anlagen mit gegenläufiger Staffelung der Auslösezeiten der Schalter bezieht sich die Erfindung.
Bisher wird in solchen Anlagen mit gegenläufiger Staffelung meistens von der Umkehr der Energierichtung Gebrauch gemacht, wobei zur Steuerung der Einrichtung Relais erforderlich sind, die nicht allein vom Strom, sondern auch von der Netzspannung abhängig sind.

Bei sehr starken Kurzschlüssen kann aber unter Umständen die Netzspannung so weit herabsinken, daß ein sicheres Ansprechen der Relais nicht mehr gewährleistet ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum selbsttätigen Abschalten von fehlerhaften Teilstrecken in Ringnetzen, welche vollkommen unabhängig von dem Abfall der Spannung bei Kurzschluß ist.

Die Erfindung besteht in einer Einrichtung, die die eine oder andere Schalterreihe, die in bekannter Weise gestaffelt ist, unter Zuhilfenahme entweder der normalen Betriebsspannung oder der beabsichtigt herbeigeführten, kurz andauernden Spannungslosigkeit eines Teiles des Netzes selbsttätig zur Auslösung vorbereitet, und die beim Auftreten eines Fehlers an irgendeiner Stelle des Ringnetzes mittels des Fehlerstromes die eine Seite des Ringes von der Speisungsstelle abtrennt, sodaß das Netz noch über die andere Seite gespeist wird. Der nach dem Fehler hin fließende Fehlerstrom bewirkt zunächst die Auslösung desjenigen Schalters, der der Fehlerstelle am nächsten liegt, da dieser Schalter der Staffelung entsprechend die kürzeste Auslösezeit hat. Nach Auslösen dieses Schalters wird die Abtrennung der einen Ringseite an der Speisungsstelle selbsttätig wiederaufgehoben, und der Fehlerstrom fließt alsdann auf dieser Seite nach der Fehlerstelle und bewirkt die Auslösung auch des anderen, dem Fehler am nächsten liegenden Schalters. Die Fehlerstelle ist also jetzt rechts und links vom Ring abgetrennt, und die Verteilungsanlage arbeitet normal weiter.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen ist nur eine Leitung des Ringnetzes gezeichnet. Von der Speisungsstelle T aus

fließt der Strom links und rechts in das Ringnetz, das beispielsweise in fünf Teilstrecken unterteilt ist. An den Stellen, wo sich zwei Teilstrecken berühren, gehen die Verbraucherleitungen L₁ bis L₄ ab. D^jVuslösezeiten der Schalter an den Enden der Teilstrecken sind so gewählt, daß sie bei den Schaltern g₅ bis g_x nach rechts hin und bei den Schaltern r₅,bis T₁ nach. links hin abnehmen.

Der von der Speisungsstelle T nach dem links S ißd S i b

dern f_v f_%... alle Schalthebel nach links und bereiten den Auslösestromkreis für die Schalter g_v g₂... vor.

Im Gegensatz zu den Verbrauchsstellen L₁ bis L₄ sind in der Zentrale Γ nur zwei Relais mit Kontaktgebern A₀, also kein Umschalter A erforderlich, da ja dort die Zeitverzögerungen der Relais gleich und am längsten sind. Die Einrichtung wirkt nun in folgender Weise: Tritt ein Fehler beispielsweise an dem Punkt F

liegenden Schalter r_s fließende Strom ist über zwischen den Verbrauchern L₂ und L₃ ein, so

g ₅

einen Magneten m geführt, der den rechts vom Speisepunkt liegenden Schalter A, welcher das Ringnetz einseitig abtrennt, zu öffnen vermag, wenn der Strom ein bestimmtes Maß überschreitet.

Die Einrichtung zum Abschalten der Teilstreckenschalter ist an allen Verbrauchsstellen gleich und in der Zeichnung nur für die bei den Verbrauchsstellen L₂ und L₃ Hegenden Schalter dargestellt.

Jede Abzweigstelle, z. B.
i Sk

L₂, die mit den

beiden selbsttätigen Streckenschaltern r₂ und g₃ ausgestattet ist, enthält ein Relais A₂, welches

bei Überstrom im Ringnetz anspricht und einen Elektromagneten m_% einschaltet, dessen Kern eine Sperrung des Hebels A₂ eines Umschalters in der einen Endlage bewirkt. Dieser Hebel steht unter dem Einfluß eines Elektromagneten n,_z,

, 30 der dauernd zwischen zwei Leitungen des Ringnetzes liegt, also von der Netzspannung erregt wird. Im normalen Betriebszustand des Netzes wird also durch die Netzspannung die dargestellte rechte Endlage des Hebels A₂ herbeigeführt, und bei Überstrom tritt eine Sperrung des Hebels in dieser Endlage ein.

Im Stromkreis des Sperrmagneten m_% liegt das Zeitrelais R₂₁, das auf eine bestimmte Zeit, z. B. 2 Sekunden, eingestellt ist. Es schließt die Kontakte A₂₁ des Auslösestromkreises für den Schalter r_z. Parallel zum Relais'A₂₁ liegt das Relais 2?₂₂, das nur ansprechen kann, wenn der Hebel A₂ des Umschalters nach links umgelegt ist. Dieses Relais führt beispielsweise nach 3 Sekunden die Schließung des Auslösestromkreises für den Schalter g₃ herbei.

Genau die gleiche Einrichtung ist bei den anderen Verbrauchsstellen, z. B. bei L₃, vorhanden. Der Schalter r₃ wird selbsttätig geöffnet, wenn das Zeitrelais R₃₁ z. B. nach 3 Sekunden den Auslösestromkreis schließt. Das Relais A₃₂ schließt nach beispielsweise 2 Sekunden den Auslösestromkreis des Schalters g₂. Bei Vorhandensein von Spannung im Ringnetz sprechen die Elektromagnete M₁, W₂... aller Verbrauchsstellen an und legen, wie erwähnt, die Umschalthebel A₁, A₂... nach rechts um, wodurch der Auslösestromkreis der Schalter Y₁, r%... vorbereitet und der Auslösestromkreis der Schalter g_x, g₂... unterbrochen ist. Ist keine Spannung vorhanden, so ziehen die Fefließt von der Speisungsstelle T aus ein starker Fehlerstrom nach rechts und links zum Fehlerort hin. Der Magnet m spricht an und öffnet den Schalter A, so daß der Fehlerstrom jetzt nur noch nach links über r₃ zum Fehler fließt. Die Relais k_z und A₄ schließen den Stromkreis ihrer Sperrmagnete m_a und m_A. Die Zeitrelais der Schalter r₃, /₄, T₅ sprechen an, undjiasjenige_ mit der kürzesten Zeiteinstellung, nämlich das Relais .R₃₁ des Schalters r_s, schaltet zuerst aus. Nun treten wieder normale Stromverhältnisse in dem linken Zweig des Ringnetzes bis zum Schalter r_s hin ein, und der Überstrom in den Relais k₃, A₄ und dem Magneten m verschwindet. Der Schalter A wird durch Federkraft wieder eingelegt, und nun fließt der Fehlerstrom über die rechte Seite des Ringnetzes über g₃ zum Fehler. Im Augenblick des Auslösens des Schalters r₃ war aber die rechte Seite des Ringnetzes von A bis r_s kurze Zeit spannungslos geworden. Die Magnete W₁, W₂ ... wurden daher stromlos, und die Federn f_x, f_%... legten die Schalthebel A₁, A₂... nach links um. Beim darauffolgenden Schließen des Schalters A werden die Relais U₁, k₂. ■ ■ durch den neuerdings wieder auftretenden Fehlerstrom erregt und schließen den Stromkreis der Sperrmagnete M₁, m,..„ so daß die Hebel A₁, h-... sofort in der linken Endlage gesperrt werden. Damit die Elektromagnete W₁ und W₂... ihre Hebel A₁, A₂, sobald die rechte Ringseite wieder Spannung erhält, nicht zuvor in die rechte Endlage ziehen können, werden sie mit einer Dämpfung versehen, so daß unter allen Umständen zuerst die Sperrung der Hebel h_v A₂ in der linken Endlage herbeigeführt wird. Das nicht gezeichnete Zeitrelais des Schalters g₄ und des Relais 2?₂₂ des Schalters g₃ sprechen an, und das auf die kürzeste Zeit eingestellte Relais .R₂₂ schließt seinen Auslösestromkreis, so daß der Schalter g₃ ausgelöst wird. Nun ist die fehlerhafte Strecke links und rechts durch r₃ und g₃ abgeschaltet, und auch in dem rechten Teil des Ringnetzes treten wieder normale Strom Verhältnisse ein, so daß die Relais A₁, A₂... wieder die Sperrstromkreise öffnen und die Umschalthebel A₁, A₂... wieder in die rechte Endlage gezogen werden. iao

Um die Anordnung auch für durch einseitige Erdschlüsse hervorgerufene Netzfehler ver-

wendbar zu machen, werden die Wicklungsnullpunkte der Stromerzeuger der Speisestellen geerdet, um dadurch einen geschlossenen Fehlerstromkreis zu schaffen.

Zur selbsttätigen Ringtrennung durch den Schalter A bieten sich noch andere Ausführungsformen. Eine besteht darin, daß der Magnet m nicht auf der einen Ringseite, sondern in der Speiseleitung T liegt. Der Schalter A muß dann

ίο so beschaffen sein, daß er, wie oben beschrieben, beim Auftreten des Fehlerströmes augenblicklich auslöst und beim erstmaligen Verschwinden des Fehlerstromes wieder einschaltet, aber dann trotz des Wiederauftretens des Fehlerstromes durch eine Verzögerungseinrichtung so lange eingeschaltet gehalten wird, bis mit Sicherheit die Fehlerstelle auch von der anderen Seite des Ringes abgeschaltet ist. Zu diesem Zweck muß die Dauer dieser Verzögerung etwas größer sein als die größte Verzögerung des Relais in der Zentrale.

Eine andere Ausführungsform des Schalters A, bei welcher der Magnet m ebenso geschaltet ist, lehnt sich an die Konstruktion der sogenannten Lichtbogenerder an. Die Wirkungsweise ist dann so, daß der Schalter während des Bestehens des Fehlerstromes abwechselnd öffnet und schließt. Er bleibt jedesmal eine bestimmte Zeit lang geöffnet und alsdann ebensolange wieder geschlossen. Die Zeitdauer ist so gewählt, daß sie ebenfalls etwas größer ist als die längste Verzögerung der Relais in der Zentrale. Nach Aufhebung des Fehlerstromes bleibt er dauernd geschlossen.

Bei Anwendung der letztgenannten Schalteranordnung läßt es sich unter sinngemäßer Durchführung der gegenläufigen Staffelung ermöglichen, daß beliebig viele Zentralen auf den Ring arbeiten. Es ist dann also auch dem Spezialfall Genüge geleistet, daß zwei Zentralen durch eine Leitung miteinander verbunden sind, die mehrere Konsumstellen versorgt.

In allen Fällen läßt sich der Schalter A mit dem Schalter, ^₅ durch sinngemäße Relaisanordnung vereinigen.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Anordnung zur selbsttätigen Abschal- | tung von fehlerhaften Teilstrecken in Ringnetzen, bei denen die einzelnen Teilstrecken j von Schaltern begrenzt sind, deren Zeitrelais \ von der Speisungsstelle des Ringes aus gegen- !

   läufig gestaffelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Fehlerstrom ein Schalter (A) an der Speisungsstelle betätigt wird, der die eine Seite des Ringes so lange auftrennt, bis auf der anderen Seite des Ringes der der Störungsstelle zunächst liegende Schalter infolge des Fehlerstromes ausgelöst hat, worauf dann der Schalter (^i) sich wieder schließt und nun auch auf der anderen Seite des Ringes der der Fehlerstelle am nächsten liegende Schaltersich öffnet, so daß die Fehlerstelle auf beiden Seiten vom Ring abgetrennt ist.
2. 2. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Staffelungsreihe der Zeitrelais durch die normale Betriebsspannung, die andere Staffelungsreihe dagegen durch Spannungslosigkeit des Netzes zur Auslösung vorbereitet wird.
3. 3. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Auslösung vorbereiteten Staffelungsreihen der Zeitrelais durch eine durch den Fehlerstrom beherrschte Sperrung in der einmal eingenommenen Lage festgehalten werden.
4. 4. Ausführungsform, der Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen des Schalters (A) an der Speisungsstelle von einem Magneten (m) abhängig ist, der in der dem Schalter abgekehrten Ringseite liegt.
5. 5. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das öffnen und Schließen des Schalters an der Speisungsstelle herbeiführende Magnet in der Speiseleitung (T) liegt, und daß unmittelbar nach Schließen des Schalters eine Verzögerungseinrichtung das Wiederöffnen eine bestimmte Zeit lang verhindert.
6. 6. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das öffnen und Schließen des Schalters an der Speisungsstelle herbeiführende Magnet in der Speiseleitung (T) liegt, und daß während des Bestehens des Fehlerströmes der Schalter durch einen besonderen Mechanismus abwechselnd öffnet und schließt, in jeder Schaltstellung eine bestimmte Zeit gesperrt und nach Verschwinden des Fehlerstromes eingeschaltet bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.