DE402065C - Anordnung zum selbsttaetigen Abschalten oder zum Anzeigen fehlerhafter Leitungsstrecken - Google Patents

Description

Es sind Anordnungen vorgeschlagen worden, um mit Hilfe des Quotienten aus Strom und Spannung oder des reziproken Wertes die Entfernung des Ortes eines Kurzschlusses von einer Station zu bestimmen oder die betreffende Leitungsstrecke selbsttätig abzuschalten. Für das Abschalten macht man die Auslösezeit des Schalters von diesem Quotienten derart abhängig, daß man bei der Bestimmung

von — durch diese Anordnung die Auslösezeit

um so größer macht, je größer dieser Quotient ist, d. h. also je weiter der Fehlerort vom Ort des Schalters entfernt ist.

Dabei ist es unwesentlich, ob man durch zwei Teile der Anordnung £ und / getrennt mißt ader ob man durch den einen Teil P und durch den anderen die Watt (E-T cos φ) oder die Volt-Ampere (E · /) oder schließlich

ao die wattlose Komponente (E · / · sin φ) bestimmt. In den letztgenannten Fällen hat man dann immer außer P noch das Produkt / · E, multipliziert mit irgendeinem Faktor, der höchstens gleich Eins ist. Das Verhältnis heider Messungen ist dann proportional dem

Quotienten — . Es ist nicht einmal notwendig,

daß man genau P oder J-E bildet. Es ist auch zulässig, daß man mit dem einen Teil /!+"und mit dem anderen Teil /" · E bestimmt, wobei sogar η größer als Eins sein kann.

Wenn man die Verzögerung von dem Quotienten — oder einer ihm proportionalen Größe

abhängig macht, so erhält man für mehrere hintereinanderliegende Schalter von selbst eine Staffelung, durch die eine Selektivwirkung erzielt wird, so daß also der dem Fehlerort am nächsten liegende Schalter zuerst auslöst.

Dazu braucht man also zwei Konstruktionsglieder, deren eines ein Drehmoment beispielsweise proportional P und deren anderes ein Drehmoment proportional T · E erzeugt. Man kann beide Glieder in der Weise zusammenwirken lassen, daß das Glied, welches ein Drehmoment proportional P erzeugt und das im folgenden kurz mit Stromglied bezeichnet ist, sich schnell auf einen durch eine Feder begrenzten Ausschlag einstellt, während das andere Glied, welches im folgenden mit Wattglied bezeichnet ist, in seiner Bewegung verzögert wird, beispielsweise durch magnetische Bremsung.

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen dieser Art und besteht darin, daß das von dem Strom abhängige und das von der Spannung oder dem Produkt aus Strom und Spannung abhängige Glied durch ein elastisches Glied miteinander gekoppelt sind.

In der Abbildung ist die Anordnung für nur eine Phase dargestellt. R S T ist die Leitung, die beim Auftreten eines Fehlers, etwa

bei F, durch den Schalter ii abgeschaltet werden soll. Das Relais enthält ein Stromglied und ein Wattglied. Das Stromglied besteht aus einem Magneten 12 mit der Strom-S wicklung 13, zwischen dessen Polen sich die Scheibe 14 drehen kann.

Die Achse 15 der Scheibe ist mittels einer kräftigen Spiralfeder 16 mit dem oberen Pol des Magneten 12 verbunden, von dem zur Hervorbringung des Drehmomentes in bekannter Weise ein Teil mit einem Kurzschlußring 17 versehen ist. Da das Stromglied nicht oder nur schwach gedämpft ist, so stellt sich die Scheibe und der mit ihr starr verbundene Kontaktarm 18 je nach der Stromstärke schnell auf einen bestimmten Ausschlagwinkel ein.

Das Wattglied des Relais ist nach Art eines Zählers gebaut. Es hat einen Magneten 19, der eine Stromwicklung 20 und eine Spannungswicklung 21 trägt. Die Scheibe 22 des .Wattgliedes ist auf der Achse 23 drehbar gelagert und ihre Bewegung wird durch den Bremsmagneten 24 verzögert. Auf der Achse 23 sitzt der Kontaktarm 25.

Die Achsen 15 und 23 der beiden Glieder

des Relais sind durch ein elastisches Glied miteinander gekoppelt. Dieses Glied besteht in einer Wickelfeder 26, die gegenüber der Spiralfeder 16 am Stromglied schwach ist.

Mittels der Kontakte 18-und 25 kann der Stromkreis des Auslosemagneten 27 für den ölschalter 11 mittelbar oder unmittelbar geschlossen werden. In der Abbildung ist die mittelbare Schließung des Auslösestromkreises dargestellt.

Das Wattglied schlägt je nach dem Richtungssinn, mit dem die nutzbare oder die Fehlerenergie durch die Wicklungen hindurchfließt, in verschiedenem Sinne aus. Der Ausschlag ist für ein und dieselbe Größe des Produktes J-E der gleiche. Ist aber der Richtungssinn der Energie verschieden, so schlägt das Wattglied zwar um den gleichen Winkel, aber im entgegengesetzten Sinne von der jeweiligen Stellung des Stromgliedes aus. Bei einer Änderung der Stromstärke und damit der Watt wird demnach das aperiodisch sich einstellende Stromglied fast augenblicklich seine neue Lage einnehmen und je nach dem Ausschlagsinn des Wattgliedes dieses vor sich hinschieben oder nach sich herziehen. Dabei wird infolge seiner Bremsung durch den Magneten 24 das Wattglied längere Zeit gebrauchen, um seine endgültige neue Lage einzunehmen, als dies beim Stromglied wegen seines aperiodischen Charakters der Fall ist. Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Es sei zunächst angenommen, daß infolge eines Kurzschlusses die Spannung zusammenbricht, während der Kurzschlußstrom ebenso groß sein möge wie der bisher durchfließende Nutzstrom. Dann bleibt das Stromglied bzw. der Kontaktarm 18 in seiner vorher eingenommenen Lage stehen. Das Wattglied entwickelt aber kein eigenes Drehmoment mehr, so daß es bzw. sein Kontaktarm 25 von dem Stromglied in einer durch die Wirbelstrombremse 24 bestimmten Zeit mittels der Kupplungsfeder 26 hingezogen wird. Fallen jetzt die Stellungen der Kontaktarme 18 und 25 zusammen, so wird dadurch der Auslösestromkreis des Schalters 11 geschlossen. Anstatt einen Auslösestromkreis zu schließen, kann man mittels der Kontakte 18 und 25 auch eine optische oder akustische Anzeigevorrichtung betätigen lassen.

Da man gern mit einer festen Grundzeit arbeitet, um den Stoßkurzschlußstrom erst auf einen dem Dauer kurzschluß strom nahen Wert abklingen zu lassen, so wird erfindungsgemäß mittels der Kontakte 18 und 25 der Stromkreis eines unabhängigen Zeitrelais 28 geschlossen, welches den Stromkreis des Auslösemagneten 27 mittels der Kontakte 30 bei- spielsweise nach Ablauf von 0,5 Sek. schließt. Wenn innerhalb dieser Zeitspanne durch irgendeinen Schalter der Kurzschluß unterbrochen ist, so daß die Spannung und die · nutzbare Energielieferung wiederkehrt, so verharrt unter den angenommenen Stromverhältnissen das Stromglied unverändert in seiner Lage. Das Wattglied aber spannt die kuppelnde Feder 26 von neuem, indem es sich auf den zu treffenden Ausschlagwinkel gegenüber dem Stromglied einstellt. Dadurch wird die Schließung des Auslösestromkreises verhindert.

Wenn der Kurzschlußstrom größer als der bisher fließende Nutzstrom ist und der Fehlerort vor der betreffenden Station liegt, so daß die Fehlerenergie den entgegengesetzten Sinn wie die bisher nutzbare Energie hat, so vergrößert das Stromglied seinen Ausschlag, geht also augenblicklich auf das Wattglied zu, um gegebenenfalls dessen bisherige Lage noch zu überschreiten. Das Wattglied dagegen will infolge des veränderten Richtungssinnes der Fehlerenergie gegenüber der nutzbaren Energie seinen Ausschlagsinn gegenüber dem bisherigen umkehren. Es bewegt also zuerst verzögert seinen Kontakt 25 nach dem Kontakt 18 des Stromgliedes hin und schließt vorübergehend den Stromkreis des vom Strom unabhängigen Zeitrelais 28, um dann im anderem Sinne eine bestimmte Stellung einzunehmen.

Wenn das Zeitrelais so eingeregelt ist, daß es nur solange läuft, als es Steuerstrom erhält, dann spricht es nur einen kurzen Augenblick an, um dann sofort im Laufen wieder aufzuhören. Der Auslöser 27 ist also beim

Richtungswechsel der Fehlerenergie gegenüber der Nutzenergie verriegelt. Da außerdem beim Fließen von Energie mit erheblicher Spannung das Wattglied gegen das Stromglied einen bestimmten Ausschlag hat, ist auch in diesem Falle der Auslösestromkreis gegen den Schalter verriegelt.

Wenn die Kontakte 18 und 25 nur geringe Breite haben, erhält die Zeitrelais 28 nur dann Strom bzw. wird der Schalter 11 nur dann ausgelöst, wenn die Spannung am Wattglied fast genau Null ist. Da dies selten der Fall ist, so wird zweckmäßig einer der beiden Kontakte verbreitert. In der Abbildung ist beispielsweise der Kontakt 18 mit einem Ansatz 31 im Schaltweg des Kontaktes 25 versehen, so daß also auch bei einer gewissen Mindestleistung das Auslöserelais 27 Steuerimpuls erhält.

so Bei Außerbetriebsetzung der Leitung R-S-T hat das Wattglied keinen Ausschlag gegen das Stromglied, weil eben der Strom gleich Null ist. Die Kontakte 18 und 25 berühren daher einander. Wird nun der Schalter 11 geschlossen, so löst er auch sofort wieder aus, weil sein Auslösestromkreis geschlossen ist. Um dies zu vermeiden, wird in jder Umgebung der Nullstellung des Strom- ! gliedes das Schließen des Auslösestromkreises :

verhindert. Das geschieht beispielsweise da- j durch, daß der Stromkreis des Zeitrelais 28 durch Kontakte 32 unterbrochen wird, die j unter dem Einfluß einer vom Strom in der : Leitung T abhängigen Spule 33 stehen. Ist > die Leitung stromlos, so sind die Kontakte 32 geöffnet, so daß beim Schließen des Schal- _; ters 11 unter normalen Verhältnissen keine Auslösung erfolgt. Wird aber der Schalter ' 11 auf einen noch bestehenden Kurzschluß eingelegt, so sind die Kontakte 32 geschlossen \

und der Schalter löst nach Ablauf des Zeit- !

relais wieder aus. j

Die bisher vorgeschlagenen Anordnungen, j

bei denen das Ausschalten einer gestörten

Leitung von dem Quotienten — abhängig '

gemacht ist, haben den Nachteil, daß sie nur dann ansprechen, wenn der Kurzschlußstram ein Überstrom ist. Das ist aber sehr oft j nicht der Fall. In Überlandnetzen mit dünner Bevölkerung braucht zu Zeiten ge- i ringer Last, z. B. in mondhellen Sommernächten, nur eine kleine Maschine zu laufen, die selbst bei vollem Kurzschluß einen geringeren Strom als den normalen Nutz- ; strom der Leitung liefert. In diesem Falle wird der Schalter beim Auftreten eines Kurzschlusses nicht geöffnet. Bei der Anordnung nach der Erfindung dagegen tritt die Auslösung sicher ein.

Die beschriebene Anordnung eines Stromgliedes und eines Spannungs- bzw. Wattgliedes kann man auch dazu verwenden, um das Feld des Generators beim Auftreten eines Kurzschlusses zu entregen, damit der Selbstschalter nicht zu hoch beansprucht wird.

In vorstehendem ist ausgeführt, daß man beim Wattglied statt des Produktes / · E auch das Produkt J" · E verwenden könne. Wählt man η sehr klein, z. B. 0,2, so erhält man einen Ausschlag dieses Wattgliedes gegen das Stromglied, der sich nur unwesentlich von dem Ausschlag eines reinen Spannungsgliedes gegen das Stromglied unterscheidet. Man hat aber bei diesem Wattglied gegenüber dem reinen Spannungsglied den bedeutsamen Vorteil, daß es je nach der Richtung der durch die Leitung fließenden Energie in dem einen oder dem anderen Sinn einen Ausschlag bewirkt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Anordnung zum selbsttätigen Abschalten oder zum Anzeigen fehlerhafter Leitungsstrecken unter Benutzung einer auf dem Quotienten aus Strom und Spannung oder umgekehrt beruhenden Kombination, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Glied, beispielsweise das von der Spannung abhängige, nach Art eines Zählers sich ständig zu drehen sucht und das andere vom Strom abhängige Glied entgegen einer Richtkraft verstellbar ist und daß die beiden Glieder durch ein elastisches Glied miteinander gekuppelt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden Glieder sich aperiodisch auf einen bestimmten Ausschlag einstellt, während das andere Glied mit starker Verzögerung gegen das erste im normalen Betrieb einen bestimmten Ausschlag einnimmt, bei einem Leitungsfehler aber sich nach dem ersten Glied hinbewegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sinken des Drehmomentes des stark verzögerten Gliedes beide Glieder den Stromkreis des Auslösemagneten unmittelbar oder über ein Hilfsrelais oder Zeitrelais mittelbar schließen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung der Nullstellung des Stromgliedes das Schließen des Auslösestromkreises verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.