DE520924C

DE520924C - Selective protection for multi-phase networks

Info

Publication number: DE520924C
Application number: DES65034D
Authority: DE
Inventors: Richard Bauch
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1924-02-09
Filing date: 1924-02-09
Publication date: 1931-04-20

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
20. APRIL 1931ISSUED ON
APRIL 20, 1931

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 520 KLASSE 21 c GRUPPE M 520 CLASS 21c GROUP

Selektivschutz für Mehrphasennetze Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Februar1924 ab Selective protection for multi-phase networks Patented in the German Empire on February 9, 1924

Wenn in einem Drehstromnetz, das viele Elektromotoren speist, ein zweipoliger Kurzschluß auftritt, so nehmen diese Motoren in dem vom Kurzschluß nicht betroffenen Leiter mehr Strom auf als im normalen dreiphasigen Betrieb. Die Folge davon ist, daß, ohne daß Schwierigkeiten für den einzelnen Motor auftreten, der Mehrverbrauch an Strom sich zu einem Überstrom auswächst, welcher die Auslösung von Schaltern herbeiführt, die gar nichts mit dem Kurzschluß zu tun haben. Es tritt der Fall ein, daß Schalter an mehreren Stellen, die weit vom Kurzschluß entfeTnt sind, auslösen. Es sprechen nicht nur die Überstromrelais fälschlich an, weil sie einen sich epidemieartig über das ganze Netz ausbreitenden Kurzschlußstrom erhalten, sondern es kann auch vorkommen, daß die Energierichtungsrelais im Netz im falschen Sinne ausschlagen. Es kann sogar der Fall eintreten, daß diejenigen Energierichtungsrelais, durch welche der Kurzschlußstrom hindurchiließt und die also die kranke Teilstrecke abschalten sollen, falsch ausschlagen und dass mit den Auslösestromkreis der Schalter nicht schließen. Derartigen Übelständen soll durch die Erfindung abgeholfen werden.If there is a two-pole short circuit in a three-phase network that feeds many electric motors occurs, these motors consume more current in the conductor that is not affected by the short circuit than in the normal three-phase Operation. The consequence of this is that, without causing difficulties for the individual motor, the increased consumption of electricity grows into an overcurrent which triggers switches that have nothing to do with the short circuit. It happens that switches on several Trigger points that are far from the short circuit. It doesn't just talk the overcurrent relays wrongly because they are epidemic-like across the entire network received spreading short-circuit current, but it can also happen that the energy direction relay lash out on the net in the wrong sense. It can even happen that those energy direction relays, through which the short-circuit current flows and through which the diseased section should switch off, deflect incorrectly and that with the trigger circuit of the switch not conclude. Such inconveniences are intended to be remedied by the invention.

Gemäß der Erfindung tritt bei einer Selektivschutzeinrichtung für Mehrphasennetze, bei welcher Relais mit Strom- und Spannungsspulen in derselben Anzahl wie Phasenleitungen vorgesehen sind, je nachdem welche Phasenleitungen von dem Fehler betroffen werden, das diesen zugeordnete Relais, das von der Differenz der Ströme in den kranken Phasenleitungen erregt wird, in Tätigkeit. Auf diese Weise läßt sich am sichersten erreichen, daß nur die unmittelbar durch den Fehler hervorgerufenen Ströme und Spannungsverhältnisse eine Auslösung der Schalter her- beiführen. Es sind Schutzschaltungen bekannt, bei denen ebenfalls Relais mit Strom- und Spannungsspulen vorgesehen sind, die erst bei Eintritt eines Fehlers in Tätigkeit treten. Diese Relais werden aber nicht von der Differenz der Ströme in den kranken Leitern beeinflußt. Daher arbeiten diese Einrichtungen im Gegensatz zu Anordnungen gemäß der Erfindung auch nur bei Störungsfällen bestimmter Art zuverlässig. g₀ According to the invention occurs in a selective protection device for multi-phase networks in which relays with current and voltage coils are provided in the same number as phase lines, depending on which phase lines are affected by the error, the relay assigned to them, which is affected by the difference in the currents in the sick Phase lines is energized, in action. This is the most reliable way of ensuring that only the currents and voltage conditions directly caused by the fault cause the switches to trip. Protection circuits are known in which relays with current and voltage coils are also provided, which only come into operation when an error occurs. However, these relays are not influenced by the difference in the currents in the diseased conductors. Therefore, in contrast to arrangements according to the invention, these devices only work reliably in the event of a certain type of malfunction. g ₀

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. Von den Sammelschienen R, S, T gehen die Phasenleitungen a, b, c aus, die durch den Schalter d abgeschaltet werden, wenn die Spulen des Auslösestromkreises die Verklinkung/ aufhebt. Für die abgezweigte Leitung«, b, c sind drei Energierichtungsrelais R₁, R₂, R_& angeordnet, deren jedes mit zwei in verschiedenen Phasen liegenden Stromspulen versehen ist, um eineSome exemplary embodiments are shown in the drawing. The phase lines a, b, c go out from the busbars R, S, T and are switched off by the switch d when the coils of the tripping circuit break the latch /. For the branched line, b, c three energy direction relays R ₁ , R ₂ , R _& are arranged, each of which is provided with two current coils lying in different phases to one

'■') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:'■') The patent seeker stated as the inventor:

Richard Bauch in Berlin-Charlottenburg.Richard Bauch in Berlin-Charlottenburg.

Stromdifferenz zu_ bilden. Dadurch wird erreicht, daß die Relais auf Ströme, die der Größe und Richtung nach gleich sind, nicht ansprechen.Form current difference to_. This ensures that the relay to currents that the Size and direction are the same, do not address.

In Abb. ι sind die Spannungsspulen S₁, S₂, S3 der Relais zwischen einen künstlichen Nullpunkt η und eine Phase geschaltet. Die Stromspulen ie und 4 beispielsweise des Richtungsrelais ^₁ liegen in den Phasen α und&; die ίο Spannungsspule S₁ liegt zwischen dem Nullpunkt η und der Phase c. Die Relaisspulen können natürlich auch über Strom- bzw. Spannungswandler angeschlossen werden. Erfindungsgemäß sind nun in den Stromkreis einer der Relaisspulen, z, B. der Spannungsspule S₁, die Kontakte A₁geschaltet, die durch das in die Phasen« und& angeschlossene Schütz g offengehalten werden, solange zwischen diesen Phasen Spannung herrscht. Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Bei normalem Betriebszustand der Leitung sprechen die Energierichtungsrelais nicht an, weil ihre Spannungsspulen abgeschaltet sind. Tritt iaber ein Kurzschluß zwischen denPhasenß und b ein, so hat dies zur Folge, daß die Spannung zwischen diesen Leitungen zusammenbricht. Die Spule g" läßt daher ihren Kern fallen und schließt die Kontakte A₁ kurz, wodurch die Spannungsspule S₁ zwischen den Nullpunkt« und die Phasec geschaltet wird. Das Richtungsrelais R₁ schlägt nun aus und schließt den Stromkreis der Auslösespule e, wodurch der Schalter d geöffnet wird.In Fig. Ι the voltage coils S ₁ , S ₂ , S3 of the relay are connected between an artificial zero point η and a phase. The current coils ie and 4 of the direction relay ^ ₁ , for example, are in phases α and &; the ίο voltage coil S ₁ lies between the zero point η and the phase c. The relay coils can of course also be connected via current or voltage converters. According to the invention, the contacts A ₁ are now connected in the circuit of one of the relay coils, e.g. the voltage coil S ₁ , and are kept open by the contactor g connected in phases and as long as there is voltage between these phases. The device works in the following way: When the line is in normal operating condition, the energy direction relays do not respond because their voltage coils are switched off. If, however, a short circuit occurs between phases β and b , this has the consequence that the voltage between these lines collapses. The coil g "therefore drops its core and _{short-circuits the contacts A 1} , whereby the voltage _{coil S 1 is switched} between the zero point« and the phase c . The directional relay R ₁ now trips and closes the circuit of the trip coil e, whereby the Switch d is opened.

Tritt die Überlastung in anderen Phasen auf, so sprechen die entsprechenden Energierichtungsrelais R₂ oder/?₃ an und führen die Auslösung des Schalters d herbei.If the overload occurs in other phases, do the corresponding energy direction relays R ₂ or /? ₃ and trigger the switch d .

Anstatt die Spannungsspulen der Energierichtungsrelais zwischen einem künstlichen Nullpunkt und je einer Phase anzuschließen, kann man sie auch unmittelbar an die Dreieckspannung anschließen, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist. Die Spannungsspule S₁ ist beispielsweise zwischen die Phasen b und C₁ die Spannungsspule S₂ zwischen die Phasen c und« und die SpannungsspuleS₃ zwischen die Phasen« und& geschaltet. Im übrigen ist die ■Wirkungsweise der Einrichtung die gleiche wie die der Abb. 1.Instead of connecting the voltage coils of the energy direction relay between an artificial zero point and each phase, they can also be connected directly to the triangular voltage, as shown in Fig. 2. The voltage coil S ₁ is connected, for example, between the phases b and C _1, the voltage coil S ₂ between the phases c and and the voltage _{coil S 3} between the phases and. Otherwise, the ■ operation of the device is the same as that of Fig. 1.

go Zur Bildung der Stromdifferenz sind in den Abb. ι und 2 die Richtungsrelais mit je zwei Stromspulen versehen, die gegeneinander gerichtet sind. Man kann die Relais aber auch nur mit einer Stromspule und einer Spannungsspule ausrüsten. Eine Stromdifferenz kann dann mittels zweier Stromwandler gebildet werden, deren Primärspulen in zwei Phasen liegen und deren Sekundär spulen in Achterschaltung an die Stromspule des Energieriehtungsrelais angeschlossen sind.go To form the current difference, the direction relays are shown in Figs. ι and 2, each with two Provided current coils, which are directed against each other. But you can use the relays also equip only with a current coil and a voltage coil. A current difference can then be formed by means of two current transformers, their primary coils in two Phases lie and their secondary coils in figure eight to the current coil of the energy direction relay are connected.

In Abb. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Spannungsspulen der Energierichtungsrelais durch Überstromrelais eingeschaltet werden, die in den einzelnen Phasen eingeschaltet sind. Die Energierichtungsrelais R₁, R₂, R_s sind, wie in der Anordnung nach Abb. r, mit zwei gegeneinandergeschalteten Stromspulen und einer Spannungsspule versehen. Die Spannungsspulen S₁, S₂, S₃ sind zwischen einen künstlichen Nullpunkt ti und je eine Phase geschaltet. Die Kontakte A₁, A₂, A₃ in den Stromkreisen der Spannungsspulen werden von Spulen A₁, A₂, A₃ beehv flußt, die in den Stromkreisen von Überstromrelais m_s, tn_v tn₂ liegen. Tritt eine Überlastung in einer der Phasen a, b, c auf, so spricht das Überstromrelais der betreffenden Phase an und schließt den Stromkreis der zugehörigen Spannungsspule des Energierichtungsrelais. Dieses spricht an und schließt den Stromkreis der Auslösespule e_} durch welche die Abschaltung des Schalters el herbeigeführt wird.Fig. 3 shows an arrangement in which the voltage coils of the energy direction relays are switched on by overcurrent relays that are switched on in the individual phases. The energy direction relays R ₁ , R ₂ , R _s are, as in the arrangement according to Fig. R, provided with two counter-connected current coils and a voltage coil. The voltage coils S ₁ , S ₂ , S ₃ are connected between an artificial zero point ti and one phase each. The contacts A ₁ , A ₂ , A ₃ in the circuits of the voltage coils are _{flowed by coils A 1} , A ₂ , A ₃ , which are in the circuits of overcurrent relays m _s , tn _v tn ₂ . If an overload occurs in one of the phases a, b, c , the overcurrent relay of the relevant phase responds and closes the circuit of the associated voltage coil of the energy direction relay. This responds and closes the circuit of the trip coil e _} through which the switch el is switched off.

Abb. 4 zeigt eine Einrichtung, bei welcher die Spannungsspulen S₁, S₂, S₃ der Energierichtungsrelais dauernd zwischen zwei Phasen angeschlossen sind, während die Stromspulen im normalen Zustand der Phasen kurzgeschlossen sind. Die Spulen i_a und /j werden durch die Kontakte A₁₁ und A₁₂ kurzgeschlössen, wenn die Spule.,g· unter Spannung steht. Bricht die Spannung zusammen, so läßt die Spule g ihren Kern fallen, die Stromspulen des Energierichtungsrelais erhalten Strom, und das Relais ^₁ schlägt aus und führt die Abschaltung der Leitung herbei.Fig. 4 shows a device in which the voltage _{coils S 1} , S ₂ , S _{3 of} the energy direction relay are permanently connected between two phases, while the current coils are short-circuited in the normal state of the phases. The coils i _a and / j are _{short-circuited by the contacts A 11} and A ₁₂ when the coil., G · is under voltage. If the voltage collapses, coil g drops its core, the current coils of the energy _{direction relay receive current, and relay ^ 1} trips and disconnects the line.

Man kann die Einschaltung der Stromspulen, wie beschrieben, von dem Zusammenbrechen der Spannung abhängig machen, man kann sie aber auch von Überstromrelais abhängig machen, die, ähnlich wie in Abb. 3, in die drei Phasen eingeschaltet sind.One can switch on the current coils, as described, from the breakdown Make it dependent on the voltage, but you can also make it dependent on overcurrent relays which, similar to Fig. 3, are switched into the three phases.

Claims

Patent claims:

1. Selective protection for multi-phase networks, in the case of the relay with current and voltage coils are provided in the same number as phase lines, characterized in that, that, depending on which phase lines are concerned by the error that assigned to these phases is based on the difference between the phase lines flowing in the phase lines affected by the fault Currents responding relay comes into action.

2. Selective protection according to claim 1, characterized in that by the collapse the voltage between two phases, the relay provided for these two phases is activated.

3. Selective protection according to claim 1, characterized in that by over-