DE588485C - Einrichtung zur UEberwachung elektrischer Verteilungsnetze mit mehreren je einen Abwaertstransformator enthaltenden Speiseleitungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verteilungsnetze, insbesondere auf Wechselstromnetze, welche an mehreren Stellen mittels Abwärtstransformatoren von einer 5 oder mehreren Stromquellen aus gespeist werden. Für derartige Netze ist bereits vorgeschlagen worden, jeder Speiseleitung ein Energierichtungsrelais zuzuordnen, welches die zugeordnete Speiseleitung selbsttätig abschaltet, wenn beim Auftreten eines Fehlers in der Speiseleitung oder in dem in ihr angeordneten Transformator Energie vom Netz zur Speiseleitung fließt, und welches die selbsttätige Wiederanschaltung der zugeordneten Speiseleitung herbeiführt, wenn der Fehler behoben ist.

Bei diesen bekannten Einrichtungen ist das

Energierichtungsrelais so angeordnet, daß bei

' geöffnetem Netzschalter, d. i. der Schalter, der die Speiseleitung mit dem Niederspannungsnetz verbindet, ein oder mehrere seiner Wicklungen in einem die Hauptkontakte des Netzschalters überbrückenden hochohmigen Nebenschlußstromkreis liegen. Diese Anordnung ist insofern nachteilig, als eine metallische Verbindung über dem geöffneten Schalter besteht, und bei einem Fehler in den Widerständen im Nebenschlußstromkreis genügend Strom von dem Netz zum Transformator fließen kann, um den Transformator so weit zu erregen, daß · Lebensgefahr für die die Speiseleitung reparierenden Arbeiter besteht.

Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß die bei geschlossenem Netzschalter vom Strom in der Speiseleitung beeinflußte Stromspule des Energierichtungsrelais nach dem Öffnen des Netzschalters an einen Kreis gelegt wird, in dem eine dem Magnetisierungsstrom des Speisetransformators proportionell über einen Zwischenwandler gewonnene Spannung und die Spannung des Niederspannungsnetzes nach Größe und Phase miteinander verglichen werden.

Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß die Stromspule des Energierichtungsrelais bei geschlossenem Netzschalter über Hilfskontakte des Schalters in Reihe mit einer Sekundärwicklung eines in der Speiseleitung liegenden Stromtransformators liegt, und' die Hilfskontakte des Schalters die Stromwicklung beim öffnen des Schalters so umschalten, daß sie von dem Magnetisierungsstrom des Transformators in der Speiseleitung und von der Spannung des Niederspannungsnetzes erregt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist ein Ein-

phasennetz bezeichnet, welches über mehrere Speiseleitungen 3, von denen in der Zeichnung zwei dargestellt sind, von der mit einer geeigneten Stromquelle in Verbindung stehenden Sammelschiene 2 gespeist wird. Jede Speiseleitung 3 enthält einen Abwärtstransformator 4, dessen Sekundärwicklung mittels des Schalters 5 mit dem Netz 1 verbunden werden kann, und dessen Primärwicklung über den Schalter 6 an die Sammelschiene 2 angeschlossen ist. Der Transformator 4 und der Schalter 5 sind in der Nähe des Netzes 1 angeordnet, während der Schalter 6 in der die Sammelschiene 2 enthaltenden Haupt- oder Unterstation angeordnet ist.

Der Schalter 6 ist in bekannter Weise so ausgeführt, daß er von Hand willkürlich ein- oder ausgeschaltet werden kann und ferner selbsttätig beim Auftreten einer Überlastung ausgeschaltet wird. Die Auslösespule 9 ist über den Stromtransformator 10 mit der Speiseleitung verbunden, und sie öffnet bei ihrem Ansprechen die Verklinkung 8. Der Schalter 5 ist in ebenfalls bekannter Weise mit einer Ein- und Ausschaltspule versehen; der Schalter wird in der Einschaltstellung durch eine mechanische Verklinkung gehalten, welche durch die Ausschaltspule gelöst werden kann. Die Einschaltspule des Schalters 6 ist mit 11 bezeichnet und die Ausschaltspule mit 12.

Um beim Öffnen des Schalters 6 oder beim Auftreten eines Fehlers in der zugeordneten Speiseleitung 3 oder im Transformator 4 den Schalter 5 sofort zu öffnen, ist jedem Schalter 5 ein Energierichtungsrelais zugeordnet, welches die Auslösespule 12 des Schalters einschaltet, wenn ein bestimmter Betrag von Energie vom Netz ι zu der zugeordneten Speiseleitung 3 zurückfließt. Das Energierichtungsrelais 15 kann von bekannter Bauart sein. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt jedes Energierichtungsrelais eine Spannungswicklung Vj, welche dauernd am Netz 1 liegt, und eine Stromwicklung 16, welche an die Sekundärwicklung 18 eines Transformators 19 angeschlossen ist, dessen Primärwicklung 20 in Reihe mit der Sekundärwicklung des zugeordneten Transformators 4 und dem Netz 1 liegt, wenn der Schalter 5 geschlossen ist. Das Energierichtungsrelais 15 hält für gewöhnlich seine im Erregerstromkreis der Einschaltspule 11 des Schalters 5 angeordneten Kontakte 21 geschlossen. Wenn jedoch mehr als ein vorbestimmter Betrag von Energie vom Netz 1 zu einer Speiseleitung 3 fließt, dann öffnet das zugeordnete Energierichtungsrelais 15 seine Kontakte 21, während es seine im Erregerstromkreis der Auslösestromspule 12 des zugeordneten Schalters 5 liegenden Kontakte 22 schließt.

Damit jedes Energierichtungsrelais 15 auch die Wiedereinschaltung des zugeordneten Schalters 5 steuern kann, ist die Stromwicklung 16 jedes Relais 15 so angeordnet, daß sie entsprechend der Phase und Größe des Magnetisierungsstromes des zugeordneten Transformators 4 erregt wird, wenn der zugeordnete Schalter 5 offen ist.

Zu diesem Zweck ist jede Speiseleitung mit einem Stromtransformator 25 versehen, der zwei differential angeordnete Primärwicklungen 26 und 27 besitzt, die in Reihe mit der Primärbzw. Sekundärwicklung des zugeordneten Transformators 4 liegen. Ferner besitzt der Transformator 25 eine Sekundärwicklung 28, welche mit einem Steuerstromkreis 29 verbunden ist, an dem die Stromwicklung 16 des zugeordneten Energierichtungsrelais 15 angeschaltet wird, wenn der zugeordnete Schalter 5 offen ist. Da jeder Transformator 25 durch die Differenz zwischen den Primär- und Sekundärströmen des zugeordneten Transformators 4 erregt wird, ändert sich der Strom in der Sekundärwicklung 28 in seiner Phase und Größe mit dem Magnetisierungsstrom des zugeordneten Transformators 4.

Damit der Schalter nur geschlossen wird, wenn die Sekundärspannung des Transformators 4 derart ist, daß nach dem Schließen des Schalters 5 Energie vom Transformator zum Netz ι fließt, ist die Anordnung so getroffen, daß die Stromwicklung 16 des Energierichtungsrelais 15 bei geöffnetem Schalter 5 auch entsprechend Größe und Phase der Netzspannung 1 erregt wird. Daher ändert sich die Erregung der Stromwicklung 16 bei geöffnetem Schalter 5 entsprechend der relativen Größe und der relativen Phase zwischen dem Magnetisierungsstrom des zugeordneten Transformators 4 und der Spannung des Netzes 1.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Erregung der Stromwicklung 16 in Abhängigkeit von der Größe und Phase der Netzspannung mittels eines Spannungswandlers 30 herbeigeführt, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Spannungswicklung des zugeordneten Energierichtungsrelais 15 liegt, und dessen Sekundärwicklung 32 mit dem Steuerstromkreis 29 verbunden ist, so daß die Sekundärwicklungen 28 und 32 in Reihe geschaltet sind. Daher wird die Stromwicklung 16 jedes Relais 15 durch einen Strom erregt, der von dem Verhältnis der Phase und der Größe des Magnetisierungsstromes des Transformators 4 zu der Phase und Größe der Spannung des Netzes 1 abhängt. Da ferner die Phase und Größe des Magnetisierungsstromes eines Transformators in einem bestimmten Verhältnis zu der Phase und Größe der unbelasteten Sekundärspannung des Transformators steht, fließt bei geeigneter Bemessung der Wicklungen der Transformatoren 25 und 30 ein Strom solcher Phase im Verhältnis zu dem Strom über die

Spannungswicklung 17 durch die Stromwicklung 16, daß das Relais 15 seine Kontakte 22 geöffnet hält, wenn die Sekundärspannung des zugeordneten Transformators 4 nicht die für die Einschaltung des Schalters 5 erwünschte Phase und Größe im Verhältnis zu der Netzspannung besitzt. Dagegen werden die Relaiskontakte 21 geschlossen, wenn die Sekundärspannung des Transformators 4 die für die Einschaltung des Schalters 5 erwünschte Phase und Größe besitzt.

Um das richtige Verhältnis zwischen den Sekundärspannungen der Transformatoren 25 und 30 hinsichtlich ihrer Phase und Größe bei bestimmtem Magnetisierungsstrom und bei bestimmter Netzspannung einstellen zu können, sind die einstellbaren Impedanzen 34 und 35 vorgesehen, von denen die erstere in Reihe und die letztere im Nebenschluß zu der Spannungswicklung 17 des Relais 15 angeordnet sind.

Damit die Wicklung 16 bei geschlossenem Schalter 5 unabhängig von dem Steuerstromkreis 29 erregt werden kann, ist jeder Schalter 5 mit Hilfskontakten 37 versehen, welche so angeordnet sind, daß sie bei geschlossenem Schalter den zugeordneten Steuerstromkreis 29 kurzschließen und die Stromwicklung 16 des zugeordneten Relais 15 an die Sekundärwicklung 18 des Stromwandlers 19 anschließen. Jeder Schalter 5 besitzt ferner die Hilfskontakte 38, die so angeordnet sind, daß sie bei geöffnetem Schalter die Sekundärwicklung des Stromwandlers 19 kurzschließen und die Wicklung 16 des Relais 15 mit dem Steuerstromkreis 29 verbinden. . 35 Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:

Wenn die Schalter 5 und 6 einer Speiseleitung geschlossen sind, und Strom von der Sammelschiene 2 zum Netz 1 fließt, hält das zugeordnete Energierichtungsrelais 15 seine Kontakte 21 geschlossen. Die Stromwicklung 16 des Relais 15 wird durch einen Strom erregt, der sich in seiner Größe und Phase mit dem Sekundärstrom des zugeordneten Transformators 4 ändert.

Wenn in einer Speiseleitung ein Fehler auftritt, oder der Schalter 6 geöffnet wird, so daß sich die Richtung des Stromes über den Schalter 5 umkehrt, dann öffnet das zugeordnete Energierichtungsrelais 15 seine Kontakte 21, während es seine Kontakte 22 schließt. Über die Kontakte 22 wird die Auslösespule 12 des Schalters 5 mit der Sekundärseite des zugeordneten Transformators 4 verbunden, so daß der Schalter 5 geöffnet wird. Wenn der Schalter 5 herausfällt, öffnet er seine Kontakte 37, während er die Kontakte 38 schließt, so daß die Wicklung 18 des Stromwandlers 19 kurzgeschlossen und die Stromwicklung 16 des Energierichtungsrelais 15 mit dem Steuerstromkreis 29 verbunden wird. Daher wjrd bei geöffnetem Schalter 5 die Stromwicklung 16 des zugeordneten Energierichtungsrelais in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Phase und Größe der Netzspannung zu der Phase und Größe des Magnetisierungsstromes des zugeordneten Transformators 4 erregt.

Solange der Fehler auf der Speiseleitung besteht, und der Schalter 6 geöffnet ist, hält das Relais 15 seine Kontakte 22 geschlossen. Wenn dagegen der Schalter 6 geschlossen wird, und der normale Spannungszustand der Speiseleitung im Verhältnis zum Netz 1 wiederhergestellt ist, werden die Kontakte 21 des Relais 15. geschlossen und die Kontakte 22 geöffnet, so daß hierdurch die Einschaltspule 11 des Schalters 5 an die Sekundärwicklung des Transformators 4 angeschlossen und die Einschaltung des Schal-• ters 5 herbeigeführt wird. Nachdem der Schalter 5 geschlossen ist, und der Stromkreis für die Einschaltspule 11 durch die Hilfskontakte 40 unterbrochen worden ist, wird der Schalter durch die Klinke 13 in der Einschaltstellung festgehalten. Bei der Einschaltung des Schalters 5 werden die Hilfskontakte 38 geöffnet und die Hilfskontakte 37 geschlossen, so daß der Steuerstromkreis 29 kurzgeschlossen und die Stromwicklung 16 des Relais 15 wieder mit der Sekundärwicklung 18 des Stromwandlers 19 verbunden wird, damit sie bei einer darauffolgenden Umkehr der Energierichtung die Öffnung des Schalters herbeiführen kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung -zur Überwachung elektrischer Verteilungsnetze mit mehreren je einen Abwärtstransformator enthaltenden Speiseleitungen, bei der die selbsttätige An- und Abschaltung jeder Speiseleitung durch ein einen niederspannungsseitigen Schalter in der Speiseleitung steuerndes Energierichtungsrelais herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwicklung (16) des Energierichtungsrelais (15) nach dem Öffnen des Schalters (5) an einen Kreis (28,29, 32) gelegt wird, in dem eine dem Magnetisierungsstrom des Speisetransformators (4) proportionale, über einen Zwischenwandler (25) gewonnene Spannung und die gegebenenfalls über einen Zwischenwandler (30) gewonnene Spannung des Niederspannungsnetzes (1) nach Größe und Phase miteinander verglichen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwicklung (16) des Energierichtungsrelais (15) bei geschlossenem Schalter (5) über Hilfskontakte (37) des Schalters (5) mit der Sekundärwicklung (18) eines in der Speiseleitung liegenden Stromwandlers (19) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskontakte (38) des Schalters (5) die Stromwicklung (16) desEnergierichtungsrelais nach dem öffnen des Schalters parallel zu der Sekundärwicklung (32) eines Netzspannungswandlers (30) und der mit dieser in Reihe geschalteten Sekundärwicklung (28) eines Differentialwandlers (25) legen, dessen differential geschaltete Primärwicklungen (26, 27) in Reihe mit der Primär- bzw. Sekundärwicklung des Transformators (4) in der zugeordneten Speiseleitung (3) liegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskontakte (37, 38) des Schalters bei geschlossenem Schalter die Sekundärwicklung (28) des Differentialwandlers (25) und bei geöffnetem Schalter die Sekundärwicklung (18) des Stromwandlers (19) in der Sekundärseite der Speiseleitung (3) kurzschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen