DE653416C - UEberstromschutzschaltung fuer Drehstromsysteme - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Überstromrelais für die Phasen eines Drehstromnetzes. Der Erfindung liegt die bekannte Tatsache zugrunde, daß die Phasen eines -unsymmetrischen Drehstromnetzes, solange ihre geometrische Summe gleich Null bleibt, durch die Phasen zweier symmetrischer Teilsysteme ersetzt werden können, von denen das eine dieselbe Phasenfolge hat wie das unsymmetrische System, das andere rückläufige Phasenfolge.

Es ist bekannt, daß je einer von den Vektoren der beiden symmetrischen Systeme, in welche das infolge eines Leitungsfehlers unsymmetrisch gewordene System zerlegt werden kann, je ''eine Relaisspule erregt und daß beide Spulen auf dasselbe Auslöseglied gleichgerichtet einwirken. Erfinduingsgemäß ist zur Erzielung eines gleichen Ansprechstromes bei zwei- und dreipoligem Kurzschluß die vom Strom des gegenläufigen Teilsystems im Relais ausgeübte Wirkung bei gleicher Stromstärke kleiner als die Wirkung des Stromes des gleichläufigen Teilsystems. Zweckmäßig wird hierzu die Windungszahl der Spule, die von dem gegenläufigen Vektor erregt wird, kleiner bemessen als die der anderen. Um mit nur zwei Stromwandlern auszukommen, kann die Schaltung der Spule so getroffen sein, daß in jeder eine Resultierende je zweier Komponenten wirksam ist, die aus einer 3o°-Zerlegung der Phasen des unsymmetrischen Systems entstanden sind. Hierzu kann eine an sich bekannte Brückenschaltung verwendet werden, deren einander gegenüberliegende Zweige von den beiden Spulen bzw. einem Ohmschen und einem induktiven Widerstand ' und deren Diagonalen von den Sekundärwicklungen zweier in verschiedenen Phasen des Dreh-Stromnetzes liegenden Stromwandler gebildet werden.

In der Abb. 1 ist ein Schaltungsschema gemäß der Erfindung angegeben, in .den Abb. 2 bis 4 die Stromdiagramme verschiedener Kurzschlußfälle gezeichnet. 1 ist ein Überstromrelais mit zwei Spulen 2 und 3. Der Übersichtlichkeit halber sind die übrigen Teile des Relais in der Abbildung fortgelassen. Die beiden Spulen 2 und 3 liegen in zwei sich gegenüberliegenden Zweigen einer Brükkenschaltung und wirken auf dasselbe Auslösegliied (nicht dargestellt) gleichgerichtet ein. In dem dritten Zweig liegt ein induktiver Widerstand 4 und in dem vierten Zweig 'ein Ohmscheir Widerstand 5. In den Diagonalen der Brückenschaltung liegen die Sekundärwicklungen zweier Stromwandler 6 und 7, deren Primärwicklungen an den Phasen T bzw. S einer Dreiphasenleitung R, S, T lie-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hermann Neugebauer in Berlin-Spandau.

gen. Der durch den Stromwandler 6 fließende Strom/^ teilt sich in die beiden Teilströ.meI₁ und to. t_x fließt durch die Induktivität 4 und die Relaisspule 3, t₂ durch die Relaisspule 2 und den Ohmscnen Widerstand 5. Der durch den Stromwandler 7 fließende Strom Js teilt sich in die beiden Teilströme S₁ und S₂. S₁ fließt durch die Induktivität 4 und die Relaisspule 2, während S₂ durch die Relaisspule 3 und den Ohmschen Widerstand 5 fließt. Die Induktivität 4 und der Ohmsche Widerstand 5 sind im Verhältnis zu den Spulen 2 und 3 so bemessen, daß die Teilströme t_t und· Zi₂, in die sich der Strom Λ teilt, gegenüber diesen eine Phasenvor- bzw. -nacheilung von je 30⁰ haben. Das gleiche gilt von den Teilströniien S₁ und S₂ im Verhältnis zum Strom Js. Es ergibt sich dann bei normalem Betrieb das in der Abb. 2 gezeichnete Stromdiagramm, in dem die beiden Ströme Jt und Js in ihre Teilströme zerlegt sind. In dem Brückenzweig, in dem die Relaisspule 2 liegt, fließt also bei normalem Betrieb kein Strom, da die beiden durch diesen Brückenzweig fließenden Teilströme t₂ und S₁ gleich groß und einander entgegengesetzt sind. Durch die Spule 3 dagegen fließt die geometrische Summe aus den beiden Teilströmen t_% und S₂, die in Abb. 2 gestrichelt angedeutet ist und ebenso groß wie die Ströme Jt und Js oder Jr ist,

d. h. also gleich /. In der Spule 2 kommt also das gegenläufige, in der Spule 3 das gleichläufige Teilsystem· zur Wirkung.

Bed einem dreipoligen Kurzschluß bleibt, abgesehen von den Größenverhältnissen, das in Abb. 2 dargestellte Stromdiagramm bestehen. Bei einem dreipoligen Kurzschluß fließt also lediglich in der Spule 3 der Strom /, der natürlich größer ist als der normalerweise durch die Spule 3 fließende Strom und zur Betätigung des Relais 1 ausreicht.

Abb. 3 zeigt das Stromdiagramm bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen 5 und T. Die Ströme Jt und Js sind gleich groß und einander entgegengesetzt. Da die Teilströme t_t und ts bzw. S₁ ¹ und S₂ eine Phasenverschiebung von 30⁰ gegenüber' Jt bzw. Js haben, haben .sie die Größe //1/3". Der in der Spule 3 fließende Strom· setzt sich wieder zusammen aus den Teilströmen ^₁ und S₂. Ihre im der Abbildung gestrichelt dargestellte geometrische Summe beträgt, da der Winkel zwischen Zi₁ und S₂ 120⁰ betragen muß, ebenfalls //[/3. Die beiden Teilströme L₂ und S₁ stehen jetzt aber nicht mehr wie in Abb. 2 senkrecht aufeinander, sondern bilden einen Winkel von 120⁰. Ihre geometrische Summe beträgt also ebenfalls //1/3. In jeder von dem beiden Spulen fließt also" ein Strom von der Größenordnung //j/3, d. h. ■ zusammen 2 //1/3 . Damit das Relais erfindungsgemäß auch bei einem zweipoligen Kurzschluß den gleichen Ansprechstrom hat wie bei einem dreipoligen Kurzschluß, wird der Ein- ^fljijß der. Spule 2 erfindungsgemäß derart ver-Mrigert, daß das von ihr auf das Relais !,,•ausgeübte Drehmoment einem Strom ent-'spricht, der um / (2/(/3^¹I) kleiner ist als der dem Drehmoment der Spule 3 entsprechende Strom. Der Gesamtstrom, war 2·// Y¹X₁. Wenn von diesem / (2/JAp-T) abgezogen wird, erhält man einen Strom von der Größe/ sowohl bei einem zweipoligen wie bei einem dreipoligen Kurzschluß. Zu diesem Zweck wird die Windungszahl der Spule 2 entsprechend kleiner bemesseni als die der anderen Spule.

Die Abb. 4 zeigt das Stromdiagramm bei einem Kurzschluß zwischen den Phasen/? und T. Die Ströme Jt und Jr sind einander entgegengesetzt und gleich groß. Der Strom Js ist vernachlässigbar klein und verschwindet in dem Diagramm. In diesem Fall fließt in der Spule 2 lediglich die Ohmsche Komponente des Stromes Jt, d. h. t₂ und in der Spule 3 lediglich die induktive Komponente t-y. Beide haben die Größe JIY^, so daß die von den Spulen 2 und 3 ausgeübten Drehmomente wieder ebenso groß sind wie bei dem vorher erörterten Kurzschluß zwisehen den Phasen S und T.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überstromschutzschaltung für Dreh-Stromsysteme mit einer Einrichtung zur Zerlegung des infolge eines Fehlers unsymmetrisch gewordenen Systems in ein symmetrisches Teilsystem mit gleichläufiger und ein symmetrisches Teilsystem ioo mit gegenläufiger Phasenfolge und einem Überstromrelais, in welchem jedes der beiden symmetrischen Teilsysteme zur Wirkung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Ungleichheit der Ansprechstromistärke des Relais, je na*chdem, ob ein zweipoliger oder ein dreipoliger Kurzschluß entstanden ist, die vom Strom des gegenläufigen Teilsystems im Relais ausgeübte Wirkung bei gleicher angenommener, zwischen den Drehfeldsteckeranschlüssen fließender Stromstärke kleiner ist als die Wirkung des Stromes des gleichläufigen Teilsystems.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung

, des Teilsystems mit gleichläufiger Phasenfolge (1/3-1)-fach so groß ist wie die Wirkung des gegenläufigen Teilsystems gleicher Stromstärke.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Überstromrelais mit

zwei Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen, um mit nur zwei Stromwandlern auszukommen, derart geschaltet sind, daß in jeder je eine Resultienende je zweier Komponenten (Zi₁, S₂ und t₂, S₁) wirksam ist, von deren die eine (Zi₁, S₁) dem zugehörigen Phasenvektor (Jt, Js) um 30⁰ vor und die andere (zi₂, S₂) dem zugehörigen Phasenvektor (Jt, Js) um ίο 3o° nacheilt.

4. Überstromrelais nach Ansprach 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Brückenschaltung, deren einander gegenüberliegende Zweige von den beiden Spulen bzw. einem· Ohmschen und einem induktiven Widerstand und deren Diagonalen von den Sekundärwicklungen zweier in verschiedenen Phasen des Drehstromnetzes liegender Stromwandler gebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI