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Einrichtung zur Feststellung der erdgeschlossenen Wicklungsphase von
an ein Drehstromnetz angeschlossenen Sternwicklungen Zusatz zum Patent 719 843 In
dem Patent 719 843 sind bereits Einrichtungen angegeben, die eine Feststallung der
erdgeschlossenen Wicklungsph:ase von an ein Drehstromnetz angeschlossenen Wicklungen
in Sternschaltung ermöglichen. Die Feststellung wird dabei in allen Fällen einfach
und betriebssicher mit Hilfe von wattmetrischen Relais erzielt, deren eine Spule
von der Sternpunkterdspannung beeinflußt wird, während der anderen Spule eine solche
von der gewählten Größe des Innenwinkels jedes Relais abhängige, von den Netzspannungen
abgeleitete Spannung zugeführt wird, daß die Grenzlinien der toten Zonen bzw. Ansprechzonen
der Relais in bestimmte Lagen gebracht werden. Im
übrigen sind die
Einrichtungen verschieden ausgebildet, je nachdem, ob mit den Sternwicklungsphasen
auch der Sternpunktbereich im Erd'schlußfalle erfaßt werden soll oder nicht, also
ein. vollständiger oder nur ein unvollständiger Schutz der Sternwicklungsphasen
in Betracht kommt. Für den ersten Fall ist vorgesehen, daß die Grenzlinien der toten
Zonen bzw. Ansprechzonen der wattmetrischen Relais so liegen, daß jeder :durch diese
Grenzlinien abgegrenzte Wicklungsteil der Sternwicklung sich außerhalb der allen
Relais gemeinsamen toten Zone, jedoch nur innerhalb einer einzigen Ansprechzone
befindet. Die wattmetrischen Relais sind dazu entweder nur mit einfachem Richtungssinn
oder, soweit dies nicht der Fall ist, mit einem einzigen Kontakt für jede Ausschlagsrichtung
versehen, und ihre von der Sternpunkterdspannung zu beeinflussende Spule ist nicht
einfach an die Spannung zwischen Sternpunkt und Erde gelegt, sondern an die Spannung
zwischen einer um einen Bruchteil einer Phasenspannung gegenüber dem Sternpunkt
verschobenen Klemme und Erde. Sie zeigen jedes für sich die erdgeschlossene Sternwicklungsphase
an, wobei im Falle eines Relais mit doppelseitiger Richtungsempfindlichkeit dieses
Relais zwei der Sternwicklungsphasen überwacht und durch die Ausschlagsrichtung
zum Ausdruck bringt, ob der Erdschluß in der einen oder anderen der beiden Sternwicklungsphasen
vorliegt. Die Überwachung der dritten Sternwicklungsphase einschließlich des Sternpunktbereiches
erfolgt durch das andere wattmetrische Relais. Der Sternpunktbereich wird durch
dieses Relais jedoch nur zusammen mit der Wicklungsphase erfaßt, so daß bei einem
Erdschluß im Sternpunktbereich die Anzeige diesen nicht als solchen erkennen läßt.
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Zur Erzielung der Anzeige ohne Erfassung des Sternpunktbereiches ist
nach dem Hauptpatent die Einrichtung unter Verwendung wattmetrischer Relais mit
doppelseitiger Richtungsempfindlichkeit so ausgeführt, daß die beiden Grenzlinien
der eine Wicklungsphase umschließenden toten Zone jedes Relais parallel zu dieser
Wicklungsphase liegen. Die von der Sternpunkterdspannung zu beeinflussende Spule
kann hierbei lediglich diese Spannung zugeführt :erhalten. Jede der Sternw icklungsphasen
bzw. deren bei der Anzeige zu erfassender Teil liegt in je einem der beiden Ansprechbereiche
zweier .dier wattmetrischen Relais, und die Anzeige der erdgeschlossenen Wicklungsphase
erfordert danach ein Zusammenwirken der wattmetrischen Relais derart, daß zwei von
ihnen ansprechen, während das dritte in der Ruhelage verbleibt. Übereinstimmend
ist bei diesen Einrichtungen der Anschluß der zweiten Spule derjenigen wattmetrischen
Relais, die Erdschlüsse in den Wicklungsphasen nur unter Ausschluß des Sternpunktbereiches
anzuzeigen haben, so vorgenommen, daß Grenzlinien :der toten Zone dieser Relais
parallel zu einer Sternwicklungsphase verlaufen. Bei Verwendung von wattmetrischen
Relais mit doppelseitiger Richtungsempfindlichkeit, die zwei Sternwicklungsphasen
überwachen, liegen die beiden Grenzlinien parallel zu der dritten Sternwicklungsphase,
während jede der beiden anderen Sternwicklungsphasen sich in einer der beiden Ansprechzonen
des Relais befindet.
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Die Erfindung sucht die Einrichtung des Hauptpatents dahin zu verbessern,
daß die Anzeige der erdgeschlossenen Sternwicklungsphase mit einfacheren Mitteln
bzw. vollständiger erzielt wird. Sie erreicht dies unter Verwendung zweier wattmetrischer
Relais, indem bei Überwachung zweier Sternwicklungsphasen durch ein wattmetrisches
Relais mit doppelseitiger Richtungsempfindlichkeit und parallel zur dritten Sternwicklungsphase
verlaufenden Grenzlinnen der toten Zone bzw. der Ansprechzonen für die Überwachung
der dritten Sternwi:cklungsphase ein wattmetrisches Relais benutzt wird, bei dem
die Grenzlinie der toten Zone :die beiden anderen Sternwicklungsphasen nicht schneidet,
vorzugsweise vielmehr parallel zu einer dieser Sternwicklungsphas.en verläuft. Die
beiden wattmetrischen Relais können dabei gleichartig ausgebildet und in gleicher
Weise angeschlossen sein. Sie erb bei jedes für sich durch ihr Ansprechen die Anzeige
der erdgeschlossenen Sternwicklungsphase und genügen damit ohne weiteres, sofern
nicht :eine Erfassung auch des Sternpunktbereiches erfolgen soll. Das die dritte
Sternwicklungsphase überwachende Relais bringt einen Erdschluß in dieser zur Anzeige,
während das andere Relais beim Ausschlag in der einen Richtung die Anzeige eines
Erdschlusses in der einen, beim Ausschlag in der anderen Richtung die Anzeige eines
Erdschlusses in der zweiten der beiden anderen Sternwicklungsphasen herbeiführt.
Durch ein zusätzliches wattmetrisches Relais. das ebenfalls den anderen gleichartig
ausgeführt und übereinstimmend angeschlossen sein kann, lassen sich aber auch Erdschlüsse
im Sternpunktbereich erfassen, und zwar so, daß sie als solche unmittelbar feststellbar
sind.
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In der Zeichnung sind durch die Abb. r und 3 zwei Ausführungsbeispiele
veranschaulicht, wobei Abb. z eine Einrichtung ohne Erfassung von Erdschlüssen im
Sternpunktbereich, Abb.3 eine auch diese Erdschlüss,
erfassende
Einrichtung zeigt. Die Wirkungsweise der beiden Einrichtungen ist aus der Abb. 2
bzw. 4 zu entnehmen und. soll nachstehend näher erläutert werden: Mit i und 2 ,sind
in Abb. i zwei wattmetrische Relais bezeichnet, ,deren Spulen 3 und 4 an der Sternpunkterdspannung
liegen. Der Spule 5 dies Relais i wird eine der Phasenspannung an der Wicklung
UN, der Spule. 6 .des Relais 2 eine der Phasenspannung an,der Wicklung VN
des die Stromwicklungen des Netzes RST veranschaulichenden Stromerzeugers 13 entsprechende
Spannung zugeführt. Zur Gewinnung der in .den Relais wirksamen Spannungen ist dabei
ein einziger Wandler 7 verwendet, der durch geometrische Zusammensetzung .der Spannung
des Phasenleiters gegenüber dem erdgeschlossenen Punkt und der Sternpunkterdspanmung
jeweils .die Sternphasenspannung zu ermitteln gestattet. Zu diesem Zweck sind auf
den Außenschenkeln des Wandlers sekundäre Wicklungen angeordnet, die so bemessen
sind, daß die Sternpunkterdspannung bei Leitererdschluß in ihrer Größe gleich der
Phasenspannung ist. Der Sekundärsternpunkt mp des Drehstromnetzes RST -erscheint
dabei auf einem Außenschenkel des Wandlers an einer entsprechenden Anzapfung der
darauf angeordneten sekundären Wicklung, und zwar an einem Punkt, der gegenüber
dem sekundären Knotenpunkt, der den primären Erdpunkt nachbildet, eine Wicklung
einschließt, welche eine Spannung v3 der verketteten Spannung an der Sternwicklung
liefert.
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Die Kontakte der Relais i und 2 sind mit besonderen, innen gleichartig
geschalteten Anzeigerelais 8, 9, io unmittelbar verbunden. Das Relais 8 wird demnach
beim Ansprechen des Relais i .durch die Hilfsstromquelle 14 erregt, das Relais 9
bei positivem und das Relais io bei negativem Ausschlag des Relais 2. Dementsprechend
zeigt z. B. das Relais 8 einen Erdschluß in der Sternphasenwicklung UN am
Stromerzeuger 13, das Relais 9 in der Siternphasenwicklung WN und das Relais io
in der Sternphasenwicklung VN an.
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Die Relais i und 2 .sind dabei so ausgebildet, daß sie ihr größtes
Drehmoment dann besitzen, wenn die Spannung, die in den Wicklungen 5 und 6 wirksam
ist, gegenüber der angeschlossenen Phasenspannung um 30° voreilt. Dies bedeutet,
daß bei einem Erdschluß in Phase WN an dem Relais i zwei Spannungen wirksam sind,
die in Richtung der Vektoren W1 und U2 liegen, nach Abb. 2 also .aufeinander senkrecht
stehen. Infolgedessen besitzt dieses Relais bei einem derartigen Erdschluß kein
Drehmoment. Es weist vielmehr eine tote Zone auf, die durch die gestrichelte Grenzlinie
parallel zum Vektor W1 von .seiner Ansprechzone geschieden ist. Entsprechend verhält
sich das Relais 2 bei einem Erdschluß in der Wicklung UN. Bei einem. Erdschluß
in der Wicklung UN spricht demnach lediglich das Relais i und dadurch das
Relais 8 an, da das Relais 2 ein Drehmoment überhaupt nicht erfährt. Andererseits
erfolgt bei einem Erdsch:luß in der Wicklung VN kein Ansprechen des Relais i, wohingegen
das Relais 2 in positivem Sinne zum Ansprechen kommt und .das Anzeigerelai.s 9 betätigt.
Auch bei einem Erdschluß in der Wicklung WN findet ein Ansprechen des Relais i nicht
statt, während das Relais :2 einen Ausschlag in negativem Sinne erfährt und das
Relais io dies anzeigt. Von den Relais 8, 9, io spricht demnach bei einem Erdschluß
in einer Sternwicklungsphase jeweils nur ein einziges an.
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Zur Meldung eines Erdschlusses überhaupt kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel
eine Hupe i i vorgesehen werden, die über ein Melderelais 12 bei jedem Ansprechen
eines der Anzeigerelais 8, 9, io in Gang gesetzt wird.
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Will man Erdschlüsse auch in dem Sternpunktbereich erfassen, ist es
entsprechend den Abb. 3 und 4 erforderlich, ein weiteres Relais 23 neben den Relais
21 und 22 und eine zusätzliche Spannung NE vorzusehen. Die Relais 21 und
22 entsprechen den Relais i und 2 -der Abb. i und sind dabei wieder so ausgebildet,
daß die Wicklung T% N bzw. WN in der toten Zone des Relais 21, die Wicklung
UN in der toten Zone des Relais 22 liegt. Dementsprechend werden ihre Spulen
24 und 26 mit Hilfe des Wandlers 32 von der Spannung zwischen der um einen Bruchteil
NE der Phasenspannung IWN gegenüber N
verschobenen Klemme E und Erde
beeinflußt, während die Spule 27 an die Phasenspannung Ui und die Spule 28 an die
Phasenspannung V1 gelegt ist. Die Spule 25 des zusätzlichen Relais 23 wird ebenfalls
von der Spannung des Wandlers 32 erregt, während seine Spule 29 an die Phasenspannung
W1 geschaltet ist. Zur Gewinnung der drei Sternspannungen Ui, Tli und W1 .sind zwei
Spannungswandler 30, 31 in V-Schaltung vorgesehen, und die drei Spulen 27 bis 29
sind in Stern daran angeschlossen.
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Es können natürlich auch andere Spannungen zum Anschluß der wattmetrischen
Relais verwendet werden. Es ruß dann nur die innere Phasenverschiebung der gewählten
Erregerspannung derart angepaßt werden, daß die Lage der toten Zonen erhalten bleibt.
Wenn z. B. die Relais 21 und 22 als ein sin O-Relais"d. @h. Relais, welche bei rechtwink-
Tiger
Lage der zugeführten Spannungen ihr größtes Drehmoment entwickeln, ausgebildet wären,
müßten das Relais 2i mit der Spule 27 an die seinen Grenzlinien parallele Sternspannung
TN und die Spule 28 des Relais 22 an die Sternspannung RN angeschlossen werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 ist die Grenzlinie der toten
Zone des Relais 23 so gelegt, daß sie senkrecht auf :der Phasenspannung W1 an der
Wicklung WN steht und so weit außerhalb des Wicklungsbereiches liegt, daß das Relais
auch einen Erdschluß in der Nähe des Sternpunktes erfassen kann. Die Relais 21 und
22 sind dementsprechend, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i, wieder so
ausgebildet, daß sie selbst bei einem Erdschluß in d :er Nähe .des Sternpunktes
nicht zum Ansprechen kommen. Sie weisen gegenüber dem Relais i, 2 der Abb. i lediglich
eine andere Kontaktausbildung auf.
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Zur Anzeige der verschiedenen Wicklungserdschlüsse sind die Lampen
ZR, LS und LT
vorgesehen. Zur Anzeige eines Erdschlusses in der Nähe des Sternpunktes
dient eine weitere Lampe LN, zur Anzeige eines Doppelerdschlusses zwischen den Phasen
S und T eine Lampe LST. Die Lampen LR, LS und LT sind in gleicher
Weise geschaltet wie die Anzeigeorgane 8, 9 und io der Abb. i. Die Lampe LN ist
dagegen über einen beim Ansprechen des Relais 23 betätigten Kontakt sowie über je
einen in der Ruhestellung geschlossenen Kontakt der beiden Relais 21 und 22 an Spannung
gelegt. Der Stromkreis der Lampe -LST ist auch über den beim Ansprechen ,des Relais
23 betätigten Kontakt, aber weiterhin allein über einen bei negativem Ausschlag
des Relais 2i geschlossenen Kontakt zu der Hilfs.spannung.squelle 14 geführt.
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Bei einem Erdschluß in den drei Wicklungen ist die Arbeitsweise der
Schaltung die gleiche wie bei der Abb. i. Bei einem Erdschluß im Sternpunktbereich
spricht allein das Relais 23 an, während die Relais 2i und 22 nicht ausschlagen.
Infolgedessen kommt die Lampe LN zum Aufleuchten. Bei einem Doppelerdschluß zwischen
denPhasen S und T schlägt das Relais 2i in negativem Sinne aus, das Relais 23 in
positivem, so daß die Lampe LST zum Aufleuchten kommt. Außerdem kann das Relais
22 mit seinen zwei Ansprechbereichen entweder :d'se Lampe LS oder LT zum
Aufleuchten bringen, was beim vorausgesetzten Doppelerdschluß die Eindeutigkeit
der Meldung nicht aufhebt.
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Die Anordnung :der Lampe LST ist aus dem Grunde zweckmäßig, weil die
tote Zone des Relais 22, das j a bei einem Erdschluß der Phase S ansprechen sollte,
so liegt, daß sie die bei einem Doppelerdschluß zwischen den Phasen S und
T wirksame Spannung bei entsprechender Größe des Erdschlusses einschließen
kann. Eine derartige Möglichkeit besteht bei den übrigen Doppelerdschlüssen nicht.
Bei diesen wird vielmehr mindestens eine der Anzeigevorrichtungen betätigt werden,
so daß es genügt, gerade einen Doppelerdschluß zwischen den Phasen S und T besonders
zur Anzeige zu bringen.
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Soweit sich die Absprechzonen der Relais 21 bis 23 überlappen, ist
durch die Kontaktschaltung nach der Erfindung dafür gesorgt, daß :eine eindeutige
Anzeige eintritt. Es findet auch in Grenzpunkten nur eine Anzeige statt.
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Als wattmetrisches Relais kann beispielsweise ein dynamometrisches
Relais in Betracht kommen.