Installation de distribution de courant alternatif. La présente invention se rapporte à une forme d'exécution,de l'installation de distribu tion de courant alternatif suivant le brevet princ.iphl n 121420.
Lesinstallations dedistri- bution décrites, à titre d'exemples, au brevet principal, -comportent plusieurs lignes d'ali mentation connectées en parallèle et dispo sées pour alimenter un réseau de distribu tion à basse tension, des interrupteurs inter calés respectivement entre les lignes d'ali mentation et le réseau à basse tension et des relais associés auxdits interrupteurs pour les déclencher automatiquement lors d'une in version de direction du flux d'énergie dans :
es lignes d'alimentation et pour les enclan- cher en dépendance des valeurs et -des rela tions de phase .des tensions sur les deux cô tés des interrupteurs et ayant un dispositif pare-pompage, c'est-à-dire un dispositif des tiné à éviter qu'il se produise une suite in interrompue @d'.ouvertures et de fermetures de l'interrupteur non justifiée par les condi tions des circuits.
Chacun des relais précités possède une bobine de tension, une bobine d'intensité et une bobine de phase reliées aux bornes de l'interrupteur correspondant, la bobine de tension et ,la bobine de phase coopérant en semble de façon à fermer, le cas échéant, les contacts du relais et à provoquer ainsi l'en- clanchement -de l'interrupteur lorsque celui ci -est déclenché, et la bobine de tension et la bobine d'intensité coopérant ensemble lors que l'interrupteur est enclenché pour main tenir les contacts dudit relais fermés si l'éner gie passe dans la direction correcte.
Dans lesdites installations, le dispositif pare- pompage dudit relais sert à empêcher le clé clenchement de l'interrupteur; il est relié en série avec la bobine d'intensité du relais et coopère avec elle pour maintenir les con tacts du relais fermés dans certaines condi- Lions qui, sans cela, conduiraient au pompage (ouverture et fermeture) se répétant périodi quement comme expliqué ci-dessus, du relais.
Le but principal de la présente invention est d'empêcher le pompage des relais dans une plus grande étendue de conditions du circuit.
L'installation suivant l'invention com prend -des interrupteurs de réseau dont cha cun -est associé à un dispositif de relais muni d'un dispositif pare-pompage .comportant un circuit relié à des bornes de l'interrupteur qui sont séparées lorsque l'interrupteur .est ou vert, circuit dont l'effet .est destiné à empê- .cher .que la fermeture de l'interrupteur soit provoquée aussi longtemps que le voltage auxdites bornes n'a pas la relation de phase correcte pour que l'enclenchement de l'inter rupteur soit stable.
Dans ces conditions, le dispositif de re lais ouvre l'interrupteur .dans les cas où il se produit une pertubation du côté haute ten sion ou que pour tout autre cause il se pro duit un retour de courant vers la ligne d'ali mentation à haute tension, et ne le fait réen- clencher que lorsque ales conditions normales sont rétablies et. que la ligne est -en condition pour fournir de l'énergie au réseau d'une fa çon stable.
Plusieurs exemples d'exécution .de l'objet de l'invention sont représentées au dessin an nexé, dans lequel: La. fig. 1 montre le schéma d'une inStal- la.tiob de distribution de courant alternatif triphasé; Les fig. 2a et. 2b donnent un schéma mon trant. les détails d'une partie de l'installa tion représentée à la fig. 1, ces deux figures montrant deux variantes d'exécution du dis positif de relais;
La fig. 3 représente .le schéma d'un ré; lais de réseau polyphasé muni -d'un aimant de retenue et montre la construction de l'ai mant et l'emplacement .des différentes bo- bobines d'excitation;
La fib. 4 .donne un schéma de détail d'une partie de la fig. 1 montrant une autre forme d'exécution du dispositif pare- pompage; La fig. 5 représente un schéma montrant les connexions internes d'un relais de réseau triphasé à trois éléments suivant la fig. 4.
Dans l'installation représentée à la @fig. 1 du dessin, 1, 2 et 3 sont les barres omnibus d'alternateur ou de sous-station, ou d'une autre source de courant alternatif, qui ser vent à alimenter un nombre de lignes d'ali mentation à haute tension 12, 13, 14 et 15 par l'intermédiaire -d'interrupteurs 16, comme dans l'exécution usuelle de réseaux de distri bution à basse tension.
Les barres omnibus 1, 2, 3 peuvent être reliées à la même source d'énergie ou à des sources d'énergie .distinctes. Si elles sont re liées à des sources d'énergie distinctes, ces dernières peuvent être synchronisées pair l'in- term6diaire du résëau. Ainsi, la source -de la barre omnibus 2 peut. être synchronisée avec la source génératrice indépendante de la barre omnibus 3 par l'intermédiaire du réseau 27, au lieu que ces sources soient syn- chronis6es auxdites barres omnibus.
Les lignes d'alimentation 12, 13, 14 et 15 sont reliées au primaire de transformateurs de distribution 17, dont les secondaires sont reliés aux inlerraapteurs,de réseau 1.8.
Les interrupteurs de réseau 18 sont re liés d'autre côté aux circuits principaux se condaires ou à basse tension 21, 22, 23, 24, 25 et 26 qui sont interconnectés de façon à former un réseau secondaire à basse tension 27. Le réseau secondaire ou à basse tension 27 constitue le circuit de charge et forme un ensemble dont :les parties sont reliées en grillage.
La section encadrée par des traits mixtes à la fig. 1 et associée aux lignes secondaires 25 et 26 sera décrite en détail en se réfé rant aux fig. 2a .et 2b, dans lesquelles le: parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
A la fig. 2a, la ligne d'alimentation à haute tension 14 est reliée aux enroulements primaires 31 -des transformateurs de réduc tion de tension 17 d'un type usuel. Les en- roulements primaires sont reliés en triangle et les enroulements secondaires 32 sont reliés en étoile et mis à la terre en 33.
Les dispositifs 34 sont des transformateurs d'intensité ou en série construits de façon à être saturés à partir d'-environ 150 % ou 200% de .la charge normale ou de toute au tre valeur .désirée. Le but de l'emploi ide transformateurs saturés est de réduire les va leurs des courants passant par les bobines d'intensité 52 du relais, ainsi que les effets directs sur le relais 41, dans des,conditions de courants excessifs ou de court-circuit.
Cette disposition permet aussi une réduction de la grandeur des circuits magnétiques .des trans formateurs et évite la détérioration des trans formateurs -en cas d'un circuit .secondaire ou vert.
Pour que les relais puissent déclencher sous l'influence de valeurs de courants inver ses aussi petites que'celles produites par les courants d'excitation des transformateurs, les transformateurs d'intensité 34 sont mu nis d'un nombre de spires relativement petit pour obtenir un courant suffisant dans les bobines d'intensité 52 des relais pour,de fai bles valeurs de courant d'excitation dans les lignes d'alimentation.
Les secondaires des transformateurs d'in tensité 34 sont reliés respectivement aux bo bines d'intensité correspondantes 52 du re lais polyphasé 41. Les -enroulements primai res et secondaires des transformateurs d'in tensité 34 sont reliés ensemble en 35 afin de réduire le nombre de connexions avec le re lais.
Les disjoncteurs de réseau 18 peuvent être du type usuel d'interrupteur à charbon ayant une bobine d'enclenchement 38, agissant<B>à</B> l'aide d'un moteur ou d'un solénoïde, et une bobine de déclenchement en dérivation 39. La bobine de déclenchement 39 est alimentée par la ligne secondaire 26 qui doit être protégée.
Les contacts de fermeture 48 .du relais 41 sont représentés comme étant reliés directe ment en circuit avec la bobine d'enclenche ment 38, ceci seulement pour plus -de simpli cité. Dans la pratique, toutefois, un contac- teur (non représenté) peut être intercalé, qui se ferme en dépendance de la fermeture des ,contacts de fermeture 48 et qui alimente à son tour la bobine d'enclenchement 38 pour enclencher l'interrupteur 18.
Après que le disjoncteur 18 a été enclenché et verrouillé, un interrupteur auxiliaire (non représenté) obéissant au mouvement mécanique du dis joncteur 18, peut interrompre le circuit du contacteur et -de la bobine d'enclenchement 38. L'interrupteur 18, qui est verrouillé. reste .enclenché jusqu'à ce que d'autres Gon- -ditions exigent qu'il soit déclenché de nou veau. Ce contacteur, l'interrupteur auxiliaire et le dispositif de verrouillage sont bien con nus et ne demandent pas de description dé taillée.
Le relais 41 est un appareil ayant une pluralité de circuits magnétiques excités en dépendance de grandeurs électriques à partir d'une pluralité de phases pour commander le disjoncteur de réseau correspondant 18. Dans une forme d'exécution (fig. 23), il comprend trois éléments électromagnétiques similaires et indépendants 42, 43 et 44 disposés pour commander deux disques rotatifs à induc- tion 45 et 46 montés sur un arbre commun 47 qui commande les organes de contact 48 et 49. Les disques à induction 45 et 46 peuvent être des disques de cuivre plein en vue d'as surer un bon couple moteur -et un minimum de vibrations.
Un bon couple moteur est par ticulièrement désirable pendant l'action d'en clenchement .lorsque la bobine de phasage 53 est soumise à un voltage variant d'un demi volt à deux volts. Un disque de cuivre plein s'adapte bien à utiliser toutes les valeurs de flux résultant d'aussi petits voltages de plia- sage.
Pour assurer un fonctionnement exact du relais, lors de changements brusques de ten sion et -de courant, un certain amortissement du mouvement .des disques est désirable. Cet amortissement peut "être obtenu à l'aide d'un aimant permanent 50 associé au disque 46.
Dans leur construction, les éléments éleetro-magnétiques 42, 43 et 44 sont sensi- blement identiques: ils sont reliés indépen damment aux trois phases<I>A, B</I> et C. Cha cun des éléments 42, 43 et 44 comporte un circuit magnétique, tel que représenté à la fig. 3, mais pour plus de simplicité, ce cir cuit est représenté à la fig. 2a comme étant formé par un aimant -en C.
Chacun des circuits magnétiques 51 com porte trois enroulements indépendants: une bobine d'intensité 52, une bobine -de phase 53 et une bobine de tension 54, disposées comme représenté à la fig. 3, pour commander les disques 45 et 46, -comme représenté à la fig. 2a.
La bobine d'intensité 52 est reliée au transformateur d'intensité 34 de la phase A. Elle sert à exciter .l'élément 42 en dépendance de la grandeur et de la direction du courant dans la phase A de l'interrupteur de ré seau 18.
La bobine de phase 53 est reliée aux con tacts d'interruption ou points .d'interruption dans la phase A du disjoncteur de réseau 18. Cette bobine a pour but d'exciter l'élément 42 du relais en dépendance de .la grandeur et de la position de phase du voltage aux con tacts dans la phase A du disjoncteur de ré seau 18.
La bobine de tension 54 de l'élément 42 est reliée à partir de la phase A à la terre du côté de réseau du disjoncteur 18. Cette bobine sert à exciter le relais de façon à coopérer soit avec la bobine d'intensité 52, soit avec la bobine de phase 53, afin de déclencher ou d'enclencher le disjoncteur de réseau 18, sui vant les conditions du circuit.
Le dispositif 55 est une lampe de phase reliée en série avec la bobine de phase 53 pour limiter le courant du circuit, dans le cas d'un excès de voltage et pour augmenter aa- tomatiquement la résistance du circuit, lors que le voltage du circuit augmente. Cette lampe peut être une lampe ordinaire à fila ment de tungstène, qui a un coefficient de ré sistance thermique positif relativement élevé.
L'impédance de -chaque circuit de phase comprenant les bobines de phase 53 et la lampe .de phase 55 a une valeur convenable pour empêcher la lampe de phase 55 d'être brûlée dans des conditions de fermeture à en trecroisement de phases, et pour empêcher également qu'une tension :dangereuse trop élevée soit induite sur les lignes -d'alimenta tion primaires 14 par les transformateurs 17, lorsque le -disjoncteur de réseau associé est en position d'ouverture.
On notera spécialement l'emploi des dispo sitifs électromagnétiques<B>61</B> qu'on peut ap peler ,électro-aimant de retenue". Ces dis- positifs sont similaires à ceux .décrits dans le brevet principal, mais leurs connexions et fonctions sont ici différentes.
Le petit électro-aimant de retenue 61. peut être monté sur le côté de l'équipage mo bile juste au-dessus des disques 45 et 46 respectivement. Comme représenté en détail à la fig. 3, chaque aimant -de retenue com porte un corps de fer feuilleté 62 avec un en- trefer .dans la face inférieure, c'est-à-dire dans la face juste au-dessus des disques 45 et 46, respectivement. Lorsque les contacts de fermeture 48 du relais sont en position d'ouverture, l'entrefer est ponté par une pe tite lamelle de fer 63 rivée sur les disques 45 et 46.
La lamelle 63 est de préférence em pêchée de venir en contact avec le fer de l'électro-aimant 61. par la présence d'une plaque de laiton mince (non représentée) ri vée sur le corps de fer feuilleté 62. Cette plaque contribue à l'obtention des caractéris tiques désirées dans le relais 41 et élimine l'effet de tout. magnétisme résiduel sur son fonctionnement.
Chaque électro-aimant de retenue 61 est relié aux points d'interruption de l'interrup teur 18 et agit pour empêcher l'interrupteur de réseau 18 de s'enclencher, jusqu'à ce que les conditions soient telles que l'interrupteur en s'enclenchant. reste enclenché dans les con ditions normales et ne déclenche pas immé diatement de nouveau en l'absence d'un dé faut ou d'une autre condition anormale.
Les éléments de relais 43 et 44 ont la même construction que l'élément 42 déjà dé crit, mais leurs connexions sont établies avec les phases B et C, respectivement. Les contacts 48 .du relais de réseau 41 sont disposés pour commander, lors de leur fremeture, l'enclenchement du disjoncteur de réseau 18 par l'excitation de la bobine d'en clenchement 38, ,intercalée entre les phases A et C du côté de transformateur :du disjonc teur 18.
Les contacts 49 du relais de réseau 41 sont reliés à la bobine de déclenchement 39 du disjoncteur 18 et commandent le d6clen- chement du disjoncteur de réseau 18.
Lorsque le réseau 27 est sous tension et que le disjoncteur de réseau 18 servant à la protection du réseau est -en position de dé- al:enchem-ent, les bobines @de tension 54 et les bobines de phase 53 du relais de réseau 41 agissent pour enclencher le disjoncteur 18 ou pour empêcher son enclenchement, suivant les conditions de voltage à ses contacts prin cipaux d'interruption. Lorsque le disjoncteur 18 enclenche, tous: les circuits de phase .sont court-circuités par la fermeture des contacts principaux du disjoncteur et les bobines d'in tensit6 du relais .de réseau 41 sont excitées.
Lorsque le disjoncteur de réseau 18 .est en position .d'enclenchement ou de fermeture, le relais de réseau 41 fonctionne pour le main tenir enclenché, ou pour le déclencher, sui vant la direction et la puissance du courant de charge.
Le voltage du réseau est appliqué aux cir- :cuits de voltage du relais 41, @dont chacun comporte une bobine de tension 54 :et une ré sÎstance 67. Cette résistance 67 :déplace une composante du voltage de réseau, qui est ap pliquée à la bobine de tension 54, en sens d'a vance, de façon que la composante de tension passant par la bobine de tension 54 ait un angle d'avance :considérable par rapport à la tension de réseau totale.
Le courant produit par la tension de la bobine de tension 54 sera en retard .de 90 environ sur cette tension, en raison de l'induc tance relativement élevée du circuit, et :e flux magnétique produit par ce courant qui est sensiblement en phase avec celui-ci, sera en retard d'environ 90 par rapport à cette tension. Le flux magnétique produit par la bobine d'intensité 52 sera sensiblement en phase avec le :courant. Par conséquent, lorsque le courant dans la bobine d'intensité 52 est, en retard d'un angle d'environ 90 par rapport au voltage envoyé à la bobine de tension 54. le couple agissant sur le disque de relais 46 sera égal à zéro.
'Les bornes du relais de réseau -11 sont re présentées par les signes de référence T-- 1 <I>à T-18.</I>
Le fonctionnement de l'installation rc- présentée par la fig. 2a est le suivant: Supposons que l'alimentation soit inter rompue ou bien qu'il n'y ait pas de voltage dans le réseau 27, du fait que tous les inter rupteurs 16 .des lignes principales sont dé- clenché.s, bien que les barres omnibus 1, 2 et 3 soient sous tension; les. disjoncteurs de ré seau 18 seront à la position de déclenche ment et tous les appareils reliés aux lignes principales 12, 13, 14 et 15, qui seront ali mentées par les barres:
omnibus 1, 2 et 3, se ront :désexcités. Dans ces conditions, le re- laïs de réseau 41 est désexcité et les contacts de fermeture 48 de celui-ci sont maintenus à la position de fermeture par un ressort (non représenté) prévu à :cet effet, c'est-à-dire que les contacts 48 sont à la position de fermeture et prêts à accomplir l'action d'enclenchement du disjoncteur de réseau 18 :dans les condi tions appropriées.
Ensuite, on supposera un enclenchement de l'interrupteur à haute tension 16 de la li gne principale 14. Le transformateur 17 as socié à la ligne d'alimentation 14 sera alors alimenté et ses enroulements secondaires ali menteront alors la bobine d'enclenchement 38 du disjoncteur 18, la bobine d'enclenchement 38 étant dans :ce cas particulier alimentée par l'intermédiaire des contacts à fermeture par ressort 48 du relais de réseau 41 à partir des phases A et C.
Il est à noter qu'aussitôt que l'interrupteur à haute tension 16 dans la li gne principale 14 est enclenché, le disjonc teur de réseau associé 18 étant déclenché, toutes les bobines de phase correspondantes 53 seront excitées dans une certaine mesure, pourvu qu'une charge soit reliée au réseau 27. Cette charge peut être reliée soit à la terne comme représenté en 81, ou entre les phases, comme représenté en 82.
Le circuit est établi par les enroulements ,secondaires 32 des transformateurs 17, les bobines de phase 53 et les lampes .de phase 52 au côté réseau du :disjoncteur 18,à travers la charge 81 à la terre, et en retour au secondaire de transformateur 32. Des connexions similai res peuvent être tracées pour la charge 82 .dans le réseau 27.
Par @conséquent, les bobi nes de phase 53 du relais 41 seront -excitées; mais le relais ne serâ pas soumis à un cou ple en raison :du fait que les ,bobines de phase 53 à elles seules ne produisent point de cou ple sur les relais, mais doivent coopérer avec les bobines de tension 54 pour produire un couple dans le sens d'enclenchement.
On notera également que les bobines de tension 54 du relais de réseau 41 peuvent être excitées à un faible,degré préalablement à l'enclenchement d'un disjoncteur 18 quel -conque, mais le degré d'excitation est tel qu'il reste en dessous de la valeur néces saire pour produire un couple suffisant pour actionner le relais, le couple -qui est produit ayant la tendance à maintenir les contacts 48 dans leur position de fermeture par ressort qu'ils occupent déjà.
En tant que la bobine d'enclenchement 38 du disjoncteur 1.8 est maintenant excitée, le disjoncteur sera enclenché et le réseau sera alimenté au voltage secondaire normal. Par suite de l'enclenchement du disjoncteur 18, les circuits .de phasage contenant les, bobines de phase 53 et les lampes de phase 55 sont court-circuités.
Etant donné que les disjoncteurs 18 asso ciés à la ligne d'alimentation 14 sont enclen chés, et que du courant passe au réseau 27, les bobines d'intensité 52 des relais de réseau 41 sont excitées en dépendance de la gran deur et de la relation de phase du courant dans les lignes A, B et C, respectivement. Les bobines de tension 54 des relais de réseau 11 sont également excitées, en. dépendante du voltage entre la phase A et la terre du côté réseau .du disjoncteur 18.
Il est à noter que les éléments 42, 43 et 44 du relais de réseau 41 à la fig. 2a sont excités en dépendance des phases<I>A, B</I> et C, respectivement, de façon que tout ce qui a été .dit au sujet d'une phase ou d'un élément, s'applique en général aussi aux autres phases et à leurs éléments de re lais associés. Par suite de la description qui précède, on -comprendra qu'une fermeture de l'un quelconque des interrupteurs à haute ten sion provoquera automatiquement un enclen chement des disjoncteurs de réseau associés, lorsque le réseau n'est pas alimenté.
En supposant maintenant qu'on désire alimenter le réseau 27 également à partir d'autres sources d'énergie, par exemple en se référant à la fig 2a, en supposant que l'in terrupteur 16 de la ligne principale 12 soit fermé, et .que le réseau ne soit alimenté que par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation 12.
Préalablement à la fermeture @de l'inter rupteur 16 de la ligne principale 14, les dis joncteurs 18 associés à celle-ci restent dé clenchés, bien .que leurs circuits à bobine d'enclenchement 38 soient. maintenant com plétés par l'intermédiaire des contacts 48 et deviennent excités à une valeur relativement petite en raison de l'impédance relativement élevée produite par les bobines de phase 53 et les lampes de phase 55, dans ladite bobine d'enclenchement, laquelle excitation est in suffisante pour provoquer un enclenchement des disjoncteurs 18 associés à la ligne d'ali mentation 14.
En outre, aussitôt que les cir cuits susmentionnés sont alimentés, les con- tm,ts 48 ouvrent le circuit parce que la gran- d@eur -et la position de phase des voltages ap pliqués aux bobines de phase 5.3 -et aux bo bines .de tension 54 du relais 41 sont telles qu'elles produisent un couple pour faire ou vrir les contacts 48. Jusque là, les disjonc teurs de réseau associés à la ligne principale 1.4 sont toujours encore dans la position d'ou verture.
On supposera maintenant que l'interrup teur 16 (fig. 1) de la ligne d'alimentation 14 est fermé, alimentant ainsi le transfor- mateur 1.7, associé au circuit. @d'alimentatioii 26. Le disjoncteur 18 associé à la ligne prin cipale 14 et au circuit d'alimentation 26 est toujours encore .dans la position de déclenche ment. Il y a maintenant deux voltages dif férents qui sont appliqués, un de chaque côté des contacts de rupture du disjoncteur 18, indépendamment, dans toutes les phases.
La résultante de ces voltages appliqués au cir cuit de phasage, qui contient la bobine -de phase 53, coopérant avec le voltage du réseau, qui .est appliqué à la bobine @de tension 54, produit un couple dans le relais de réseau 41 dans le sens convenable pour fermer les contacts 48, si les phases des tensions sont dans ila relation voulue.
En supposant -ensuite -que le réseau 27 soit alimenté par une ligne principale, ou par plusieurs, par exemple par les lignes prin- cpales 12, 13, 14 et 15, à la fig. 1, on se proposera maintenant de décrire le fonGtion- uement d'ouverture du circuit y compris celui des disjorncteurs,de réseau automatiques 18.
Si une condition électrique fautive se produit en connexiou avec le réseau 27, tel qu'un défaut de phase en phase 71, ou de phase à la terre 72, le courant continuera à passer dans les phases<I>A, B</I> et C .dans la di rection normale, qui est celle allant tes traus- formateurs 17 au réseau 27. Par conséquent, les relais 41 commandant les disjoncteurs 18 ne seront pas influencés et seront maintenus à la position clé fermeture.
Si un défaut de court-circuit tel que le défaut 73 devait se produire en connexion directe avec la ligne d'alimentation à haute tension 14, le disjoncteur 18 sera déclenché automatiquement et interrompra le circuit, et de façon similaire, tous les autres disjonc teurs de réseau 18 associés à la même ligne principale 14 interrompront également leurs circuits respectifs et couperont ainsi complè- tement la connexion de la ligne d'alimenta tion fautive 14 avec le réseau. Un défaut de court-circuit tel -que le dé faut 74 par rapport au transformateur 17 produira un résultat. analogue.
Lorsqu'un défaut -de court-circuit tel que le défaut 73 ou le défaut 74 se produit, un courant passera à -ces endroits fautifs à par tir du réseau 27, par l'intermédiaire des con ducteurs<I>A, B</I> -et. C, et le transformateur 17, en retour à l'endroit fautif en renversant ainsi la direction normale du courant dans les li gnes 26 et en produisant un couple dans le relais 41, dans une direction telle que les contacts 49 se ferment et. déclenchent le dis joncteur associé 18.
Comme le courant dans toutes les autres lignes associées à la ligne d'alimentation 11 passe dans une direction à partir -du réseau vers l'endroit -en défaut 73, tous les disjonc teurs 18 associés à la ligne d'alimentation 14 seulement seront déclenchés .de façon simi laire.
De cette manière, la connexion de la ligne d'alimentation 14 avec le réseau sera complètement interrompue de façon que point de courant ne puisse passer @du réseau à l'en droit en défaut. Toutefois, du .courant sera amené à l'endroit en défaut 73 ou à l'endroit en défaut 74, à partir de la barre omnibus 2 par l'intermédiaire de l'interrupteur 16 de la ligne .d'alimentation 14. Le courant .en excès qui y passe ainsi peut être interrompu par l'action du relais à excès de courant usuel faisant déclencher l'interrupteur 16.
Supposons maintenant que l'interrupteur 16 soit enclenché, que les disjoncteurs de ré seau 18 associés aux lignes 24, 25 et 26 soient enclenchés, que le courant soit normalement envoyé au réseau 27, à partir de la barre omnibus 2, par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation 14, et que le courant soit éga lement envoyé au réseau 27, par l'intermé- iaire des autres lignes d'alimentation. Sup- d <B>r</B> posons en outre que l'interrupteur 16 asso cié -à la ligne d'alimentation 14 soit déclen ché par le surveillant, alors les disjoncteurs de réseau associés à la ligne d'alimentation 14 seront également déclenchés de la manière suivante:
Comme l'alimentation des primaires 31 des transformateurs 17 est maintenant inter rompue, les transformateurs 17 seront exci- tés ou magnétisés à partir .du secondaire 32. ce qui signifie qu'un faible courant, le cou rant -de magnétisation. passe du réseau 27 au secondaire 32, l'énergie correspondante allant dans une direction qui est inverse à la di rection normale. Co<U>m</U>me ces courants ont une phase anormale par rapport à celle de la tension, ils provoqueront le déclenchement de l'interrupteur de réseau 18 de la même ma nière qu'il a été .décrit pour la présence d'un défaut en 73 ou 74.
Bien que les valeurs de courant soient relativement petites, le relais a été .construit pour avoir une telle sensibi lité qu'il fonctionne en raison de pareilles va leurs de courant relativement petites, passant en direction inverse.
L'appareillage représenté à la fig. 2b est d'une manière générale similaire à celui dé crit en connexion avec le schéma de la fig. 2a, mais avec certaines modifications qu'on ex pliquera maintenant. Deux xelais de réseau polyphasés<B>111</B> -et 112 sont prévus à la place d'un simple relais de réseau 41. En effet, les fonctions d'enclenchement et de déclenche ment combinées dans de relais 41 de la fig. 2a ont été :séparés en deux relais 111 et 112, dans -cette variante.
Le relais polyphasé 111 est le relais de déclenchement et comporte les bobines d'in tensité 52 et les bobines de tension 54. Le re lais polyphasé 112 est le relais d'enclenche ment et porte les bobines de phase 53 et les bobines de tension 54. Toutes les bobines mentionnées ont la même signification et les mêmes chiffres de référence que ceux em ployés dans la description de la fig. 2b.
La construction mécanique -est également sembla ble, sauf qu'à la lia. 2b, on a prévu des or ganes de contact séparés 48 et 49, .que des électro-aimants -de retenue 61 ne sont appli qués qu'à un seul relais, et .que le relais même a été séparé en deux relais polyphasés 111 et 112, au lieu ,d'être combinés en un seul re lais 41, comme dit plus haut.
La construction des électro-aimants de re tenue 61 peut être la même que celle précé demment décrite, mais dans les deux cas l'enroulement en est intercalé dans le circuit -de phasage, à savoir en parallèle avec la bo bine de phase 53 et agit de façon à modifier la courbe d'enclenchement en produisant un couple qui a la tendance à maintenir les con tacts 48 ouverts.
Une autre variante, .décrite en référence à la fig. 4, est relative à la fonction d'enclen chement pour laquelle on a prévu un appareil à relais de phasage associé à chaque .disjonc teur de réseau et qui fonctionne à la place de l'électro-aimant de retenue précédemment dé crit pour empêcher l'enclenchement du dis joncteur de réseau jusqu'à ce que les condi tions de voltage voulues règnent. aux contacts de rupture du disjoncteur associé.
Cet appareil à relais de phasage séparé consiste en un relais de réseau 41 représenté plus en détail en fig. 5 et en un relais de pha- sage 161. Le relais .de réseau 41 :est repré senté comme relais polyphasé unique, dont tous les électro-aimants de commande agis sent sur un arbre commun, mais il pourrait aussi être constitué par trois relais monopha sés.
Le relais de phasage 161 .est. représenté comme étant relié à la phase d, de façon -que cette phase .seulement est utilisée pour exci ter le relais, afin d'accomplir la fonction de phasage. On a trouvé dans la pratique qu'en général cela suffit, n'importe laquelle des phases pouvant être utilisée de façon :satis faisante pour accômplir la fonction de plia- sage en vue d'empêcher le pompage.
L'appareil à relais combinés, 41 et 161, commande les fonctions de déclenchement et d'enclenchement .des disjoncteurs de réseau 18. Il est. à noter que lorsque le disjoncteur de réseau 18 est dans sa position déclenchée, le relais 41 aussi bien que le relais 161 sont utilisés pour enclencher le disjoncteur 18 lorsque les conditions voulues sont présentes. Toutefois, lorsque le disjoncteur 18 est dans sa position enclenchée, le relais 161 est hors d'action, -et le relais 41 agit seul pour -com mander la fonction de déclenchement du dis joncteur 18.
Les contacts de déclenchement 49 du re lais 41 entrent en action, lorsqu'ils sont. fer més par l'organe de -contact 50, pour exciter la bobine de déclenchement -en dérivation 39 et déclencher ainsi l'interrupteur de réseau 18. Le relais de réseau à lui seul suffit, par conséquent, pour commander la fonction de déclenchement du disjoncteur de réseau 18. Par exemple, lorsque le disjoncteur 18 est dans sa position enclenchée, les bobines d'in tensité 52 et les bobines de tension 54 du relais de réseau 41 -commandent la direction du couple agissant sur l'arbre 47.
Si le cou rant dans la ligne d'alimentation 26 a la di rection normale, le couple excercé par les bo bines d'intensité 52 et les bobines de tension 54 du relais de réseau 41 aura une direction telle qu'il maintient les contacts 48 fermés et il va de soi qu'il maintient les contacts 49 ouverts. Les contacts de fermeture 48 du relais de réseau 41 agissent, lorsqu'ils sont fermés par l'organe de contact 50, pour donner lieu à l'enclenchement de l'interrupteur de réseau 1.8. Il est à noter que les contacts de ferme ture 48 sont reliés au circuit de la bobine de fermeture 38 et sont également reliés en sé rie avec les contacts 166 du relais de phasage 161.
Il faut, par conséquent, que les contacts 48 du relais de réseau 41 aussi bien que les contacts 166 du relais de phasage 161 soient fermés, avant de pouvoir farte enclencher le disjoncteur de réseau. , Le relais de phasage <B>161</B> peut être du type à -induction ayant un électro-aimant 162 excité par une bobine de phase 163 et une bobine de tension 164 et agissant, sui vant les effets -coopérants de ces bobines, pour commander le .disque 165 et les contacts 166.
Une résistance 167 -est intercalée dans le circuit de la bobine ,de tension 164 afin de pouvoir faire varier la position de phase -du courant dans la bobine de tension par rapport au voltage appliqué et influencer ainsi -la #- ractéristique de fermeture du relais 161 en concordance avec la courbe représentée à la fi. 8, décrite dans la suite.
Une lampe -de phase 55 est reliée en sé rie avec la bobine de phase 163. Dans ce cas, la lampe de phase 55 a les mêmes fonctions que la lampe de phase 55 associée au relais de réseau 41.
Le circuit de phasage contenant la bobine de phase 163 et la lampe de phase 55 du re lais de phasage 161 est branché aux contacts de rupture dans la phase de l'interrupteur de réseau 18. Il pourrait toutefois être relié tout aussi bien à l'une des autres phases. I3 ou C.
Lorsque l'interrupteur 18 est enclenché, les bobines -de phase 53 et 163, autrement dit, toutes les bobines de phase, sont court- circuitées et sont, par conséquent, hors d'ac tion. Ainsi, lorsque le disjoncteur 18 est en clenché, les bobines d'intensité 52 et les bo bines de tension 54 :sont seules en action dans le relais de réseau 41 pour commander le dé clenchement du disjoncteur 18. Mais lorsque l'interrupteur 18 est déclenché, toutes les bobines d'intensité 52 sont inactives, n'étant parcourues que par des courants très faibles.
Les bobines de phase 53 et 163 sont toutefois en action pour coopérer avec les bobines de tension 54 et 164, de façon à déterminer, le cas échéant, l'enclenchement du -disjoncteur 18. Les bobines de tension sont excitées in dépendamment de la position d'enclenche ment ou de déclenchement -du disjoncteur 18.
Lorsque les bobines de tension 54 et 16.1 des relais 41 et 161 sont désexcitées, les con tacts de fermeture 48 et 166 de oeux-ci peu vent être maintenus fermés par des moyens mécaniques, tels que, par exemple, des res sorts en spirale (non représentés), afin de permettre l'enclenchement automatique des disjoncteurs 18 lorsque le réseau 27 n'est pas sous tension. Toutefois, lorsque le réseau 2 7 est sous tension, l'action d'enclenchement de ces ressorts peut être surmontée par un Pl'- fet opposé produit par les bobines de tension 54 et 164, excitées à partir du réseau<B>27.</B>
Dans le fonctionnement de l'installation tel que décrit jusqu'ici, et en particulier par rapport à -la fonction -de -déclenchement, en se référant à la fi-. 1, on a supposé que les barres omnibus 1, 2 et 3 sont alimentées et que tous les interrupteurs 16 et 18 sont en clenchés, le circuit de charge du réseau '_>7 étant alimenté par l'intermédiaire de toutes les lignes principales 12, 13, 14 et 15. Sup posons maintenant que le surveillant de la station n 2 déclenche l'interrupteur 16 à la main, ou autrement. Les disjoncteurs 18 se ront alors déclenchés automatiquement de la manière suivante.
Lorsqu'on déclenche le dit interrupteur 16, un courant passe du ré seau 27 sous tension aux transformateurs 17 associés à la ligne d'alimentation 14. Ce cou rant est un courant inverse et il est dû à l'effet des pertes magnétiques des transfor mateurs 17, ou au changement de courant dans l'enroulement de haute tension du trans formateur 17 en question, ou aux .deux effets.
En tout cas, un courant inverse est .établi qui passe par l'interrupteur correspondant 18 et la fig. 5 montre que ce courant inverse est transmis aux bobines d'intensité 52, lesquel les, lorsqu'elles coopèrent avec les bobines de tension 54, produiront un couple sur les disques 45 et 46 du relais -de réseau 41, dont la direction est telle qu'il produit. la ferme ture des contacts de -déclenchement 49, les quels, à leur tour, alimenteront la bobine de déclenchement en dérivation 39, ce qui fait déclencher l'interrupteur de réseau 18.
Le dé clenchement d'un interrupteur à haute ten sion 16 fait déclencher automatiquement, gé néralement l'un après l'autre, mais pratique ment instantanément, ses interrupteurs de réseau associés 18, et coupe ainsi la connexion de la ligne d'alimentation. La fonction de déclenchement se produit par conséquent en obéissance à la position -de phase ou à la grandeur et à la position de phase du cou rant du circuit.
De manière similaire, un défaut de court circuit 73 dans la ligne d'alimentation 14 ou le défaut de court-circuit 74 dans le transfor mateur 17 produira un courant inverse pas sant par le disjoncteur 18, et le relais 41 fonctionnera de manière similaire pour dé clencher son disjoncteur associé 18. Dans ce cas toutefois, le court-circuit 73 ou le court- circuit 74 produira un :courant d'une inten sité relativement élevée, mais la fonction de déclenchement du disjoncteur de réseau 18 est la même que précédemment.
En même temps, le courant en excès produit par le dé faut 73 ou le défaut 71 actionnera des relais à excès de courant pour provoquer le déclen chement -de l'interrupteur à haute tension as socié 16, -et, de cette façon, la ligne d'alimen tation en panne sera coupée par un défaut 73 ou un défaut 74, ou tout autre condi tion de défaut. entre les interrupteurs 16 et 18.
Si la condition de défaut de court-circuit devait se produire dans le réseau 27, comme, par exemple, le défaut 71, ou le défaut 72, les interrupteurs 16 et 18 ne sont pas in fluencés, -et les défauts 71 et 72 peuvent pro duire leur effet parce qu'ils sont aliments par toutes les lignes d'alimentation 12 à 15. Il est évident qu'un pareil défaut 71 ou 7? n'entraîne pas de courant inverse dans le re lais 41. Par conséquent, celui-ci ne peut pas faire déclencher l'interrupteur 18.
La fonction de déclenchement de l'inter- iupteur -de réseau 18 se produit donc de ma nière similaire à .celle de la forme d'exécu tion précédemment décrite.
Le relais de phasa,re 161 est décrit et re présenté comme relais de phasage monophasé, relié à une phase seulement, ce qui, comme on l'a fait. ressortir ci-dessus, est en général suffisant; mais suivant la méthode théori quement correcte, pour éviter dans tous les cas le pompage, la phase devrait être con trôlée au moyen de tous les circuits de phase, ou autrement dit, on devrait utiliser un re lais de phasage polyphasé ayant des éléments indépendants reliés aux phases respectives.
Bien qu'on ait décrit, dans ce qui pré -cède, l'application du relais de réseau poly phas6 ou à éléments multiples, utilisant trois éléments pour un circuit de distribution tri phasé, des relais polyphasés similaires peu vent être appliqués à un circuit biphasé. Si le circuit biphasé -est du type à trois fils, le relais polyphasé peut avoir deux éléments. Lorsqu'il est appliqué à un circuit de dis tribution biphasé à quatre fils, on peut aussi employer le relais, de réseau polyphasé à deux éléments, mais pour un circuit biphasé à cinq fils il convient -d'employer un relais de réseau polyphasé à quatre éléments.
Des relais de réseau à éléments multiples peuvent aussi être appliqués à un circuit de distribution monophasé à trois fils, auquel cas le relais de réseau aura -de préférence deux éléments.
Le relais de réseau polyphasé ou à. élé- ïnents multiples assure le fonctionnement même dans le cas -de courts-circuits monopha sés clans le secondaire et une mise à la terre d'une ligne d'alimentation primaire dans une installation dans laquelle les secondaires des transformateurs d'alimentation sont reliés ,:n étoile et les primaires des transformateurs de distribution 17 sont reliés en triangle, telle que l'installation décrite.
Les relais de réseau à trois éléments for inant un appareil unique garantit aussi un enclenchement sûr, même pour des conditions de charge non équilibrées, tout en possédant les avantages d'une plus grande .simplicité, de moins d'entretien, de moins de dépenses, d'être moins volumineux et de fonctionner de façon plus stable qu'un dispositif à élé ments de relais distincts; il peut être employé d'une manière presqu'universelle pour la pro tection,de réseaux triphasés à quatre fils avec le neutre mis à la terre.
La connexion des transformateurs avec le réseau peut être commandée à distance par le surveillant de la station. Ceci est dû au fait du déclenchement des interrupteurs de réseau par l'action .d'un courant de magnéti sation inverse des transformateurs ou d'un courant de,charge inverse ou les deux, qui se produit .en -déclenchant l'interrupteur de la ligne d'alimentation à la station. En enclen chant à nouveau cet interrupteur, tous les interrupteurs de réseau se referment auto matiquement.
Installation of alternating current distribution. The present invention relates to an embodiment of the installation for distribution of alternating current according to principal patent iphl n 121420.
The distribution installations described, by way of example, in the main patent, comprise several supply lines connected in parallel and arranged to supply a low voltage distribution network, switches interposed respectively between the lines of the power supply and the low-voltage network and relays associated with said switches to trigger them automatically during a change in the direction of the energy flow in:
supply lines and to switch them on in dependence on the values and phase relations of the voltages on both sides of the switches and having a pumping device, that is to say a to prevent an uninterrupted series of openings and closings of the switch not justified by the circuit conditions.
Each of the aforementioned relays has a voltage coil, a current coil and a phase coil connected to the terminals of the corresponding switch, the voltage coil and, the phase coil apparently cooperating so as to close, if necessary. , the contacts of the relay and thus cause the switching on of the switch when the latter is triggered, and the voltage coil and the current coil cooperating together when the switch is engaged to hold the contacts of said relay closed if energy is flowing in the correct direction.
In said installations, the pumping device of said relay serves to prevent the key from activating the switch; it is connected in series with the current coil of the relay and cooperates with it to keep the contacts of the relay closed under certain conditions which, otherwise, would lead to pumping (opening and closing) repeating itself periodically as explained below. above, from the relay.
The main object of the present invention is to prevent pumping of relays under a wider range of circuit conditions.
The installation according to the invention comprises network switches, each of which is associated with a relay device provided with a pumping device .comportant a circuit connected to the terminals of the switch which are separated when the The switch. is or green, a circuit the effect of which is intended to prevent the closing of the switch from being caused as long as the voltage across said terminals does not have the correct phase relationship so that the switch. engagement of the switch is stable.
Under these conditions, the relay device opens the switch. In cases where a disturbance occurs on the high voltage side or if for any other cause a return of current occurs to the supply line at high voltage, and does not re-engage until normal conditions are restored and. that the line is in condition to supply power to the grid in a stable fashion.
Several examples of execution of the object of the invention are shown in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows the diagram of a three-phase alternating current distribution instal- la.tiob; Figs. 2a and. 2b give a simple diagram. details of part of the installation shown in fig. 1, these two figures showing two variant embodiments of the positive relay device;
Fig. 3 represents the diagram of a d; lais of polyphase network provided -a retaining magnet and shows the construction of the magnet and the location of the various coils of excitation;
The fib. 4. Gives a detailed diagram of part of FIG. 1 showing another embodiment of the pumping device; Fig. 5 is a diagram showing the internal connections of a three-phase three-element network relay according to fig. 4.
In the installation shown in @fig. 1 of the drawing, 1, 2 and 3 are the bus bars of an alternator or substation, or other source of alternating current, which are used to supply a number of high voltage power lines 12, 13, 14 and 15 via -d'switches 16, as in the usual execution of low voltage distribution networks.
Bus bars 1, 2, 3 can be connected to the same power source or to different power sources. If they are linked to separate energy sources, these can be synchronized with the intermediary of the network. Thus, the source of the bus bar 2 can. be synchronized with the independent generator source of the bus bar 3 via the network 27, instead of these sources being synchronized to said bus bars.
The supply lines 12, 13, 14 and 15 are connected to the primary of distribution transformers 17, the secondaries of which are connected to the infrared sensors, of network 1.8.
The network switches 18 are connected on the other side to the main secondary or low voltage circuits 21, 22, 23, 24, 25 and 26 which are interconnected so as to form a secondary low voltage network 27. The secondary network or at low voltage 27 constitutes the load circuit and forms an assembly of which: the parts are connected in a grid.
The section framed by dashed lines in fig. 1 and associated with secondary lines 25 and 26 will be described in detail with reference to FIGS. 2a. And 2b, in which the: corresponding parts are designated by the same reference numerals.
In fig. 2a, the high voltage power supply line 14 is connected to the primary windings 31 of voltage reduction transformers 17 of a conventional type. The primary windings are connected in delta and the secondary windings 32 are connected in star and earthed at 33.
The devices 34 are current or series transformers constructed so as to be saturated from about 150% or 200% of the normal load or any other desired value. The purpose of using saturated transformers is to reduce the values of the currents flowing through the current 52 coils of the relay, as well as the direct effects on the relay 41, under excessive current or short-circuit conditions. .
This arrangement also allows a reduction in the size of the magnetic circuits .des transformers and avoids the deterioration of the transformers - in the case of a .secondary or green circuit.
In order for the relays to be able to trip under the influence of invert current values as small as those produced by the excitation currents of the transformers, the current transformers 34 are provided with a relatively small number of turns to obtain sufficient current in the current coils 52 of the relays for low excitation current values in the supply lines.
The secondaries of the current transformers 34 are respectively connected to the corresponding current coils 52 of the polyphase relay 41. The primary and secondary windings of the current transformers 34 are connected together at 35 in order to reduce the number. of connections with the relay.
The mains circuit breakers 18 may be of the usual type of carbon switch having a closing coil 38, acting <B> by </B> by means of a motor or a solenoid, and a tripping coil. in bypass 39. The trip coil 39 is supplied by the secondary line 26 which must be protected.
The closing contacts 48 of the relay 41 are shown as being connected directly in circuit with the engagement coil 38, this only for simplicity. In practice, however, a contactor (not shown) may be interposed which closes in dependence on the closing of the closing contacts 48 and which in turn feeds the engagement coil 38 to engage the switch 18. .
After the circuit breaker 18 has been turned on and locked, an auxiliary switch (not shown) obeying the mechanical movement of the circuit breaker 18, can interrupt the circuit of the contactor and of the closing coil 38. The switch 18, which is Locked. remains triggered until other Gon- -ditions require it to be triggered again. This contactor, the auxiliary switch and the interlocking device are well known and do not require a detailed description.
The relay 41 is an apparatus having a plurality of magnetic circuits energized in dependence on electrical quantities from a plurality of phases to control the corresponding mains circuit breaker 18. In one embodiment (fig. 23), it comprises three Similar and independent electromagnetic elements 42, 43 and 44 arranged to control two rotary induction discs 45 and 46 mounted on a common shaft 47 which controls the contact members 48 and 49. The induction discs 45 and 46 may be discs of solid copper in order to ensure a good engine torque - and a minimum of vibrations.
Good driving torque is particularly desirable during the tripping action when the phasing coil 53 is subjected to a voltage varying from half a volt to two volts. A solid copper disc is well suited to utilizing all flux values resulting from such small bending voltages.
To ensure correct operation of the relay, upon sudden changes in voltage and current, some damping of disc movement is desirable. This damping can "be obtained using a permanent magnet 50 associated with the disc 46.
In their construction, the electro-magnetic elements 42, 43 and 44 are substantially identical: they are connected independently to the three phases <I> A, B </I> and C. Each of the elements 42, 43 and 44 comprises a magnetic circuit, as shown in FIG. 3, but for simplicity, this circuit is shown in fig. 2a as being formed by a magnet -in C.
Each of the magnetic circuits 51 com carries three independent windings: a current coil 52, a phase coil 53 and a voltage coil 54, arranged as shown in FIG. 3, to control the discs 45 and 46, -as shown in FIG. 2a.
The current coil 52 is connected to the current transformer 34 of phase A. It is used to excite element 42 depending on the magnitude and direction of the current in phase A of the mains switch. 18.
The phase coil 53 is connected to the interrupting contacts or interrupting points in phase A of the network circuit breaker 18. The purpose of this coil is to excite the element 42 of the relay depending on the size and. from the voltage phase position to the con tacts in phase A of the mains circuit breaker 18.
The voltage coil 54 of the element 42 is connected from phase A to earth on the network side of the circuit breaker 18. This coil serves to energize the relay so as to cooperate either with the current coil 52, or with phase coil 53, in order to trip or close the network circuit breaker 18, depending on the circuit conditions.
The device 55 is a phase lamp connected in series with the phase coil 53 to limit the current of the circuit, in the event of an excess voltage and to automatically increase the resistance of the circuit, when the voltage of the circuit. increases. This lamp may be an ordinary tungsten filament lamp, which has a relatively high positive thermal resistance coefficient.
The impedance of each phase circuit comprising the phase coils 53 and the phase lamp 55 is of a suitable value to prevent the phase lamp 55 from being burnt out under phase-crossover on conditions, and to prevent also prevent a too high: dangerous voltage from being induced on the primary supply lines 14 by the transformers 17, when the associated network circuit breaker is in the open position.
Of particular note is the use of the <B> 61 </B> electromagnetic devices which may be called the retaining electromagnet. ”These devices are similar to those described in the main patent, but their connections and functions here are different.
The small retaining electromagnet 61 can be mounted on the side of the moving assembly just above the discs 45 and 46 respectively. As shown in detail in FIG. 3, each retainer magnet comprises a laminated iron body 62 with a gap in the underside, ie, in the face just above the discs 45 and 46, respectively. When the closing contacts 48 of the relay are in the open position, the air gap is bridged by a small iron strip 63 riveted to the discs 45 and 46.
The lamella 63 is preferably prevented from coming into contact with the iron of the electromagnet 61 by the presence of a thin brass plate (not shown) raised on the laminated iron body 62. This plate contributes to obtain the desired characteristics in the relay 41 and eliminates the effect of everything. residual magnetism on its operation.
Each retainer electromagnet 61 is connected to the interrupt points of switch 18 and acts to prevent mains switch 18 from tripping, until conditions are such that the switch in s 'interlocking. remains engaged under normal conditions and does not immediately trigger again in the absence of a fault or other abnormal condition.
The relay elements 43 and 44 have the same construction as the element 42 already described, but their connections are made with phases B and C, respectively. The contacts 48 of the network relay 41 are arranged to control, when they close, the closing of the network circuit breaker 18 by the excitation of the closing coil 38, interposed between phases A and C on the side. of transformer: of the circuit breaker 18.
The contacts 49 of the network relay 41 are connected to the trip coil 39 of the circuit breaker 18 and control the tripping of the network circuit breaker 18.
When the network 27 is energized and the network circuit breaker 18 serving for the protection of the network is -in the default position: energized, the voltage coils 54 and the phase coils 53 of the network relay 41 act to engage the circuit breaker 18 or to prevent it from being activated, depending on the voltage conditions at its main interrupting contacts. When the circuit breaker 18 trips, all: the phase circuits are short-circuited by the closing of the main contacts of the circuit breaker and the voltage coils of the network relay 41 are energized.
When the network circuit breaker 18 is in the on or off position, the network relay 41 operates to keep it engaged, or to trip it, depending on the direction and strength of the load current.
The grid voltage is applied to the voltage circuits of relay 41, each of which has a voltage coil 54: and a resistor 67. This resistor 67: displaces a component of the grid voltage, which is applied to the voltage coil 54, in the forward direction, so that the voltage component passing through the voltage coil 54 has a forward angle: considerable compared to the total network voltage.
The current produced by the voltage of the voltage coil 54 will be about 90 behind this voltage, due to the relatively high inductance of the circuit, and the magnetic flux produced by this current which is substantially in phase with this one will be behind about 90 compared to this tension. The magnetic flux produced by the current coil 52 will be substantially in phase with the current. Therefore, when the current in the current coil 52 is, lags by an angle of about 90 with respect to the voltage sent to the voltage coil 54, the torque acting on the relay disc 46 will be zero. .
'The terminals of the network relay -11 are shown by the reference signs T-- 1 <I> to T-18. </I>
The operation of the installation shown in fig. 2a is the following: Suppose that the power supply is interrupted or that there is no voltage in network 27, because all the switches 16 of the main lines are tripped, well that bus bars 1, 2 and 3 are energized; the. Mains circuit breakers 18 will be in the tripping position and all devices connected to main lines 12, 13, 14 and 15, which will be supplied by the bars:
omnibus 1, 2 and 3, will be: de-excited. Under these conditions, the network relay 41 is de-energized and the closing contacts 48 thereof are held in the closed position by a spring (not shown) provided for: this purpose, that is to say that the contacts 48 are in the closed position and ready to perform the closing action of the network circuit breaker 18: under the appropriate conditions.
Then, it will be assumed that the high voltage switch 16 of the main line 14 has been switched on. The transformer 17 associated with the supply line 14 will then be supplied with power and its secondary windings will then supply the switching coil 38 of the switch. circuit breaker 18, the closing coil 38 being in: this particular case supplied by means of the spring-loaded contacts 48 of the network relay 41 from phases A and C.
Note that as soon as the high voltage switch 16 in the main line 14 is turned on with the associated grid circuit breaker 18 tripped, all of the corresponding phase coils 53 will be energized to some extent, provided that A load is connected to the network 27. This load can be connected either to the terminal as shown at 81, or between the phases, as shown at 82.
The circuit is established by the windings, secondary 32 of the transformers 17, the phase coils 53 and the phase lamps 52 at the mains side of: circuit breaker 18, through the load 81 to earth, and back to the transformer secondary 32. Similar connections can be made for load 82 in network 27.
Therefore, the phase coils 53 of relay 41 will be energized; but the relay will not be subjected to a torque due to: the fact that the phase coils 53 by themselves do not produce torque on the relays, but must cooperate with the voltage coils 54 to produce a torque in the direction of engagement.
It will also be noted that the voltage coils 54 of the network relay 41 can be energized to a low degree prior to the tripping of any circuit breaker 18, but the degree of excitation is such that it remains below of the value necessary to produce sufficient torque to actuate the relay, the torque which is produced tending to maintain the contacts 48 in their closed position by spring which they already occupy.
As the closing coil 38 of circuit breaker 1.8 is now energized, the circuit breaker will be closed and the network will be supplied at normal secondary voltage. As a result of switching on the circuit breaker 18, the phase circuits containing the phase coils 53 and the phase lamps 55 are short-circuited.
Given that the circuit breakers 18 associated with the supply line 14 are switched on, and that current flows to the network 27, the current coils 52 of the network relays 41 are energized depending on the size and the phase relationship of the current in lines A, B and C, respectively. The voltage coils 54 of the network relays 11 are also energized, in. dependent on the voltage between phase A and earth on the mains side of the circuit breaker 18.
It should be noted that the elements 42, 43 and 44 of the network relay 41 in FIG. 2a are excited in dependence on phases <I> A, B </I> and C, respectively, so that whatever has been said about a phase or an element, generally applies as well the other phases and their associated release elements. As a result of the above description, it will be understood that closing any one of the high voltage switches will automatically trigger the associated network circuit breakers when the network is not supplied.
Now assuming that it is desired to supply the network 27 also from other energy sources, for example by referring to FIG. 2a, assuming that the switch 16 of the main line 12 is closed, and. that the network is supplied only through the supply line 12.
Prior to the closing @de the switch 16 of the main line 14, the circuit breakers 18 associated with it remain tripped, although their circuits with latching coil 38 are. now completed through contacts 48 and become energized to a relatively small value due to the relatively high impedance produced by phase coils 53 and phase lamps 55, in said interlocking coil, which excitation is insufficient to trigger the circuit breakers 18 associated with the supply line 14.
Furthermore, as soon as the aforementioned circuits are energized, the con- tm, ts 48 open the circuit because the magnitude -and the phase position of the voltages applied to the phase coils 5.3 -and the coils .de voltage 54 of relay 41 are such that they produce a torque to make or turn contacts 48. Until then, the network circuit breakers associated with the main line 1.4 are still in the open position.
It will now be assumed that the switch 16 (FIG. 1) of the supply line 14 is closed, thus supplying the transformer 1.7, associated with the circuit. @ power supply 26. The circuit breaker 18 associated with the main line 14 and the supply circuit 26 is still. in the tripping position. There are now two different voltages being applied, one on each side of the breaker contacts of circuit breaker 18, independently, in all phases.
The result of these voltages applied to the phase circuit, which contains the phase coil 53, cooperating with the mains voltage, which is applied to the voltage coil 54, produces a torque in the mains relay 41 in the proper direction to close the contacts 48, if the phases of the voltages are in the desired relation.
Assuming - then - that the network 27 is supplied by a main line, or by several, for example by the main lines 12, 13, 14 and 15, in FIG. 1, we now propose to describe the opening function of the circuit including that of automatic network circuit breakers 18.
If a faulty electrical condition occurs in connection with network 27, such as a phase fault in phase 71, or phase to earth fault 72, current will continue to flow in phases <I> A, B </ I > and C. in the normal direction, which is that going from the trainers 17 to the network 27. Consequently, the relays 41 controlling the circuit breakers 18 will not be influenced and will be kept in the key closed position.
Should a short circuit fault such as fault 73 occur in direct connection with the high voltage power line 14, circuit breaker 18 will automatically trip and interrupt the circuit, and similarly, all other circuit breakers. of network 18 associated with the same main line 14 will also interrupt their respective circuits and thus completely cut off the connection of the faulty supply line 14 with the network. A short circuit fault such as 74 to transformer 17 will produce a result. similar.
When a short-circuit fault such as fault 73 or fault 74 occurs, a current will flow to these faulty locations from the network 27, via the conductors <I> A, B < / I> -and. C, and the transformer 17, returning to the faulty location, thus reversing the normal direction of the current in the lines 26 and producing a torque in the relay 41, in a direction such that the contacts 49 close and. trip the associated circuit breaker 18.
As the current in all the other lines associated with the supply line 11 passes in one direction from the network to the fault location 73, all the circuit breakers 18 associated with the supply line 14 only will be tripped. .in the same way.
In this way, the connection of the supply line 14 with the network will be completely interrupted so that no current can pass from the network to the faulty source. However, current will be brought to the faulty location 73 or to the faulty location 74, from the bus bar 2 through the switch 16 of the power line 14. The current .in excess which passes through it can be interrupted by the action of the usual excess current relay causing switch 16 to trip.
Suppose now that switch 16 is on, grid circuit breakers 18 associated with lines 24, 25 and 26 are on, current is normally sent to grid 27, from bus bar 2, through of the supply line 14, and that the current is also sent to the network 27, via the other supply lines. Suppose in addition that the switch 16 associated with the supply line 14 is tripped by the supervisor, then the network circuit breakers associated with the supply line 14 will be also triggered as follows:
As the power to the primaries 31 of the transformers 17 is now interrupted, the transformers 17 will be energized or magnetized from the secondary 32, which means that a low current, the magnetization current. passes from network 27 to secondary 32, the corresponding energy going in a direction which is opposite to the normal direction. Since these currents have an abnormal phase in relation to that of the voltage, they will trigger the trip of the network switch 18 in the same way as described for the presence. a fault in 73 or 74.
Although the current values are relatively small, the relay has been constructed to have such sensitivity that it operates due to such relatively small current values flowing in the reverse direction.
The apparatus shown in FIG. 2b is generally similar to that described in connection with the diagram of FIG. 2a, but with certain modifications which will be explained now. Two polyphase network relays <B> 111 </B> -and 112 are provided instead of a simple network relay 41. In fact, the switching on and off functions combined in the relay 41 in fig. . 2a have been: separated into two relays 111 and 112, in this variant.
The polyphase relay 111 is the trip relay and comprises the current coils 52 and the voltage coils 54. The polyphase relay 112 is the start relay and carries the phase coils 53 and the voltage coils 54 All the coils mentioned have the same meaning and the same reference numerals as those used in the description of FIG. 2b.
The mechanical construction -is also similar, except that at lia. 2b, separate contact bodies 48 and 49 have been provided,. That the retaining electromagnets 61 are only applied to one relay, and that the relay itself has been separated into two polyphase relays 111 and 112, instead of being combined into a single line 41, as said above.
The construction of the holding electromagnets 61 may be the same as that previously described, but in both cases the winding is interposed in the phase-circuit, namely in parallel with the phase coil 53 and acts to modify the latching curve by producing a torque which tends to keep the contacts 48 open.
Another variant, described with reference to FIG. 4, relates to the interlocking function for which a phasing relay device associated with each network disconnector has been provided and which operates in place of the retainer electromagnet previously described to prevent the 'switching on of the mains circuit breaker until the desired voltage conditions prevail. to the breaker contacts of the associated circuit breaker.
This device with a separate phasing relay consists of a network relay 41 shown in more detail in FIG. 5 and in a phasing relay 161. The network relay 41: is represented as a single polyphase relay, of which all the control electromagnets act on a common shaft, but it could also be constituted by three relays. monophases.
The phasing relay 161. Is. shown as being connected to phase d, so that this phase only is used to energize the relay, in order to accomplish the phasing function. It has been found in practice that in general this is sufficient, any of the phases can be used satisfactorily to perform the bending function to prevent pumping.
The combined relay apparatus, 41 and 161, controls the tripping and closing functions of the mains circuit breakers 18. It is. Note that when the mains circuit breaker 18 is in its tripped position, the relay 41 as well as the relay 161 are used to engage the circuit breaker 18 when the desired conditions are present. However, when the circuit breaker 18 is in its engaged position, the relay 161 is disabled, and the relay 41 acts alone to control the tripping function of the circuit breaker 18.
The trigger contacts 49 of the relay 41 come into action, when they are. closed by the -contact member 50, to energize the bypass tripping coil 39 and thus trigger the network switch 18. The network relay alone is therefore sufficient to control the tripping function of the switch. Network circuit breaker 18. For example, when circuit breaker 18 is in its engaged position, current coils 52 and voltage coils 54 of network relay 41 control the direction of the torque acting on shaft 47.
If the current in the supply line 26 has the normal direction, the torque exerted by the current coils 52 and the voltage coils 54 of the network relay 41 will have a direction such that it maintains the contacts 48 closed and it goes without saying that it keeps the contacts 49 open. The closing contacts 48 of the network relay 41 act, when they are closed by the contact member 50, to give rise to the engagement of the network switch 1.8. It should be noted that the closing contacts 48 are connected to the circuit of the closing coil 38 and are also connected in series with the contacts 166 of the phasing relay 161.
It is therefore necessary that the contacts 48 of the network relay 41 as well as the contacts 166 of the phasing relay 161 are closed, before being able to close the network circuit breaker. , The <B> 161 </B> phase relay may be of the induction type having an electromagnet 162 energized by a phase coil 163 and a voltage coil 164 and acting, depending on the co-operative effects of these coils, to control the disc 165 and the contacts 166.
A resistor 167 -is interposed in the circuit of the coil, of voltage 164 in order to be able to vary the phase position of the current in the voltage coil in relation to the applied voltage and thus influence -the # - closing characteristic of the relay 161 in agreement with the curve shown in fi. 8, described below.
A phase lamp 55 is connected in series with the phase coil 163. In this case, the phase lamp 55 has the same functions as the phase lamp 55 associated with the network relay 41.
The phasing circuit containing the phase coil 163 and the phase lamp 55 of the phasing relay 161 is connected to the break contacts in the phase of the mains switch 18. It could, however, be connected just as well to the. one of the other phases. I3 or C.
When switch 18 is turned on, phase coils 53 and 163, in other words, all phase coils, are short-circuited and are therefore disabled. Thus, when the circuit breaker 18 is tripped, the current coils 52 and the voltage coils 54: are alone in action in the network relay 41 to control the tripping of the circuit breaker 18. But when the switch 18 is on. triggered, all the current coils 52 are inactive, being traversed only by very weak currents.
The phase coils 53 and 163 are however in action to cooperate with the voltage coils 54 and 164, so as to determine, if necessary, the engagement of the circuit breaker 18. The voltage coils are energized independently of the position. circuit breaker switching on or off 18.
When the voltage coils 54 and 16.1 of the relays 41 and 161 are de-energized, the closing contacts 48 and 166 of the latter can be kept closed by mechanical means, such as, for example, spiral springs ( not shown), in order to allow automatic closing of the circuit breakers 18 when the network 27 is not energized. However, when the network 27 is energized, the engaging action of these springs can be overcome by an opposing plet produced by the tension coils 54 and 164, excited from the network <B> 27. </B>
In the operation of the installation as described so far, and in particular with respect to -the -tripping-function, with reference to fi-. 1, it has been assumed that the bus bars 1, 2 and 3 are energized and that all switches 16 and 18 are on, the network load circuit '_> 7 being supplied via all the main lines 12 , 13, 14 and 15. Suppose now that the supervisor of station 2 activates switch 16 by hand, or otherwise. The circuit breakers 18 will then be tripped automatically in the following manner.
When said switch 16 is triggered, a current passes from the network 27 under voltage to the transformers 17 associated with the supply line 14. This current is a reverse current and is due to the effect of the magnetic losses of the transformers. mateurs 17, or to the change of current in the high voltage winding of the transformer 17 in question, or to the two effects.
In any case, a reverse current is established which passes through the corresponding switch 18 and FIG. 5 shows that this reverse current is transmitted to the current coils 52, which, when they cooperate with the voltage coils 54, will produce a torque on the disks 45 and 46 of the network relay 41, the direction of which is such that it produces. the closing of the tripping contacts 49, which, in turn, will supply the bypass trip coil 39, which trips the mains switch 18.
The triggering of a high voltage switch 16 automatically triggers, usually one after the other, but almost instantaneously, its associated network switches 18, and thus cuts off the connection of the supply line. The tripping function therefore occurs in obedience to the phase position or to the magnitude and phase position of the current in the circuit.
Similarly, a short circuit fault 73 in the power line 14 or the short circuit fault 74 in the transformer 17 will produce a negative reverse current through the circuit breaker 18, and the relay 41 will operate similarly to trip its associated circuit breaker 18. In this case, however, the short-circuit 73 or the short-circuit 74 will produce a current of relatively high intensity, but the tripping function of the mains circuit breaker 18 is the same as before .
At the same time, the excess current produced by fault 73 or fault 71 will actuate excess current relays to cause the high voltage switch associated 16 to trip, and in this way the faulty supply line will be cut by fault 73 or fault 74, or any other fault condition. between switches 16 and 18.
If the short-circuit fault condition should occur in network 27, such as, for example, fault 71, or fault 72, switches 16 and 18 are not influenced, and faults 71 and 72 can produce their effect because they are fed by all supply lines 12 to 15. It is obvious that such a defect 71 or 7? does not cause a reverse current in the relay 41. Consequently, the latter cannot trigger the switch 18.
The tripping function of the mains switch 18 therefore occurs in a manner similar to that of the embodiment previously described.
The phasa relay, re 161 is described and re presented as a single phase phase relay, connected to one phase only, which, as has been done. to emerge above, is generally sufficient; but following the theoretically correct method, in order to avoid pumping in any case, the phase should be controlled by means of all phase circuits, or in other words, a polyphase phase relay with independent elements connected should be used. to the respective phases.
Although the foregoing has described the application of the poly phas6 or multi-element network relay using three elements for a three-phase distribution circuit, similar polyphase relays can be applied to a circuit. biphase. If the two-phase circuit -is of the three-wire type, the polyphase relay may have two elements. When applied to a two-phase four-wire distribution circuit, the two-element polyphase network relay can also be used, but for a five-wire two-phase circuit it is advisable to use a three-phase two-phase network relay. four elements.
Multiple element network relays can also be applied to a single phase three wire distribution circuit, in which case the network relay will preferably have two elements.
The polyphase network relay or to. Multiple elements ensure operation even in the case of single-phase short-circuits in the secondary and earthing of a primary supply line in an installation in which the secondaries of the supply transformers are connected, : n star and the primary of the distribution transformers 17 are connected in delta, such as the installation described.
The three-element network relays for inging a single device also guarantee safe switching on, even for unbalanced load conditions, while having the advantages of greater simplicity, less maintenance, and less expense. , be less bulky and operate more stable than a device with separate relay elements; it can be used almost universally for the protection of three-phase four-wire networks with the neutral earthed.
The connection of transformers to the network can be controlled remotely by the station supervisor. This is due to the fact that the mains switches are tripped by the action of a reverse magnetizing current of the transformers or a reverse load current or both, which occurs by tripping the switch. the power line to the station. By activating this switch again, all the network switches close automatically.