DE1095377B - Distanzschutz mit umschaltbaren Zeitstufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Distanzschutz, welcher verschiedene Zeitstufen besitzt, die in Abhängigkeit von der gemessenen Fehlerimpedanz umgeschaltet werden. Bei kleiner Impedanz soll die Auslösezeit klein, bei großer entsprechend größer sein. Solche Umschaltungen wurden bisher mechanisch durchgeführt. Das Impedanzmeßglied ist dabei auf eine bestimmte Impedanz eingestellt. Als Meßgröße wird ihm eine Spannung und ein Strom zugeführt. Ist die Fehlerimpedanz kleiner als diese eingestellte Impedanz, so spricht das Meßglied an und löst den Leistungsschalter aus. Ist die Fehlerimpedanz größer, so spricht es nicht an. Es läuft aber ein Zeitwerk an, welches nach einer bestimmten Zeit die Spannung am Meßkreis um einen bestimmten Betrag verkleinert. Dadurch wird die vom Meßglied gemessene Impedanz ebenfalls kleiner, und das Meßglied kann nunmehr ansprechen und die Auslösung freigeben. Es ist aber auch möglich, daß die Verkleinerung der Spannung noch nicht ausreicht, so daß das Meßglied immer noch in Ruhe bleibt. Dann wird nach einer weiteren eingestellten Zeit die Spannung noch einmal verkleinert. Diese Einrichtung kann mehrere solcher Zeitstufen besitzen.

Die Umschaltung der Spannung kann nun an einem Hilfsspannungswandler vorgenommen werden, welcher Anzapfungen besitzt. Je nach der Stufe wird eine andere Anzapfung eingeschaltet. Man kann auch der Spannungswicklung des Meßgliedes Widerstände vorschalten. Je größer der vorgeschaltete Widerstand ist, um so kleiner ist die am Meßgrund liegende Spannung.

Die Vorschaltung von Widerständen hat den Nachteil, daß eine galvanische Verbindung zwischen allen Widerständen und zwischen dem Widerstand und dem Spannungswandler selbst vorhanden sein muß. Dadurch sind auch die Überbrückungs- oder Umschaltkontakte galvanisch miteinander verbunden. Die Verwendung von Anzapfungen am Spannungswandler hat den Nachteil, die Ausführung des Spannungswandlers selbst zu verteuern. Mit diesen bekannten Mitteln ist es schwierig, elektronische Elemente zu verwenden, da die galvanische Kopplung die Zuführung der Gleichspannungen an die verschiedenen elektronischen Elemente unmöglich macht, da diese Elemente verschiedenes Potential haben.

Die mechanische Umschaltung hat bekanntlich den Nachteil, daß die Kontakte durch die unvermeidliche Funkenbildung mit der Zeit abgenutzt werden oder durch Oxydschichten unbrauchbar werden. Man ist daher bestrebt, kontaktlose Schaltelemente zu verwenden, welche aber bei den bisherigen Ausführungen noch nicht möglich waren.

Um nun die Vorteile der elektronischen Umschaltung besser ausnutzen zu können, wird erfindungs-Distanzschutz mit umschaltbaren
Zeitstufen

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 16. Dezember 1959

Dipl.-Ing. Hansjörg Vonarburg, Aarau (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

gemäß vorgeschlagen, dem Hilfsspannungswandler der Stufenzahl entsprechend Drosselwandler vorzuschalten, welchen Transistoren über Kondensatoren parallel geschaltet sind.

In der Fig. 1 ist das Prinzip der Schaltung dargestellt. Mit 1 ist der Hilfsspannungswandler bezeichnet, von welchem die Spannung U₁ an das nicht gezeichnete Meßglied geführt wird. Je kleiner diese Spannung ist, um so kleiner ist die am Meßglied gemessene Impedanz. An den Klemmen 2 und 3 wird die vom Hauptspannungswandler abgenommene Netzspannung zugeführt. Dem Hilfsspannungswandler 1 sind nun Drosselwandler 4 bis 6 vorgeschaltet. Diese besitzen zwei Wicklungen; die Sekundärwicklung wird durch die Transistoren 7 und 9 kurzgeschlossen. Ihre Primärimpedanz ist daher sehr klein, so daß praktisch die ganze Netzspannung an dem Hilfsspannungswandler 1 liegt. Die Transistoren 7 bis 9 sind also normalerweise leitend. Dies wird dadurch erreicht, daß an ihrer Basis eine negative Vorspannung angelegt wird. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird die negative Vorspannung an der Basis des Transistors 7 weggenommen und dafür eine positive angelegt, so daß zunächst der Transistor 7 sperrt. Dadurch wird die Primärinduktivität des Drosselwandlers 4 erhöht und die Spannung am Hilfsspannungswandler 1 herabgesetzt. Hat das Meßglied nun immer noch nicht angesprochen, so wird nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne der Transistor 8 gesperrt, so daß

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auch der Drosselwandler 5 eine höhere Induktivität erhält. Es können noch weitere Stufen vorgesehen werden, was durch den Drosselwandler 6 angedeutet ist. Die den Transistoren vorgeschalteten Kondensatoren 10 dienen dazu, den Gleichstrom von den Drosselwandlern abzuhalten. Die Widerstände 11 sind die notwendigen Widerstände für die Gleichstromspeisung der Transistoren.

In der Fig. 2 ist ein elektronisches Zeitglied, welches die Transistoren 7 bis 9 steuert, dargestellt. Der Transistor 7, welcher den Drosselwandler 4 kurzschließen kann, wird über den Kipptransistor 12 gespeist. Dieser kippt auf folgende Weise: An die Klemme 13 gelangt ein Spannungsimpuls vom Anregekreis des Distanzschutzes her. Wenn also der Distanzschutz bei einem Fehler angeworfen wird, entsteht z. B. eine positive Spannung an der Klemme 13. Der Transistor 14, welcher bisher leitend war und dadurch den Kondensator 21 kurzschließt, muß dann sperren. Auf diese Weise kann sich der Kondensator ao über den Widerstand 15 aufladen. Dies geschieht nach einer Exponentialkurve entsprechend der durch die Werte des Kondensators 21 und des Widerstandes 15 gegebenen Zeitkonstante. Wenn nun die Aufladung einen bestimmten Wert erreicht hat, so wird der Transistor 16 leitend, und es entsteht ein Strom im Potentiometer 17, im Gleichrichter 18 und im Transistor 16. Am Potentiometerabgriff entsteht eine negative Spannung, welche nunmehr den Transistor 12 leitend macht. Der Kippwert hängt von der Einstellung des Potentiometers 17 und mittelbar von der negativen Spannung am Kondensator 21 ab. Das Potentiometer 17 ist empfindlich eingestellt, so daß der Transistor 12 schon bei kleinen Werten, also nach kurzer Zeit, kippt. Der Kurzschluß der Drosselwandler 4 wird also bereits nach kurzer Zeit aufgehoben.

Für die übrigen Stufen sind noch weitere Potentiometer 19 und 20 angeschlossen, welche weniger empfindlich eingestellt sind, so daß sie erst bei größerer Aufladung des Kondensators 21 ansprechen. Dadurch werden die anderen Stufen erst nach längerer Zeit geschaltet.

Das Zeitwerk kann natürlich auch mechanisch ausgeführt sein und schaltet dann mit Hilfe von Kontakten positive Impulse an die Transistoren 7, 8 und 9.

Die Drosselwandler 4, 5, 6 besitzen zwei Wicklungen. Hierdurch ist es möglich, die Kreise der einzelnen Drosselwandler galvanisch zu trennen und nur über die Kondensatoren 10 mit dem Zeitwerk zu verbinden. Die magnetische Kopplung zwischen den beiden Wicklungen der Drosselwandler muß möglichst eng sein, damit der Kurzschluß durch den Transistor hinreichend auf die Primärseite wirkt. Der Kopplungsfaktor muß also möglichst nahe an Eins liegen. Man kann die Drosselwandler auch so auslegen, daß die Sekundärwicklung als Sättigungswicklung wirkt, so daß, wenn der Strom des Transistors durch die Sekundärwicklung fließt, der Eisenkreis gesättigt wird. Dadurch wird die Induktivität noch weiter verkleinert. Der Vorteil der Anordnung ist, daß durch die Anwendung von Drosselwandlern in einfacher Weise eine Transistorschaltung gebildet werden kann, welche die Stufen kontaktlos umzuschalten ermöglicht. Dadurch können die Vorteile der Transistoren ausgenutzt werden, welche in der sehr genauen, über das bekannte Maß hinausgehenden Zeiteinstellung der Stufen liegt.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Distanzschutz mit umschaltbaren Zeitstufen, bei dem die über Hilfsspannungswandler gewonnene Netzspannung stufenweise durch Vorschalten von Impedanzen verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfsspannungswandler der Stufenzahl entsprechend Drosselwandler vorgeschaltet sind, welchen Transistoren über Kondensatoren parallel geschaltet sind.

2. Distanzschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis der Transistoren mit einem Zeitwerk verbunden ist, welches nach Ablauf positive Impulse zur Sperrung der Transistoren aussendet.

3. Distanzschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitwerk mechanisch ist und Kontakte besitzt, welche positive Impulse an die Transistoren legt.

4. Distanzschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitwerk aus Transistoren, Kondensatoren und Widerständen besteht und mit einem Impulsgeber zusammengeschaltet ist, welcher nach Ablauf einer bestimmten einstellbaren Zeit einen positiven Impuls an die Stufentransistoren gibt.

5. Distanzschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Basis der Stufentransistoren ein Potentiometer liegt, mit dem die Stufenzeit eingestellt wird.

6. Distanzschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselwandler zwei Wicklungen besitzen.

7. Distanzschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Drosselwandler einen Kopplungsfaktor gleich Eins besitzen.

8. Distanzschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselwandler aus einer Haupt- und einer Hilfswicklung bestehen, wobei die Hilfswicklung durch den Strom der Stufentransistoren den Magnetkreis des Drosselwandlers in den Sättigungszustand bringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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