DE269797C

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Publication number: DE269797C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Um elektrische Anlagen gegen Zerstörung zu schützen, wenn ein Teil der Anlage durch elektrische oder mechanische Einflüsse (Kurzschluß, Durchschlag, Zerreißen) fehlerhaft geworden ist, ist es zweckmäßig, den fehlerhaften Teil von dem Leitungsnetz selbsttätig abzutrennen. Für diese selbsttätige Abtrennung sind bereits verschiedene Mittel angegeben worden, welche jedoch im allgemeinen nur bei

ίο Wechselstromanlagen in Wirksamkeit treten können, da sie Stromwandler, Transformatoren o. dgl. Apparate enthalten, welche Wechselstrom zur Voraussetzung haben.

Im nachfolgenden soll eine Schutzvorrichtung für elektrische Anlagen beschrieben werden, welche sowohl bei Gleichstrom- wie auch bei Wechselstromnetzen angewendet werden kann, und welche in einfacher Weise die selbsttätige Ausschaltung des fehlerhaften Teiles der

ao Anlage bewirkt. Im Prinzip beruht die Erfindung auf der Verwendung einer der bekannten Brückenschaltung (Wheatstone) ähnlichen Schaltung, wobei der infolge des Fehlers auftretende Strom in der Diagonalen der Brücke direkt oder indirekt die Fehlerstelle abschaltet.

Der Gegenstand der Erfindung sei an den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 2 und 3 näher erläutert, wobei zu bemerken ist, daß es noch eine große Zahl anderer Ausführungsmöglichkeiten gibt, welche das vorstehend genannte Prinzip wahren.

In Fig. ι bedeutet α b denjenigen Teil einer Gleichstrom- oder Wechselstromanlage, welcher bei Eintritt eines Fehlers an ihm selbsttätig abgeschaltet werden soll. Dieser Teil kann ein Kabel, ein Transformator, eine Maschine oder irgendein beliebiger Apparat sein, und kann mit anderen Verbrauchern parallel oder in Reihe liegen, c d stellt eine Hilfsleitung dar, welche zu α b parallel geschaltet ist. Diese Hilfsleitung kann im allgemeinen beliebig geführt sein; sie kann auch mit dem Leitungsstück α δ in das gleiche Kabel eingeleitet werden, wobei allerdings beide Leiter über die ganze Strecke voneinander isoliert sein müssen. Verbindet man nun zwei äquipotentielle Punkte, z. B. die Leitermitten e und f, durch eine Brückenleitung e g f, so ist diese Brückenleitung stromlos, solange die Beziehung besteht ^Wae-^Web ='^{z W}cf '■ ^Wf Φ ^Wobei ^Wa e< ^We b ■··

die den Strecken as, eb ... entsprechenden Widerstände bedeuten. Der Brückendraht kann nun so ausgeführt sein, daß er im Falle eines Stromdurchganges den Auslösemagneten g betätigt, welcher den Schalter h öffnet und damit das Leitungsstück a b abschaltet. Tritt ein Fehler in der Leitung α δ, ζ. Β. durch Zerreißen oder Erdschluß auf, dann wird der Widerstand eines Brückenzweiges geändert, und es wird ein Strom in der Brückendiagonalen entstehen, welcher den Magneten g erregt und dadurch die Öffnung des Schalters h bewirkt.

Ist es nicht möglich, das Leitungsstück in der Mitte oder an beliebiger Stelle anzuzapfen, dann kann ein Brückenzweig (a e oder e b) künstlich durch Verschaltung eines entsprechenden Widerstandes vor die Leitung a b geschaffen werden, wobei die Strecke α b dann den zugehörigen anderen Brückenzweig darstellt. Es ist zweckmäßig, den Widerstand mindestens eines der beiden Hilfsbrückenzweige (c f oder f d) regelbar zu machen, damit durch Einstellung dieses Widerstandes der Strom in der Diagonalen e g f auf Null eingestellt werden kann.

Soll eine besondere Hilfsleitung ganz vermieden werden, dann kann das Leitungsstück 3 b selbst in beliebigen Verhältnissen unterteilt werden, oder es kann, falls das Kabel einen sogenannten Prüfdraht enthält, dieser Prüfdraht als Hilfsdraht verwendet werden.

In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, wo das Kabel aus zwei parallelen Teilen α e' und f d besteht, welchen an entgegengesetzten Enden Widerstände c f. und e' b angefügt sind. Diese Widerstände, welche nur ein Bruchteil der Widerstände der Leitung selbst zu sein brauchen, sind vorgesehen, damit an jeder Stelle des Kabels eine geringe Potentialdifferenz zwischen den beiden Leitern α e' und fd besteht, so daß auch bei gleichzeitigem Erdschluß beider Leitungen infolge eines Kabeldurchschlages die beiden Diagonalleitungen efg und e' f g' Strom führen müssen. Hier ist wohl am Anfang als auch am Ende der Leitung α b eine Diagonalleitung vorgesehen, um bei Eintritt eines Fehlers die Leitungen doppelseitig selbsttätig abzuschalten. Die Ströme der Diagonalleitungen erregen die Auslösemagneten g und g', welche die Schalter h und ti öffnen.

Die Anordnung nach Fig. 2 kann auch dahin abgeändert werden, daß zur Vermeidung jeglicher Anzapfungen sowohl am Anfang wie auch am Ende beider parallelen Leiter Widerstände eingeschaltet sind, welche dann einerseits dazu dienen, an jeder Stelle des Kabels Potentialdifferenzen zwischen den beiden Leitungen zu schaffen, andererseits dazu, die äquipotentiellen Punkte für die Diagonalleitung der Brücke außerhalb des Kabels zu erhalten. Hierbei ergibt sich durch einfache Überlegung eine ungleiche Verteilung der Widerstände an beiden Leitern, so daß z. B. der eine Leiter am Anfang mehr Widerstand erhält als am Ende, während der andere Leiter umgekehrt am Anfang weniger Widerstand erhält als am Ende. Während die eine Ableitung (e) für die Brücke zwischen Widerstand und Anfang des einen Leiters liegt, liegt die andere Ableitung (f) für die Brücke innerhalb

des größeren Widerstandes, der vor den Anfang des anderen Leiters geschaltet ist.

Die Übertragung der Brückenschaltung auf Dreiphasensysteme ist in Fig. 3 dargestellt. Zu jedem der drei Hauptleiter α_α O₁, a₂ δ₂ und a₃ b₃ ist ein Hilfsleiter parallel geschaltet, der am Anfang und am Ende der Leitungsstrecke mit dem zugehörigen Hauptleiter durch eine ■ Brückenleitung verbunden ist. In jeden der drei Brückenzweige e_x f_v e₂ f₂ und e₃ f_z der Anfangsseite der zu schützenden Strecke ist ein Relais R eingebaut, das selbständig den Hilfsstromkreis B g schließt, sobald eine Unregelmäßigkeit in einer der drei Hauptleitungen austritt; genau die gleiche Anordnung ist an der Endseite der Strecke getroffen, wo die Relais R' bei Auftreten des Fehlers den Stromkreis B' g' schließen. Jeder Fehler, der innerhalb oder außerhalb der Abzweigpunkte e und f der Brücken in irgendeiner der sechs Leitungen vorkommt, bewirkt daher sofort die gleichzeitige beiderseitige Abschaltung der drei Phasen mittels der Schalter h und ti.

Um den Diagonalstrom der Brücken bei fehlerfreiem Betrieb auf Null bringen zu können, enthält jede Hilfsleitung an jedem Ende einen regelbaren Widerstand W₁, w₂, w₃ bzw. W₁', w₂', w₃'. Um die Anschlußpunkte e_v e₂ ... des Diagonalzweiges vor die .Kabelstrecke a_x b_v a_zb_% ... legen zu können, kann man auch hier wieder in der erwähnten Weise Widerstände vorschalten. -

Beim Wechselstrom brauchen die Widerstände nicht induktionsfrei zu sein, man kann sogar Drosselspulen oder Kondensatoren oder induktive Widerstände. in Verbindung mit Ohmschen benutzen.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Schutzvorrichtung für elektrische Anlagen, durch welche fehlerhaft gewordene Teile selbsttätig abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abschal- ' tung durch den Strom einer (Wheatstoneschen) Brücke bewirkt wird, deren Seiten ganz oder teilweise aus dem abzuschaltenden Teil der Anlage und einem zu diesem -parallel geschalteten Hilfsleiter gebildet und nicht miteinander induktiv verkettet sind. Hierbei kann als Hilfsleiter ein mit no dem Hauptleiter im gleichen Kabel eingebetteter Leiter verwendet werden, welcher ein Prüf draht oder ein Teil des Hauptleiters selbst sein kann.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Zapfstellen durch Verwendung von vor die Leiter geschalteten Widerständen die Ableitungspunkte für die Diagonalleitungen der Brücke außerhalb des abzuschaltenden Teiles gelegt werden, wobei der Widerstand mindestens eines Brük-

kenzweiges regelbar sein kann, um den Strom der Diagonalleitung auf den Wert Null einstellen zu können.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch ungleiche Verteilung der Hilfswiderstände auf die beiden Leiterenden eine gewisse Potentialdifferenz zwischen den beiden Leitern an allen Punkten des Kabels hervorgerufen wird.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Anfang wie auch am Ende des abzuschaltenden Teiles der Anlage eine Diagonalleitung gezogen ist, zum Zwecke, die Abschaltung des Teiles doppelseitig zu bewirken.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen für Mehrphasensysteme, dadurch gekennzeichnet, daß der abzuschaltende Teil jeder Phase mit einer besonderen Brückenschaltung versehen ist und die Diagonalströme der den verschiedenen Phasen angehörenden Brücken einen gemeinsamen Auslösemagneten betätigen, so daß bei einem in einer Phase auftretenden Fehler alle Phasen gleichzeitig abgetrennt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.