DE3026125C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkreistrenneinrichtung zur Ermittlung eines Überstromzustandes in einer mehrphasigen, an einer mehrphasigen Versorgungsleitung angeschlossenen Last, mit Einrichtungen zur Messung der in jeder der Phasen der mehrphasigen Last fließenden Ströme und zur Erzeugung eines Wechselstromsignals für jede Phase; in Reihe geschaltete Einrichtungen zur Gleichrichtung der Wechselstromsignale und zur Erzeugung eines Gleichstromausgangssignals, Abfühlein­ richtungen zur Abfühlung des Gleichstromausgangssignals und Einrichtungen, die an die Abfühleinrichtungen angeschlossen sind, um aufgrund des Gleichstromausgangssignals ein Aus­ lösebetätigungssignal nur dann zu erzeugen, wenn das Gleich­ stromausgangssignal sich oberhalb eines eingestellten Grenzwertes befindet, und Empfangseinrichtungen, die zur Aufnahme des Auslösebetätigungssignals und zur Aktivierung der Trenneinrichtung dienen, wobei Zeitverzögerungsein­ richtungen zur Einführung einer vorbestimmten Zeitverzögerung bei der Erzeugung des Auslösebetätigungssignals vorgesehen sind.

Eine derartige Schaltkreistrenneinrichtung ist aus der DD 92 753 bereits bekannt. Die aus dieser Druckschrift bekannte Schaltkreistrenneinrichtung weist zwar schon viele Vorteile auf, insbesondere auch die Wählbarkeit des Auslösesollwertes sowie die Wählbarkeit einer ersten Zeitspanne für eine Vorwarnung und einer zweiten, getrennt wählbaren Zeitspanne für die eigentliche Auslösung. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, für den Aufbau der Anordnung Baugruppen zu verwenden, wobei auch die Möglichkeit erwähnt wird, Halb­ leiter einzusetzen.

Gleichwohl weist dieser Stand der Technik noch Nachteile auf.

Zum Wählen des Auslösesollwertes sind zum einen verhält­ nismäßig komplizierte Umschalteinrichtungen vorgesehen, es genügt somit nicht das einfache Auswechseln eines Wider­ standes, zum anderen erfolgt die Einstellung der beiden Zeitspannen in verhältnismäßig komplizierter Weise durch entsprechend ausgeführte Zeitrelais. Schließlich ist es mit der bekannten Schaltung nicht möglich, bestimmte, bei einphasigen Fehlern in mehrphasigen Netzen verstärkt auftretende Oberwellen besonders hervor­ zuheben und damit einen Differenzierungsvorgang bezüglich bestimmter, nämlich einphasiger Fehler im Schaltkreis zu ermöglichen.

Aus der DE-OS 19 52 582 ist bekannt, elektrische Energie zur Auslösung von Schaltkreistrenneinrichtungen durch das Auslösebetätigungssignal selbst zu gewinnen, so daß die Notwendigkeit einer externen Leistungsversorgung zum Zwecke der Auslösung entbehrlich wird. Gemäß dieser Druckschrift wird bei einer Schalteinrichtung zum Schutz eines elek­ trischen Starkstromkreises gegen Überlastung die Betriebs­ energie für die Schalteinrichtung einem Speicher entnommen, der (gemäß dem Anspruch 5 dieser Entgegenhaltung) von einem Kondensator gebildet wird.

In "Technische Mitteilung AEG-Telefunken" 1977, Heft 5/6, Seiten 247 bis 252, siehe insbesondere Seite 251, Abschnitt "Phasenausfallschutz" und Bild 6, wird ein Phasenausfall­ schutz beschrieben, mit dem der Ausfall einer Phase in einem Dreiphasennetz bzw. unsymmetrische Stromaufnahme überwacht wird. Hierzu werden von entsprechenden Stromwandlern abge­ gebene Signale gleichgerichtet und parallel einem Fest­ widerstand R 3 zugeführt. Aus der an diesem Festwiderstand anliegenden Spannung wird mit Hilfe eines Differenziergliedes C 2, R 2 ein welligkeitsproportionales und mit Hilfe eines Integriergliedes R 1, C 1 ein mitteilwertproportionales Signal gebildet. Beide Signale werden mittels eines Komperators K verglichen und ggf. über ein Zeitglied der Auslösebefehl für den Schutzschalter iniziiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schaltkreistrennein­ richtung der eingangs genannten Art die Einstellbarkeit und das Ansprechverhalten im Fehlerfall zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs, also dadurch, daß die Abfühleinrichtungen einen als Einsteckelement ausgeführten (und damit leicht auswechselbaren) Festwiderstand (R) und eine selektiv auf die Frequenz der bei einphasigen Fehlern verstärkt auftretenden Oberwellen (z. B. zweifache Frequenz der Versorgungsquelle) abgestimmte Filterschaltung aufweisen, wobei diese Filter­ schaltung aus einem dem Festwiderstand nachgeschalteten passiven Hochpaß und einem auf diesen folgenden aktiven Tiefpaß besteht.

Durch diese Merkmale wird zum einen die Einstellbarkeit ver­ bessert, wodurch z. B. die Umstellung auf unterschiedliche Auslösewerte erleichtert wird, zum anderen das Ansprechverhalten im Fehlerfall verbessert, indem die erwünschte selektive Ansprechempfindlichkeit auf bestimmte Oberwellen erreicht wird, ohne daß andere Auslösemechanismen, wie sie bei derartigen Schaltkreistrenneinrichtungen bereits üblich sind, beeinträchtigt werden.

In den Unteransprüchen werden vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gelehrt.

Die erfindungsgemäße Schaltkreistrenneinrichtung unter­ scheidet zwischen einer allgemeinen Überlastung und einem sogenannten einphasigen Überstromzustand und macht daher ihren Einsatz in bestimmten Bereichen, z. B. im Bergbau­ bereich, besonders attraktiv, in denen es wichtig ist, daß es nicht zu zu häufigen Ausschaltungen kommt. So wird im Bergbau mit beweglichen Maschinen gearbeitet, wie beispielsweise mit Loren, fortlaufend abbauenden Geräten usw., die mit Hilfe von nachlaufenden Kabeln mit elektrischer Energie versorgt werden. Diese Kabel haben je nach Länge unterschiedliche Spannungsabfälle. Hinzu kommt, daß gerade im Bergbau staat­ liche Vorschriften die besonders genaue Einhaltung von Aus­ lösewerten erfordern. Da oftmals die maximal zulässige Strombelastung derartiger Kabel sehr niedrig liegt, kann es dazu führen, daß es zu sehr häufigen, nicht erwünschten Auslösungen des Schaltkreistrenners dann kommt, wenn z. B. große Motoren an den Montagemaschinen angelassen werden. Bei derartigen Anlaßvorgängen werden alle drei Phasen gleich­ förmig gleichzeitig hoch belastet, während bei Fehlern, die in diesen vorgenannten Anwendungsfällen tatsächlich zur Auslösung führen sollen, meist einphasige Fehler sind. Aus diesem Grunde ist es der besondere Anwendungsbereich, der hier zu differenzierter Auslösung zwingt, wie sie der Stand der Technik nicht leistet. Der vom Stand der Technik er­ reichte Abschaltvorgang bei "Überlastung" allgemein ist daher für die vorliegende Aufgabenlösung unzureichend und ins­ besondere wird auch die hier geforderte "einphasige" Aus­ lösung zwar grundsätzlich mit umfaßt, aber nicht besonders angesprochen und insbesondere auch nicht durch besondere Merkmale diese Aufgabenstellung gelöst. Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung beruht im wesentlichen darauf, daß die einphasige Welligkeitsfrequenz (bei einer Netzfrequenz von 50 Hz) 100 Hz beträgt, während die dreiphasige Welligkeits­ frequenz das dreifache, also 300 Hz ausmacht. Diese beiden Frequenzwerte lassen sich nutzen, um als Unterscheidung zwischen einphasigen Fehlern und dreiphasigen Fehlern zu dienen.

Durch die zusätzliche Anordnung eines Verzögerungsschalt­ kreises für eine kurze zusätzlich Zeitverzögerung kann ein weiterer Teil von nicht gewünschten Auslösungen beseitigt werden, weil Anlaufvorgänge, die nach relativ kurzer Zeit abgeschlossen sind, nicht erfaßt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 in einem schematischen Schaltkreisdiagramm einen dreiphasigen Schaltkreistrenner mit einem elektro­ nischen Steuersystem, bei dem entweder ein ein­ phasiger Fehler oder ein dreiphasiger Fehler auftreten kann, wobei der Schaltkreistrenner erfindungsgemäß ausgeführt ist, um diese Fehler zu unterscheiden;

Fig. 2 unterschiedliche Stromkurven für einen bestimmten Auslösepegel für den Schaltkreistrenner gemäß Fig. 1;

Fig. 3a die Gleichstromwelligkeiten, die über einem Wellig­ keitsmeßelement im Falle eines einphasigen Fehlers auftreten; und

Fig. 3b die Gleichstromwelligkeiten, die über dem Wellig­ keitsmeßelement im Fall eines ausbalancierten Überstrom- oder Fehlerzustandes auftreten.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist ein elektronisch gesteuertes Fehlermeßschaltkreistrennsystem 10 dargestellt, das die Fähigkeit besitzt, zwischen einphasigen und dreiphasigen Fehlern unter bestimmten Umständen zu unterscheiden. Der Schalt­ kreistrenner 10 wird benutzt, um die elektrischen Leitungen L 1, L 2 und L 3 zu überwachen und zu schützen, in denen Ströme I 1, I 2 bzw. I 3 fließen mögen. Diese Ströme werden durch Stromwandler oder Transformatoren CT 1, CT 2 bzw. CT 3 überwacht. Stromwandler CT 1 ist mit einem Vollwegdiodenbrückengleichrichter DB 1 verbunden, Stromwandler CT 2 mit einer Vollwegdiodenbrücke DB 2 und Strom­ wandler CT 3 mit einem Vollwegdiodenbrückengleichrichter DB 3. Die auktionierten Ausgänge der Vollwegdiodenbrücken, DB 1 bis DB 3, sind serienweise miteinander verbunden und liefern einen zwei Anschlüsse aufweisenden Ausgang bei H und D. Der durch die Dioden­ brücke gelieferte Strom wird mit I 1 bezeichnet. Die Leitungen L 1, L 2 und L 3 werden durch einen Schaltkreistrenner CB geschützt, der drei koordinierte trennbare Hauptkontakte umfaßt, die mittels eines Gelenkmechanismus 34 mit einer Auslösespule TC 1 verbunden sind. Der Anschluß H ist mit Hilfe einer Leitung PL mit der einen Seite der Auslösespule TC 1 verbunden. Die andere Seite der Auslösespule TC 1 ist gleichzeitig mit der Anode eines Thy­ ristors oder einer ähnlichen steuerbaren Einrichtung Q 1, der Kathode einer Diode D 1 an Leitung 32, der Kathode einer Diode D 5 und der Basis eines Transistors Q2 verbunden. Die andere Seite oder die Kathode des Thyristors Q 1 ist über Leitung 16 mit dem vorstehend beschriebenen Anschluß D verbunden. Mit dem Punkt H ist ein festes Widerstandselement R 1 verbunden, dessen anderer Anschluß gleichzeitig mit einem Anschluß T eines Einschubwider­ standes R und dem Regelanschluß einer Diode ZD 1 verbunden ist. Der andere Anschluß T des Einschubwiderstandelementes R ist mit einem Eingangsanschluß einer strombetätigten Leitungsver­ sorgungsquelle PS verbunden. Ein anderer Anschluß der strombe­ tätigten Leistungsversorgungsquelle PS ist mit dem Anschluß D verbunden, wodurch ein Serienschaltkreis zwischen der strombe­ tätigten Leistungsversorgungsquelle PS und den drei Diodenbrücken DB 1 bis DB 3 entsteht. Mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstandselement R 1 und dem Widerstandselement R ist folgendes verbunden:
eine Seite des Widerstandselementes Rr
eine Seite des Widerstandselementes R 3
eine Seite einer Zenerdiode ZD 4
eine Seite einer Zenerdiode ZD 3
eine Seite eines Kapazitätselementes C 2
ein Eingangsanschluß für einen Schaltkreis LD mit langer Verzögerung
ein Eingangsanschluß für einen Magnetschaltkreis MG
eine Seite eines kapazitiven Elementes C 1 und
eine Seite eines Pegeldetektors LDE.

Die andere Seite des Widerstandselementes Rr ist gleichzeitig mit der einen Seite eines Widerstandselementes R 2 und mit der einen Seite eines kapazitiven Elementes Cr verbunden. Die andere Seite des kapazitiven Elementes Cr ist an den anderen Anschluß des Widerstandselementes R angeschlossen. Die andere Seite des Widerstandselementes R ist mit dem positiven (+) Eingangsan­ schluß eines Verstärkers AMP verbunden. Die andere Seite des Widerstandselementes R 3 ist gleichzeitig mit dem negativen (-) Eingangsanschluß des vorstehend erwähnten Verstärkers AMP, mit einer Seite eines Widerstandselementes R 6 und mit einer Seite eines Widerstandselementes R 7 verbunden. Die andere Seite des Widerstandselementes R 6 ist mit der einen Seite eines kapazitiven Elementes C 3 verbunden, dessen andere Seite mit der anderen Seite des Widerstandselementes R 7 und dem Ausgang des Verstär­ kers AMP verbunden ist. Mit dem Ausgang des Verstärkers AMP ist auch die Kathode einer Diode D 2 verbunden, deren Anode mit der einen Seite eines Widerstandselementes R 5 in Verbindung steht. Die andere Seite des Widerstandselementes R 5 ist an die andere Seite des kapazitiven Elementes C 2 angeschlossen, sowie auch an die Kathode einer Diode D 4. Die Anode der Diode D 4 ist an einen Eingang des Pegeldetektors LDE sowie an die Anode der Diode D 5 angeschlossen, deren Kathode mit dem Ausgangsanschluß 20 des vorher beschriebenen Magnetschaltkreises MG verbunden ist. Eine Leistungsversorgungsausgangsleitung 41 der strombetätigten Leistungsversorgungsquelle PS ist über Anschluß C mit einem Eingangsanschluß des Verzögerungsschaltkreises LD mit langer Verzögerung, einem Eingangsanschluß des Magnetschaltkreises MG und der anderen Seite des kapazitiven Elementes C 1 verbunden. Dieser letzte Anschlußpunkt ist mit der Anode einer Diode D 1 verbunden, deren Kathode mit der vorher erwähnten Leitung 32 verbunden ist. Die Zenerdiode ZD 2 ist an ihrem Regelanschluß mit der Leitung PL und mit ihrer Anode an der Steuerelektrode des Thyristors Q 1 angeschlossen. Dieser letztere Anschlußpunkt ist mit der einen Seite eines Widerstandselementes R 9 und mit einem Ausgang des Schaltkreises mit langer Verzögerung LD ver­ bunden. Die andere Seite des Widerstandselementes R 9 ist mit einem Ausgang des Pegeldetektors LDE verbunden. Der Emitter des Transistor Q 2 ist mit der Leitung 16 verbunden, während dessen Kollektor mit der einen Seite des Widerstandselementes R 8 verbunden ist, deren andere Seite an der Anode der vorher be­ schriebenen Zenerdiode ZD 3 angeschlossen ist, wie auch an den einen Leistungsquellenanschluß des vorher beschriebenen Verstär­ kers AMP. Der andere Anschluß oder der Regelanschluß der Zener­ diode ZD 4 ist mit einem anderen Leitungsversorgunganschluß des Verstärkers AMP sowie mit der einen Seite eines Widerstands­ elementes R 4 verbunden, dessen andere Seite mit Leitung PL ver­ bunden ist. Ein Ausgang 42 der strombetätigten Leistungsversor­ gungsquelle PS ist mit einem Informationsanschluß für den Ver­ zögerungsschaltkreis LD mit langer Verzögerungszeit angeschlossen.

Betriebsweise

Wenn die Ströme IL 1 bis IL 3 der Leitungen L 1, L 2 bzw. L 3 von normaler Art sind, d. h., nicht über 100% des Nennwertes des Schaltkreistrenners ZB liegen, liefern die Stromtransformatoren CT 1 bis CT 3 einen Auktionierungsausgang mittels Strom I 1 an den Anschlüssen H und D. Dieser Stromwert wird durch das Wider­ standselement R 1, das Widerstandselement R und die strombetätigte Leistungsversorgungsquelle PS fließen, ohne daß irgendeines die verschiedenen Betätigungsteile des Schaltkreises 10 betätigt wird. Sollte einer der Ströme IL 1 oder auch alle auf einen extrem hohen Wert ansteigen, würde die Spannung zwischen den Anschlüssen H und D so groß werden, daß die Zenerdiode ZD 2 durchbricht und somit den Thyristor Q 1 ansteuert, wodurch ein Weg zwischen den Anschlüssen H und D entsteht, der die Auslösespule TC 1 umfaßt. Dies verursacht natürlich ein nahezu augenblickliches Auslösen des Schaltkreistrenners CB, wie es bei der vorerwähnten Situation auch wünschenswert ist. Wenn andererseits irgendeiner der Ströme IL 1 bis IL 3 einen sehr hohen Wert aufweist, der aber nicht hoch genug ist, um ein unmittelbares Auslösen des Schaltkreistrenners CB zu veranlassen, wird die Spannung zwischen dem Anschluß B und dem Anschluß C einen solchen Wert aufweisen, daß der Magnet­ kreis MG nach einer sehr kurzen Zeitverzögerungsperiode den Pegeldetektor LDE über Leitung 20 und Diode D 5 erregt und be­ wirkt, daß ein Torsteuersignal über das Widerstandselement R 9 an die Steuerelektrode des Thyristors Q 1 geliefert wird, wodurch die Auslösespule TC 1 in der vorher beschriebenen Weise betätigt wird. Der Pegeldetektor LDE erfordert einen bestimmten Spannungs­ mindestwert an der Leitung 20, um über das Widerstandselement R 9 tätig werden zu können. Wenn die Höhe der Leitungsströme IL 1 bis IL 3 gemeinsam oder einzeln höher als der Nennstrom sind, jedoch immer noch verhältnismäßig niedriger als der in den vor­ her beschriebenen Situationen auftretende Strom sind, wird der Verzögerungsschaltkreis LD mit langer Verzögerung über die An­ schlüsse B, C und 42 betätigt, um auf diese Weise eine Auslösung der Auslösespule TC 1 zu bewirken und auf diese Weise den Schalt­ kreistrenner CB durch Erregung der Steuerelektrode des Thyristors Q 1 nach einer Zeitverzögerung zu betätigen, die proportional zum umgekehrten Quadrat des höchsten Wertes des Stromes IL 1, IL 2 oder IL 3 ist, wobei die Auslösung um so früher stattfinden wird, je höher der Strom über dem Nennwert liegt. Es ist wün­ schenswert, den Schaltkreistrenner CB auszulösen, wenn eine echte Fehlersituation in irgend einer der Leitungen IL 1 bis IL 3 existiert, jedoch wird nicht gewünscht, den Schaltkreistren­ ner CB vorzeitig auszulösen, wenn die Ströme IL 1 bis IL 3 ledig­ lich eine Stromspitze oder einen Anlaufstrom repräsentieren, wie er beispielsweise auftreten kann, wenn eine Maschine ange­ lassen wird. Der verbleibende Teil des Schaltkreises 10 wird für diesen Zweck verwendet. Wenn der Überlaststrom im allge­ meinen von Anlaufart ist, wird die Höhe des Überlaststromes im allgemeinen in den einzelnen Leitungen IL 1, IL 2 und IL 3 gleich oder gleichartig sein. Wenn jedoch ein Fehler vorhanden ist, ist es wahrscheinlich, daß der Fehler in unbalanciertem Sinne in einer der Leitungen L 1, L 2, L 3 auftritt, wobei einer der Ströme IL 1, IL 2 oder IL 3 wesentlich größer als die anderen sein mag, und der Fehler mag von einphasiger Art sein. Unabhängig davon, welche Art von Fehler festgestellt wird, erzeugt dieser eine Spannung über den vorstehend beschriebenen Anschlüssen TT des Widerstandselementes R. Die Serienkombination des Widerstands­ elementes Rr und des kapazitiven Elementes Cr beeinflußt im wesentlichen die Wellenform der vorstehend beschriebenen Spannung, so daß der Gleichstromwert dieser Spannung über dem kapazitiven Element Cr abfällt und der Wechselstromwert dem Widerstandsele­ ment Rr aufgedrückt wird. Diese letztgenannte Spannung arbeitet mit Anschluß 41 der strombetätigten Leistungsversorgungsquelle zusammen, um das Kapazitätselement C 1 auf einen Spitzenwert des in irgendeiner kurzen Zeitperiode gemessenen Stromes auf­ zuladen. An dieser Stelle sei erwähnt, daß die vorliegende Er­ findung nicht darauf gerichtet ist, alle kurzzeitigen Auslöse­ situationen zu eliminieren, sondern um statistich die Anzahl der kurzfritig auftretenden Auslösesituationen zu reduzieren, indem versucht wird, zwischen einphasigen Fehlern und mehrphasigen oder dreiphasigen Fehlern zu unterscheiden. Es kann im allge­ meinen angenommen werden, daß dann, wenn weder der Magnetschalt­ kreis MG noch der Verzögerungsschaltkreis LD mit langer Verzöge­ rungszeit noch der sofort auslösende Schaltkreis, repräsentiert durch die Zenerdiode ZD 2, ausgelöst wird, der verbleibende Teil des Schaltkreises das Auslösesignal in einer Überlastsituation liefert. Wenn der Spitzenwert der Spannung über dem Widerstands­ element Rr groß ist, entweder, weil ein einphasiger Fehler oder ein dreiphasiger Fehler auftritt, wird der Verstärker AMP be­ tätigt, wie im folgenden noch beschrieben wird, um eine Auflösung des Schaltkreistrenners CB zu bewirken. Wenn die Welligkeits­ komponente, die dem Widerstandswert Rr aufgedrückt wird, verhältnismäßig niedrig für einen gegebenen Bereich eines Fehler­ stroms ist, ist dies ein Anzeichnen für einen dreiphasigen Fehler.

Wenn andererseits die Wechselstromkomponente verhältnismäßig hoch für den gleichen Bereich ist, ist dies ein Zeichen für einen einphasigen Fehler. Im allgemeinen wird ein dreiphasiger Anlaufstrom keine Welligkeit von ausreichender Größe erzeugen, die die Spannung über dem Widerstandselement Rr hoch genug macht, um den Verstärker AMP zu betätigen. Jedoch wird ein einphasiger Fehler infolge der Wahl von Cr und Rr den Verstärker AMP wegen des höheren Welligkeitsspannungsgehaltes auslösen. Wenn die Spitzenspannung zwischen dem Plus-(+)- und dem Minus-(-)-Anschluß des Verstärkers AMP einen signifikant hohen Wert erreicht, durch­ bricht der Operationsverstärker AMP die Diode D 2 und beginnt mittels des Widerstandselementes R 5 und der Diode D 4 die Betäti­ gung des Pegeldetektors LDE in einer Weise, die ähnlich zu der schon vorstehend beschriebenen Weise ist. Jedoch wird der Betrieb durch die Wirkung des kapazitiven Elementes C 2 geringfügig ver­ zögert. Wenn außerdem das Ausgangssignal des Operationsverstär­ kers in der Größanordnung von 300 Hz (für ein 50-Hz-Netz) liegt, die zu der dreiphasigen Welligkeit in Beziehung steht, die wieder­ um einen Anlaufstrom repräsentiert, wird die abgestimmte Bezie­ hung zwischen den Widerstandselementen R 6, R 7 und dem kapazitiven Element C 3 auf den Ausgang des Verstärkers in einer solchen Weise einwirken, daß der Ausgang dazu neigt, abzufallen, wenn alle anderen Dinge gleich bleiben. Wenn auf der anderen Seite die Frequenz der Ausgangsspannung des Verstärkers AMP ungefähr 100 Hz (für ein 50-Hz-Netz) beträgt, was eine Anzeige für einen einphasigen Fehler ist, wird die abgestimmte Beziehung zwischen den Widerstandselementen R 6, R 7 und dem kapazitiven Element C 3 derart sein, daß das Signal am Ausgang des Verstärkers AMP zum Anstieg neigt, wenn alles andere gleich bleibt. Natürlich stellt die letztgenannte Situation einen ungewünschten Fehler dar, die benutzt werden sollte, um die Auslösespule TC 1 zu erregen, während die vorher geschilderten Situationen dies nicht tun sollten. Infolgedessen ist zu erkennen, daß eine Anzahl von wichtigen Funktionen durch die Schaltkreise geliefert werden, die den Verstärker AMP umgeben. Zuerst wird ein einphasiger Fehler von vorbestimmter Größe dazu neigen, den Schaltkreistrenner CB auszulösen, während ein dreiphasiger Fehler gleicher Größe nicht dazu neigt. Dies ist im vorliegenden Falle erwünscht. Der Effekt von Anlaufströmen wird in bestimmter Hinsicht kompen­ siert durch die Anwesenheit des kapazitiven Elementes C 2, das eine Verzögerung im Ausgang des Verstärkers AMP ergibt, die wiederum die Möglichkeit für natürliche Korrektur ergibt. Die abgestimmte Beziehung zwischen den Widerstandselementen R 6, R 7 und dem kapazitiven Element C 3 neigt dazu, die Auslösung für einen einphasigen Fehler zu erhöhen und die Auslösung für einen dreiphasigen Fehler zu verzögern, wenn die beiden Fehler ansonsten von gleicher Größe sind. Der Leistungsversorgungsan­ schluß für den Verstärker AMP, der mit dem Widertandselement R 8 der Zenerdiode ZD 3 verbunden ist, ist derartig, daß der Verstär­ ker sich in einem betätigten Zustand befindet, wenn der Thyristor Q 1 nicht betätigt ist. Wenn jedoch der Thyristor betätigt wird, fällt die Spannung darüber auf einen ausreichend niedrigen Wert ab, um das Transitorelement Q 2 abzuschalten und somit die Quelle für die Leistungsversorgung von dem Verstärker AMP zu entfernen, wodurch der Verstärker AMP abgeschaltet wird. Dies bedeutet, daß nach Feststellung einer Auslösesituation die gesamte von den Diodenbrücken DB 1 bis DB 3 gelieferte Leistung über Leitung PL zur Erhöhung der Auslösefähigkeit des Schaltkreistrenners CB umgeleitet wird.

Fig. 2 zeigt, daß ein Auslösepegel TL für den Schaltkreistrenner CB so gewählt werden kann, daß der maximale Wert des dreiphasigen Fehlerstromes, M V T P, diesen Wert TL nicht überschreitet und somit keine Auslösung erzeugen wird. Andererseits werden alle Werte des einphasigen Fehlerstromes zwischen den Werten TL und M V S P, dem maximalen Wert des einphasigen Fehlerstroms, eine Auslösung erzeugen, wie es gewünscht wird. Die Wellenform für einen Anlaufübergangsstgrom, TRAIN, zeigt, daß eine angemessene Verzögerung, DM, verwendet werden kann.

Aus den Fig. 3A und 3B ist zu erkennen daß der Welligkeitsgehalt in der gleichgerichteten Spannung über dem Widerstand R im Falle eines einphasigen Fehlers deutlicher ist, während er weniger bedeutsam ist bei ausbalancierten Überlastbedingungen. Für aus­ balancierte Überlastbedingungen ist die Gleichstromkomponente vorherrschend, während der Welligkeitsgehalt verhältnismäßig geringe Bedeutung hat.

Es sei betont, daß mit Rücksicht auf verschiedene Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung das erfindungsgemäße Konzept auch für andere als dreiphasige Operationen verwendet werden kann, wenn dies gewünscht wird. Die Anwesenheit des Magnetkreises, des Verzögerungskreises mit langer Verzögerungszeit oder der Sofortauslöserschaltkreis, der mit der Zenerdiode ZD 1 verbunden ist, ist für die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung teil­ weise oder auch ganz entbehrlich. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die angegebenen Polaritäten für die statischen Einrichtungen nur beispielhaft sind, und daß die Schaltkreiselemente für einen wirksamen Betrieb auch anders gepolt sein können, sofern die Polungen nur aufeinander abgestimmt sind.

Die vorstehend beschriebene Anordnung besitzt viele Vorteile. Ein Vorteil liegt in der Tatsache, daß die Wirkung von Anlauf­ strömen von beispielsweise Bergbauanlagen auf Schaltkreistrenner dieser Anlagen sehr klein gemacht werden kann, ohne daß die Betriebsantwort beeinflußt wird, die für einphasige Fehler not­ wendig ist. Ein anderer Vorteil liegt in der Tatsache, daß ein Zeitverzögerungselement vorgesehen wird, das die Auslösung bei Anlaufstrom verzögert. Ein noch anderer Vorteil liegt darin, daß das Rückführungsnetzwerk für einen Operationsverstärker frequenzmäßig abgestimmt ist, so daß der Abbruchpunkt für den Operationsverstärker zwischen der einphasigen Welligkeitsstrom­ frequenz, bei der eine Auslösung erwünscht ist, und der mehr­ phasigen Welligkeitsfrequenz liegt, bei der eine Auslösung nicht erwünscht ist.

Claims (6)

1. Schaltkreistrenneinrichtung zur Ermittlung eines Überstromzustandes in einer mehrphasigen, an einer mehrphasigen Versorgungsleitung angeschlossenen Last, mit Einrichtungen (CT 1 bis CT 3) zur Messung der in jeder der Phasen (L 1 bis L 3) der mehrphasigen Last fließenden Ströme und zur Erzeugung eines Wechselstromsignals für jede Phase; in Reihe geschaltete Einrichtungen (DB 1 bis DB 3) zur Gleichrichtung der Wechselstromsignale und zur Erzeugung eines Gleichstromausgangssignals (I 1), Abfühleinrichtungen (R, AMP) zur Abfühlung des Gleich­ stromausgangssignals und Einrichtungen (LDE), die an die Abfühleinrichtungen (R, AMP) angeschlossen sind, um aufgrund des Gleichstromausgangssignals ein Auslöse­ betätigungssignal nur dann zu erzeugen, wenn das Gleichstromausgangssignal sich oberhalb eines einge­ stellten Grenzwertes befindet, und Empfangseinrichtungen (Q 1), die zur Aufnahme des Auslösebetätigungssignals und zur Aktivierung der Trenneinrichtung dienen, wobei Zeitverzögerungseinrichtungen (C 2) zur Einführung einer vorbestimmten Zeitverzögerung bei der Erzeugung des Auslösebetätigungssignals vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtungen einen als Einsteckelement ausgeführten Festwiderstand (R) und eine selektiv auf die Frequenz der bei einphasigen Fehlern verstärkt auftretenden Oberwellen (z. B. zweifache Frequenz der Versorgungsquelle) abgestimmte Filterschaltung aufweisen, wobei diese Filterschaltung aus einem dem Festwiderstand (R) nachgeschalteten passiven Hochpaß (C _R , Rr) und einem auf diesen folgenden aktiven Tiefpaß (AMP, R 3, R 6, R 7, C 3) besteht.

2. Schaltkreistrenneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Hochpaß aus einer dem Festwiderstand (R) parallel geschalteten Serienschaltung aus einem Widerstand (Rr) und einem Kondensator (Cr) besteht, wobei dem aktiven Tiefpaß die am Serienwider­ stand (Rr) abfallende Spannung zugeführt ist.

3. Schaltkreistrenneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (Cr) und der Widerstand (Rr) in dem parallel zum Festwiderstand (R) angeschlossenen Serienschaltkreis des passiven Hoch­ passes so gewählt sind, daß die Impedanz des Konden­ sators (Cr) bei der dreifachen Frequenz der mehrphasigen Versorgungsquelle sowie der Wert des Widerstandes (Rr) in dem parallel angeschlossenen Serienschaltkreis jeweils erheblich größer als der Widerstand des Festwiderstandes (R) ist.

4. Schaltkreistrenneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Filter einen Differentialverstärker (AMP) mit einer Rückführung aus einem R-C-Netzwerk (R 6, C 3, R 7) zur Frequenzabstimmung des Filter umfaßt, derart, daß die Tiefpaßgrenz­ frequenz zwischen der bei einphasigen und der bei mehrphasigen (wie dreiphasigen) Fehlern verstärkt auftretenden Frequenz liegt.

5. Schaltkreistrenneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Differentialver­ stärkers (AMP) ein aus einem R-C-Glied bestehendes Zeitverzögerungsnetzwerk (C 2, R 5) nachgeschaltet ist, um die vorbestimmte Zeitverzögerung zu erzeugen.

6. Schaltkreistrenneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseschalt­ kreis (10) so angeschlossen ist, daß er elektrische Energie zur Auslösung durch das Auslösebetätigungssignal erhält, wodurch die Notwendigkeit einer externen Leistungsversorgung zur Auslösung wegfällt.