DE315227C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN
AM 31. OKTOBER 1919ISSUED
ON OCTOBER 31, 1919

KLASSE 21c GRUPPECLASS 21c GROUP

Die bisher gebräuchlichen Relais für Differentialschutz bestehen in beweglichen Systemen, die von den zu vergleichenden elektrischen Strom-, Spannungs- oder Leistungswerten in Abhängigkeit gebracht sind und in entgegengesetzter Richtung beeinflußt werden. Im nor-.·. malen Zustande heben sich diese Kräfte meist gegenseitig auf und nur außergewöhnliche Kräftedifferenzen üben eine Wirkung auf das ίο Relais aus.The relays used up to now for differential protection consist of movable systems, the electrical current, voltage or power values to be compared in Are brought into dependence and influenced in the opposite direction. In nor-. ·. In painting conditions, these forces usually cancel each other out and only extraordinary ones Differences in forces have an effect on the ίο relay.

Bei Benutzung der Leistungswerte ergeben sich insbesondere die . Vorteile, daß man mit einer vergleichsweise geringen Zahl von Stromwandlern auskommt, und daß der Differentialschutz größere Empfindlichkeit besitzt als beim Vergleich der Stromwerte. Letzteres aus dem Grunde, weil sich die Stromwerte in den beiden in Vergleich zu ziehenden Stellen der Leitungen bzw. des Transformators bereits im normalen Zustande durch den meist nicht unbeträchtlichen Ladestrom bzw. durch den Magnetisierungsström unterscheiden. Die Fig. 1 und 2 zeigen die bekannte Anordnung.When using the performance values, in particular the. Advantages of having a comparatively small number of current transformers and that the differential protection has greater sensitivity than the Comparison of the current values. The latter for the reason because the current values in the two in comparison to pulling points on the lines or the transformer already in the normal Conditions due to the mostly not inconsiderable charging current or the magnetizing current differentiate. Figs. 1 and 2 show the known arrangement.

In Fig. ι ist der durch die Ölschalter ο eingegrenzte Bereich der Drehstromleitung 1, 2, 3 durch Differentialschutz geschützt. S₁, ₃ und .Si, 3 sind je zwei am Anfang und Ende der Leitung angeschlossene Stromwandler,' m und m' -,die Spannungswandler, die sämtlich auf das Differentialrelais R arbeiten. Dieses setzt beim Ansprechen die Auslösespulen α und a' unter Spannung und bewirkt damit beiderseitige Ab-In Fig. Ι the area of the three-phase line 1, 2, 3 delimited by the oil switch ο is protected by differential protection. S ₁ , ₃ and .Si, 3 are two current transformers each connected to the beginning and end of the line, ' m and m' - the voltage transformers that all work on the differential relay R. This puts the tripping coils α and a ' under voltage when responding and thus causes mutual disconnection

. schaltung der fehlerhaften Leitungsstrecke. Da bekanntlich zur Messung der Leistung eines beliebig belasteten Drehstromsystems nur zwei Ströme und zwei verkettete Spannungen genügen, sind im ganzen nur vier Stromwandler erforderlich.. switching of the faulty line. As is well known to measure the performance of a Any three-phase system with any load, only two currents and two linked voltages are sufficient, In total, only four current transformers are required.

Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Ausführung des Differentialrelais R. Es möge im vorliegenden Falle nach dem Ferrarisschen Prinzip arbeiten, das auf der Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes durch in der Phase gegeneinander verschobene Wechselströme "beruht., Es bedeutet S eine um die Achse A nach beiden Riehtungen drehbar gelagerte Metallscheibe, die, sobald sie in· Drehung versetzt wird, mittels, des Hebelarmes c die Kontakte k zur Berührung bringt und so die Ölschalter auslöst; eine nicht eingezeichnete Torsionsfeder sorgt dafür, daß die Scheibe S hierauf wieder in ihre Ruhelage zurückgeht. Auf diese Metallscheibe wirken " zwei getrennte Wicklungssysteme I und II, wobei dem System I zwei Ströme und zwei verkettete Spannungen vom Leitungsänfang, dem System II zwei Ströme und zwei verkettete Spannungen vom Leitungsende aus zugeführt werden. Das System I enthält zwei Hauptstromspulen h_x und A₂, die in den Phasen 1 und 3 liegen und mit je zwei an die Phasen 1 und 2 bzw. 3 und 2 angeschlossenen Spannungsspulen n_x und M₂ zusammen zwei Drehfelder erzeugen, deren Summenwirkung auf die Scheibe S ein der in die zu schützende Leitung fließenden Leistung proportionales Drehmoment ausübt. In genau derselben Weise ist das System II ausgeführt; es übt auf die ScheibeS ein Drehmoment aus, das der aus der Leitung heraus- Fig. 2 for example shows an embodiment of the differential relay R. It may in the present case after Ferrari's principle work, which relies on the generation of a rotating magnetic field by mutually shifted in phase alternating currents. "It means S around the axis A in both Directional rotatably mounted metal disc, which, as soon as it is set in rotation, brings the contacts k into contact by means of the lever arm c and thus triggers the oil switch; a torsion spring, not shown, ensures that the disc S then returns to its rest position. "Two separate winding systems I and II act on this metal disk, system I two currents and two interlinked voltages from the end of the line, system II two currents and two interlinked voltages from the end of the line. The system I contains two main current coils h _x and A ₂ , which are in phases 1 and 3 and with two voltage coils n _x and M ₂ connected to phases 1 and 2 or 3 and 2 together generate two rotating fields, the total effect of which on the disk S exerts a torque proportional to the power flowing into the line to be protected. System II is implemented in exactly the same way; it exerts a torque on the disk S which the

fließenden Leistung proportional'ist und entgegengesetzte ■ Richtung wie das vom System I erzeugte Drehmoment hat. Sind die Verluste in der Leitung klein, so sind beide Drehmomente 5. einander gleich und die Scheibe S verbleibt in Ruhe. Tritt jedoch in der Leitung ein Fehler auf, so überwiegt das Drehmoment eines der beiden Wicklungssysteme und die Leitung wird abgeschaltet. Da die Scheibe S nach beidenflowing power is proportional to and opposite direction as the torque generated by system I. If the losses in the line are small, then both torques 5. are equal to one another and the disk S remains at rest. However, if a fault occurs in the line, the torque of one of the two winding systems predominates and the line is switched off. Since the disk S after both

ίο Richtungen drehbar ist, ist es offenbar völlig gleichgültig, in welcher Richtung die Energie fließt, welches der beiden Systeme I und II also das stärkere Drehmoment ausübt.ίο is rotatable in directions, it is apparently completely no matter in which direction the energy flows, which of the two systems I and II the stronger torque exerts.

Das durch die Fig. ι dargestellte Schutzsystem j läßt sich gemäß der Erfindung wesentlich verbessern. Sein größter Nachteil ist, daß das Differentialrelais R auch durch die vom Betriebsstrome verursachten Leitungsverluste beeinflußt wird, und da diese bei KurzschlüssenThe protection system j represented by FIG. 1 can be significantly improved according to the invention. Its greatest disadvantage is that the differential relay R is also influenced by the line losses caused by the operating current, and since these losses occur in the event of short circuits

so verhältnismäßig groß werden können, ist ein ! Ansprechen des Relais zu befürchten, obwohl die Leitung selbst in Ordnung ist. Ferner bedarf das Schutzsystem verhältnismäßig vieler Hilfsleitungen. Beide Schwierigkeiten lassen sich durch ein und dieselbe Maßnahme umgehen, nämlich dadurch, daß man die Spannungsspulen beider Wicklungssysteme des Relais an ein- und denselben Punkt der zu schützenden Leitung, beispielsweise, wie dies die Fig. 3 zeigt, an den Leitungsanfang anschließt. Es ist klar, | daß sich in diesem Falle die dem Wicklüngssystem I und II zugeführten Leistungen bei gesunder Leitung nur mehr durch die elektrischen und Isolationsverluste unterscheiden können, die in praktischen Fällen nur Bruchteile eines Prozentes der Durchgangsleistung ausmachen. Das Differentialrelais kann also äußerst empfindlich eingestellt werden und wird jeden Fehler mit Sicherheit schon, im Entstehen abschalten.can become so relatively large is a! There is a risk that the relay will respond, although the line itself is OK. Further needs the protection system of a relatively large number of auxiliary lines. Let both difficulties circumvent themselves by one and the same measure, namely by the fact that one of the voltage coils both winding systems of the relay at one and the same point of the one to be protected Line, for example, as shown in FIG. 3, connects to the beginning of the line. It is clear | that in this case the services supplied to the winding system I and II are healthy Can only differentiate between the line and the electrical and insulation losses, which in practical cases only make up a fraction of a percent of the throughput. The differential relay can therefore be set extremely sensitive and will every fault for sure, switch off as it emerges.

Dadurch, daß man den Sekundärwicklungen der Stromwandler S₁' und S₃' eine gemeinsame j Rückleitung und als solche die Erde gibt, lassen sich zwei weitere Hilfsleitungen sparen. Man wird natürlich das Differentialrelais in der Station aufstellen, in welcher sich der Spannungswandler m befindet, und man benötigt dann zum Schütze einer Drehstromleitung nur noch drei ihr parallel zu führende Hilfsleitungen. Wird das Differentialrelais R sehr empfindlich eingestellt, so sind bei heftigen, über die zu schützende Leitung hinweggehenden Kurzschlüssen unbeabsichtigte Abschaltungen derselben schwer zu vermeiden. Denn die beiden Wicklungssysteme des Relais und ebenso die Stromwandler lassen sich nie so genau abgleichen, daß das bei gesunder Leitung auf die Relaisscheibe ausgeübte resultierende Drehmoment absolut Null wäre, und solche Unge- j nauigkeiten machen sich naturgemäß bei hohen Strömen stärker bemerkbar als bei niedrigen. \ Es empfiehlt sich deshalb für solche Fälle der |By giving the secondary windings of the current transformers S ₁ 'and S ₃ ' a common return line and, as such, the earth, two additional auxiliary lines can be saved. You will of course set up the differential relay in the station in which the voltage converter m is located, and you then only need three auxiliary lines to be run parallel to protect a three-phase line. If the differential relay R is set to be very sensitive, it is difficult to avoid unintentional disconnection of the same in the event of violent short-circuits across the line to be protected. The two winding systems of the relay and the current transformers can never be adjusted so precisely that the resulting torque exerted on the relay disk with healthy conduction would be absolutely zero, and such inaccuracies are naturally more noticeable with high currents than with low currents. \ It is therefore advisable for such cases to use the |

Einbau eines Maximalrelais in die Sekundärleitungen der Stromwandler S₁ und S₃, das bei Überschreiten eines bestimmten Stromes etwa durch öffnen eines Ruhekontaktes zusätzliche 65 Widerstände in die Spannungswandlerleitungen legt und so die Empfindlichkeit des Relais herabsetzt. Installation of a maximum relay in the secondary lines of current transformers S ₁ and S ₃ , which, when a certain current is exceeded, for example by opening a break contact, places additional 65 resistances in the voltage transformer lines and thus reduces the sensitivity of the relay.

Der in der Fig. 3 gezeichnete Differentialschutz läßt sich in bekannter Weise mit Maximalschutz vereinigen. Man braucht nur, wie gezeichnet, Schmelzsicherungen Z in die Sekundärleitungen etwa der Stromwandler S₁' und S₃' zu legen, die bei Überschreitung der maximal zugelassenen Stromstärke durchschmelzen. In diesem Falle wird dem System II des Relais die Leistungszufuhr abgesperrt und das System I bringt das Relais zum Auslösen.The differential protection shown in FIG. 3 can be combined with maximum protection in a known manner. One only needs, as shown, to place fuses Z in the secondary lines of the current transformers S ₁ 'and S ₃ ', for example, which melt when the maximum permissible current strength is exceeded. In this case, system II of the relay is shut off from the power supply and system I triggers the relay.

Das beschriebene Differentialschutzsystem läßt sich in genau derselben Weise wie zum Leitungsschutz auch zum Schütze von Transformatoren heranziehen. Die Übersetzungsverhältnisse der Stromwandler auf Primär- und Sekundärseite des Transformators sind natürlich genau dessen Übersetzungsverhältnis anzupassen ; hat hier die Wicklung des Transformators Anzapfungen, so sind die entsprechenden Stromwandler mit genau denselben Anzapfungen zu versehen. Ferner darf die Auslösezeit des Differentialrelais nicht zu kurz bemessen werden, damit es nicht durch Ausgleichsvorgänge im Transformator, die stets nur kurze Zeit andauern, zum Ansprechen gebracht werden kann. Da die auf die beiden Wicklungssysteme des Relais einwirkenden Leistungen sich beim gesunden Transformator nur durch dessen Eisen- und Wicklungsverluste unterscheiden, kann der Differentialschutz bei Transformatoren besonders empfindlich eingestellt werden, was gerade bei großen Transformatoren von besonderer Wichtigkeit ist.The differential protection system described can be used in exactly the same way as for Use line protection also to protect transformers. The transformation ratios of the current transformers on primary and The secondary side of the transformer must of course be precisely adapted to its transformation ratio ; If the winding of the transformer has taps here, the corresponding current transformers are to be provided with exactly the same taps. Furthermore, the tripping time of the differential relay are not dimensioned too short so that compensation processes in the transformer do not cause which always last only a short time and can be made to respond. Because the on the two winding systems of the relay In the case of a healthy transformer, the acting powers are only affected by its iron and Differential protection in transformers can distinguish between winding losses must be set sensitively, which is particularly important for large transformers is.

Fig. 4 zeigt einen differential geschützten Transformator Tr mit Sterndreieckschaltung. Um den Strömen der Primärstromwandler S₁ und S₃ die richtige Phase gegenüber den Spannungen des auf der Sekundärseite angeschlossenen Meßwandlers m zu geben, wurden primärseitig drei' Stromwandler eingebaut und. ihre Sekundärwicklungen in genau derselben Weise ■ wie die des zu schützenden Transformators in Dreieck geschaltet. Im übrigen unterscheidet sich die Schaltung der Fig. 4 in keiner Weise von der der Fig. 3.Fig. 4 shows a differential protected transformer Tr with a star-delta connection. In order to give the currents of the primary current transformers S ₁ and S ₃ the correct phase with respect to the voltages of the measuring transformer m connected to the secondary side, three current transformers were installed on the primary side and. their secondary windings connected in delta in exactly the same way ■ as those of the transformer to be protected. Otherwise, the circuit of FIG. 4 does not differ in any way from that of FIG. 3.

Es wurde schon gesagt, daß für den Differentialschutz von Transformatoren äußerste Empfindlichkeit angestrebt werden muß. Denn in einem je früheren Stadium ein auftretender Fehler abgeschaltet wird, um so geringer werden die angerichteten Zerstörungen sein und um so schneller und billiger kann der fehlerhafte Transformator wieder in Ordnung gebracht werden. Die Empfindlichkeit des durch die Fig. 4 dar-It has already been said that the differential protection of transformers is extremely sensitive must be sought. Because the earlier a fault is switched off, the smaller it is the damage caused and the faster and cheaper the defective transformer can be be put back in order. The sensitivity of the

gestellten Differentialschutzes kann nun noch beträchtlich erhöht werden. Das Differentialrelais R krankt nämlich an dem Übelstand, daß jedes seiner zwei' Triebsysteme für die volle Transformatorleistung bemessen sein muß, während die auf die Scheibe ausgeübte Wirkung nur einer äußerst geringen Differenzleistung entspricht. Das Differentialrelais kann nun zweifellos viel besser ausgenutzt und damit empfind-The differential protection provided can now be increased considerably. The differential relay R suffers from the drawback that each of its two drive systems must be dimensioned for the full transformer output, while the effect exerted on the disk corresponds to only an extremely small differential output. The differential relay can now undoubtedly be used much better and thus sensi-

lö licher gemacht werden, wenn man es, wie es für den Differentialschutz anderer Systeme bekannt ist, nur mit einem Triebsystem versieht und diesem von vornherein die Differenz von hinein- und herausfließender Leistung zuführt. Die Stromspulen des Triebsystems werden dann nämlich betriebsmäßig nur von sehr geringen Strömen durchflossen, so daß man sie mit viel Windungen eines dünnen Drahtes bewickeln kann, wodurch bei einem bestimmten Fehlerströme eine verstärkte Wirkung erreicht wird. Fig. 5 zeigt beispielsweise eine Ausführung eines so abgeänderten Differeniialschutzsystems. Die in den Stromwandlern. S₁, ₃ bzw.. S{, 3 induzierten Ströme werden den geteilten Primärwicklungen eines Hilfstransformators h zugeführt. Die Primärwicklungen einer jeden Phase arbeiten sich entgegen und gemeinsam auf eine Sekundärwicklung, welche an die Stromspulen des Differentialrelais angeschlossen ist. In den Stromspulen des Relais fließt also von vornherein nur die Differenz von in den Transformator hinein- und aus ihm herausfließendem Strom, die dem Leerlaufstrome des Transformators entspricht, und das Differentialrelais, bei dem das in der Fig. 2 gezeichnete Triebsystem II gänzlich in Wegfall kommt, spricht an auf die im Transformator selbst verbrauchten Verluste, abzüglich der normalen Stromwärme-Verluste in Primär- und Sekundärwicklung, die bei gesunder Wicklung auftreten.It can be made easier if, as is known for the differential protection of other systems, it is provided with only one drive system and the difference between the incoming and outgoing power is fed to it from the start. The current coils of the drive system then flow through only very small currents during operation, so that they can be wound with many turns of a thin wire, whereby an increased effect is achieved with a certain fault current. For example, FIG. 5 shows an embodiment of a differential protection system thus modified. The ones in the current transformers. S ₁ , ₃ or. S {, 3 induced currents are fed to the divided primary windings of an auxiliary transformer h . The primary windings of each phase work against each other and together on a secondary winding which is connected to the current coils of the differential relay. In the current coils of the relay, only the difference between the current flowing into and out of the transformer, which corresponds to the no-load current of the transformer, and the differential relay, in which the drive system II shown in FIG. 2 is completely eliminated, flows from the outset , responds to the losses consumed in the transformer itself, minus the normal current heat losses in the primary and secondary windings that occur with healthy windings.

Claims (3)

P ATENT-An Sprüche:P ATENT-An Proverbs: 1. Uberstromschutzsystem für Wechselstromleitungen und Transformatoren unter Verwendung eines Differentialrelais, das die Leistungswerte an verschiedenen Punkten der Anlage vergleicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswicklungen des Differentialrelais an ein und denselben Punkt der zu schützenden Leitung oder des zu schützenden Transformators angeschlossen sind.1. Overcurrent protection system for AC power lines and transformers using a differential relay that controls the Compares performance values at different points of the system, characterized that the voltage windings of the differential relay at one and the same point of the line to be protected or the transformer to be protected are connected. 2. Überstromschutzsystemnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sekundärleitungen eines Teiles der die Stromwicklungen des Differentialrelais speisenden Stromwandler Maximalrelais eingeschaltet sind, die bei Überschreiten eines bestimmten Belastungsstromes durch Einschalten von Widerständen in die Spannungswandlerleitungen das Differentialrelais unempfindlicher machen.2. Overcurrent protection system according to claim 1, characterized in that in the secondary lines a part of the supply to the current windings of the differential relay Current transformer maximum relays are switched on when a certain value is exceeded Load current by switching on resistors in the voltage converter lines make the differential relay less sensitive. 3. Uberstromschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer äußersten Empfindlichkeit des Differentialrelais diesem von vornherein, nur die Differenz der in die zu schützende Leitung oder den zu schützenden Apparat hineinfließenden und aus ihnen herausfließenden Leistung zugeführt wird.3. Overcurrent protection system according to claim 1 or 2, characterized in that to achieve an extreme sensitivity of the differential relay from the outset, only the difference in the amount flowing into the line to be protected or the apparatus to be protected and power flowing out of them is supplied. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.