DE608637C - Einrichtung zum Schutz von parallelen Leitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 608637 KLASSE 21c GRUPPE 6850

21C S 368.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. August 1930 ab

Die bekannten Schaltungen zum Schutz paralleler Leitungen beruhen auf einem Vergleich der Stromstärke der einzelnen parallelen Leiter. Bei mehr als zwei parallelen Leitern wird ein einwandfreies Arbeiten des Schutzes nur dann erzielt, wenn die parallelen Leiter gleiche Widerstände besitzen, also beispielsweise gleiche Länge und gleiche Querschnitte haben. Außerdem haftet den

to bekannten Polygonschutzeinrichtungen der Nachteil an, daß die Auswahl des kranken Leiters nur so lange gelingt, als mehr als zwei Leiter im Betriebe sind. Die beiden letzten Leiter dagegen werden gleichzeitig abgeschaltet, wenn auf einem von diesen beiden ein Fehler entsteht.

Die Erfindung, welche nicht nur für Anlagen mit Doppelleitungen, sondern mit beliebig vielen parallelen Leitungen anwendbar ist, beseitigt außer den bereits genannten Mängeln auch den Nachteil bekannter Anordnungen, daß die Selektivität durch verschieden große Schnelligkeit der von der Energierichtung abhängigen Relais gestört wird. Die zur Feststellung der Energierichtungen vorgesehenen Relais werden gemäß der Erfindung im Fehlerfalle durch ein gemeinsames Hilfsrelais gleichzeitig eingeschaltet, und weil infolge einseitiger Abschaltung der kranken Leitung die Energierichtung in einigen Leitungen wechselt, kann gemäß der weiteren Erfindung die Anordnung so getroffen werden, daß das Hilfsrelais die Energierichtungsrelais mehrmals innerhalb einer bestimmten Zeit gleichzeitig einschaltet. Zwischendurch erhalten dann die Relais die Möglichkeit, sich anders einzustellen für den Fall, daß die Energierichtung der betreffenden Leitung, zu welcher das Relais gehört, gewechselt hat. Bei der Verwendung von Energierichtungsrelais mit einer Hilfskraft für die Kontaktschließung, d. h. beispielsweise solchen Energierichtungsrelais, deren Kontaktglied sich frei einstellt und dann beispielsweise durch einen Fallbügel auf eines von zwei unter der Kontaktbahn liegenden Kontaktstücken niedergedrückt wird, wird gemäß der weiteren Erfindung ein Zeitschalter benutzt, der die Hilfskraft der Stromrichtungs relais mehrmals einschaltet und wieder abschaltet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Figur beschrieben. In dieser sind zwei Zentralen I und II durch das Symbol je eines Generators dargestellt. Von der Station I werden über eine Sammelschiene 2 drei parallele Leitungen a, b, c gespeist. Die Enden dieser Leitungen, die sich in der Station I befinden, sind mit Schaltern a_v O₁UmIc₁ ausgerüstet/welche durch Auslösespulen a₁₀, &₁₀ und C₁₀ geöffnet werden können.

In der Station II sind die Leitungen a, b, c ebenfalls durch eine Sammelschiene mitein-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Max Katsschner in Mannheim.

608607

ander verbunden und ebenfalls mit Schaltern a₂, b₂, C₂ versehen, welche bei einem Leitungsr fehler durch die Schutzeinrichtung selbsttätig geöffnet werden können. Die Anordnun-S gen in den Stationen I und II sind einander vollkommen gleich, soweit die von der Station I ausgehenden Leitungen zur Station II geführt sind. Es wird deshalb im nachfolgenden nur die Anordnung der ίο Station I eingehender beschrieben.

An jeder Leitung a, b, c ist in der Station ein Energierichtungsrelais R_a, R_b, R_c vorgesehen. Das Energierichtungsrelais ist beispielsweise von solcher Bauart, daß für die Kontaktschließung ein Klappankermagnet ^αιι> &1U ^cn erregt werden muß. Mit dem beweglichen System des Richtungsrelais ist dann beispielsweise ein Kontaktarm verbunden, der an seinem oberen Ende ein Isolierplättchen trägt. Jedes Energierichtungsrelais besitzt zwei Kontakte, und das Isolierplättchen des Energierichtungsrelais stellt sich bei Ausschlag des Relaisankers nach links über den linken Kontakt und bei Ausschlag des Richtungsrelais nach rechts über den rechten Kontakt, derart, daß, wenn der Klappankermagnet O₁₁ einen Anker a₁₂ ^nacn unten drückt, durch das Isolierplättchen eine leitende Verbindung zwischen dem Klappanker O₁₂ und demjenigen Relaiskontakt, welcher von dem Isolierplättchen bedeckt ist, verhindert wird. Bei Ausschlag des Energierichtungsrelais nach links beispielsweise kommt also eine leitende Verbindung nur zwischen dem Klappankerkontakt a₁₂ und dem rechten Kontakt des Richtungsrelais zustande. Zu dem Richtungsrelais R_a, welches der Leitung α zugeordnet ist, gehört der Klappankermagnet O₁₁ und der Klappanker Cf₁₂. In entsprechender Weise gehört zum Richtungsrelais R_b der Leitung b ein Klappankermagnet b_n und ein Klappanker b₁₂. Beim Richtungsrelais R_c der dritten Leitung c sind entsprechend die Teile C₁₁ und C₁₂ vorhanden. Die Stationen enthalten ferner noch für jede Leitung Anregerelais. In der Darstellung ist je ein Anregerelais n_a, ftb, n_c wiedergegeben, ferner noch zwei Zeitrelais Z₁ und Z₂, von denen aber nur das Zeitrelais Z₁ für die Verwirklichung der Schutzschaltung, die den Gegenstand der Erfindung darstellt, notwendig ist. Das Zeitrelais Z₂ dient lediglich für einen zur Sicherheit überlagerten Uberstromstaffelschutz. Außerdem gehört noch zu .jeder Leitung ein Hilfsrelais h_a, h_b, h_c, dessen Wirkungsweise nunmehr im Zusammenhang mit den Vorgängen, die bei Auftreten eines Fehlers vor sich gehen, erläutert werden wird.

Es sei angenommen, daß auf der Leitung b ein Fehler eintritt, und zwar möge der Fehler näher bei der Station I als bei der Station II entstanden sein, so daß man also annehmen kann, daß, bevor einer der Leitungsschalter der Strecke b geöffnet ist, der Fehlerstrom über die Strecke b von beiden Seiten eintritt, während die Leitungen α und c Überstrom in Richtung von der Station II zur Station I führen.

In der Station I werden, falls alle drei Leitungen Überstrom führen, die Anregerelais Ha, tib "und n^c ansprechen. Das gleiche wird in der Station II der Fall sein. Das Anregerelais n_a schließt also seinen Kontakt und stellt dadurch einerseits die Verbindung des Klappmagneten O₁₁ mit dem Minuspol der Ortsbatterie her. Andererseits wird das Hilfsrelais h_a erregt, welches seinen Kontakt sofort schließt. Über den Kontakt des Hilfsrelais h_a und einen geschlossen gezeichneten Ruhekontakt des Zeitrelais Z₁ wird dieses Zeitrelais Z₁ erregt. Das Zeitrelais Z₁ beginnt zu laufen und schließt nach kurzer Zeit zunächst einmal einen Arbeitskontakt. Dadurch wird der Stromkreis zur Erregung des Klappmagneten a_n des Richtungsrelais R_a vollendet. Der Strom verläuft vom Pluspol über den geschlossenen Kontakt des Hilfsrelais h_a, den noch geschlossenen Ruhekontakt des Zeitrelais Z₁, den nunmehr geschlossenen Arbeitskontakt des Zeitrelais Z₁, die Wicklung des Magneten a_n und den geschlossenen Kontakt des Anregerelais n_a zum Minuspol der Ortsbatterie. Sobald der Magnet C₁₁ erregt wird, wird der Klappanker a₁₂ nach unten geschlagen und, da angenommen war, daß die Energie im Leiter α von der Station II in Richtung auf die Station I fließt, schlägt das Richtungsrelais R_a nach rechts aus, so daß also der Klappanker a₁₂ mit dem linken Kontakt des Richtungsrelais R_a in leitende Berührung kommt. Dadurch wird der Klappanker C₁₂ in leitende Verbindung mit dem Pluspol der Ortsbatterie gebracht.

Die gleichen Vorgänge wie bei der Leitung α spielen sich bei der Leitung c ab, wenn auch hier Überstrom in Richtung auf die Station II zu auftritt. Die Einwirkungen der Anregerelais der verschiedenen Leitungen auf das Zeitrelais Z₁ verlaufen parallel. Auch beim Richtungsrelais R_c stellt sich das Isolierplättchen über den rechten Kontakt, so daß der Klappanker C₁₂ mit dem linken Kontakt des Richtungsrelais in Berührung kommt, also ebenso wie der Klappanker a₁₂ an den Pluspol der Ortsbatterie angeschlossen wird. Bei der Relaiseinrichtung der Leitung b sprechen ebenfalls die Relais n_b und h_b an. Über den Kontakt des Anregerelais n_b ist auch hier der Erregerkreis für den Klappankermagneten &_ljt vorbereitet, so daß der Klappankermagnet erregt wird, sobald das' Zeit-

relais Z₁ seinen Arbeitskontakt schließt. Das Richtungsrelais R_b ist aber bei dieser .Relaiseinrichtung im Gegensatz zu den Richtungsrelais der Leitung α und c nach links ausgeschlagen, weil die Energie aus der Station I in die Leitung b hineinfließt. Es kommt also eine leitende Verbindung zwischen dem Klappanker b₁₂ und dem rechten Kontakt des Richtungsrelais zustande, und da der Anker b₁₂, welcher mit den Ankern a₁₂ und C₁₂ leitend verbunden ist, infolge der Wirksamkeit des Relais R_a und parallel dazu auch infolge der Wirksamkeit des Relais R_c mit der Plusklemme der Ortsbatterie verbunden ist, kommt nunmehr über den Anker b₁₂ und über den rechten Kpntakt des Richtungsrelais R_b ein Stromkreis über die Auslösespule O₁₀ des Schalters b_t zustande, wodurch der Schalter b₁ geöffnet wird. Dadurch ist die fehlerhafte Strecke auf der einen Seite abgetrennt. In diesem Augenblick wird sich die Energie auf den Leitungen α und c umkehren, da es der Station II nicht mehr möglich ist, auf dem Wege über die Leitungen ο und c und über die Sammelschiene 2 die Fehlerstelle auf der Leitung b mit Strom zu speisen. Nach der Öffnung des Schalters b_t wird die Station I über die Leitung ο und c Strom zur Sammelschiene der Station II und von dort über den Schalter b₂ zur Fehlerstelle schicken. Die Energierichtung auf den Leitungen α und c kehrt sich also um.

Bevor der Leitungsschalter ^₁ gefallen war, herrschte an der Station II in den drei Leitern α, b, c überall die gleiche Stromrichtung. Infolgedessen wird der Schalter b₂ nicht ausgelöst. Man braucht nur an die Vorgänge in der Station I zu denken und dabei anzunehmen, daß alle Energierichtungsrelais abfließende Energie zeigen, d. h. daß alle Energierichtungsrelais nach links ausschalten. Sobald dann die- Klappankermagnete a_n, O₁₁ und C₁₁ durch das Zeitrelais Z₁ eingeschaltet werden, kommen die Klappanker α₁₂, b₁₂ und c_ia mit dem rechten Kontakt ihres Richtungsrelais in leitende Verbindung. Da aber wenigstens bei einem Richtungsrelais eine leitende Verbindung zwischen dem Klappanker und dem linken Relaiskontakt hergestellt werden muß, damit die Klappanker mit der positiven Stromquelle der Ortsbatterie verbunden werden, sind also, wenn alle Richtungsrelais nach links ausschlagen, alle Klappanker spannungslos. Infolgedessen ist dann eine Erregung der Auslöserelais a₁₀, b₁₀ und C₁₀ nicht möglich.

Die soeben betrachteten Verhältnisse lagen in der Station zunächst vor, solange der Überstrom in allen drei Leitern von der Station weg gerichtet war. Nunmehr nach Öffnung des Schalters b_t ist in der Leitung b die Energie von der Sammelschiene weg gerichtet, in den Leitungen α und c zur Sammelschiene hin gerichtet. Es ergeben sich also genau die Verhältnisse, die vor der Auslösung des Schalters b_± bei der Station I herrschten und die zur Auslösung allein des Schalters O₁ geführt haben. Es wird also in entsprechender Weise jetzt auch allein der Schalter b₂ fallen.

Nun wäre der Fall denkbar, daß, nachdem der Schalter O₁ geöffnet ist, die Stromstärke in den Leitungen α und c so weit abnimmt, daß die Anregerelais dieser Leitungen abfallen, d. h. es spricht dann nur das Anregerelais der Leitung b in der Station II an. Der Strom im Leiter b ist von der Station weg gerichtet. Die Richtungsrelais R₁₁ und R_b können dann nicht befragt werden, da, wie schon gesagt wurde, der eine Anschluß der Klappankermagnete a_n, b_u und C₁₁ immer über den Kontakt des zugehörigen Anregerelais geführt ist. Es spricht also nur das Anregerelais n_b, das Hilfsrelais h_b, das Zeitrelais Z₁ und der Klappankermagnet des Richtungsrelais R_b an. Wenn sonst in keiner anderen Leitung Überstrom auftritt, erfolgt die Auslösung des Leitungsschalters b₂ durch das bereits erwähnte zweite Zeitrelais Z₂ und das Richtungsrelais R₂, indem der Klappanker b₁₂ des Richtungsrelais über den Kontakt des Zeitrelais Z₂ mit dem Pluspol der Ortsbatterie verbunden wird.

Das Zeitrelais Z₁ besitzt noch eine Besonderheit, um zu erreichen, daß die Richtungsrelais sich nach Ablauf der Zeit, die zu den ersten Abschaltungen notwendig ist, neu einstellen können. Beispielsweise kehrt sich die Energierichtung in der Station II, wie schon erörtert wurde, in den gesunden Leitungen um, wenn der Schalter b₁ fällt. Damit nun die Abschaltung des Schalters b₂ ordnungsmäßig durchgeführt wird, müssen die Richtungsrelais R_a, R_b und R_c in der Station II die Möglichkeit haben, sich neu einzustellen. Zu diesem Zweck ist der Erregerstromkreis für das Zeitrelais Z₁ über den Ruhekontakt des Zeitrelais geleitet. Dieser Ruhekontakt wird geöffnet, nachdem der Arbeitskontakt sich geschlossen hat. Die Unterbrechung des no Ruhestromkreises hat zur Folge, daß das Zeitrelais wieder abfällt und der Arbeitskontakt sich wieder öffnet. Dadurch wird der Stromkreis für die Klappankermagnete wieder unterbrochen, weil dieser Stromkreis über den Arbeitskontakt des Zeitrelais Z₁ geführt ist. Durch die Aberregung des Zeitrelais wird nun sein Ruhekontakt wieder geschlossen und es beginnt von neuem wieder zu laufen. Das Zeitrelais hat also die Eigentumlichkeit, daß es, solange ein Anregerelais erregt ist, pumpt und dadurch die Klappanker-

magnete zeitweilig einschaltet und wieder abschaltet.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die verwendeten Richtungsrelais mit Klappanker und Klappankermagnet ausgestattet sind. Vielmehr können auch solche gewählt werden, welche direkt Kontakt machen, indem sich der Relaisanker nach rechts oder nach links gegen einen Gegenkontakt anlegt, wobei dann

ίο in Reihe mit dem Relaisanker noch eine Unterbrechungsstelle liegt, welche durch das Zeitrelais Z₁ geschlossen wird.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß für die Durchführung des Schutzes der parallelen Leiter mit beliebiger Länge und beliebigem Querschnitt keine neuartigen Relaiskonstruktionen verwendet werden müssen. Zur Ausscheidung der kranken Leitung werden nur Stromrichtungsrelais oder Energierichtungsrelais, Zeitrelais und Gleichstromhilfsrelais sowie Überstrom- oder Widerstandsrelais für die Anregung benötigt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Schutz von parallelen Leitungen, insbesondere von Kabeln, mittels einer nur bei einem Unterschied der Energierichtungen in den einzelnen parallelen Leitungen ansprechenden Relaiseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Feststellung der Energiefichtungen vorgesehenenRelais (R_a, R_b, R_c) im Fehlerfalle · durch ein gemeinsames Hilfsrelais (Z₁) gleichzeitig eingeschaltet werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zeitschalter (Ruhekontakt des Relais Z₁) für alle Schalterauslösungen der in der Station zusammenkommenden parallelen Leitungen, welcher in bestimmten Zeitstufen mehrmals die Auslösung der Schalter (a_v Z)₁, C₁) vorbereitet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 1 und 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Zeitschalter (Z₂), der nach Ablauf einer größeren Verzögerungszeit diejenigen Schalter auslöst, bei denen abgehende Stromrichtung herrscht, wenn die Anregerelais (n_a, n_b, n_c) in den gesunden Leitungen infolge zu kleinen Fehlerstromes nicht angesprochen haben.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, bei der die einzelnen Leitungen mit je einem Stromrichtungsrelais ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die StroHirichtungsrelais (R_a, Rj,, R_c) nur derjenigen Leitungen (α, b, c) in Tätigkeit treten, deren zugehörige Anregerelais (n_a, lib, ti_c) angesprochen haben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen