DE635975C - Auf dem Energierichtungsvergleich beruhende Selektivschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Streckenschutzschaltungen, d. h. Schaltungen, die auf dem Vergleich der Energierichtungen an den Streckenenden beruhen und bei denen bei einem außenliegenden Fehler die S Abschaltung der Strecke durch einen Sperrbefehl verhindert wird, sind bekannt. Es ist auch bekannt, daß man für die Übertragung des Sperrbefehls mit einem einzigen Kanal auskommen kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maßnahme zur Überwachung dieses für den Sperrbefehl vorgesehenen Kanals durch einen Ruhestrom. Der Ruhestrom, d. h. also der Strom, der über die Hilfsleitung fließt, um einen etwaigen Schaden der Hilfsleitung sofort zu erfahren, ist gemäß der Erfindung von den Richtungsrelais und der Stellung ihrer Kontakte unabhängig. Er soll anderseits erfindungsgemäß auch nicht die Sperrelais beeinflüssen und ist daher entweder so schwach oder besitzt solche Richtung, daß er keinen Einfluß auf das Verhalten der Sperrelais besitzt.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand zweier Figuren erläutert.

In Fig. ι ist die zu schützende Leitung mit ι bezeichnet, und die Leitungsschalter an den Enden der Strecke 1 sind mit 2 und 3 beziffert. Der Schalter 2 wird gesteuert von einer Auslösespule 4, deren Stromkreis über einen Sperrkontakt 5, den Kontakt 6 des Energierichtungsrelais und den Kontakt 7 eines Anregerelais geführt ist. Wenn der Kontakt 5 in der gezeichneten Normalstellung steht, ferner der Richtungsrelaiskontakt 6 diejenige Stellung einnimmt, welche einer in die Strecke hineinfließenden Energie entspricht, und außerdem der Anregerelaiskontakt 7 geschlossen ist, wird der Schalter 2 unverzüglich ausgelöst. Entsprechende Kontakte liegen im Stromkreis der Auslösespule 8 des Schalters 3. Der Sperrkontakt ist mit 9, der Richtungsrelaiskontakt mit ig und der Kontakt des Anregerelais mit 11 bezeichnet.

Die Sperrkontakte 5 und 9 werden von den Sperrelais 12 bzw. 13 gesteuert, welche durch ein Hilfsleiterpaar 14 miteinander verbunden sind. Das Schließen der Kontakte 7 und i 1 bewirkt durch die Erregung der Relais 17 bzw. des Relais 23 die Schließung des Kontaktes 18 bzw. 24 und dadurch die Erregung der Sperrelais 12 und 13, bevor die Richtungsrelaiskontakte 6 und ίο ihrerseits geschlossen werden.

Die Ruhestromüberwachung des Hilf sleitersystems 14 enthält einen Strombegrenzungswiderstand 15 und eine Signaleinrichtung 16. Der Ruhestrom über das Hilfsleitersystem 14 fließt unabhängig davon, ob die Richtungsrelais 6 und 10 Kontakte schließen oder nicht.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Bei einem Fehler in einer Nachbarstrecke werden Anregerelaiskontakte 7 und 11 geschlossen. Durch den Kontakt 7 wird ein Hilfsrelais 17 eingeschaltet,- welches einen

*/ Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden;

Dipl.-Ing. Dr.-Ing, Robert Schimpf in Berlin-Siemensstadt.

Kontakt 18 schließt. Dadurch wird der Pluspol der Ortsbatterie der Station, in welcher der Schalters steht, oder der eine Pol eines zur Verfugung stehenden -Gleichstromnetzes mit dem unteren der beiden Hilfsleiter$2f verbunden. Da der obere dieser beiden Hilfst leiter mit dem Minuspol der gleichen Batterie ~ · verbunden ist, sprechen die Relais 12 und 13 sofort an. Eine der beiden Verbindungen 20 zum Minuspol der Batterie des linken Strekkenendes bzw. des rechten Streckenendes kommt in Fortfall, wenn es sich nicht um getrennte Batterien, sondern um ein gemeinsames Gleichstromnetz handelt, an welches die Schutzeinrichtung in beiden Stationen angeschlossen ist.

Das Ansprechen der Relais 12 und 13 unter bricht sofort durch die Kontakte S und 9 die Auslösestromkreise für die Schalter 2 und 3. Wenn der Kurzschlußstrom in dem angenommenen Fehlerfall von links nach rechts über die Leitung hinweg fließt, schließt das Richtungsrelais am linken Streckenende den Kontakt 6; dadurch wird ein weiteres Hilfsrelais 21 erregt, wodurch ein Kontakt 22 geöffnet wird, so daß die vorher erfolgte Schließung des Kontaktes 18 unwirksam ist. Infolgedessen wird jetzt kein Sperrbefehl vom linken Streckenende her gegeben. Am rechten Strekkenende ist der Anregerelaiskontakt 11 geschlossen worden, während der Kontakt 10 des Richtungsrelais nicht geschlossen ist. Die Schließung des Kontaktes 11 hat zur Folge, daß dort ein dem Relais 17 entsprechendes Hilfsrelais 23 erregt wurde, welches einen Kontakt 24 geschlossen hat. Da der Richtungsrelaiskontakt 10 nicht geschlossen wird, wird ein dem Relais 21 entsprechendes Relais

25 nicht erregt, so daß der Kontakt 26 dieses Relais geschlossen bleibt. Es wird infolgedessen am rechten Streckenende eine Verbindung vom Hilfsleitersystem 14 zum Pluspol der Ortsbatterie oder des gemeinsamen Gleichstromnetzes aufrechterhalten, so daß die Sperrelais 12 und 13 beide erregt bleiben. Die Schalter 2 und 3 werden also nicht ausgelöst.

Wenn der Fehler innerhalb der Strecke entstanden war, dann sind nicht nur die beiden Anregerelaiskontakte 7 und 11, sondern auch die beiden Richtungsrelaiskontakteö und 10 geschlossen worden, so daß also die Hilfsrelais 17 und 21 des linken Streckenendes und 23 und 25 des rechten Streckenendes erregt sind. Die Schließung der Kontakte 18 und 24 ist dann durch öffnung der Kontakte 22 bzw. unwirksam gemacht, so daß also die Sperrrelais 12 und 13. erregungslos sind. Dadurch bleiben die Kontakte 5 und 9 geschlossen, und am linken Streckenende ist der Stromkreis Plus über die geschlossenen Kontakte 7, 6 und 5 und über die Auslösespule 4 des Schalters 2 geschlossen. Am rechten Streckenende ist in entsprechend gleicher Weise der ; Erreger Stromkreis für die Auslösespule 8 des "S'ehalters 3 über die Kontakten, 10 und O ,^'schlossen. Seide Leitungsschalter werden "'also geöffnet.

Es war bei dem vorhin erörterten Fehlerfall zweiseitige Speisung der Strecke 1 vorausgesetzt. -Bei nur einseitiger Speisung wird beispielsweise nur der Anregerelaiskontakt 7, nicht dagegen der Anregerelaiskontakt 11 geschlossen, wenn die Energie von links über den Schalter 2 in die Strecke 1 hineinfließt. Am linken Streckenende schließt sich dann der Kontakt 7 und in Abhängigkeit davon auch der Kontakt 18. Es schließt sich ferner der Richtungsrelaiskontakt 6, wodurch vermittels des Relais 21 der Kontakt 22 geöffnet wird. Es erhält deshalb von diesem Leitungsende aus die Hilfsleitung 14 keine Verbindung mit dem Pluspol der Hilfsstromquelle. Am rechten Streckenende bleiben die Kontakte 11 und 10 in Ruhe; da infolgedessen der Kontakt 24 offen bleibt, wird die Hilfsleitung 14 auch nicht an diesem rechten Streckenende mit dem Pluspol der Hilfsstromquelle verbunden, so daß also die Sperrelais 12 und 13 erregungslos bleiben. Deshalb bleiben die Kontakte 5 und 9 geschlossen, was am rechten Streckenende keine Wirkung hat, da der Kontakt 11 geöffnet ist, während am linken Streckenende über die geschlossenen Kontakte 7, 6 und 5 die Auslösespule 4 des Leitungsschalters 2 erregt wird. Es wird also derjenige Leitungsschalter abgeschaltet, über den die Fehlerenergie in die Strecke hineinfließt.

Sowohl bei der in Fig. 1 als auch der in der nachfolgend beschriebenen Fig. 2 dargestellten Schaltung können selbstverständlich an Stelle der Richtungsrelais Relais verwendet werden, welche nur bei Vorhandensein einer gegenläufigen Leistungskomponente ansprechen. Die Kontakte solcher Relais sind dann derart angeschlossen, daß die Auslösung nur dann möglich ist, wenn die gegenläufige Leistungskomponente aus der Strecke herausfließt. Man kann auch das Anregerelais von »» der gegenläufigen Stromkomponente abhängig machen oder eine Verriegelungsvorrichtung antreiben, welche ,die Schließung der Kontakte der Anregerelais entweder verhindert oder unwirksam macht, solange keine gegen- ¹¹S läufige Stromkomponente auf der Leitung besteht. Wenn man gleichzeitig einen Erdschlußschutz mit dem Kurzschlußschutz verbinden will, kann man auch eine Anregung des Schutzes durch die Summenstromkomponente vorsehen.

In Fig. ι ist eine Überwachungseinrichtung

16 angegeben. Der untere der beiden Hilfsleiter 14 ist über einen Schutzwiderstand 15 ständig mit dem Pluspol der Batterie an dem einen Streckenende verbunden. Die Folge davon ist, daß ständig ein Strom über die Hilfsleiter 14 einschließlich der Sperrelaiswicklungen 12 und 13 fließt. Durch den Schutzwiderstand 15 wird zugleich die Stärke des normalerweise über die Hilfsleitung 14 xo fließenden Ruhestromes derart klein, daß die Stromstärke zur Betätigung der Relais 12 und 13 nicht ausreicht. Durch eine einzige Signalvorrichtung 16 kann die Größe dieses Stromes bzw. die Verteilung des Stromes auf den lokalen Erregerkreis der Wicklung 12 und die über die Hilfsleitung 14 angeschlossene Sperrrelaiswicklung 13 am entfernten Streckenende dauernd kontrolliert werden. Man kann beispielsweise, wie in der Figur angedeutet, den Gesamtstrom über den Widerstand 15 überwachen. Ferner kann man den Strom, der nur über die Wicklung 12 und die in der linken Station vorgesehene Verbindung 20, welche auch geerdet sein kann, verläuft und außerdem durch eine dritte Anzeigevorrichtung den Strom, der über den unteren Hilfsleiter 14 zum anderen Ende der Hilfsleitung, dort über die Wicklung 13 und zurück über den oberen Hilfsleiter 14 fließt, überwachen. Jeder dieser Ströme muß eine bestimmte Mindestgröße besitzen. Gleichzeitig darf der Strom, der über die Hilfsleiter 14 zur Spule 13 und zurück fließt, eine gewisse Größe nicht übersteigen, sonst ergibt sich aus dieser Strom-Steigerung, daß ein Kurzschluß oder ein Doppelerdschluß der Hilfsleitung 14 vorliegt, wodurch die Spule 13 kurzgeschlossen ist. Um von Schwankungen der Größe der Batteriespannung, die den Prüfstrom liefert, unabhängig zu sein, kann man das Verhältnis zwischen dem Gesamtstrom über den Widerstand 15 und jeden einzelnen der beiden Teilströme über die Relaisspule 12 bzw. die Relaisspule 13 überwachen oder auch das Verhältnis der Ströme über die Spulen 13 und 12. Zu diesem Zweck eignen sich am besten Relais mit zwei Wicklungen inDifterentialschaltungoder in Kreuzspulenschaltung. Es ist in Fig. 1 zwar eine Überwachung des Ruhestromes nur am linken Streckenende der Hilfsleitung 14 dargestellt; man wird aber im allgemeinen auch am anderen Streckenende eine Überwachungseinrichtung anbringen, damit möglichst in beiden Schaltstationen eine etwa eintretende Störung der Hilfsleitung sofort bemerkt und zur Verriegelung der Schnellabschaltung der Leitungsschalter benutzt wird. Die Unterbrechung oder das unzulässige Anwachsen des Prüfstromes kann man dazu verwenden, daß die Hilfsleiter sofort abgeschaltet werden und daß die Auslösung der Leitungsschalter nur. nach Ablauf der Reservezeit, etwa mit fester oder auch mit abhängiger Zeitverzögerung, erfolgen kann. Die Einrichtung, welche die Auslösung der Leitungsschalter 2 und 3 unabhängig von den Sperrelais 12 und 13 nach Ablauf einer größeren Verzögerungszeit herbeizuführen vermag, ist, weil sie an sich bekannt ist, im Interesse der Übersichtlichkeit des Ausführungsbei-Spieles nicht eingezeichnet.

In Fig. 2 ist eine Schaltung wiedergegeben, die sich von der Schaltung in Fig. 1 durch die Art der Ruhestromüberwachung unterscheidet sowie dadurch, daß die Richtung des Ruhestromes in den Sperrelais 30 und 31 entgegengesetzt der Richtung des Sperrbefehlstromes fließt. Die Sperrelais 30 und 31 werden infolgedessen durch den Ruhestrom nicht betätigt. Es ist wiederum die Leitung 1 mit zwei Leitungsschaltern 2 und 3 versehen, die durch Auslösespulen 4 und 8 ausgelöst werden können. Ein Hilfsleitersystem 14 ist vorgesehen zur Speisung zweier Sperrelais 30 und 31, die zwar dieselbe Aufgabe erfüllen wie die Sperrelais 12 und 13 in Fig. 1, die aber in Fig. 2 als polarisierte Relais angenommen sind und infolgedessen nur bei einer bestimmten Stromrichtung die Kontakte 5 bzw. 9 öffnen. Die Richtungsrelaiskontakte sind wie go in Fig. ι mit 6 und 10 gezeichnet und die Anregerelaiskontakte mit 7 und 11. Ferner sind am linken Streckenende ebenfalls die Hilfsrelais 17 und 21 vorhanden, von denen das erstere einen Kontakt 18 steuert, während das zweite einen Kontakt 33 bei seiner Erregung öffnet. Am rechten Streckenende ist wie in Fig. ι ein Hilfsrelais 25 vorgesehen, welches bei seiner Erregung einen Kontakt 26 öffnet. Das Hilfsrelais 23 mit dem Kontakt 24 dagegen ist fortgelassen, so daß der Pluspol unmittelbar über den Kontakt 11 des Anregerelais zum Kontakt 26 und von dort zur Hilfsleitung 14 weitergeschaltet ist.

Am linken Streckenende ist für die Ruhe-Stromüberwachung ein Strombegrenzungswiderstand 35 vorgesehen und eine Gleichstromquelle 36, die mit einem mittleren Punkt geerdet ist, welcher gleichzeitig über eine Hilfsleitung37 mit dem oberen Hilfsleiter 14 in Verbindung steht. Der Widerstand 35 ist mit dem negativen Pol der Batterie 36 verbunden, so daß über den normalerweise geschlossenen Kontakt 33 ein Ruhestrom über die Leitung 37, die Wicklung 30, über den geschlossenen Kontakt 33 und den Strombegrenzungswiderstand 35 fließt. Gleichzeitig fließt ein Ruhestrom von der Leitung 37 über den oberen Hilfsleiter 14, Wicklung 31, eine Signaleinrichtung 38, den unteren Hilfsleiter 14 und eine weitere Signaleinrichtung 39 sowie Kontakt 33 und Widerstand 35. Die

Richtung dieses Dauerüberwachungsstromes in den Wicklungen 30 und 31 ist so gewählt, daß diese Relais auf diese Stromrichtung nicht anzusprechen vermögen. Sobald aber am linken Streckenende der Anregerelaiskontakt 7 und infolgedessen vermittels des Relais 17 auch der Kontakt 18 geschlossen wird, erhält der Pluspol der Batterie 36 eine unmittelbare Verbindung mit dem unteren Hilfsleiter 14 über den geschlossenen Schalter 33. Bei dieser Verbindung entsteht ein Strom umgekehrter Richtung in den Relaiswicklungen 30 und 31, so daß diese Kontakte 5 und 9 öffnen. Die Relais 30 und 31 -können so ausgebildet sein, daß sie bei Stromlosigkeit einen Kontakt schließen, über den sie die Schnellauslösung der Schalter sperren.

Wenn bei einem einseitigen Fehler beispielsweise nur der Anregerelais-kontakt 11 ao am rechten Streckenende geschlossen wird, so wird der Pluspol des bei Fig. 2 am rechten Ende vorausgesetzten Gleichstromnetzes mit dem Hilfsleitersystem 14 verbunden. Es entsteht dadurch in den Relaisspulen 30 und 31 ein Strom der gleichen Richtung wie bei Schließung des Kontaktes 7. In Abhängigkeit von der Einstellung der Kontakte 6 und 10 der Energierichtungsrelais werden durch die Relais· 21 bzw. 25 die Kontakte 33 bzw. 26 gesteuert. Solange auch nur eins der beiden Energierichtungsrelais, dessen > zugehörige Anregerelais angesprochen- haben, nach außen fließende Energie anzeigen, bleibt an diesem Streckenende die Erregung für die Relais 30 und 31 aufrechterhalten, so daß die Auslösung der Schalter 2 und 3 verriegelt ist.

Sowohl bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wie auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung werden zweckmäßig Energierichtungsrelais mit direkter Kontaktgabe oder mit direkter Anregung ihrer Hilfskraft verwendet, damit die Beseitigung des Sperrbefehls erfolgt, sobald die Energierichtungsrelais sich eingestellt haben. Man ist dann nicht gezwungen, an demjenigen Ende, an dem das Energierichtungsrelais sich bereits eingestellt hat, mit der Abschaltung des Leitungsschalters zu warten, weil ein Sperrbefehl vom anderen Streckenende her noch nachträg-Hch ankommen könnte. Die Schutzeinrichtungen arbeiten grundsätzlich so, daß zunächst bereits beim Ansprechen der Anregerelais der Sperrbefehl gegeben wird, so daß die Energierichtungsrelais diesen Sperrbefehl nur aufzuheben brauchen, was in dem Augenblick geschieht, in welchem bei zweiseitiger Speisung beide Energierichtungsrelais den Vorwärtskontakt geschlossen haben, 'während bei nur einseitiger Speisung dies fofort erfüllt wird, sobald das Richtungsrelais an der Einspei- fo sungsseite den Vorwärtskontakt erreicht, weil das Anregerelais an der entgegengesetzten Seite unerregt bleibt.

Claims (8)

1. Patentansprüche: ⁶S

   i. Auf dem Energierichtungsvergleich beruhende Selektivschutzanordnung nach dem Sperrsystem mit nur einem einzigen Ubertragungskanal für die Sperrbefehle, dadurch gekennzeichnet, daß über diesen Kanal (14) ein von der Energierichtung vollständig unabhängiger und die Sperrrelais (12,13) nicht beeinflussender Ruhestrom fließt, der entweder so gering oder so gerichtet ist, daß er die Sperrelais (12, 13) nicht betätigt.
2. 2. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrung der Auslösevorrichtungen der *° Schalter beider Streckenenden durch parallel an eine Hilfsleitung (14) angeschlossene Sperrelais (12, 13) erfolgt.
3. 3. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß polarisierte Sperrelais (30, 31) vorgesehen sind, und daß der zur Überwachung der Hilfsleitung dienende Ruhestrom solche Richtung hat, daß die Sperrrelais (30, 31) durch ihn nicht zum Ansprechen gebracht werden (Fig. 2).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsleitung (14) an ihren Enden an voneinander unabhängige Spannungsquellen angeschlossen ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsleitung (14) an ihren Enden an Spannungsquellen mit in der Höhe der Phasen- 1°° lage oder Polarität oder in der Frequenz abweichenden Spannungen angeschlossen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Unterbrechung des Ruhestromes die Sperrrelais erregt werden.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder ι und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Energierichtungsrelais mit direkter "° Kontaktgabe verwendet sind.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder ι und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansprechen eines Anregerelais sofort die Auslösung der Leitungsschalter "5 (2, 3) gesperrt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen