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Anordnung zur Erfassung von Pend'elungen bei über Leitungen mehrfach
miteinander gekuppelten elektrischen Energieerzeugern oder Erzeugerstationen Es
sind Einrichtungen vorgeschlagen worden, die selbsttätig ansprechen, wenn Pendelurigen
oder Spannungsabsenkungen in einer Kuppelleitung, die zwei Kraftwerke miteinander
verbindet, auftreten. Diese Einrichtungen dienen insbesondere dazu, in einem solchen
Fall die Kuppelieitung zu unterbrechen. Pendeterscheinungen und die- bei einem dreiphas,igen
Kurzschluß auftretenden Erscheinungen sind einander sehr ähnlich. Aber während man
bei. einem Kurzsehluß unter allen Umständen abschalten will, sucht man dies bei
Pendelerscheinungen auf diejenigen Fälle zu beschränken, in denen es keine Beseitigung
der Pendelurig auf andere Weise mehr gibt. Bei Pendelerscheinungen wartet man daher
nach Möglidhkeit ab; ob sich die außer Tritt gefallenen Werke und Generatoren wieder
fangen.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Erfassung
von Pendelungen, und zwar bei über Leitungen mehrfach miteinander gekuppelten Erzeugern
oder Erzeugerstationen. Gemäß der Erfindung erfolgt eine Auftrennung der bestehenden
Kupplung nur @dann, wenn auf sämtlichen in Betrieb stehenden Kuppelleitungen die
gleichen Erscheinungen auftreten. Zum Beispiel kann man die Auftrennung der Kupplung
vom übereinstimmenden Verhalten von Spannungsabfallrelais der Kuppelleitungen abhängig
machen. Es empfiehlt sieh, bei jeder Erzeugerstation schnell wirkende Selektivschutzeinri-chtungen
vorzusehen und außerdem Schutzeinrichtungen mit Verzögerungszeit. Die bei Pendelerscheinungen
ansprechende Anordnung zur Unterbrechung der Kuppelleitung befindet sich zweckmäßig
etwa in der Mitte der Kuppelleitung und arbeitet mit einer Zeitverzögerung, di,e
zwischen den Zeitverzögerungen der beiden obenerwähnten Schutzeinrichtungen liegt.
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Die Schutzeinrichtungen in den Stationen sollen nur unter bestimmten
Fehlerbedingungen ansprechen. Sie werden in ihrer Ansprechempfindlichkeit zweckmäßig
der Zahl der in Betrieb befindlichen Generatoren selbsttätig angepaßt. Zur näheren
Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung.
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In. Fig. i ist ein Doppelleitungssystem i und 2, beispielsweise zur
Speisung einer Bahnanlage mit Wechselstrom von :25# Hertz, dargestellt. über Transformatoren
q. und Schalter 155 wird die Bahnoberleitung g gespeist. Zur Speisung des
25-Periodensystems dient ein 6o-Periodennetz i i mit den Erzeugerstationen 9 und
io und den Frequ-enzumformern
B. Auf ,der Sekündürseite der Frequenzumformer
sind Transformatoren 7 vorgesehen; vor welchen Schalter 2-4 bzw._25 liegen.
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Wenn .die beiden Stationen L und R außer Tritt geraten, schwankt bekanntlich
die Spannung etwa in der Mitte zwischen den Stationen L und R zwischen dein Wert
Null und dein vollen Wert der Spannung. Die Frequenz dieser Schwankungen kann sehr
verschieden sein. Sie besitzt be::
[email protected] eine Periodendauer zwischen i und
5 Sekunden.
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In Fig. i ist in der Doppelleitung 1,2 eine Station D angenommen,
die ungefähr in der Mitte zwischen den Einspeisungsstellen liegt. Wenn eine Auftrennung
notwendig werden sollte, dann sollen -die Leitungen z, 2 bei der Station D unterbrochen
werden. Die Unterbre:chun:g erfolgt an .den Stellen :2i und 22 in den Speiseleitungen
i und 2 und an der Stelle 23 in der Oberleitung 3 der Bahn.
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Fig.2 zeigt als Erläuterungsbeispiel die Sehutzeinrichtun:gen der
Stationen L und D. Alle Relais sind im ünerre:gten Zustand gezeichnet. In .der Erzeugerstation
L ist die Sammelsch:enenan:lage 5 mit dien Speiseleitun-,gen i und 2 über Transformatoren
7 verbunden. Durch Leistungsschalter 24 und 25; die durch eine schnell wirkende
und eine verzögert wirkende Schutzeinrichtung gesteuert werden, kann die Energ_ezufuhr
unterbrochen werden. Die unverzögerte Schutzeinrichtung besteht aus einem Differenzstromrelais
26, welches an Stromwandler 27 und 28 angeschlossen ist. Dieses° Relais 26 schließt
entweder einen Kontakt 29 oder einen Kontakt 30, je nachdem, ab der Strom in der
Speiseleitung i odier der in der Speiseleitung :2 überwnegt. Das Relais spricht
in sehr kurzer Zeit an, beispielsweise in 0,07 bis 0,7 Sekunden. Die
Geschwindig keit des Relais 26 ist größer als diejenige einer zweiten mit
Verzögerung arbeitenden Schutzeinrichtung. Wenn das Diff erenzstrornrelais 26 einen
seiner beiden Kontakte 29 oder 30 schließt, wird dadurch die nicht näher bezeichnete
Auslösespule des Schalters 24 oder die ebenfalls nicht näher bezeichnete des Schalters
25 erregt, wodurch die Speiseleitung i oder :d:,e Speiseleitur1g 2 abgeschaltet
wird.
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Das Relais 26 ist auch von Spannungsabfallrelais 32: und 31 abhängig,
von denen das erste die Spannung der Speiseleitung 2, das zweite die der Speiseleitung
i überwacht und die .an Kondensatorklemmen 34 bzw. 33 angeschlossen sind. Diese
Spannungsäbfallrelais besitzen Arbeitskontakte 3:5, 36, 37 und 38, durch welche
die Efregerspulen 39 und 4ö des Differenzstromrelais 26 so lange kurzgeschlossen
werden, wie die Spannung gleichzeitig auf beiden Leitungen i und ä hoch genug ist.
Man kann das Differenzstromrelais 26 sehr empfindlich einstellen, selbst auf so
geringe Differenzströme, wie sie auch bei normalem Betrieb der Anlage auftreten
. können.
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Die zweite mit Verzögerung arbeitende Schutzeinrichtung in der Station
L besteht aus einem Paar verzögerter Überstromrelais 4i und 4a, die ebenfalls von
den Wandlern 27 und 28 gespeist werden. Die nur schematisch dargestellte Verzögerungseinrichtung
ist mit 45 bezeichnet. Die Überströmrelais schließen ihre Kontakte 43 und
44 bei einem bestimmten Überstrom nach Ablauf einer Verzögerungszeit, die
größer ist als die größte Verzögerungszeit des Differenzstromretais 25. Wenn die
Kontakte 43 und 44 geschlossen werden, werden dadurch die Leistungsschalter 24 und
z5 geöffnet. Die Überstromrelais 41 und 42 besitzen selbsttätig wirkende Vorrichtungen
für die Einstellung ihrer Empfindlichkeit. Diese Vorrichtungen umfassen Transformatoren
46 und 47 in Sparschaltung mit mehreren Anzapfungen und zur Umschaltung der angezapften
Spartransformatoren 46 und 47 dienende bewegliche Kontaktstücke 49 und 5o, die mittels
einer Stange 51 durch einen Motor 52 verstellt werden. Der Motor 52 wird durch ein
Steuerrelais 5,3; gesteuert.
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Die Einrichtung zur selbsttätigen Verstellung der Empfindlichkeit
des Überstromgchutzes arbeitet selbsttätig in Abhängigkeit von der Zu- und Abschaltung
einzelner Generatoren.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Frequenzumformer
8 angenommen, welche drei Generatoren 54, 55 und 56 besitzen mit je einem Schalter
57, 58 und 59-Das Steuerrelais 53 zur Steuerung des Hilfsmotors 52 ist ein Differenzrelais
mit zwei gegeneinander wirkenden Kräften, die von den Spulen 61 und 62 hervorgerufen
werden. Die Spule 6,i erhält eine konstante Erregung. Der Erregerstromkreis der
Spule 62 aber enthält fünf selbsttätig eingeschaltete Teilwiderstände 64bis 68.
Jeder dieser Teilwiderstände besitzt den halben Widerstandswert des mit der Spule
61 _in Reihe liegenden Widerstandes 63. Die Teilwiderstände 64 und 65 werden ein-oder
ausgeschaltet bei Bewegung der Stange 51, welche ein Kontaktstück 69 trägt. Die
Teilwiderstände-66, 67 und 68 werden ein-oder ausgeschaltet in Abhängigkeit von
der Stellung der Leistungsschalter 57 bis 59 der Generatoren 54 bis 56. Die Leistungsschalter
besitzen hierzu Hilfskontakte 71 bis 73.
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Wenn die drei Generatoren 54 bis 56 sämtlich eingeschaltet sind, sind
die drei Widerstände 66 bis 68. durch die Hilfskontakte 71
bis 73 kurzgeschlossen.
Die zwei Teilwiderstände 64 und 65 dagegen sind in den Stromkreis der Spule 62 des
Relais 53 eingeschaltet
und bewirken, daß die Spule 62 genau- so
stark erregt ist wie die Spule 61 dieses Relais. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.
Von den Spartransformatoren 46 und 47 sind sämtliche Windungen eingeschaltet. In
dieser Stellung der Kontaktstange 51 ist der Grenzkontakt 74 im Erregerkreis der
einen Feldwicklung des Motors 5-2 unterbrochen, so daß der Motor beispielsweise
nicht entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn weiterlaufen kann..
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Wenn jetzt einer der Generatoren, beispielsweise der Generator 56,
abgeschaltet wird, wird der zugehörige Teilwiderstand 68 in den Erregerkreis der
Spule 62 eingeschaltet. Die Folge davon ist, daß die Kraft der Spule 61 überwiegt
und daß das Relais 53 den Hilfsmotor 52 im Uhrzeigerdrehsinn in Lauf setzt, so daß
die Kontaktstange 51 nach rechts bewegt wird. Nach der ersten Umschaltung der Anzapfungen
der Spartransformatoren 46 und 47 und der Teilwiderstände 65 und 64 kehrt das Gleichgewicht
der Kräfte im Relais 53 zurück, so daß der Motor 52 zum Stillstand kommt. Die Überstromrelais
41 und 42 erhalten jetzt einen verhältnismäßig größeren Strom. Wenn noch ein weiterer
Generator abgeschaltet wird, führt die Kontaktstange 5 i einen weiteren Schritt
nach rechts aus und verstellt dadurch wiederum die Einstellung der Überstromrelais
41 und 42, wie vorhin beschrieben. Wenn auch der letzte Generator abgeschaltet wird,
ist der Strom in der Spule 62 des Relais 53 durch Einschaltung der drei Teilwiderstände
66, 67 und 68 noch weiter geschwächt, so daß das Relais 53 wiederum nach links ausschlägt,
aber infolge Öffnung eines Grenzkontaktes 75 kann der Motor 52 die Kontaktstange
51 nicht noch weiter nach rechts ziehen.
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Die Überstromrelais 41 und 42 können ein Anregerelais besitzen, welches
die gleiche Einstellung besitzt wie die der Anregung des Relais 2,6. In Fig. 2 besitzen.
beispielsweise die Spannungsabfallrelais 31 und 32 weitere Kontakte 76 und 77, durch
welche die Erregerspulen der Überstromrelai:s 41 und 42 kurzgeschlossen werden,
solange die Leitungsspannungen der Leitung i und 2 oberhalb einer gewissen Grenze
liegen.
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An dem Relaisort D besteht die Einrichtung zur -Ruftrennung der Leitungen
bei Pendelerscheinungen aus zwei Anordnungen. Die eine enthält ein Paar Spannungsrelais
81 und 82, die beispielsweise an Kondensatorklemmen 83 bzw. 84 angeschlossen sind
und von denen das eine zur Leitung i, das zweite zur Leitung 2 gehört. Diese Spannungsrelais
ziehen ihren Anker an oder lassen ihn fallen, wenn die Leitungsspannung einen bestimmten
Grenzwert durchläuft. Die Relais haben Arbeitskontakte 85 und Ruhekontakte 8:6.
Wenn ' die Zahl der Kontakte der Spannungsrelais nicht ausreicht, kann man, wie
in :dem Ausführungsbeispiel dargestellt, Hilfsrelais 9i und 92 vorsehen, die vonden
Spannungsrelais 81 und 82 gesteuert werden. Die Relais 81 und 82 können dann um
so genauer auf die gewünschte Spannung eingestellt werden. Die Erregerspulen der
Hilfsrelais 9i und 92 sind kurzgeschlossen, wenn die Ruhekontakte 86 der Spannungsrelais
81 und 82 geschlossen sind, d. h., wenn die Leitungsspannung unterhalb,der an den
Relais 81 und 82 eingestellten Höhe liegt. Wenn aber die Sp.annungsrelals ansprechen,
werden die Ruhekontalkkte 86 geöffnet, und über die Arbeitskontakte 85 werden die
Erregerkreise der Relais 9i, 92 geschlossen. Diese Relais halten sich dann selbst
über Selbsth.altekontakte 93. Wenn die Spannungsrelais 8i und 82 wieder abfallen,
wenden auch die Hilfsrelais 9i und 92 durch Kurzschließung ihrer Erregerwicklungen
wieder stromlos. Die Hilfsrelais 91 und 92 besitzen Ruhekontakte 94 und 95, die
miteinander in Reihe liegen und mit einer positiven Hilfsleitung 99 verbunden sind
sowie mit der Erregerwicklung eines Zählrelais ioo, welches eine Zählrelaiskette
steuert, durch die, die Perioden der Pendelurigen gezählt werden. Das Zählrelais
ioo wird nur erregt, wenn sowohl Üie Leitungen i als auch die Leitungen :2 unterhalb
der normalen Spannung liegende Spannungen besitzen, und es wird: stromlos, pobald
auch ,nur auf einer der beiden Leitungen die Spannung ihren normalen Wert besitzt.
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Wenn :das Zählrelais ioo beim ersten Spannungszusammenbruch anspricht,
schließt es über seinen Arbeitskontakt ioi einen Erregerstromkreis, der von der
positiven Hilfsleitung 99 zur Wicklung eines Resonanzrelais i o2 mit Schwinganker
103 führt, der an einem Ende ein Gewicht 104 trägt, wodurch er nach einem
einmaligen Anstoß für eine Weile in Schwingungen bleibt. Diese Eigenschwingungen
dauern 3 bis 5 Sekunden nach dem Anstoß. Man kann die Zeit innerhalb dieser Grenzen
einstellen. Solange der Schwinganker schwingt, schließt er abwechselnd bei den Kontakten
105 und io6 Stromkreise, die dazu dienen, den Strom von der positiven Hilfsleitung
99 über das Zeitrelais 107 und dessenArbentskontakt iog aufrechtzuerhalten.
Das Zeitrelais 107 ist verzögert, was beispielsweise durch einen Kupferring io8
erreicht werden kann. Die Verzögerung macht sich aber nur bei einem Ankerabfall
-bemerkbar wegen der außerordentlichen Stärke des Erregerfel-des bei der Einschaltung
des Magneten. Der Arbeitskontakt log des Zeitrelais 107 ist mit dem Ruhekontakt
io6 des Resonanzrelais 102 1n Reihe geschaltet.
Das Zeitrelais
107 besitzt einen Arbeitskontakt i i o, der geschlossen wird, wenn das Relais
erregt ist, und eine Hilfsleitung i i i, mit der positiven Hilfsleitung g9 verbindet:
Die Hilfsleitung i i i führt zu einer dritten Hilfsleitung 1i2. Die Leitungen iii
und ii2 sind normalerweise miteinander verbunden. Die Einschaltung der Hilfsleitung
112 hat zur Folge, daß das erste Relais 113 der Zählrelaiskette erregt
wird und dabei, seinen Arbeitskontakt 114 schließt.
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Bei der :ersten Spannungsverminderung auf den beiden Leitungen i und
2 hat das Zählrelais ioo angesprochen. Dieses hat das Resonanzrelais io.2 mit dem
Schwinganker 103 erregt, wodurch der Kontakt 1o5 geschlossen gehalten wird und d!as
Zeitrelais io7 erregt ist. Bei der ersten Rückkehr der Leitungsspannung zum normalen
Wert wird das Resonanzrelais io2 stromlos, so d@aß sein Anker zurückfällt und während
einer Zeit von 3 bis 5 Sekunden hin und her schwingt: Das ZeitreIais 107
kommt infolgedessen in dieser Zeit nicht zum Abfallen, da :es abwechselnd
über die Kontakte 105 und i ö6 und seinen Arbeitskontakt io9 Stromstöße erhält.
Erst wenn die Sehwingungs,amplituden des Schwingankers 10-3 zu klein werden, verliert
das Zeitrelais 107 seine Erregung. Um nun zu verhüten,: daß die Kontakte
des Zeitrelais 107 flattern, wenn der Anker des Resonanzrelais i o2 gerade noch
soeben die Gegenkontakte 105 und io6 erreicht, ist dem Zeitrelais 107 (ein Arbeitskontakt
log beigegeben. Dieser Kontakt wird geöffnet, sobald die Abfallbewegung des Relaisankers
beginnt; so .daß danach, wenn die Kontakte 105 und io6 nur noch ganz flüchtig geschlossen
werden, eine Erregung des Zeitrelais 107 nur noch durch den Kontak tschluß bei:
105 möglich ist, so daß also die Erregung des Zeitrelais io7 in dieser Lage um einen
merklichen Betrag geschwächt wird, indem eine Schließung :des Kontaktes; io6 bereits
nicht mehr zur Erregung des Zeitrelais 107 beiträgt. Dadurch erreicht man, saß der
Anker des Zeitrelais; ,107, wenn seine Abfallbewegung einmal begönnen hat, die Abfallbewegung
auch. ungestört durchführt.
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Nach :der Erregung des Relais 113 infolge des ersten Spannungszusammenbruches
auf den Leitungen i und 2 wird das ZählrelaÄs iöo wiederum stromlos. Sobald es die
Erregung verloren hat, schließt es einen Ruhekontakt 115, wodurch ein zweites Zählrelais
116 anspricht und sich selbst hält und über seinen Arbeitskontakt 117 eine Überbrückung
des Arbeji.tskontaktes 114 und dies Ruhekontaktes 115 herstellt. Dass Relais 116
bleibt erregt; solange die Hilfsleitung zig Verbindung mit der positiven Hilfsleitün:g
9g besitzt. Das ' Zählrelais i 16 hat einen Ruhekontakt I 18, der im Erregerkreis
des Resonanzrelais io, liegt. Bei: Erregung des Relais i 16 läßt also das Resonanzrelais
io2 seinen Anker fallen, der, wie beschrieben, während einer gewissen Zeit schwingt,
bevor er zur Ruhe kommt. Infolge der Öffnung des Ruhekontakts 118 hat eine Schließung
des Arbeitskontaktes ioi; @d. h. eine erneute Erregung des Zählrelais ioo, zunächst
keine Wirkung: Dadurch können die Schwino:urngen des Ankers 103 des Resonanzrelais
io2 nicht gestört werden, selbst wenn das Zählrelais ioo inzwischen wieder einmal
anspricht. Nachdem der Anker io:3 zur Ruhe gekommen ist, werden die Hilfsleitungen
i i i und 112 abgeschaltet durch die Arbeitskontakte iio des Zeitrelais 107.
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Das Zählrelais i16 besitzt ferner einen Arbeitskontakt 11g; der in
Reihe liegt mit dem Anbeitskontakt iäo des Zählrelahs ioo, so daß bei der zweiten
Spannungserniedrigung der Leitung i und ä, wenn das Zählrelais ioo wieder erregt
wird:, en Stromkreis von der Hilfsleitung 1i2 über die Kontakte i2o und i v9 für
ein weiteres Zählrelais 12i geschlossen wird:. Relais i2i@ schließt beim Ansprechen
den erwähnten Stromkreis für sich selbst über einen. Arbeitskontakt 122 und schließt
weiterhin einen Arbeitskontakt 123, welcher mit :einem Ruhekontakt 124 des Zählrelais
ioo in Reihe liegt.
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Wenn die Leitungsspannung auf einer öder auf beiden Leitungen ein
zweites Mal ihren Nennwert erreicht, so daß eines der Relais 8i und 82 öder beide
ansprechen, kommt das Zählrelais ioo wieder zum Abfallen und schließt dann den Ruhekontakt
124. Dadurch wird ein von der Hilfsleitunigiii ausgehender Stromkreis vollendet,
der über die Relais- i kontakte 123 und 124 zu einem Zählrelails 125 verläuft. Wenn
.dieses erregt wird bei dem zweiten Zusammenbruch der Leitungsspannung, schließt
es für sich einen Haltestromkreis über seinen Arbeitskontakt 126 und schaltet hierbei:
eine weitere Unterbreehungsstelle in den Erregerkreis des Resonanzrelais io2 ein.
Diese zweite Unterbrechung besteht ineinem Unterbrechungskontakt 127, der vom Zählrelais
125 gesteuert wird. Das Zählrelais 125 hat außerdem einen Arbeitskontakt 128, der
mit dem Arbeitskontakt i29 ,des Zählrelais ioo in Reihe liegt.
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Beim dritten Zusammenbruch der Leitungsspannung auf beiden Leitungen
i und 2 wird das Zählrelais ioo von neuem erregt und stellt einen Stromkreis hier,
der von der Hilfsleitung i i rüber die Relaiskontakte 128 und 129 zur Erregerspule
eines letzten Zählrelais 130 führt, das einen durch den Dampferring 131 verzögerten
.Ankerabfall besitzt. Dieses Zählrelais 13o hat einen Arbeitskontakt 132, bei
dessen
Schließung,die Leitungsschalter 21 und 22 geöffnet werden, und zwar bei, der dritten
Spannungsabsenkung. Beim Ansprechen des Zählrelais 130 wird über die Leitung 135
ein Auslöstrel.ais 13,3 erregt, indem es in einen Stromkreis eingeschaltet
wird, der von der Hilfsleitung 99 ausgeht, über die Wicklung einer Anzeigevorrichtung
134 verläuft, welche die Pendelung anzeigt, und von dort über den Arbeitskontakt
132 des Zählrelais 130 geführt ist. Das Auslöserelais 133 hat zwei Arbeitskontakte
136 und 137 im Erregerstromkreis der nicht näher bezeichneten Auslös espulen der
Schalter 21 und 22. Das letzte Zählrelais 13o der Zä'hlrelaiskette hat einen Selbsthaltestromkre:is,
der vom Minuspol über Relais 13o, Arbeitskontakt 1318, Kontakt iio, Leitung 99,
Kontakt 167 zum Pluspol verläuft, wodurch die Relaiserregung unabhängig wimd von
den Arbeitskontakten 128 und 129. Ferner hat das Zählrelais 130 einen Ruhekontakt
139, durch welchen die Hilfsleitung 112 von der Hilfsleitung 111 getrennt wird,
so daß die Relais 113, 116 und 121 ihre Erregung verlieren. Der Abfall des Relais
116 hat zur Folge, daß .der Ruheleontakt 11$ dieses Relais wieder geschlossen wird,
was jedoch keinen Einfluß auf die Erregung,des Resonanzrelais Io2'hat, weil (der
Erregerkreis dieses Relais durch den Ruhekontakt 127 des Relais 125 unterbrochen
ist.
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Man kann die bisher im einzelnen beschriebenen Vorgänge folgendermaßen
.zusammenfassen: Bei der ersten, Wiederkehr der Leitungsspannung nach der ersten
Spannungsverminderung setzen die Schwingungen des Ankess des Resonanzrelais 102
ein, welche entsprechend der Relais .einstellung 3 bis 5*Sekunden dauern. Beginnend
mit der ersten Spannungserniedrigung kommen nacheinander die Relais 113, 116, I24
125 und 130 in Tätigkeit, und zwar fortschreitend., so oft die normale Leitungsspannung
wiederkehrt und wieder verschwindet. Wenn schließlich zum dritten Male die Spannung
abfällt, kommt das hetzte Relais -der ZählreIaishette, .dIas Zählrelais 13o"in Tätigkeit
und bewirkt durch ,das Aus löserelais 133 die Öffnung der Leitungsschalter 21 und
22. Dabei ist immer vorausgesetzt, daß alle diese Spannungsänderungen aufeirnanderfolgen,
bevor der Schwinganker des Relais 1o2 zur Ruhe gekommen ist, sonst fällt das Zeitrelais
1o7 ab, öffnet seinen Arbeitskontakt iio und schaltet damit die ganze Einrichtung
sofort in die Ruhestellung zurück. Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung kann
man zwischen einer einmaligen infolge eines Schaltvorganges bewirkten Spannungserniedrigung
und Rückkehr der normalen Spannung und den sich wiederholenden Spannunbmsverminderungen
und Spannungserhöhungen unterscheiden, die eine Folge des Durch:-cinarnderläufens
der Stationen sind.
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Die Bahnoberleitung besitzt an dem Relaisort D auch einen Leitungsschalter
23. Es ist erforderlich, auch diesen Schalter 23 zu öffnen, wenn die Schalter 21
und 22 ausgelöst werden. Dies kann erreicht werden .durch die Hilfskontakte 141
und, 142 der Schalter 21 und 22, indem über diese @in Reihe geschalteten Hilfskontakte
der Erregerstromkreis für die nicht näher bezeichnete Auslösespule des Sehalters
23 geführt wird.
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Die zweite neben der kurzzeitigen Selektivschutzanordnung vorhandene
langzeitige Schutzeinrichtung der Leitungen i und 2 enthält ein Überstromrelais
143, welches von dem Gesamtstrom der Leitungen i und 2 erregt wird. Dieses Üb.erstromrelais
143 wird von den Stromwandlern 144 und 145 in den Leitungen i und 2 im Relaisort
D erregt und besitzt eine Anregeeinrichtung. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2
umfaßt diese Einrichtung ferner zwei Relais 146 und 147, die den Sekundärkreis der
Stromwandler 144 und 145 normalerweise kurzschließen durch Kontakte 148, 149. Von
diesen Kontakten öffnet sich je einer, wenn auf einer der beiden Leitungen die Spannung
zusammenbricht.
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Die Erregerspule des Relais 146 wird gespeist über einen Arbeitskontakt
151 des Hilfsrelais 91, welches die Spannung der Leitung i überwacht. Die Erregerspule
des Relais 147 liegt in einem Stromkreis, der über einen Arbeitskontakt 152
des Hilfsrelais 92 geführt ist, das die Spannung der Leitung 2 überwacht. Solange
sich die- Leitungsspannungen in zulässigen Grenzen befinden, sind die Relais 146
und 147 erregt. Bei. der Schaltung gemäß Fdg. 2 ist,das Relais 143 kurzgeschlossen,
wenn auch nur eines der beiden Relais 146 oder 147 erregt ist.
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Das überstromrelais 143 hat einen Arbeitskontakt 153, der bei seiner
Schließung das Auslöserelais 133 für .die Schalter 21 und 22 einschaltet. Das Überstromrelais
143 zieht seinen Anker mit einer geringen Verzögerung an, welche ausreicht, um zunächst
.den kurzzeitigen Schutz, d. h. das Differenzstromrelais 26 zur Wirkung kommen zu
lassen. Erst wenn dieses Relais den Fehler nicht abschaltet, kann das Überstromrelais
143 die Leitungen i und 2 gemeinsam abschalten. Anderseits ist es wünschenswert,
daß das Überstromrel,ais 143 schneller arbeitet als die Schutzeinrichtungen, 41
und 4a, welche den Reservezeitschutz darstellen, so daß eine der Stationen L und
R nur im Notfall von beiden Leitungen i und 2 abgeschaltet wird. Es wird also die
Zeit, welche das Überstromrelais 143 1 benötigt, um seinen Arbeitskontakt zu schließen,
vermehrt um die Eigenzeit der Schalter
21 und 22, bis diese die
Abschaltung vollendet haben, beispielsweise zu 1,5 Sekuntden gewählt, während die
Zeiteinstellung der Relaiseinrichtungen 41 und 42 bis zu 2,3 Sekunden beträgt.
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In Fig. 2 sind noch zwei Drucktasten 164 dargestellt; durch deren
Betätigung wahlweise ein Relais 163 oder ein Relais 165 erregt wird. Wenn
das Relaiis 163 seinen nicht näher bezeichneten Kontakt schließt, wird dadurch der
Erregerkreis eines tlberstromrelais i6o kurzgeschlossen. Wenn das Relais 165 erregt
wird, wird über seinen Arbeitskontakt 166 der Erregerkreis des Überstromrelais 143
kurzgeschlossen. Diese beiden Überströmrelais, 16o und 143 stellen bei ihrem Ansprechen
eine Verbindung zwischen der Leitung r35 und dem Pluspol der Ortsstromquelle her,
so daß dann das Auslöserelai:s 133 anspricht und die Sch alter 2i und 22
öffnet. Die Überstromrelais 143 und 16o besitzen Zeitverzögerungseinxichtungen 154
bzw. 162 von verschiedener Zeiteinstellung, so .daß man wahlweise -eile geringere
oder höhere Zeitverzögerung durch Betätigung,der einen oder anderen Drucktaste 164
einstellten kann. Wenn durch eile Betätigung der Drucktaste 164 das Relais 165 erregt
ist, wird dadurch zugleich auch ein Kontakt 167 geöffnet, über welchen die Leitung
99 der Zählrelaisanordnung mit dem Pluspol der Ortsstromquelle verbunden ist. Diese
Zähleinrichtung ist also zugleich unwirksam gemacht, wenn durch die Druckknopftaste
164 das Relais 165 zum Ansprechen gebracht wird. Mit der Leitung 135 bist die Wicklung
eines Fallklappenreläis 175 verbunden. Mit der Leitung 99 ist die Wicklung eines
zweiten Fallklappenrelais 134 verbunden. Wenn die Leitungen 135 bzw. 99 mit dem
Pluspol der Ortsstromquell:e verbunden sind; z. B.,die Leitung 99 über den Kontakt
167 und die Leitung 135 über den Arbeitskontakt 153 des Überstromrelais 143 oder
über den parallel geschalteten Arbeitskontakt 161 des Überstromrelais 16o; so ist
das eine oder das andere Fallklappenrelais erregt.
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Um zu erreichen; daß in der Station D eine Auftrennung erfolgt, wenn
beispielsweise durch zu starke Überlastung die Fahrdrahtspannung auf einen Wert
sinkt, bei welchem ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Bahnmotoren nicht mehr möglich
ist, ist ein Spannungsabfallrelais 170 vorgesehen, welches über einen Spannungswandler
171 von der Fahrdrahtspannung in der Station D erregt wird. Wenn -das Spannungsabfallrelais
abfällt, wird über seinen dann geschlossenen Kontakt 172 ein Zeitrelais 173 erregt.
Nach einer bestimmten Zeit schließt dieses seinen Kontakt 174 und erregt damit das
Fallklappenrelais 175 und das Auslös.erelais 133. Dieses Relais öffnet die Schalter
21 und a2 und damit auch den Schalter zd. Das Zeitrelais kann in irgendeiner bekannten
Weise ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel besitzt es einen Kurzschlußring 176
und eine Verzögerungseinrichtung 177.
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In .den Fig: 3 und 4 sind andere Schaltungen angegeben, mit deren
Hilfe das Durcheinanderlaufen der Stationen L und R erfaßt werden kann.
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In der Schaltung gemäß Fig. 3 wird der Schalter 21 der Leitung i in
der Station D bei Schließung eines Arbeitskontaktes i8o eines Überstromrelais 181
ausgelöst. Das Überstromrelais wird von einem Stromwandler 182 gespeist und besitzt
eine Anzugsverzögerung 183. Als Anregevorrichtung ist ein Spannungsabfallrelais
i$4 vorgesehen, das im Sekundärkreis eines Spannungswandlers 185 liegt und bei normaler
Leitungsspannung einen Ruhekontakt 186 geöffnet hält. Bei einer Spannungsabsenkung
wird sofort der Kontakt 186 geschlossen und .dadurch ein Relais 187 eingeschaltet;
welches urverzögert eine Kurzschließung der Erregerspule des Überstromrelais 181
beseitigt. Bei einer Wiederkehr der Netzspannung aber wird der Kontakt 188 des Relais
187 infolge der Verzögerungseinrichtung 189 nicht sofort wieder und damit auch das
Relais 181 nicht sofort wieder kurzgeschlossen: Bei einer Entregung des Relais 187
schließt sich vielmehr der Kontakt 188 erst nach Ablauf einer längeren Zeit. Es
soll nun das Relais 184 möglichst schnell dem Effektivwert der Leitungsspannung
folgen, jedoch nicht den Schwankungen des Mömentanwertes der Spannung.
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In der Schaltung gemäß Fig. ,4 ist die Anordnung zur Überwachung der
Spannungsabsenkun- durch eine Röhre igo ersetzt, die ein Hilfsrelais igi steuert:
Bei einer Wiederkehr der Spannung dagegen kommt eine zweite Röhre ig, zum Ansprechen,
die ein Hilfsrelais 193 steuert. Dieses zweite Hilfsrelais kann eine gewisse Zeitverzögerung
besitzen. Die Röhren igo und 192 sind als gittergesteuerte Entladungsröhren mit
einer schmalen Anode 195 und einer kalten großflächigen Kathode 196 ausgestattet.
Diese Röhren sprechen an, sobald das Gitter 197 auch nur vorübergehend eine hinreichend
hohe positive Spannung gegenüber der Kathode erhält.
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Die Entladungsröhren werden von der Leitungsspannung gesteuert unter
Zwischenschal- i tung eines Spännungs`vandlers Zoo, eines Doppelweggleichrichters
toi mit einer Drosselspule 2o2 und einem Ohmschen Widerstand 2o3. Die Drosselspule
202 soll die durch die , Gleichrichtung entstandenen Oberwellen fernhalten und kann
auch durch sein anderes Mittel für diesen Zweck ersetzt oder unterstützt
werden,
beispielsweise durch Anwendung von Kondensatoren 204. An einen Anzapfpunkt
205 .des Widerstandes 203 ist der positive Pol der Ortsbatterie für
die Relaiserregungen angeschlossen. An diesen Pol der Gleichstrombatterie sind auch
die Anoden 195 der beiden Röhren angeschlossen. Weitere Anschlüsse 2o6 und
207 an dem Widerstand 2o3 befinden sich zu beiden Seiten der Anzapfstelle
205
und sind mit den Gittern der beiden Entladungsröhren verbunden. Zur G.itterstrombegrenzung
sind Widerstände 2o8 und 209 vorgesehen.
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Die Röhre igo zur Feststellung des Spannungszusammenbruchs besitzt
eine Anode 195, die mit dem Pluspol der Ortsbatterie über einen Ruhekontakt 2ii
des Hilfsrelais 193 verbunden ist, das bei der Wiederkehr der Spannung in Tätigkeit
treten soll. Die Kathode 196 der Röhre i 9o ist mit der negativen Klemme der Ortsbatterie
verbunden unter Zwischenschaltung der Erregerspule des Hilfsrelais igi, welches
bei der Spannungsverminderung in Tätigkeit treten soll. In diesem Stromkreis liegt
ferner der Hilfskontakt 213 des Leitungsschalters 21. Der Hilfskontakt wird geöffnet,
wenn der Schalter fällt. Die zweite Röhre i92, die bei Wiederkehr der Spannung ansprechen
soll, besitzt eine' Anode 195, die mit dem positiven Pol der Ortsbatterie unter
Zwischenschaltung der Spule des Hilfsrelais 193 verbunden ist, das bei Wiederkehr
der Netzspannung in Tätigkeit treten soll. Ihre Kathode 196 ist mit einem Schleifkontakt
an dem negativen Pol des Widerstandes 2r5 verbunden, dessen positiver Pol mit dem
positiven Pol der Ortsbatterie verbunden ist. Der negative Pol des Widerstandes
215 ist ebenfalls über den Hilfskontakt 213 mit dem Minuspol der Ortsbatterie verbunden.
Zwischen dem Schleifkontakt auf dem Widerstand 215 und der Kathode 196 der Röhre
i 92 liegt ein Arbeitskontakt 217 des bei Spannungsabsendung ansprechenden Relais
i9.1. Zur Erläuterung der Wirkungsweise .dieser Schaltung dienen die Diagramme in
den Fig. 5 und 6. Die Relais iSi und 193 besitzen je eine die Ankeranziehung verlangsamende
Verzögerungseinrichtung 183 bzw. 194.
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Die gleichgerichtete Spannung ist in Fig. 5 durch @die Kurve 22o dargestellt:
Diese Spannung würde an dem Widerstand 203 auftreten, wenn keine Induktivitäten
mit diesem Widerstand in Reihe lägen. Der Mittelwert dieser gleichgerichteten Spannung
entspricht im Diagramm der Linie 221. Dieser Wert würde an dem Widerstand
203 auftreten, wenn die Induktivität der Drosselspule 202 unendlich groß
wäre oder wenn durch Beseitigung der Oberwellen eine restlose Glätturig zustande
käme. In Wirklichkeit tritt aber an dem Widerstand 203 eine Spannung auf, die zwischen
diesen beiden durch die Kurven 22o und 221 gegebenen Grenzzuständen liegt und die
beispielsweise durch die gestrichelte Kurve 222 dargestellt ist.
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Fig. 5 zeigt einen Zeitabschnitt, in welchem die Leitungsspannung
einem Kleinstwert zustrebt. Bei einer bestimmten unteren Spannungsgrenze, welche
durch die Linie 223 dargestellt sein möge, soll das Entladungsgefäß i 9o ansprechen.
Dies tritt in dem Augenblick ein, in dem .die gestrichelte Kurve 222 die Linse 223.
schneidet. Bei Zunahme der Spannung soll, sobald die Leitungsspannung einen bestimmten,
etwas höher gewählten Wertentsprechend der Linie 224 erreicht, das Entladungsgefäß
192 zünden. Dies tritt in dem Augenblick ein, in welchem die gestrichelte Kurve
222 die Linie 224 zum erstenmal schneidet.
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Fig.6 erläutert die Spannungen, die im Ahoden- und Gitterkreis der
Entladungsgefäße auftreten. Die Potentialdifferenzen beziehen sich auf däs Potential
der Kathoden der Röhren. Bei der Darstellung in Fig. 6 ist angenommen, daß .das
Potential der Anoden beider Entladungsgefäße sich ändern kann, während die Kathoden
stets gleiches Potential besitzen. In der Schaltung gemäß Fig. 4 besitzen umgekehrt
die Kathoden beider Röhren nahezu gleiches Potential. .
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In .dem Entladungsgefäß igo (Fig. 4.) hat das Gitter das in Fig. 6
durch die Linie 226 angedeutete Potential gegenüber der Kathode. Das Potential ist
niedriger als das der Anode, welches durch die Linie 225 dargestellt ist. Wenn die
Leitungsspannung abnimmt, steigt das Potential .des Gitters und nähert sich dem
Potential der Anode. Bei einem bestimmten Grenzwert des Gitterpotentials, der durch
die Linie 229 dargestellt ist, wird die Röhre igo (Fig. 4) gezündet und dadurch
das Hilfsrelais igierregt. Dieses beseitigt mittels des-Ruhekontaktes 218 die Kurzschließung
des Relais 181 ud,d legt mittels des Kontaktes 217 gleichzeitig Spannung an die
Kathode der Röhre 192, die bei Zunahme der Leitungsspannung in Tätigkeit, tritt.
Wenn der Strom auf der Leitung i fr die Betätigung ides durch den Stromwandler 182
gespeisten Relais 181 ausreicht, spricht dieses an und schaltet nach seiner Verzögerungszeit
über den Arbeitskontakt i8o die nicht näher bezeichnete Auslösespule für den Leitungsschalter
21 ein.
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Wenn die Leitungsspannung wieder zum normalen Wert zurückkehrt, steigt
das Gitterpotential -des Entladungsgefäßes 192, welches in Fig. 6 durch die Linie
228 dargestellt ist, i indem sich der Spannungsabfall am Widerstand 203 (Fig.
4) zum Anodenpotential,
welches in Fig. 6 durch .die Linie 227 dargestellt
ist, addiert. Sobald ein kritischer Grenzwert, dargestellt .durch die Linie 23o
in Fig: 6, erreicht ist, spricht .das Entladungsgefäß 192 (Fig. q.) an, wodurch
das Relais, 193 erregt wird. Dieses öffnet seinen Ruhekontakt2ii nach einer gewissen
Verzögerungszeit. Sobald er geöffnet ist, wird der Anodenkreis des Entladungsgefäßes
igo unterbrochen, so daß das Relais igi ,in die Ruhelage zurückkehrt. Dies hat wiederum
zur Folge, daß durch Öffnen des Kontaktes 2i7 auch der Anodenkreis des zweiten Entladungsgefäßes
192 unterbrochen wird, wodurch auch das Relais 193 stromlos wird. Gleichzeitig wird
dadurch das Überstromreläis i8 i wiederkurzgeschlossen: