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Einrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes von Stromkreisschutzgeräten,
insbesondere von Sicherungen in Stromverteilungsanlagen Es sind bereits verschiedene
Einrichtungen zur Überwachung des Betriebszustandes von Sicherungen bekannt.
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So wurde bereits vorgeschlagen, quer über eine Anzahl Schmelzstreifen
offen verlegter Sicherungen einen Hilfsdraht zu spannen, der in einen Überwachungskreis
eingeschaltet wurde oder besondere Kontakte "steuerte. Mit der Durchschmelzung eines
der Schmelzstreifen sollte auch der Hilfsdraht zerstört und an einer entfernten
Stelle eine Anzeige bewirkt werden. Eine solche Einrichtung ist nur für die heute
praktisch nicht mehr gebräuchlichen offenen Sicherungen anwendbar und besitzt den
Nachteil, daß der Hilfsdraht nur bei starkem Abschmelzfeuer einigermaßen sicher
zerstört wird, während die Zerstörung bei durch kleine Überlastungen hervorgerufenen
Abschaltungen mit kleiner Lichtbogenbildung unsicher ist.
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Es ist ferner bekannt, zu den Sicherungen von Strahlennetzabzweigungen
Relais parallel, zu schalten, welehe beim Ansprechen der Sicherungen durch die dabei
an den Sicherungsklemmen auftretende Netzspannung oder Spannung gegen Erde zur Auslösung
gebracht wurden. Hierbei sind jedoch so viel Relais erforderlich, wie Sicherungen
vorhanden sind, während diese Anwendung von Relais ferner bei mehrseitig gespeisten
Netzen auf_ große Schwierigkeiten stößt, die kochempfindliche und für einen großen
Spannungsbereich anwendbare Relais benötigt. Dies ist dadurch bedingt, daß beim
Abschmelzen von Sicherungen in mehrseitig gespeisten .Netzen die Spannung an den
Sicherungen
sehr stark, von wenigen Prozent der Netzspannung bis
zur Netzspannung, schwanken kann. Auch ist die Anwendung so vieler Relais wie Sicherungen
ein Hindernis, da dadurch neben den vielen benötigten Leitungen auch die Gefahr
voll Fehlern wächst.
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Bei einer weiteren Anordnung zur über-Z, von Sicherungen in Starkstromnetzen
wird unter Anwendung von in Stern geschalteten Widerständen ein Vergleich zwischen
der Spannung an einer Speiseleitung und der an den hinter den Sicherungen abgehenden
Abzweigen vorgenommen, wobei -Unterschiede ein über einen Transformator gespeistes
Relais zuin Ansprechen bringen. Diese Anordnung, die sich nur für Strahlennetze
eignet und wobei, um auch eine sichere Anzeige zu erzielen, wenn alle drei Sicherungen
eines Stranges durchgeschmolzen sind, eine Hilfsspeisung über einen zu einer Sicherung
parallel geschalteten Widerstand erforderlich ist, ist für mehrseitig gespeiste
Netze ungeeignet. Auch entsteht am Relais infolge der angewendeten Widerstände nicht
das Äquivalent der an der Sicherung auftretenden Spannung.
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Es ist ferner eine Einrichtung zur Über--%v, achung von Maschemietzen
bekanntgeworden, bei der für jede Sicherung ein Stromwandler und je Phase oder Leitung
eine schleifenförmig verlegte Überwachungsleitung vorgesehen sind. Es ist hierbei
ein erlieblicher Aufwand an Wandlern erforderlich, auch erfordert die Feststellung
durchgebrannter Sicherungen ein nicht einfaches lTeßverfahren.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Überwachung
des Betriebszustandes von Stromkreisschutzgeräten, insbesondere von Sicherungen
in Stroinverteilungsanlagen, finit der eine sichere Anzeige eines oder mehrerer
zerstörter bzw. offener oder fehlender Stromkreisschutzgeräte eines Kilotens oder
:Abzweiges an einer entfernten Gberwachungsstelle auf einfachste Weise ermöglicht
wird.
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Die Erfindung, die sich sowohl für einseitig gespeiste als auch insbesondere
für mehrseitig gespeiste Netze mit den dabei besonderen Betriebsverhältnissen eignet,
besteht darin, daß die an einem oder mehreren Stromkreisschutzgeräten während des
Abschaltvorganges oder bei offenen Stromkreisschutzgeräten auftretende Spannung
unter Anwendung von Ü bertragungs- oder Kombinationseinrichtungen zur unmittelbaren
oder mittelbaren Auslösung von Überwachungs- bzw. Anzeigeorganen dient. Als Übertragungseinrichtung
wird vorteilhaft ein Transformator aiigeweiidet, dessen gleichsinnig geschaltete
M'icklungeil zwischen den Leitungen zu beiden Seiten von Stromkreisschutzgeräten
angeschlossen sind, wobei bei betriebsfähigen Stromkreisscliutzgeräten eine der
Wicklungen dievolleErregung übernimmt, während die andere Wicklung keinen Erregerstrom
führt und mit einem Überwachungsrelais in Reihe geschaltet ist. Es kann auch als
Übertragungseinrichtung für eine Anzahl Stromkreisschutzgeräte eines Leitungspaares
ein mit einer entsprechenden Anzahl Wicklungen ausgerüsteter Transformator angewendet
werden, bei dem eine die Erregung des Transformators übernehmende Wicklung mit einem
Überwachungsrelais 111 -Zeihe geschaltet ist. Als Relais wird dabei ein solches
angewendet, welches durch den Erregerstrom des Transformators in einer mittleren
Stellung gehalten wird, beim Allsteigen oder Absinken des Erregerstromes anspricht
und Hilfskontakte zur Betätigung eines akustischen, optischen o. dgl. Signals kurzschließt.
In Mehrphasennetzen können auch an Stelle einzelner Transformatoren Mehrphasentransformatoren
mit in Stern oder in Dreieck geschalteten Wicklungsgruppen benutzt werden, wobei
die einzelnen Wicklungsenden finit den Strangseiteil der Stromkreisschutzgeräte
in Verbindung stehen und eine der Wicklungsgruppen die Erregung übernimmt. Bei Anwendung
von in Stern geschalteten Wicklungsgruppen stellen alle Sternpunkte der nicht die
Erregung übernehmen-, den Wicklungsgruppen miteinander in Verbindung, während zwischen
diesem gemeinsamen Sternpunkt und dein Sternpunkt der die Erregung übernehmenden
Wicklungsgruppe ein Überwachungsrelais geschaltet ist. Bei der Anwendung von in
Dreieck geschalteten Wicklungsgruppen sind die Wicklungen einer Tertiärwicklungsgruppe
gegeneinander in Reihe geschaltet, derart, daß beim normalen Betrieb an einem ebenfalls
mit den Tertiärwicklungen in Reihe geschalteten Relais keine Spannung erscheint.
All Stelle der Tertiärwicklungsgruppe kann auch am Transformatorkern ein zusätzlicher
Schenkel mit einer besonderen Wicklung vorgesehen werden, welche zur Speisung eines
Überwachungsrelais dient.
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Die Überwachungsrelais können gegebenenfalls auch durch Hilfssicherungen
ersetzt werden, die zwei Schmelzleiter enthalten. Einer dieser Schmelzleiter wird
an Stelle der Überwachungsrelais geschaltet und wird beim Auftreten eines Spannungsunterschiedes
an den Stromkreisschutzgeräten. hervorgerufen durch das Ausfallen oder Fehlen eines
solchen, zerstört. Von diesem Schmelzleiter wird, vorteilhaft unter Anwendung einer
"l_ündinasse, der zweite Schmelzleiter zerstört, der dann einen Widerstand in einen
überwachungskreis einschaltet, so daß an einer enifernten Überwachungsstelle durch
die so
hervorgerufene Stromänderung eine Störung gemeldet wird.
Für Gleichstromnetze werden vorteilhaft Relais angewendet, die mit zwei gegeneinandergeschalteten
Erregerwicklungen versehen sind, so daß beim Auftreten eines Spannungsunterschiedes
an einer der Relaiswicklungen der von beiden Wicklungen beeinflußte Anker angezogen
wird. Es ist natürlich auch möglich, für eine Anzahl Relaisspulen einen einzigen
Anker anzuwenden.
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Die Überwachungsrelais können auch so ausgebildet werden, daß durch
die auf das Relais über die Übertragungseinrichtung übertragene Spannungsänderung
eine Verklinkung gelöst wird. Die Entklinkung kann dabei unmittelbar oder mittelbar
über eine beheizte Einrichtung erfolgen, so daß die Betätigung von Hilfskontakten
verzögert erfolgt.
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Um den Stromdurchfluß bei einer Spannungsänderung, hervorgerufen durch
den Ausfall einer Sicherung o. dgl., durch das Überwachungsrelais bzw. die Hilfssicherung
zu erhöhen, kann ein Übertragungstransformator verhältnismäßig hoher Erregerstromstärke
angewendet werden, oder es wird eine besondere Wicklung vorgesehen, die auf einen
Widerstand arbeitet.
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Die vorstehend beschriebenen Anordnungen eignen sich insbesondere
zur gemeinsamen Überwachung einer Anzahl mehrphasiger Knoten größerer Netze, z.
B. Maschennetze, indem über die Überwachungskreise an den einzelnen Stromkreisschutzstellen
oder -knoten diesen zugeordnete Ohmsche oder Blindwiderstände beim Ansprechen eines
-oder mehrerer Stromkreisschutzgeräte in eine Steuerleitung eingeschaltet oder von
dieser abgeschaltet werden, so daß an einer zentralen Überwachungsstelle durch die
Stromänderung in einer über alle oder einen Teil der Knoten führenden schleifenförmig
verlegten Steuerleitung das Ansprechen des oder der Überwachungsrelais bzw. einer
oder mehrerer Hilfssicherungen und somit der diesen zugeordneten Hauptsicherungen
angezeigt wird. Die Ohmschen oder Blindwiderstände sind zweckmäßig zur Kennzeichnung
der Stromkreisschutzstellen, an denen sie angeordnet sind, sowohl unter sich als
auch von der Summe einer beliebigen Anzahl anderer Widerstände unterschiedlich.
Von der Steuerstrom- bzw. Spannungsänderung des Überwachungskreises wird über ein
Anzeigerelais oder eine ähnliche Einrichtung, die auch ein Röhrenrelais sein kann,
die Einschaltung eines optischen oder akustischen Signals betätigt, während zur
Messung der Steuerstromänderung zur Bestimmung des oder der Knoten, an denen Stromkreisschutzgeräte
angesprochen haben, eine Meßvorrichtung, beispielsweise eine Meßbrücke, dient. Die
Erfindung ist in den Fig. i bis 15 beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt. ein Schema eines Maschennetzes.
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Fig. 2 zeigt die Grundschaltung der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der bei der Anordnung nach Fig.3
angewendeten Transformatoren.
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Fig. 5 zeigt die Schaltung eines Knotens, die sich insbesondere für
Gleichstromnetze eignet.
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Fig.6 bis 8 zeigen weitere Schaltungsanordnungen von Knoten.
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. Fig.9 zeigt eine elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung.
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Fig. io zeigt eine thermisch betätigte Schalteinrichtung.
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Fig. i i zeigt die Ausbildung eines Überwachungskreises an einem Maschennetz.
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# Fig. i2 zeigt die Ausbildung einer Hilfssicherung, die an die Stelle
von Relais treten kann.
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Fig. 13 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Knotens, wobei an Stelle
eines überwachungsrelais die Hilfssicherung nach Fig. i2 angewendet wird.
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Fig. 14 zeigt die Schaltung des Überwachungskreises eines Strahlennetzes
bzw. eines Teiles eines Maschennetzes, und Fig, 15 zeigt die Schaltung des
Überwachungskreises an -einem Strahlennetz mit vier Abzweigen.
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Aus dem in Fig. i dargestellten Maschennetz, welches an vier Stellen
i, 2, 3 und q. gespeist wird und nur einpolig dargestellt ist, ist ersichtlich,
daß beim Ausfallen irgendeines Stromkreisschutzgerätes, z. B. der durch den Pfeil
5 dargestellten Sicherung, das Netz vollständig betriebsfähig bleibt. Es können
jedoch durch den Ausfall dieser Sicherung einzelne Teile des Netzes unzulässige
Überlastungen erfahren, durch welche das Ansprechen weiterer Sicherungen bewirkt
wird und schließlich der Ausfall gewisser Teile des Netzes stattfinden kann.
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Diese mehrseitig gespeisten Netze weisen gegenüber Strahlennetzen
wesentlich unterschiedliche Betriebsverhältnisse auf. Wenn bei solchen Netzen eine
Sicherung ausgefallen ist, dann ist das Netz noch betriebsfähig, und es herrscht
zwischen den Klemmen dieser ausgefallenen Sicherung praktisch keine oder nur eine
geringe Spannung. An der Sicherung erscheint einmal der beim Abschmelzen' auftretende
Spannungsabfall, während durch Überlastung danach an den Klemmen der Sicherung der
in den benachbarten Leitungen auftretende Spannungsabfall erscheint. Bei einem Ausfallen
von Sicherungen durch einen Kurzschluß tritt daran mindestens vorübergellend
die
ganze oder ein Teil der Netzspannung auf. In einem solchen Fall werden allerdings
die beiden Sicherungen an den beiden Enden eines Verbindungsstranges zur Auslösung
gebracht. Zur einwandfreien Überwachung eines solchen Netzes ist es also erforderlich,
daß sowohl eine Anzeige bei einer geringen als auch bei einer höheren der Sicherungen
auftretenden Spannung sicher bewirkt wird. Dies erfolgt, wie schon eingangs erwähnt,
über Zwischeneinrichtungen, durch welche die all den Sicherungen erscheinende Spannung
auf ein Überwachungsorgan o. dgl. übertragen wird.
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Bei dein in Fig. 2 dargestellten Grundschema ist der hierbei angewandte
Transformator 6, der zur Übertragung der all den Sicherungsklemmen erscheinenden
Spannung dient, mit zwei Wicklungen 7 und 8 versehen. Die beiden Wicklungen weiden
von der Netzspannung zu beiden Seiten der Sicherungen j.2 gespeist. Die Wicklung
;, die vorteilhaft mit Anzapfungeii versehen ist, wird so eingestellt, daß sie die
Erregung des Transforinators übernimmt und all der Wicklung 8 die volle Netzspannung
auftritt, so daß also durch' die Wicklung 8 normalerweise kein Strom fließt. -Mit
dieser Wicklung ist ein Anzeigerelais g in Reihe geschaltet. Bei unzerstörten Sicherungen
fließt also durch das Relais kein Strom. Wird beispielsweise durch eine Überlastung
an den mit 3,7 bezeichneten Stellen der Verbindungsleitungen io, i i eine
oder beide der Sicherungen 12 zerstört, dann tritt an einer oder an beiden Sicherungen
eine Spannung auf. die mindestens der Spannung entspricht, die zur Durchschmelzung
der Sicherung erforderlich ist. Hierbei wird die Spannung an dem Netzteil, an welchem
die Wicklung 8 angeschlossen ist, verringert, und es findet ein Leistungsaustausch
von der Wicklung 7 in die Wicklung 8 und in die Leitung io, i i statt, so daß durch
das Relais d ein Strom fließt, dessen Anker dadurch angezogeil wird. -Mit dem Anker
werden beispielsweise Hilfskontakte 14 zur Schaltung eines Überwachuligskreises
geschlossen, während die Wicklung 8, damit der Transformator keine Überlastungen
erfahren kann, mittels Hilfskontakte 13 unterbrochen wird. Damit die Einschaltung
der Wicklung 8 nach der Unterbrechung nicht `nieder selbsttätig stattfinden kann,
ist der Anker mit einer Nase 16 versehen, in welche eine durch eitle Feder 17 gespeiste
Klinke 18 einfällt, die den Anker festhält.
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Bei solchen mehrseitig gespeisten Anlagen kann auch der Fall eintreten,
daß eine Sicherung versehentlich nicht oder eitle bereits zerstörte Sicherung eingesetzt
wurde. Eine Anzeige eines solchen Zustandes, wobei das letz noch betriebsfällig
bleibt, ist ebenfalls Grundbedingung. 'Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt
auch hierbei eine einwandfreie Anzeige.
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Es sei angenommen, daß eine der Sicherungen 12 versehentlich nicht
eingesetzt wurde. In einem solchen Falle übernimmt die Wicklung 7, wenn die Leitungen
io, i i nicht belastet sind, «-leder die Erregung, da dann an der Wicklung 8 dieselbe
Spannung auftritt, die zwischen den Leitungen io, ii herrscht. Wird jetzt die Leitung
io, i i belastet oder gar übermäßig belastet, dann tritt infolge dieser Belastung
ein entsprechender Spannungsverltist in der Leitung i i auf. Dieser Spanntingsverltist
bedingt einen Spannungsuliterschied an den Klemmen der fehlenden Sicherung 1.2 und
somit einen Leitungsaustausch über die .Wicklung 7 und die Wicklung 8 in die Leitungen
io, i i. Hierdurch fließt aber wieder ein Strom durch das Relais g, dessen Anker
dadurch betätigt wird. Dasselbe tritt auch auf, weint eitle bereits zerstörte Sicherung
eingesetzt wurde.
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Mit einer solchen Anordnung ist es auch leicht möglich, eine Anzahl
voll Stromkreisschutzgeräten mittels eines Transformators so zusammenzufassen, daß
dafür nur ein einziges Relais erforderlich ist. Eilte solcheAnordnung zeigt Fig.
3. Zwischen zwei Phasen eines Knotens ist ein mit mehreren Wicklungen atisgertisteter
Transformator geschaltet, dessen Aufbau aus Fig. d. ersichtlich ist. Er ist mit
vier Wicklungen 19, 20, 21 und 22 versehen, die mit den verschiedenen Leitungen
zuSeiden Seiten der Sicherungen 1 2 in Verbindung stehen. Eine der Wicklungen dient
hier ebenfalls zur Erregung des Transformators. Es ist dies die Wicklung 21, die
zwecks Einstellung des Erregerstromes mit einem Regelwiderstand 23 versehen ist.
Die Regelung kann natürlich auch durch Veränderungen von Anzapfungen stattfinden.
Die restlichen Wicklungen ig, 2o. 22. an welchen die Netzspannung herrschen soll,
sind mit Anzapfungen versehen, an denen diese Spannung eingestellt werden kann.
Bei unzerstörten Sicherungen fließt durch die @@'icklullg 21 ein entsprechender
Erregerstrom. Die Wicklung :21 ist mit dein Relais 24. in Reihe geschaltet, welches
demgemäß von diesem Strom erregt wird. Der vollständige Ankeranzug wird jedoch mittels
einer Feder 2,5 gehindert, so daß eine Iioiltalztl>rüel;e 26 in einer Mittelstellung
zwischen Hilfskontakten 27 gehalten wird. Tritt all irgendeiner oder mehreren Sicherunge1l
eine Spannung oder nur ein Spannungsstoß auf. dann wird dieser über den Transformator
auf das Relais 24 übertragen. Die Spannung an den entsprechenden mit diesen Sicherungen
in @Terbindung stehenden Wick-
Lungen sinkt dabei ab, und es wird
von der Erregerspule 21 Leistung auf die entsprechenden Wicklungen und die damit
in Verbindung stehenden Netzteile übertragen. Durch den dadurch bedingten erhöhten
Strom durch das Relais 24 wird dessen Anker vollständig angezogen, und die Hilfskontakte
27 werden kurzgeschlossen.
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Es kann nun aucjt der Fall eintreten, daß die Sicherungen, mit denen
die Erregerwicklung 2r in Verbindung steht, zerstört sind oder zerstört werden.
In einem solchen Fall würde entweder eine Verringerung des Erregerstromes stattfinden
oder der Erregerstrom vollkommen ausbleiben. Die dadurch bedingte Stromänderung
am Relais 24 bewirkt, daß der Anker durch die Feder 25 abgehoben wird, die entsprechenden
Hilfskontakte 27 ebenfalls kurzgeschlossen werden und eine Anzeige erfolgt.
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Bei der Anordnung nach Fig. 5, die sich insbesondere zur Überwachung
von Gleichstromnetzen eignet, werden Relais 28 angewendet, die durch gegeneinandergeschaltete
Wicklungen 29 erregt werden. Die Wicklungen 29 gleicher EMK sind ähnlich wie die
Wicklungen der Transformatoren mit den verschiedenen abgehenden Leitungen der Sicherungen
12, verbunden, wobei vorteilhaft die Wicklungen eines Relais mit denselben Leitungen
in Verbindung stehen. Bei nicht zerstörten Sicherungen herrscht an den beiden Wicklungen
eines Relais dieselbe Spannung, so daß die auf den Anker einwirkenden Kräfte
01 eich sind, die, da sie gegeneinander wirken, den Anker nicht beeinflussen.
Wird jedoch irgendeine der Sicherungen zerstört, dann wird durch den dabei auftretenden
Spannungsstoß auf den Ankei des Relais 28 eine Kraft ausgeübt, die das Relais zum
Ansprechen bringt. Durch den Anker werden Kontakte 27 kurzgeschlossen, während der
Anker zur Aufrechterhaltung der Kurzschließung mit einer Nase 16 versehen ist, mit
der der Anker durch eine mittels einer Feder 17 dagegengedrückte Klinke z8
festgehalten wird. Es ist natürlich auch möglich, alle Relaisspulen auf einen gemeinsamen
Anker arbeiten zu lassen.
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Eine weitere Vereinfachung der zur Überwachung eines Knotenpunktes
erforderlichen Einzelteile läßt sich mit der Anordnung nach Fig.6 erreichen. Hierbei
wird ein Mehrphasentransformator mit in Stern geschalteten Wicklungen angewendet,
wobei jede dieser Wicklungsgruppen mit entsprechenden abgehenden Leitungen der Sicherungen
i2 verbunden ist. Eine Wicklungsgruppe, die Wicklungsgruppe 30, ist so beschaffen,
daß sie die Erregung des Transformators übernimmt, während die Wicklungsgruppen
34 32, 33 solche Windungszahlen aufweisen, daß an deren Klemmen die Netzspannung
herrscht und demgemäß durch diese Wicklungsgruppen kein Strom fließt. Die Sternpunkte
der im normalen Betrieb keinen Strom führenden Wicklungen 3 r . .. 33 sind untereinander
verbunden und stehen über ein Relais 9 mit dem Sternpunkt der die Erregung des Transformatörs
übernehmenden Wicklungsgruppe 30 in Verbindung. Da zwischen den Sternpunkten
im normalen Betriebszustand kein Spannungsunterschied herrscht, so fließt auch durch
das Relais 9 kein Strom. Entsteht jedoch rin irgendeiner Sicherung ein Spannungsunterschied,
dann wird dieser Spannungsunterschied über den Transformator auf das Relais übertragen,
so daß der Erregerstrom in der entsprechenden Wicklung der Wicklungsgruppe 3o verringert
wird und in der entsprechenden Wicklung der Wicklungsgruppen 31 . . .33 ein
Strom fließt. Der auf diese Weise durch das Relais fließende Ausgleichstrom betätigt
das Relais. Der Relaisanker ist ebenfalls mit einer Haltenase 16 versehen und wird
nach dem Anzug mittels der Klinke 18, die durch die Feder 17 vorgespannt ist, in
der eingeschalteten Lage festgehalten.
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An Stelle der Sternschaltung der Wicklungsgruppen können diese auch,
wie in Fig. 7 dargestellt, in Dreieck geschaltet werden. Es sind hierbei drei Wicklungsgruppen
34... 36 vorgesehen.. Die Speisung der ersteren beiden Gruppen erfolgt von
den abgehenden Leitungen derart, daß zwischen den Verbindungsstellen der einzelnen
Wicklungen der Gruppen je zwei Sicherungen 12 in Reihenschaltung angeordnet sind.
Die Wicklungsgruppe 34 die beispielsweise die Erregung des Transformators vollzieht,
ist zur Ermöglichung einer entsprechenden Einstellung mit Anzapfungen versehen,
doch kann dies auch durch andere Maßnahmen, wie regelbare Vorschaltwiderstände,
erfolgen. Die andere Wicklungsgruppe 35 ist so beschaffen, daß an deren Wicklungen
gerade die Phasenspannungen auftreten und durch diese Wicklungen kein Strom fließt.
Eine ebenfalls in Dreieck geschaltete Tertiärwicklungsgruppe 36 ist derart geschaltet,
daß sich die daran auftretenden Spannungen aufheben. Diese Wicklungen der Tertiärwicklungsgruppe
36 sind ferner mit einem Überwachungsrelais 9 in Reihe geschaltet. Da sich die Spannungen
der einzelnen Tertiärwicklungen normalerweise aufheben, so fließt auch normalerweise
kein Strom durch diese und das Relais 9. Tritt jedoch an irgendeiner oder mehreren
der Sicherungen 12 eine Spannung auf, dann wird diese auf die entsprechenden, mit
den entsprechenden Sicherungen in Verbindung stehenden
Wicklungen
übertragen und eine Flußänderung bewirkt, die auch eine entsprechende Änderung der
Spannung an der oder den entsprechenden Wicklungen der Tertiärwicklungsgruppe 36
hervorruft. Diese Spannungsänderung hat einen über die Spule des Relais 9 fließenden
Ausgleichs.trom zur Folge, durch den der Relaisanker angezogen wird und Hilfskontakte
27 zur Auslösung eines Signals irgendwelcher Art kurzgeschlossen werden. Der angezogene
Zustand wird dadurch aufrechterhalten, daß beim Ankeranzug eine Nase 16 des Ankers
hinter eine durch eine Feder 17 gegen den Anker gedrückte Klinke 18 fällt.
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An Stelle der Anwendung eines mit einer Tertiärwicklung versehenen
Transformators kann auch, wie Fig.8 zeigt, ein Transformator mit einem zusätzlichen
Schenkel 37
benutzt werden. Dieser Schenkel ist mit einer Wicklung 38 versehen,
die unmittelbar zur Speisung eines Überwachungsrelais 9 dient. Die Hauptwicklungen
des Transformators sind, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7, in Dreieck geschaltet
und mit den entsprechenden Klemmen der Sicherungen 12 verbunden. Entsteht an irgendeiner
Sicherung ein Spannungsabfall, dann wird durch die dadurch bedingte Flußänderung
im Kern des Transformators auch ein unsymmetrischer Flußdurchgang durch den zusätzlichen
Schenkel37 hervorgerufen, wodurch in der darauf angeordneten Wicklung 38 eine Spannung
entsteht, die den Anker des Relais 9 anzieht, so daß dessen Hilfskontakte
27 geschlossen werden und ein Signalkreis ausgelöst wird. Die Windungszahl
dieser auf dem zusätzlichen Schenkel befindlichen Wicklung entspricht vorteilhaft
der Windungszahl einer der Hauptwicklungen. Die Wicklungen der die Erregung des
Transformators übernehmenden Wicklungsgruppe 34 sind hierbei zur Einstellung mit
Regelwiderständen 39 in Reihe geschaltet.
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An Stelle der in den vorstehenden Figuren angewendeten Relais kann
auch die in Fig. 9 dargestellte Auslöseeinrichtung zur Anwendung gelangen. Hierbei
wird eine durch eine Feder 4o in einer Richtung gespannte Betätigungsstange 41,
die einen Kurzschlußkontakt 42 trägt, mittels einer Nase 43 durch einen Anker .4.4
festgehalten. Fließt beispielsweise durch die Wicklung 45 dieser Anordnung ein Strom,
der durch den Spannungsabfall an den Klemmen einer oder mehrerer der Sicherungen
12 hervorgerufen wird, dann wird der Anker.44, der durch eine Feder 47 gegen die
-Nase 43 gedrückt wird, zurückgezogen und die Stange4i nach der Freigabe der Nase
mittels der Feder .4o bewegt, so daß durch die Brücke 42 Kontakte 48 zur Aus-Lösung
eines Signalkreises kurzgeschlossen «-erden.
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In Fällen, bei denen die Kurzschließung der Hilfskontakte 48 erst
mittels einer Zeitverzögerung erfolgen soll, kann vorteilhaft die Anordnung nach
Fig. io zur Anwendung gelangen. Die Betätigungsstange 4i wird hierbei durch einen
Bimetallstreifen 49 festgehalten, dessen -Nase 5o hinter die Nase 43 der Stange
4i greift. Die an den Sicherungen 12 auftretende Spannung wird in diesem Fall auf
einen Heizwiderstand 51 übertragen, durch den der Bimetallstreifen 49 erwärmt und
abgebogen wird. Nach einer entsprechenden Abbiegung wird die Nase 43 freigegeben
und die Stange 41 mittels der Feder 4o bewegt, so daß die Kontaktbrücke 42 die Hilfskontakte
48 zur Auslösung eines Signalkreises überbrückt.
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Die vorstehend beschriebenen Anordnungen eignen sich insbesondere
zur gleichzeitigen Überwachung der Stromkreisschutzgeräte ausgedehnter -letze, wobei
es nur erforderlich ist, über alle Stromverteilungspunkte bzw. Knoten eine einzige
Leitung zu schleifen, in der für jeden Stromabzweig bzw. Knoten ein Widerstand vorgesehen
ist, der von den Überwachungsrelais in die Schleife eingeschaltet bzw., wenn er
bereits eingeschaltet ist, kurzgeschlossen wird.
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Eine solche Anordnung ist in Fig. i i an einem Maschennetz dargestellt.
Das 'Maschennetz, welches dein von Fig, i entspricht, wird von vier Stellen 1, 2,
3, 4 gespeist und besitzt an jeder Stromverteilungsstelle bzw. jedem Knoten Hilfskontakte
52, mit 'denen die entsprechenden in der Schleife 53 enthaltenen Widerstände 54
beim Ansprechen der Überwachungsrelais kurzgeschlossen «-erden. Es können hierbei
Ohmsche Widerstände oder Blindwiderstände oder auch Obmsche und Blindwiderstände
gleichzeitig angewendet werden. Mit der Überwachungsleitung 53 ist ferner ein Schutzwiderstand
54 sowie eine Batterie 5 5, ein Anzeigerelais 56 und ein Meßgerät 57 in Reihe geschaltet.
Das Relais 56 und das Meßgerät befinden sich vorteilhaft auf einer zentralen Überwachungsstelle.
An Stelle der dargestellten Batterie kann natürlich auch irgendeine andere Stromquelle
beliebiger Frequenz angewendet werden. Wird irgendeiner dieser Widerstände durch
die Hilfskontakte 52 eines der Überwachungsrelais kurzgeschlossen, dann wird durch
die dadurch bedingte Stromänderung in der überwachungsschleife 53 der Anker des
Anzeigerelais 56 angezogen und über dessen Hilfskontakte 58 eine Hupe 59 zur akustischen
und gegebenenfalls eine Glühlampe 6o zur optischen Anzeige eingeschaltet.
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Um an den Stromabzweigstellen bzw.
Knoten vollkommen
ohne bewegliche Einrichtungen auszukommen, werden gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung an Stelle der Überwachungsrelais Hilfssicherungen angewendet. Diese
Hilfssicherung, die in Fig. I2 dargestellt ist, ist mit einem Hilfsschmelzleiter
61 und einem Kennleiter 62 versehen, die in einem rohrförmigen Gehäuse 63 angeordnet
sind. Dieses Gehäuse besteht vorteilhaft aus einem durchsichtigen Isolierstoff oder
ist mit einem Fenster versehen, durch welches der Zustand der Leiter 61, 62 und
eine vorteilhaft zwischen beiden angeordnete Zündmasse 64 erkennbar ist. Letztere
wird von dem Hilfsschmelzleiter 61 gezündet und dient zur sicheren Zerstörung des
Kennleiters 62. Als Werkstoff für das rohrförmige Gehäuse 63 kann Glas, ein Isolierpreßstoff
o. dgl. angewendet werden. Auf jedes Rohrende wird je eine offene Metallkappe 65,
66 aufgezogen, die auf geeignete Weise mit den Enden des Kennleiters 62.verbunden
werden. Auf diesen Kappen werden weitere Kappen 67, 68 unter Zwischenlegung von
Isolierkappen 69, 7o beispielsweise durch Aufziehen angebracht. Die Kappen 65, 66
werden mit den Enden des Hilfsschmelzleiters 61 verbunden. Zur Durchführung der
Enden des Hilfsschmelzleiters durch die Isolierkappen 69, 70 sind diese mit
= mittleren Öffnungen 71 versehen. Einbiegungen 72 an den Öffnungen dienen
zur Vergrößerung des Kriechweges =zwischen den Kappen 65, 67 bzw. 66, 68. Zum selben
Zweck sind an den Isolierkappen äußere Flansche 73 vorgesehen. Um die elektrische
Festigkeit zwischen den Leitern 61, 62 zu erhöhen, wird einer der Leiter oder beide
Leiter mit einer Isolierung versehen, die vorteilhaft brennbar ist.
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Eine solche Hilfssicherung kann an Stelle der in den Fig. 2, 6, 7
und 8 angewendeten Relais angewendet werden. Fig. 13 zeigt die Anwendung dieser
Hilfssicherung an Stelle des bei der Ausführungsform nach Fig.8. dargestellten Relais.
Der Hilfsschmelzleiter 61 steht hierbei direkt mit der auf dem zusätzlichen Schenkel
angeordneten Wicklung 38 in Verbindung, während der Kennleiter 62 einen Hilfswiderstand
5d., der, ähnlich wie in Fig. z z dargestellt, in einer Überwachungsschleife liegt,
kurzschließt. Der Schmelzleiter 61 ist dabei so bemessen, daß er bei den normalerweise
auftretenden kleinsten Spannungen an den Sicherungen i2 bzw. bei den auftretenden
Spannungsstößen durchschmilzt. Bei der Durchschmelzung wird auch die Zündmasse 64
gezündet, von der wiederum die Zerstörung des Kennleiters 62 bewirkt wird. Hierdurch
wird der Kurzschluß von dem Widerstand 54. weggenommen, der auf diese Weise in die
Schleife eingeschaltet wird. Um einen ausreichend hohen Auslösestrom für die Überwachungsrelais
bzw. um eine ausreichend hohe Leistung zur Durchschmelzung des Hilfsleiters der
Hilfssicherung zu erzielen, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein
Transformator mit einem entsprechend hohen Erregerstrom angewendet, oder aber es
wird zu einer der Wicklungen ein Widerstand parallel geschaltet; bzw. es wird eine
besondere Wicklung vorgesehen, die auf einen Widerstand arbeitet. Hierdurch nimmt
der Transformator einen erhöhten Strom auf, und es wird erreicht, daß bei an den
Transformatorwicklungen auftretenden Spannungsänderungen eine verhältnismäßig hohe
Stromänderung und ein verhältnismäßig höherer Stromfluß durch das entsprechend unempfindlicher
ausführbare überwachungsrelais bzw. die Hilfssicherung entsteht.
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Um die Wicklungen der Transformatoren vor Überlastungen zu schützen,
«-erden vorteilhaft entsprechende Vorkehrungen getroffen. Überlastungen können z.
B. dann auftreten, wenn einzelne Wicklungen nach dem Ausfall von Stromkreisschutzgeräten
durch einen Kurzschluß in dem geschützten Netzteil, in dem diese Wicklungen liegen,
durch den noch fortbestehenden Kurzschluß kurzgeschlossen sind. Zu diesem Zweck
können die Überwachungsrelais mit Hilfskontakten versehen werden, die mit den Wicklungen
in Reihe liegen und die Wicklungsstromkreise nach dem Ansprechen der überwachungsrelais
öffnen. Auch können mit den einzelnen Wicklungen Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet
werden, oder am Transformator wird eine Lotsicherung, ein Wärmeauslöser o. dgl.
angebracht, womit, wenn der Transformator oder ein Teil dieses übermäßig erwärmt
ist, die Wicklungsstromkreise unterbrochen werden. Bei Transformatoren mit in Stern
geschalteten Wicklungsgruppen werden vorteilhaft die Sternpunkte geöffnet.
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Zur näheren Erläuterung insbesondere der in Fig. r r dargestellten
Überwachungseinrichtung sei in Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel für die Bemessung
der den Stromabzweigstellen bzw. Knoten zugeordneten Impedanzen bzw. Widerstände
angeführt. Es sollen hierbei die vier Knotenpunkte 74., 75, 76,
77 eines Stranges
eines Maschennetzes überwacht werden. Jeder Knoten weist z. B. ähnlich der Schaltung
nach Fig. 13 eine Hilfssicherung 78, bei der ein Schmelzdraht 61 von der
Hilfswicklung 38 gespeist wird, auf, während mit dem Kennleiter 62 Widerstände 79,
8o, 81, 82 kurzgeschlossen sind. Die Speisung des Überwachungskreises 83 erfolgt
hierbei aus dem überwachten Netz; beispielsweise liegt dieser zwischen einer Netzleitung
und
Erde oder zwischen zwei Leitungen. Im Überwachungskreis 83 ist ebenfalls ein #Jnzeigerelais
56, ein Meßgerät 57 und ein Schutzwiderstand 54 eingeschaltet.
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Der Widerstand 79 betrage ioo Ohm, der Widerstand 8o betrage Zoo Ohm,
der Widerstand gi betrage 400 Ohm, der Widerstand 82 betrage eoo Ohm, und der Widerstand
des Schutzwiderstandes betrage 5oo Ohm.
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Die Widerstände des 1VIeßgerätes 57 der Leitung und des Relais 56
seien vernachlässigt.
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Bei einer Speisespannung von 220 Volt, bei der Anwendung von Ohmschen
Widerständen und bei im normalen Betriebszustand kurzgeschlossenen Widerständen
fließt bei ungestörtem Netz ein Steuerstrom von 22o : 5oo = o,-14 Amp. Ist am Knotenpunkt
74 eine Störung entstanden, dann erhöht sich der Widerstand 'um ioo Ohm, so daß
der durch das Meßgerät 57 fließende Strom 22o : 6oo = 0,367 Amp. beträgt. Es ist
also eine Stromänderung von 0,073 Amp. entstanden, die beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel die niedrigste Stromänderung darstellt, während bei der Einschaltung
irgendeiner anderen Kombination der Widerstände höhere Stromänderungen entstehen,
deren Werte sich gemäß der möglichen Widerstandsänderung zwischen -oo und 2ooo Ohm
in Stufen von ioo Ohm entsprechend ändern und mit denen eindeutig bestimmbar ist,
an welchem oder welchen Knotenpunkten Sicherungen ausgefallen sind. Durch Erhöhung
oder Verringerung der Widerstände lassen sich leicht größere oder kleinere Stromänderungen
jeder Steuerleitung eines Stranges hervorrufen, so daß empfindliche oder unempfindliche
Anzeigerelais angewendet werden können. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wäre
das Anzeigerelais so auszulegen, daß es bei einer Stromänderung von 0,073 Amp. sicher
anspricht.
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Das Anzeigerelais 56, mit dem die optische oder akustische Anzeige
durch Betätigung der Hilfslcontal;te 58 bewirkt wird, kann dabei ein normales elektromagnetisches
Relais. ein Röhrenrelais o. dgl. Relais sein, während als Meßgerät auch eine Meßbrücke
o. dgl. angewendet werden kann.
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Wenn auch die Überwachungseinrichtung nur an mehrseitig gespeisten
Netzen erläutert ist, so ist es klar, daß diese auch bei einseitig gespeisten -Netzen
angewendet werden kann.
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Eine solche Anordnung zur Überwachung der Sicherungen von Strahlennetzen
zeigt F ig. 15. Es «-erden ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 7 Wiclclungsgr
uppen 3d., 3 5 eines Transformators in Dreieckschaltung mit den abgehenden Stromleitungen
84... 87 verbunden, derart, daß die Klemmen der einzelnen Wicklungen über zwei Sicherungen
12 miteinander in Verbindung stehen, nährend die Wicklungen einer Tertiärwicklung
ebenf"lls it: Dreieckschaltung so gegeneinander-#eschaltet sind, daß normalerweise
an dem ebenfalls in diesen Kreis eingeschalteten Über-@@-acliungsrelais keine Spannung
entsteht. Eine der Wicklungsgruppen 34 ist so ausgeführt, dar) sie die volle Erregung
übernimmt, so daß die andere Wicklungsgruppe normalerweise keinen Strom führt. Es
läßt sich die Einrichtung natürlich auch so ausführen, daß beide Wicklungen die
Erregung je zur Hälfte übernehmen.
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Wird bei dieser Anordnung eine Sicherung 12 durch einen Überstrom
oder einen Kurzschluß zerstört, dann entsteht an der entsprechenden Wicklung eine
vorübergehende oder längere Zeit andauernde Spannungsänderung, mit der eine entsprechende
v orübergeliende oder länger anhaltende Änderung der Erregung des Transformators
bewirkt wird und ein entsprechender Ausgleichstrom in der Tertiärwicklung fließt,
mit der der Anker des Relais 9 angezogen und die Hilfskontakte 27 zur Einschaltung
einer Hupe 59 und gegebenenfalls einer Glühlampe 6o kurzgeschlossen werden.