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Einrichtung zur Unterscheidung zwischen Einschaltströmen und Kurzschlußströmen
in Differentialschutzeinrichtungen für elektrische .Anlageteile Differentialschutzeinrichtungen
neigen bekanntlich beim Einschalten des Schützlings zu FehlauslösungeninfolgeAuftretens
desMagnetisierungsstromes, der von einer Seite her aufgenommen wird und somit einen
Differentialstrom erzeugt, der nach einer bestimmten Zeit abklingt.
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Um diese ,Schwierigkeit zu überwinden, wurden Differentialschutzeinrichtungen
fürTransformatoren mit Hilfe eines .zusätzlichen Zeitrelais verzögert. Dies hat
jedoch den Nachteil, daß Kurzschlüsse ebenfalls mit Verzögerung abgeschaltet werden.
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Es ist daher vorgeschlagen worden, das Relais, die Stromwandler oder
ein besonderes Zwischenglied (Drossel, Zwischenwandler) .der Differentialschutzeinrichtung
mit einem Material starker magnetischer Nachwirkung zu versehen. Tritt beim Einschaltstoß
ein Gleichstrom auf" so werden die genannten Teile derart gesättigt, daß die Wechselstromkomponente
das Differentialrelais nicht beeinfiußt. Bekanntlich hat nun aber auch ein Kurzschlüß;strom
praktisch fast immer eine Gleichstromkomponente, die zwar einen wesentlich höheren
Wert hat als diejenige des Einschaltstromstoßes., dafür aber schneller abklingt.
Es ergibt sich nun fast immer, daß die :magnetische Nachwirkung infolge des Gleichstromanteils
des Kurzschlußstroms gleich lang, eher länger besteht als die entsprechende Wirkung
des Einschaltstroms.
Die vorgeschlagene Differentialschutzeinrichtung
arbeitet also auch in Kurzschluß.fällen verzögernd, löst also ebenfalls nicht,die
gestellte Aufgabe. -Die Erfindung beschreitet nun einen anderen Weg, um die gestellte
Aufgabe zu lösen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der arithmetische
oder quadratische Mittelwert des Differentialstroms im Fall eines Einschaltvorgangs
einen kleineren. Wert, im Kurzschlußfall .dagegen einen höheren Wert hat, und besteht
darin, daß: der Ansprechwert des ,Differentialrelais in jedem Zeitpunkt höher liegt
als der arithmetische oder quadratische Mittelwert des dem Einschaltstromstoß entsprechenden
Differentialstroms. Ein solches Differentialrelais ruft bei Einschaltvorgängen,
.da infolge des geringen Mittelwertes des Einschaltstroms der Ansprechwert .des
Relais nicht erreicht wird, keine Auslösung hervor, bewirkt dagegen eine Abschaltung
bei Auftreten eines Kurzschlusses. Mehrmalige kurzzeitig aufeinanderfolgende Einschaltungen
eines Transformators, z. B. infdlge Schalterpumpens, führen ebenfalls zu keiner
Fehlauslösung, wie dies unter Umständen bei einem Differentialschutz mit besonderem
Zeitrelais vorkommen könnte.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. i zeigt .den Verlauf des Einschaltstroms i und des Kurzschlußstroms
2 sowie die Größe ihrer Mittelwerte ia bzw. 2a.
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Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, :bei dem das Differentialrelais
in :A.bhängigkeit von der Größe des arithmetischen Mittelwertes des Wandlerstroms
betätigt wird. Dieser Mittelwert wird in vorliegendem Fall durch die Gleichrichtung
des Differenzstroms, die an sich zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Relais ;bekannt
ist, gewonnen. Als Differentialrelais wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein,Quotientend'iffercntial.relais
mit einer Haltespule 8 und. einer Auslösespüle 9 verwendet. Durch die Anordnung
der Haltewicklung wird erreicht, daß bei hohen Belastungsströmen eine hohe Haltekraft
vorhanden ist, so daß keine besondere iStabilisierung des Relais durch ein Zusatzrelais
und kein Abgleich der Wandler erforderlich ist. Bei kleinem Lastströmen ist die
Haltekraft wesentlich geringer, so daß das Relais noch verhältnismäßig empfindlicher
arbeitet.
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Es. ist möglich, sowohl im Stromkreis der Haltespule 8 als auch im
Stromkreis der Auslösespule 9 eine Vollweggleichrichteranordnung vorzusehen. Der
Haltewicklung kann auch der -Mittelwert des Stroms einer einzigen Wandlergruppe
zugeführt werden. 3 ist der Schützling,, der in Form eines Transformators -dargestellt
ist. -Selbstverständlich ist die Erfindung auch zum Schutz anderer Apparate oder
Maschinen verwendbar. Nicht eingezeichnet ist ein Zwischenwandler, der für den Differentialschutz
allgemein üblich ist, um die. verschiedenen Übersetzungsverhältnisse der Wandlergruppen
6 und :7 auszugleichen und insbesondere die Schaltgruppe des Transformators zu berücksichtigen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Auslösewicklung nur der vom Differentialstrom
abgeleitete gleichgerichtete.Strom, .der Haltewicklung aber der Differentialstrom
selbst zugeführt. Zweckmäßig werden außerdem bekannte Mittel zur Glättung des Gleichstroms
vorgesehen, beispielsweise parallel zur Spule und der Gleichrichteranordnung 4 liegende
Kondensatoren 5.
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Ist der Schützling an ein Dreiphasensystem angeschlossen, so kann
ein Differentialrelais mit drei Haltespuken und :drei Auslösespulen verwendet werden.
Grundsätzlich ist es jedoch, falls Gleichströme vorhanden :sind, möglich, .diese
in bestimmter Weise -:zu addieren. und einem Relais mit nur je einer Halte- und
Auslösewicklung zuzuführen. Dieses Relais kann .dann als Kipprelais, Beispielsweise
als Tauchsgulkipprelais, ausgeführt sein, wie es z. B. bei Distanzschutzeinrichtungen
Verwendung findet. Da dieses Relais eine sehr hohe Empfindlichkeit besitzt, ist
es nicht notwendig, den gesamten Sekundärstrom .der Wandler .gleichzurichten. Es
genügt vielmehr die Gleichrichtung des Spannungsabfalls .an einem niedrigohmi@gen
,Shunt. Es wird hierdurch eine sehr empfindliche und sickerwirkende Schutzeinrichtung
geschaffen, die,die gestellte Aufgabe löst und eine einwandfreie Unterscheidung
zwischen. Einschaltstromstößen und Kurzschlußströmen ohne Einführung irgendwelcher
Zeitverzögerung ermöglicht.
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Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen zur Bildung des .Mittelwertes
anwendbar. Beispielsweise kann die Abschaltung von der Auslenkung eines Bimeta:llstreifens
abhängig gemacht werden. In diesem Fall kann man die Abhängigkeit dieser Auslenkung
vom quadratischen Mittelwert des Stroms dazu verwenden, eine noch feinere Unterscheidung
bzw. eine .noch größere iSicherheit gegen Fehlabschaltungen zu erzielen. Selbstverständlich
ist es auch hier erforderlich, daß die Mittel zur ,Bildung des Mittelwertes auf
thermischem Wege möglichst trägheitslos arbeiten. Dies l.äßt sich vorteilhaft .durch
Verwendung dünner Bimetallstreifen und verhältnismäßig hoher Heizströme ohne Schwierigkeit
erreichen.
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Weitere .Mittel zur Bildung des arithmetischen oder quadratischen
Mittelwertes sind die Nutzbarmachung der Zugkraft eines Elektromagneten, beispielsweise
in einem Kolhledruckregler,, der zur Steuerung es Ansprechstroms für das Schutzrelais
bzw. zum Unschädlichmachen der Einschaltstromspitze verwendet werden kann. Andererseits
kann die Zugkraft des Magneten-auf hydraulischem oder pnewmatischem Weg zur ,Steuerung
.entweder eines Hilfsrelais oder direkt des Leistungsschalters verwendet werden.
Man kann auch zweckmäßig den Differenzstrom. dem Gitter einer Entladungsröhre zuführen,
um somit eine :Steuerung des Anodenstroms- in Abhängigkeit vom Mittelwert des Differenzstroms
zu erhalten.
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Die Verwendung von Halbleiterwiderständen, beispielsweise in Reihe
mit der Relaisspule, ergibt ebenfalls die gewünschte Wirkung, da die Erwärmung und
damit die %Leitfähigkei.t dieser.
Widerstände von dem quadratischen
Mittelwert des durchfließenden Stroms abhängig ist.