Schaltung für Leitungsschutzr elais für Drehstrom. Um in elektrischen Leitungen Fehler, die durch Kurzschluss entstanden sind, mög lichst schnell feststellen zu können oder auch selbsttätig die fehlerhaften Leitungsstrecken abzuschalten, verwendet man Relais, die so wohl von der Spannung wie von .der in den Leitungen fliessenden Stromstärke beeinflusst werden. In ihrer vollkommensten Form mes sen Jera.rtige Relais den Quotienten aus Spannung und Stromstärke, mit andern Worten also den Widerstand der Leitung. Die Relais werden auf den Blind- oder .Scheinwiderstand eingestellt.
Ist der Wider stand des Fehlerstromkreises bekannt, so lässt sich daraus ein Schluss auf die Entfernung des Fehlerortes selbst ziehen; denn der Wi derstand des Kurzschlusses selbst kann ver nachlässigt werden, insbesondere dann, wenn das. Relais auf den Blindwiderstand an spricht und die im ersten Augenblick nach dem Eintireten des Fehlers gemessenen Werte zugrunde gelegt werden.
Wenn es sich um Anzeigegeräte handelt, gleichgültig, ob selbsttätige Abschaltung der fehlerhaften Strecke damit verbunden ist oder nicht, so kann -die iSkala statt in Ohm unmittelbar in Längeneinheiten geeicht werden, so dass sie die Entfernung des Fehlers unmittelbar an gibt. Bei Drehstromleitungen tritt hier inso fern eine iSchwierigkeit auf, als sowohl zwei phasige Kurzschlüsse wie auch dreiphasige Kurzschlüsse auftreten können.
Der Strom verlauf und der Einfluss auf die Spannung ist in beiden Fällen. derartig verschieden, dass eine Tichtige Eichung der Skala für zweiphasigen Kurzschluss durchaus nicht richtige Angaben auch für dreiphasigen Kurzschluss .gewährleistet. Gemäss der Er findung wird diese Schwierigkeit durch eine derartige Schaltung der Leitungsschutzrelais überwunden, dass die !Spannungselemente der Relais von der verketteten Span_- nungen und die Stromelemente der Re lais von den verketteten Strömen der drei Phasenleitungen erregt werden.
Anhand des im folgenden beschriebenen Ausführungs beispiels .soll gezeigt werden, dass die Relais dann sowohl bei zweiphasigen wie bei drei- phasigem. Kurzschluss richtig arbeiten.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung gemäss ,der Erfindung dargestellt. Die,drei Leitungen R, <B><I>8</I></B>, T wer den von der Stromquelle 1 gespeist. Die se kundären Wicklungen dreier Stromwandler 2, 3, 4 sind in Dreieck geschaltet und' mit den Stromspulen 1,2, 13, 14 der drei Fehler ortsrelais verbunden. Durch jede Stromspule fliesst ein ,Strom, der dem verketteten :Strom zweier Phasen entspricht.
An den Span nungsspulen 3,2, 33 und 34 der Relais liegt die verkettete Spannung zweier Phasen, und zwar derart, da.ss jede Spannungsspule an der verketteten Spannung derselben beiden Phasen liegt, von deren verkettetem. -Strom die Stromspüle durchflossen wird. Die ver- ketteten Spannungen können in bekannter Weise durch direkten, Anschluss an die Pha sen oder Über Spannungswandler erhalten werden.
In Fig. 2 sind die Fehlerströme bei einem zweiphasigen Kurzschluss in das Schaltungsschema eingezeichnet. Der Kurz schluss 6 ist zwischen den beiden Phasen .B und S angenommen. Diese beiden Phasen werden dann von ein und demselben Fehler strom, aber in entgegengesetzter Richtung durchflossen, wie .durch .die Pfeile darge stellt. Auch die in den Stromwandlern indu zierten Ströme sind durch entsprechende> Pfeile veranschaulicht. Verfolgt man den sekundären Stromkreis des Wandlers, so er gibt sich, dass die Relaisspule 12 vom dop pelten- Fehlerstrom, die Relaisspulen 13 und 1.4 vom einfachen Fehlerstrom durchflossen werden.
Die Relais 1'3 und 14 spielen für :die Fehlerortsbestimmung keine Rolle, da die Spannung in ihren iSpannungsspulen 33 und. 34, wenn überhaupt, nur wenig zurück geht. Die zur Stromspule 12 zugehörige Spannungsspule 32 dagegen misst die zwi- scheu den kurzgeschlossenen Phasen R und S zusammengebrochene verkettete Spannung.
Wird nun durch diese beiden: Spulen der Quotient der ;Spannung und der Stromstärke auf irgendeine Weise erkennbar gemacht, so ist dieser Quotient die .Spannung zwischen R und<B>8</B> geteilt durch den -doppelten im Fehlerstromkreise fliessenden Strom. Der an gezeigte Wert ist also die Hälfte des Wi derstandes .des gesamten Fehlerstromkreises oder mit andern Worten, der Widerstand einer Phase von der Überwachungsstelle bis zum Fehlerort.
Soll ,die Schutzeinrichtung auch bei dreiphasigem Kurzschluss richtige Werte liefern, so muss auch hierbei der erkennbar gemachte Quotient der Widerstand einer Phasenleitung sein. In Fig. 3 ist dieser Fall eines dreiphasigen Kurzschlusses dargestellt. In allen drei Phasen R, S, T fliessen infolge des dreiphasigen Kurzschlusses <B>7</B> gleich grosse, um 1.20' in der Phase gegeneinander versetzte Ströme.
Die entsprechenden Ströme fliessen in !den Sekundärwicklungen 2, 3, 4 der Stromwandler, und in den Stromspulen 12, 13, 14 der, drei Relais fliessen die ver ketteten ,Ströme. Da aber die Spannungs spule jedes Relais an der verketteten .Span nung der Phasen liegt, deren verketteter Strom die iStroamspule des Relais durchfliesst. so ist der gemessene Quotient gleich der ver- ketteten Spannung dividiert ,durch den ver ketteten Strom. Das ist aber in diesen Fäl len der Widerstand<I>einer</I> Phasenleitung von der Überwachungsstelle bis zum Fehlerort.
Bei der Relaisanordnung gemäss Fig. 1 bis 3 liegen die Spannungswicklungen der Relais, ,die auch bei stark gesunkener Spannung noch einigermassen genau arbeiten sollen, dauernd an der vollen Betriebsspannung. hm sie vor unzulässiger Erwärmung zu schützen, sucht man dies zu vermeiden.
Es ist nun bekannt, den Stromkreis für die Spannungsspulen aus diesem Grunde erst dann zu schliessen, wenn Überstrom auftritt. Bei der neuen Relaisanordnung gemäss der Erfindung würde dadurch aber die Gefahr entstehen, -dass die Spannungsspulen auch an gesunde Spannungen angelegt werden, was ja gerade vermieden werden soll; denn im Falle eines Kurzschlusses werden alle ver ketteten rStröme über den normalen Wert er höht, so da.ss bei Verwendung von Über stromrelais sämtliche Spannungsspulen ein werden würden.
Aus diesem Grunde werden gemäss Fig. 4. die Spannungsspulen durch Hilfsrelais ein geschaltet, die ebenso wie die Leitungs- @chutzrelais auf Idas Verhältnis der verket teten Spannungen und -der verketteten Ströme ansprechen.
Diese Hilfsrelais können jedoch wesentlich einfacher gebaut werden, da von ihnen, bei stark gesunkenen ;Span- nungswerten kein genaues Arbeiten mehr verlangt wird, sie vielmehr nur ansprechen .ollen, sobald ein bestimmter Wert des ge nannten Verhältnisses überschritten wird.
Die drei Phasen des Drehstromnetzes sind mit R, S' und T bezeichnet.. Um einen Kurz schluss zwischen ;den Phasen R und S anzu zeigen oder abzuschalten" ist das Leitungs- schutzrelais 41 mit der Stromspule 411 und der Spannungsspule 412 angeordnet.
Bei einem Kurzschluss zwischen .den Phasen S Und T tritt ,das Leitungsschutzrelais 42 mit der Stromspule 421 und der Spannungsspule 422 in Tätigkeit, bei einem Kurzschluss zwi- #chen den Phasen T und R das Leitungs- schutzrela.is 43 mit der Stromspule 431 und der Spannungsspule 432.
Drei @Stromwand- ler 44, 45, 46 sind in Dreieck geschaltet und die verketteten Ströme sind über die Strom spulen 414, 424, 434 der Hilfsrelais und die Stromspulen 411, 42:1, 43.1 der Leitungs- schutzrelais an einen gemeinsamen ,Stern punkt geführt. Die Spannungsspule 412 des Leitungsschutzrelais 41 soll an den Phasen R und S liegen, ida das Relais bei einem Kurzschluss zwischen diesen. :beiden Phasen in Tätigkeit ,zu treten hat.
Die Verbindung mit der Phase R ist jedoch durch einen Schalter 413 unterbrochen, der erst durch (las Hilfsrelais geschlossen wird, sobald das Verhältnis zwischen der verketteten Span nung R-S zu ,dem verketteten .Strom unter ein bestimmtes Mass gesunken ist. Da.s Hilfs- relais hat zu diesem Zweck die Stromwick lung 414 und die Spannungswicklung 415. Die letztere ist so gewickelt, da.ss sie dauernd an der verketteten Spannung liegen bleiben kann. Ihre Unempfindlichkeit bei beson ders stark gesunkener Spannung kann in Kauf genommen werden.
Ist der Schalter 413 durch das Hilfsrelais geschlossen, wor den, so tritt das Leitungsschutzrelais 41 in Tätigkeit. Es kann in der Weise arbeiten, da.ss es die Ölschalter nur dann öffnet, wenn der Fehler innerhalb der zu überwachenden Strecke :liegt, oder es kann auch die Ver zögerungszeit bestimmen, mit der die Schal ter geöffnet werden sollen.
Auch das andere Ende der Spannungs spule 412 ist mit seiner Phase S nicht un mittelbar verbunden, sondern über einen ,Schalter 426. Dieser wird durch einen Elek tromagneten 440 umgelegt, sobald die Null spannung E" des Netzes über einen bestimm ten Betrag gestiegen ist, das heisst mit an dern Worten dann, wenn ein Erdschluss vorliegt.
Hat nur eine einzige Phase Erd- schluss, @so, sprechen die Hilfsrelais nicht an, und die Umlegung des Schalters 426 hat keine Bedeutung. Haben aber zwei Phasen, zum Beispiel R und S, Erdschluss, so ent- stehtdieselbe Wirkung wie bei einem Kurz schluss. Das richtige Arbeiten der Relais kann in diesem Falle aber in Frage gestellt werden, wenn die beiden Erdschlüsse auf verschiedenen Seiten des Relais liegen.
Um trotzdem das Auslösen der richtigen Öl- schalter zu gewährleisten, wird bei doppel tem Erds:ch@luss die Spannungsspule 412 an die Spannung ider Phase R gegen Erde an gelegt. Sobald nämlich der Magnet 440 durch die auftretende Nullspannung erregt wird, wird der Schalter 42,6 gegen einen Kontakt 44,1 angelegt, der an Erde liegt. .
Die Leitungs:schutzrelais 42 und 43 ar beiten in derselben Weise wie das Leitungs- schutzrelais 41. Ihre @Spannungsispulen wer den durch die Schalter 423 und 433 an Spannung gelegt, sobald die Hilfsrelais an sprechen, deren ;Stromspulen 424 und 434 von den verketteten Strömen und deren Spannungsspulen 425 und 435 von den ver- ketteten Spannungen erregt werden.
Die andern Klemmen der Spannungsspulen 422 lind 432 werden bei Erdschluss durch die Umschalter 43,0 und 416 von den Phasen des Netzes abgetrennt und an Erde gelegt.