CH242720A - Anordnung zur selektiven Abschaltung von Leitungsstrecken eines Verteilnetzes, insbesondere beim Versagen des Schnelldistanzschutzes. - Google Patents
Anordnung zur selektiven Abschaltung von Leitungsstrecken eines Verteilnetzes, insbesondere beim Versagen des Schnelldistanzschutzes.Info
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Description
Anordnung zur selektiven Abschaltung von Leitungsstrecken eines Verteilnetzes, insbesondere beim Versagen des Schnelldistanzschutzes. Die Erfindung bezieht sich auf die selek tive Abschaltung von Leitungsstrecken von Verteilernetzen, insbesondere beim Versagen des Schnelldistanzschutzes, und betrifft eine Anordnung zur Erreichung des genannten Zweckes;
die sich im, wesentlichen dadurch auszeichnet, dass, jedem Hauptschalter ein an das Netz angeschlossenes, spannungsabhän giges Zeitrelais zugeordnet. ist, derart, dass ausser den hinter einer Kurzschlussstelle lie genden Schaltern nur noch der am nächsten vor der Kurzsöhlussstelle liegende Schalter durch das entsprechende Zeitrelais ausgelöst wird, während alle übrigen vor der Kurz schlussstelle liegenden Schalter infolge der höheren Spannung bezw. längeren Schalt zeit der betreffenden Zeitrelais geschlossen bleiben.
Die Anordnung kann ferner zweck mässigerweise so getroffen sein, dass nach Öffnen des am nächsten vor der Kurzschluss stelle liegenden Schalters, angelaufene Zeit relais auch bei nicht beendigtem Ablauf durch eine. Rückführung in die Ruhelage zu- rückkehren. Das jedem Hauptschalter zu geordnete Zeitrelais kann hierbei, vor dem Schalter an das Netz angeschlossen sein und weist zweckmässig ein in Abhängigkeit der Netzspannung gesteuertes System auf, das mit zunehmendem Spannungsabfall mit kür zeren Schaltzeiten anspricht.
Die erfindungsgemässe Schaltanordnung kann nicht nur zum selektiven Abschalten gefährdeter Leitungsstrecken, sondern auch als Reserveauslösung des Hauptschalters in einem Verteilernetz bei eventuellem Versagen der normalen, z. B. nach dem Reaktanz-Im- pedanz-Prinzip arbeitenden Selektivschutzein- richtung benutzt werden.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht den Gegenstand der Erfindung, und zwar zeigen: Fig.1 ein Beispiel der erfindungsgemässen Schaltanordnung, Fig. 2 den Aufbau eines der Zeitrelais in schematisch gehaltener, schaubildliclher Ansicht, Fig. 3 das Beispiel einer Kurve der Schalt zeiten des Zeitrelais in Funktion der Kurz- sehlussspannting, im Vergleich zu entspre chenden Kurven ohne die erfindungsgemässen Merkmale.
Bei dem Beispiel nach Fig. 1 sind mit a und b die beiden Leitungen. eines einphasigen Verteilernetzes bezeichnet. Im Netz a; b liegt ein Hauptschalter 1 mit Schaltmagnet la, vor dem über einen Transformator 3 ein Minimal- spannungsrelais 4 mit Kontakten 5 und 6 zum Schliessen und Öffnen von Leitungen an geschlossen ist, die zu einem -Zeitrelais \ 7 (Fig. 1) führen, welches dem Schalter 1, la zugeordnet ist.
Das Zeitrelais 7 besitzt ein in Abhängig keit von der Netzspannung gesteuertes Schalt system, welches aus einem Verzögerungslauf werk besteht und mit bei Kurzschluss zu nehmendem Netzspannungsabfall mit kür zeren Schaltzeiten anspricht. Das Verzöge rungslaufwerk besteht aus einer elektro magnetischen Bremse mit zwischen den Luft- spalten zweier Elektromagnete<B>8</B> und 9 dreh barem Anker 10.
Die Wicklungen 8a und 9a der beiden Elektromagnete sind in Reihe über die an der Grundplatte des Zeitrelais 7 an geordneten Anschlussklemmen 11, 12 und den Kontakt 5 des Minimalspannungsrelais 4 an den Transformator 3 bezw. das Netz<I>a, b</I> an geschlossen. Die Elektromagnete sind somit direkt, das heisst ohne Gleichrichtung, an das Netz angeschlossen, und der Anschluss des Verzögerungslaufwerkes des Zeitrelais 7 liegt in Richtung von der Speisung zu den Ver brauchern vor dem Hauptschalter 1, la.
Der Anker 10 der elektromagnetischen Bremse ist um die Achse 13 zwischen zwei festen La gern drehbar. An der Achse 13 ist ein be weglicher Kontakt 14 sowie ein federnder Finger 15 befestigt. Eine an dem Arm 14, 15 einerseits und an einem feststehenden Teil 16 anderseits befestigte Feder 17 ist bestrebt, den Anker 10 bezw. den Kontakt 14 stets gegen einen im Raume fest angeordneten Kon takt 18 zu drücken.
Daran wird der Anker 10 bezw. der Kontakt 14 aber gehindert, und zwar durch den Stift 19 eines Drehanker- relais 20; dessen Spiralfeder 21 (Fig. 1) in der Ruhelage das Drehankersystem 10, 13 und damit den Kontakt 14 entgegen der Wirkung der Feder 17 in der Öffnungsstel- lung hält.
Das Drehankerrelais 20 besitzt eine Wick lung 31 und einen Anker 32, an dem der vor erwähnte Stift 19 angebracht ist, der in den Bereich des am Drehsystem angeordneten Armes 15 eingreift. Die Wicklung 31 des Drehankerrelais 20 ist über die Anschluss- klemmen: 33 und 34 der Grundplatte zu dem Kontakt 6 des Minimalspannungsrelais geführt. Der Kontakt 6 und die Wicklung 81 des Drehankerrelais 20 sind an eine Fremdspannung, beispielsweise an die Klem men c,<I>d</I> einer Batterie angeschlossen.
Der Kontakt 14, 18 ist der eigentliche Auslöse kontakt für den Hauptschalter 1, la. Dieser Kontakt ist über die Spule 30 eines an das Relais 7 angebauten Schützes 24 ebenfalls an den Batteriestromkreis e; d angeschlossen. Zum Kontakt 14, 18 ist ferner über die Feder 17 und die Leitungen 22, 25 ein Kontakt 23, 26 des Schützes 24 parallel geschaltet, der als Selbsthaltekontakt zur Vermeidung von Schaltpendelungen dient. An die Batterie c, d ist bei 35, 36 der Schaltmagnet la des Hauptschalters 1 über einen Kontakt 37, 38 des Schützes 24 angeschlossen.
Zur Erreichung einer grösseren Zunahme der Bremsung, das heisst einer grösseren Ver zögerung der Bewegung des Ankers 10 bei kleineren Spannungen, enthalten die Magnet eisen 8 und 9 ferromagnetische Einlagen mit hoher Anfangspermeabilität. Hierzu- und um möglichst an solchen Materialien, wie z. B.
,#-Metall, einsparen zu können, sind diese nicht zwischen die Eisenlamellen gemischt, sondern getrennt von den Lamellen in Riclh- tung nach dem äussern Umfang des Scheiben ankers 10 hin angeordnet, weil sie an dieser Stelle infolge des grössten Abstandes von der Drehachse 13 die grösste Bremsung bezw. Verzögerung bewirken.
Um für einen möglichst kurzen Ankerweg und unter möglichst geringer Lestungsauf- rahme die verlangte Laufzeit von beispiels weise 4,5 Sekunden bei 70 V Spannung zu erzielen, ist es notwendig, eine Form für den Anker 10 zu verwenden, durch die bei mög lichst geringer Fläche (zwecks Gewichts ersparnis) und möglichst geringer Trägheit, durch die Netzspannung kein Drehmoment (Vortrieb) in dem Anker erzeugt wird, da ein, solches zusätzliches Drehmoment der Bremsung stark entgegenwirken würde.
Hier bei ist ferner der Gesichtspunkt massgebend, im Zeitpunkt, in dem der Auslösekontakt 14, 18 geschlossen wird, die Entstehung eines Rückwärtsdrehmomentes in der Scheibe 10 5 zu verhüten, da hierdurch der Kontaktdruck stark herabgesetzt würde.
Hingegen ist es wünschbar, zu Beginn der Drehung des An kers 10 bis ungefähr in die Mitte des Weges, wo die Feder 17 noch stark gespannt ist, ein Rückwärtsdrehmoment zu erzeugen, um ge nügend Bremswirkung aufzubringen. Es muss hierfür also eine Ankerform benützt werden, die am Anfang .der Drehbewegung einen Rücktrieb zwecks besserer Bremsung und am Ende der Bewegung zwecks starkem Kon taktdruck möglichst einen Vortrieb oder zum mindesten keinen Rücktrieb ergibt.
Dies wurde dadurch erreicht, dass als An ker, wie aus Fig. 2 zu ersehen, eine S-förmige Scheibe Verwendung findet. Hierbei ist die Form der S-förmigen Scheibe so gewählt, dass die beiden Übergänge vom Steg zu den Schen keln 10a, 10b sowie die Enden der Schenkel breiter gehalten sind als die dazwischenlie genden Zonen. Hierdurch wird erreicht, dass die Drehurig vom Anfang bis zur Wegmitte trotz hier noch stärker gespannter Feder 17 langsamer erfolgt als kurz vor Kontaktgabe bezw. entspannter Feder.
Gegenüber einer runden Scheibe ist es durch diese besondere Scheibenform möglich, die Leistungsauf nahme der Spulen 8a, 9a stark zu reduzieren und den Kontaktdruck von beispielsweise 0,2 g auf 0,4 g zu verdoppeln.
Um das Zeitrelais bei einer bestimmten Spannung auf verschiedene Laufzeiten ein stellen zu können, ist ein um die Achse 13 verstellbarer Anschlag 39 eingebaut, dessen einer Arm 40 in den Bereich der Scheibe 10 hineinragt und dessen anderer Arm 41 gegen über einer Skala- 42 durch eine Schraube 43 feststellbar ist.
In Fig. 3 sind die Verhältnisse, das heisst die Schaltzeiten des Zeitrelais, in Funktion der Kurzschlussspannung bei einem 162I3 @, Bahunetz gezeigt.
Die Kurve a zeigt die Verhältnisse bei dem Zeitrelais gemäss der Erfindung. Von zirka 15 V ab verläuft die Kurve annähernd proportional zu den Spannungswerten,-das heisst mit abnehmender Spannung wird eine abnehmende Schaltzeit erzielt.
Die Kurve b zeigt die Verhältnisse ohne die Verwendung von Einlagen hoher An- fangspeimeabilität in den Eisen 8a und 9ä, während die Kurve c die Verhältnisse ohne Einlagen und ohne S-förmige Scheibe zeigt.
Beim Vergleich der Kurven<I>a, b</I> und c er kennt man, dass die Kurve a weit bessere Schaltverhältnisse zeigt, indem sie .auch bei kleineren Spannungen stärker differenzierte Schaltzeiten ergibt. .
Die Wirkungsweise der Schaltanordnung ist die folgende: In Fig. 1 ist nur ein einziger Hauptschal- s ter 1, la und das zugehörige Schaltrelais<B>7 -</B> gezeigt. Die Anordnung ist aber so gedacht, dass jedem Hauptschalter in den verschie denen Leitungsstrecken eines Netzes ein ent sprechendes Zeitrelais zugeordnet ist. Bei einem Kurzschluss wird infolge des hohen Spannungsabfalles gegen das Leitungsende hin, ausser den hinter der Kurzschlussstelle liegenden Schaltern nur noch der am nächsten vor der Kurzschlussstelle liegende Schalter ausgelöst.
Alle übrigen ,Schalter bleiben in folge der vorhandenen. höheren Spannung bezw. längeren Schaltzeit der betreffenden Zeitrelais geschlossen, obwohl auch diese den Ablauf eventuell begonnen haben.
Im ein zelnen ist die Wirkungsweise die folgende: Angenommen, es entstehe an der Stelle 44 hinter dem Hauptschalter 1, la ein Kurz schluss, so spricht das Minimalspannungs- relais 4, das als Kurzschlussanzeiger wirkt, an und schaltet über -seinen Kontakt 6 die Gleichstrombatterie c, d auf den Drehanker magneten 20, welcher über seinen Stift 19 den Arm 15 der Scheibenachse 13 freigibt. Dadurch- entspannt sich die Feder 17 und dreht die S-förmige Scheibe.
Gleichzeitig mit dem Ansprechen des Minimalspannungsrelais 4 erfolgt über den Kontakt 5 die Einschal tung der Elektromagnete 8 und 9. Die durch den Stift 19 freigegebene Ankerscheibe 10 wird zum Zweck der Verzögerung des Zeit ablaufes somit gebremst. Nach Zurücklegung des durch den Anschlag 40 einstellbaren Weges bezw. nach dem entsprechenden Zeit ablauf wird der Kontakt 14, 18 geschlossen, so dass auch der Stromkreis über den Schalt magneten 30 des Schützes 24 geschlossen ist; dieses schliesst sowohl den Kontakt 23; 26 als auch 37, 38.
Durch den Kontaktschluss 37, 38 ist der Stromkreis -des Schaltmagneten la des Hauptschalters .l über 35, 36 an die Bat terie angeschlossen, so dass der Schalter aus gelöst wird.
Nach Abschaltung des Hauptschalters 1 wird die Spannung auf der Leitungsstrecke cc, b und im Netz wieder auf Nennspannung an steigen, so dass das Minimalspannungsrelais die Stromkreise des Zeitrelais 7 wieder unter bricht; wodurch die Spiralfeder 21 des Frei gaberelais 20 das Drehankersystem 10, 13, 14- wieder in die Ruhelage (Fig. 2) zurück führt.
Die weiter -hinter dem Hauptschalter 1 liegenden Schalter werden durch das Ab schalten des Schalters 1 ebenfalls ausgeschal tet. Ausser dem am nächsten vor der Kurz- schlussstelle 44 liegenden Schalter 1, la davor angeschlossene weitere Schalter werden durch die entsprechenden Zeitrelais nicht ausgelöst, da jene Relais unter höherer Spannung liegen als das Relais 7 des Schalters 1 und dem zufolge auch eine längere Schaltzeit haben.
,Wenn nach Abschaltung des Schalters 1:, 1a die Spannung im Netz a, b wieder auf Nenn wert ansteigt, werden jene Relais, auch wenn deren Ablauf eventuell bereits begonnen hat, nach Öffnung des Schalters 1, la in die Ruhe lage zurückgeführt. Der Kontakt 23, 26 dient - wie oben erwähnt - als Selbsthaltekontakt. Auf diese Weise werden Pendelungen, das heisst ein. intermittierendes Öffnen des Kontaktes 14, überbrückt.
An Stelle des Selbsthaltekontaktes 23, 26 könnte auch ein getrenntes Zwischenrelais mit Selbsthaltekontakt vorgesehen sein. Eben so könnte an Stelle eines Minimalspannungs- relai's 4 ein Maximalstromrelais oder eine Kombination beider Relaisarten vorgesehen sein, da diese Relais den Kurzschluss nur an zuzeigen haben.
Für die einwandfreie Funktion der Schaltanordnung müssen als Hauptschalter Schnellschalter verwendet werden.
Normalerweise sind die Zeitrelais einer Leitungsstrecke auf die gleiche Schaltzeit eingestellt. Es kann aber nötig werden, die Selektivität, die sich aus den Spannungs abfällen ergibt, noch weiter zu erhöhen. Dies ist dadurch möglich, dass man den Schalt weg der Relais auf verschiedene Werte ein stellt und dadurch eine Differenzierung er reicht.
Anstatt wie durch die Einrichtung 40 bis 43 den Bremsweg einstellbar zu machen, kann man auch den Abstand der Kontakte 14 und 18 voneinander verändern bezw. einstellbar machen. In diesem Falle steht dann der feste Kontakt 18 in Verbindung mit einer Skala.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Anordnung zur selektiven Abschaltung von Leitungsstrecken eines Verteilnetzes, ins besondere beim Versagen des Schnelldistanz schutzes, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Hauptschalter ein an das Netz angeschlos senes, spannungsabhängiges Zeitrelais zuge ordnet ist, derart, dass ausser den hinter einer gurzschlussstelle liegenden Schaltern nur noch der am nächsten vor der Kurzschluss stelle liegende Schalter durch das entspre chende Zeitrelais ausgelöst wird,während alle übrigen Schalter infolge der höheren Spannung bezw. längeren Schaltzeit der be treffenden Zeitrelais geschlossen bleiben. UNTERANSPRÜCHE: 1. Schaltanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach Öffnen des nächsten vor der Kurzschlussstelle liegenden Schalters alle Zeitrelais auch bei nicht be endigtem Ablauf durch eine Rückführung in die Ruhelage gebracht werden.2. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass jedes Zeitrelais vor dem entsprechen den Hauptschalter an das Netz angeschlossen ist und ein in Abhängigkeit der Netzspan nung gesteuertes System aufweist, welches mit zunehmendem Netzspannungsabfall mit kürzeren Schaltzeiten anspricht.3. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen r und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das in. Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerte System der Zeit relais einen annähernd proportionalen Ver lauf der Schaltzeiten zur Netzspannung er gibt. 4.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das in Abhängigkeit der Netzspannung gesteuerte System des Zeit relais ein Verzögerungslaufwerk aufweist, welches bei einer bestimmten Minimalspan nung im Netz ausgelöst wird und nach Ab lauf einen Kontakt betätigt, der die Aus lösung des Hauptschalters bewirkt. 5.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass jedes Zeitrelais mit einem Schaltschütz in Schaltungsverbindung steht, welches zwischen das Zeitrelais und den Hauptschalter eingeschaltet ist. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das in Abhängigkeit der Netzspannung gesteuerte System aus einer elektromagnetischen Bremse mit zwischen dem Luftspalt mindestens eines Elektro magneten drehbaren Anker besteht.7. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet; dass der Anker der elektro magnetischen Bremse unter Federspannung in seiner Ausgangsstelle .gehalten wird und zur Auslösung .des Hauptschalters einen Schliesskontakt trägt.B. Schaltanordnung nach-Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anker der elektro magnetischen Bremse unter Vermittlung der Feder eines Steuerrelais in seiner Ausgangs lage gehalten wird, welches beim Ansprechen auf Minimalspannung den Anker freigibt, der unter Vermittlung einer sich entspannen den Feder abläuft.9. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass. das den Anker freigebende Steuerrelais des Zeitrelais an eine fremde Spannung angeschlossen und durch ein Kurz schlussanzeigerelais betätigt wird. 10. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 9; dadurch ge kennzeichnet, dass an Kontakte des Kurz schlussanzeigerelais sowohl das an einer Fremdspannung angeschlossene Steuerrelais als auch die Spule der elektromagnetischen Bremse angeschlossen ist.11. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass als Steuerrelais ein Dreh ankerrelais verwendet wird. 12. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass das den Anker der elek tromagnetischen Bremse auslösende Steuer relais über einen Kontakt des Kurzschluss- anzeigerelais an eine Fremdspannung ange schlossen ist. 13.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass als Fremdspannung die Spannung eines Batteriestromkreises verwen det wird. , 14. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektromagnetische Bremse aus zwei Elektromagneten mit je einem Luftspalt besteht, in welchen Luft spalten der Anker in Form einer Scheibe be weglich angeordnet ist.15. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Vermeidung von Schaltpendelungen des Auslöseköntaktes (14, 18) ein Zwischenrelais mit Selbsthaltekontakt vorgesehen ist.16., Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Vermeidung von Schaltpendelungen des Auslösekontaktes (14, 18) ein Selbsthaltekontakt <B>(23,26)</B> am Schütz des Zeitrelais parallel zum Auslösekontakt geschaltet ist. 17.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 16, dadurch ge- kennzeichnet, dass die- Eisenkerne der elektro magnetischen Bremse ferromagnetische Ein lagen mit hoher Anfangspermeabilität ent halten. 18.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 17, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Einlagen hoher An fangspermeabilität in Richtung des äussern Ankerdurchmessers an den Eisenkernen an geordnet sind: 19. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 18, dadurch ge- kennzeichnet, däss der Anker die Form eines S aufweist, dessen Schenkel sich in den Luft spalten bewegen. 20.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass bei S-förmigem Anker die beiden Übergänge vom Steg zu den Schen keln sowie die Enden der Sehenkel breiter sind als die dazwischenliegenden Zonen. 21. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Steuerrelais konachsial zur Ankerachse der elektromagnetischen Bremse angeordnet ist und durch einen Steuerstift mit der Bremse in Verbindung steht. 22.Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass der Bremsweg des Ankers verstellbar ist. 23. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, dass ein um die Achse des An-- kers schwenkbarer zweiarmiger Hebel vorge sehen ist, dessen einer Arm in den Bereich der Ankerscheibe hineinragt und dessen an derer Arm, als Zeiger ausgebildet, mit einer festen Skala in Verbindung steht. 24. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass der der Ruhestellung ent sprechende Abstand der Auslösekontakte (14, 18) verstellbar ist.25. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 21 und 24, da durch gekennzeichnet, dass der im Raume feste Auslösekontakt (18) verstellbar ist und mit einer Skala in Verbindung steht. 26. Schaltanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 21, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zeitrelais über, Kon takte eines Minimalspannungsrelais an das Netz angeschlossen sind.27: Schaltanordnung nach-Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zeitrelais über Kon takte eines Magimalstromrelais an das Netz angeschlossen sind.
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