DE524161C - Leitungsschutzrelais - Google Patents

Description

Es ist bekannt, beim Eintritt von Leitungsfehlern die selbsttätige Abschaltung einer Leitungsstrecke sowohl von der Stromstärke als auch von der Spannung der Leitung abhängig zu machen. Man kann auf diese Weise eine weitgehende Sicherheit dafür erreichen, daß nur diejenige Leitungsstrecke abgeschaltet wird, in der der Fehler aufgetreten ist. Andererseits werden aber die selbsttätigen

ίο Einrichtungen verwickelt und teuer; auch ist es nicht immer leicht, die Einrichtungen so zu bauen, daß sie selbst bei den schwersten Kurzschlüssen keinen Schaden erleiden. Die Erfindung bringt nach beiden Richtungen hin einen wesentlichen Fortschritt.

Gemäß der Erfindung wird bei einem strom- und spannungsabhängigen Leitungsschutzrelais ein vom Leitungsstrom erregtes magnetisches Feld, welches ein Drehmoment auf das bewegliche Relaissystem ausübt, durch einen unmittelbar mit der gestreckten Leitung verketteten Eisenring erzeugt. Hierdurch werden Stromwandler überflüssig, und selbst die größten Kurzschlußströme können in der Relaiseinrichtung keine Zerstörung hervorrufen. Die selbsttätige Relaiseinrichtung wird unmittelbar an die Leitung angebaut, wobei der Eisenring entweder unmittelbar um einen vorhandenen Durchführungsisolator herumgelegt wird oder um einen dazu besonders vorgesehenen Isolator. Eine besonders einfache und gedrängte Bauart entsteht, wenn die auf die Auslöseeinrichtungen wirkende Spannung des Netzes einer Kondensatordurchführung entnommen wird, um welche auch der vom Leitungsstrom magnetisierte Eisenring herumgelegt ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb. 1 im Längsschnitt, in Abb. 2 im Querschnitt dargestellt. Um den Leiter 1 ist die Kondensatorklemme 2 herumgelegt und um diese der Eisenring 3. Die Kondensatorklemme 2 kann gleichzeitig der Durchführungsisolator des ölschalters sein, der bei 4 schematisch dargestellt ist und im Falle eines Leitungsfehlers durch die Auslösespule 9 geöffnet werden soll. In einem Spalt des Eisenringes 3 dreht sich die Ferrarisscheibe 5, die außerdem unter dem Einfluß eines Elektromagneten 6 steht, der über den Spannungswandler 7 an die äußeren Belegungen der Kondensatorklemme 2 angeschlossen ist. Die Ferrarisscheibe 5 steht unter dem Einfluß einer Feder 10, durch die die Nase 11 an den Anschlag 8 angelegt wird. Die Pole des Eisenringes 3 sowohl wie die des Magneten 6 sind mit Kurzschluß ringen 12 und 13 versehen, so daß beide ein Drehmoment auf die Ferrarisscheibe 5 ausüben. Das Feld des Eisenringes 3 sucht die Scheibe im Uhrzeigersinne zu drehen, der Spannungsmagnet 6 aber im entgegengesetzten Sinne. Sobald das Übergewicht des ersteren Dreh-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Manfred Schleicher in Berlin-Charlottenburg.

momentes hinreichend groß wird, dreht sich die Scheibe entgegen der Feder io, bis die Nase Ii den Kontakt 14 erreicht. Dieser schließt den Auslösestromkreis, so daß die Auslösespule 9 Strom erhält und der Ölschalter 4 geöffnet wird.

Die Ferrarisscheibe 5 ist mit Schlitzen 15 versehen, um zu vermeiden, daß die Felder des Strom- und des Spannungseisens sich ■ 10 überschneiden. Durch geeignete Formgebung der Ferrarisscheibe und durch richtige Abmessung derMagneteisen und ihrer Sättigung läßt sich erreichen, daß der Kontakt 14 geschlossen wird, wenn das Verhältnis Spannung zu Stromstärke, d. h. mit anderen Worten der Widerstand der Leitung, unter einen bestimmten Betrag gesunken ist, der dem Widerstände der zu schützenden Leitungsstrecke entspricht.

Abb. 3 und 4 zeigen ein Relais gemäß der Erfindung, dessen Auslösezeit von dem Widerstände der Leitung abhängig ist, und zwar ist Abb. 3 eine Seitenansicht, Abb. 4 die Aufsicht.

Um die Kondensatorklemme 2 ist ein Eisenring herumgelegt, der aus drei Teilen besteht. Die beiden Teile 20 und 21 sind fest angeordnet, und in einem von ihnen gebildeten Spalt dreht sich die Ferrarisscheibe 22. Der dritte Teil 23 dagegen ist um einen Zapfen 24 drehbar und wird bei ordnungsmäßigem Zustande der Leitungsstrecke durch eine Feder 25 in die punktiert dargestellte Stellung zurückgezogen. An seinem ausschwingenden Ende ist eine Schraubenfeder 26 befestigt, die in der ausgeschwungenen Lage einen Faden 27 gespannt hält. Dieser Faden ist um die Achse 28 der Ferrarisscheibe 22 gewickelt und hält die Scheibe in ihrer Ruhestellung fest, so daß die Nase 11 am Anschlag 8 anliegt. Ein Bremsmagnet 29 wird durch eine Wicklung 30 erregt, die über den Spannungswandler 31 von der Kondensator-Idemme 2 gespeist wird. Die Pole des Eisenringes sind mit Kurzschlußringen 32 versehen. Sobald der Strom in der Leitung 1 über einen bestimmten Betrag steigt, wird das Kraftfeld im Eisenring so stark, daß der bewegliche Teil 23 in die ausgezogen dargestellte Lage gezogen wird. Infolgedessen verschwindet die Spannung der Feder 26, und die Ferrarisscheibe beginnt sich zu drehen, und zwar wirkt das Feld des Eisenringes treibend und das Feld des Spannungsmagneten 29 bremsend. Die Geschwindigkeit wächst infolgedessen mit steigender Stromstärke und mit sinkender Spannung. Die Zeit, die die Scheibe 22 braucht, damit ihre Nase 11 den Auslösekontakt 33 schließt, ist also sowohl von der Stromstärke wie von der Spannung abhängig.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Abb. s in Aufsicht. An dem Eisenring 40 ist ein Bimetallstab 41 so befestigt, daß eine Erwärmung des Eisenringes sich auch dem Bimetallstab mitteilt. Der Eisenring ist so bemessen, daß dieMagnetisierungsverluste, die in ihm auftreten, bei normalem Strom so geringfügig sind, daß eine nennenswerte Erwärmung nicht eintritt. Sobald aber der Strom eine bestimmte Grenze überschreitet, nehmen insbesondere die Wirbelstromverluste so stark zu, daß der Ring sich merklich erwärmt und die Bimetallfeder 41 aus der punktiert dargestellten Form in eine mehr gekrümmte Form übergeht. Sie legt sich dadurch an einen immer größeren Teil des Umfanges des Ringes 40 an, so daß ihre Erwärmung um so schneller zunimmt. Bei dieser Krümmung erreicht schließlich das gestreckte Ende 42 der Bimetallfeder den Auslösekontakt 43. Dieser ist an dem Zeiger 44 eines Spannungsmessers 45, befestigt. Bei normaler Spannung steht der Zeiger in der punktierten Lage; bei sinkender Spannung bewegt er sich dem Ende

42 der Bimetallfeder entgegen. Der Spannungszeiger 45 kann auch hier zweckmäßig von der Kondensatorklemme aus gespeist werden.

Da die Bimetallfeder 41 sich um so schneiler krümmt, je größer die Stromstärke ist, und da ihr Weg bis zur Kontaktgabe um so kleiner ist, je mehr der Spannungszeiger 45 infolge der sinkenden Spannung den Kontakt

43 ihr entgegen bewegt hat, so ist auch bei dieser Ausführung die Auslösezeit um so kleiner, je größer die Stromstärke und je kleiner die Spannung ist.

Um die für die Betätigung der Bimetallfeder erforderliche Temperaturerhöhung mögliehst schnell zu erzielen, empfiehlt es sich, den Eisenring an derjenigen Stelle, an der die Bimetallfeder 41 anliegt, mit geringerem Querschnitt auszuführen. In Abb. 5 ist der mit verringertem Querschnitt ausgeführte Teil mit 46 bezeichnet. Der geringere Querschnitt führt höhere magnetische Induktion und entwickelt schon aus diesem Grunde mehr Wärme als der übrige Teil. Infolge seiner kleineren Masse nimmt er schneller eine höhere Temperatur an. Die Wärmeentwicklung kann weiterhin noch dadurch gefördert werden, daß der Teil 46 des Eisenringes nicht lamelliert, sondern massiv ausgeführt wird.

Bei Mehrphasenschaltungen empfiehlt es ich, bei bestimmten Schaltungsanordnungen die Abschaltung der Strecke nicht von der Spannung der eigenen Phase, sondern von der Spannung einer anderen Phase oder einer verketteten Spannung abhängig zu machen. Die Spannung, die den an einer Phase liegen-

den Relais zugeführt wird, wird dann von einer fremden Phase oder von mehreren Phasen entnommen.

Um den für die Erregung der Spannungswicklungen verfügbaren Strom zu vergrößern, kann man auch besondere Kondensatorklemmen derselben oder verschiedener Phase parallel schalten.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Strom- und spannungsabhängiges Leitungsschutzrelais, bei dem ein vom Leitungsstrom erregtes magnetisches Feld ein Drehmoment auf ein bewegliches System des Relais ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses magnetische Feld in einem unmittelbar mit der gestreckten Leitung (1) verketteten Eisenringe (3) erzeugt wird.

2. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 1 für Hochspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zur Beeinflussung des beweglichen Systems des Relais einer Kondensatordurchführung entnommen wird, um welche der vom Leitungsstrom magnetisierte Eisenring (3) herumgelegt ist.

3. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorklemmen, deren Spannung mit dem magnetischen Feld des Eisenringes bei der Auslösung des Schalters zusammenwirkt, an verschiedenen Phasen liegen.

4. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Spannung, die mit dem magnetischen Feld des Eisenringes bei der Auslösung des Schalters zusammenwirkt, mehrere parallel geschaltete Kapazitätswandler angeordnet sind.

5. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftlinienweg des Eisenringes bei normalem Strom unterbrochen ist und bei Überschreitung einer bestimmten Stromstärke in der Leitung durch magnetische Anziehungskraft geschlossen wird.

6. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein beweglicher Teil des Eisenringes das bewegliche System des Relais bei normalem Strom in seiner Ruhelage festhält.

7. Leitungsschutzrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bimetallfeder mit dem Eisenring in so naher Berührung steht, daß sie bei einer Temperaturerhöhung des Eisenringes mit erwärmt wird.

8. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallfeder derart angeordnet ist, daß sie sich bei steigender Temperatur dem Eisenring inniger anschmiegt.

9. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Eisenringes, der mit der Bimetallfeder in Berührung steht, geringeren Querschnitt hat.

ι o. Leitungsschutzrelais nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Eisenringes, der mit der Bimetallfeder in Berührung steht, nicht lamelliert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen