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Anordnung zur Erfassung des Vorzeichens von Erdschlußwischern in Wechselstromanlagen
Um das Vorzeichen von Erdschlußwischern zu erfassen, hat man wattmetrische Relais
verwendet, die vom Summenstrom und der Nullpiuiktverlagerung&spniiung erregt
wer den. Jedoch hat man damit keine befriedigenden Ergebnisse erzielt, weil solche
Relais von dem Produkt der Effektivwerte von Strom und Spannung abhängig sind und
bei gewissen Phasenverschiebungswinkeln zwischen Strom und Spannung kein ausreichendes
Drehmoment entwickeln können, wie es für die Erfassung von kurzzeitigen Wischern
notwendig ist.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zur Erfassung von Erdschlußwischern
Röhrenschaltungen zu verwenden, welche gegenüber wattmetrischen Erdschlußanzeigevorrichtungen
den Vorteil geringerer Trägheit besitzen.
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Man ist jedoch gezwungen, Röhren zu verwenden, die jederzeit stromdurchlässig
werden können, und muß dabei in Kauf nehmen, daß diese Rähren von Zeit zu Zeit durch
neue ersetzt werden müssen, weil sie nur eine begrenzte Lebensdauer besitzen.
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Gemäß der Erfindung wird zur Erfassung des Vorzeichens von Erdschlußwischern
in Wechselstromanlagen ein unmittelbar, d. h. ohne zwischengeschaltete Gleichrichter,
vom Erdschlußstrom erregtes polarisiertes Gleichstromrelais solcher Trägheit angewendet,
daß es auf die einzelnen Wechselstromhalbwellen nicht anspricht, so daß seine Ausschlagsrichtung
nur von der Richtung der im Erdschlußstrom enthaltenen Gleichstromkomponente abhängig
ist.
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Man kann sowohl beim Strom wie auch in der Spannung ein entsprechend
gesteu,grtes polarisiertes Gleichstromrelais vorsehen, um festzustellen, ob der
Wischer während der positiven oder während der negativen Halbwelle der Spannung
erfolgt. Die Ausschlagsrichtung des Gieichstrornrelais ist, je nachdem ob der Überschlag
während der positiven Halbwelle oder der negativen Halbwelle erfolgt, verschieden,
so daß es hier auf die Feststellung ankommt, ob die Gleichstromkomponente im Strom
dasselbe oder das entgegengesetzte Vorzeichen hat wie die zu gleicher Zeit in der
Spannung auftretende Gleichstromkomponente. Man erhält also eine eindeutige Anzeige
dafür, ob der Erdschluß wischer rechts oder links von der Meßstelle aufgetreten
ist, wenn man die Ausschlagsrichtungen des vom Strom gesteuerten und des von der
Spannung gesteuerten Gleichstromrelais einander derart zuordnet, daß gleiche Ausschlagsrichtungen
der beiden Relais stets die Bedeutung haben, daß der Fehler nach der einen Seite
vom Relaisort aus betrachtet zu suchen ist, während ungleiche
Ausschlagsrichtungen
beider Relais die Bedeutung haben, daß der Fehler auf der anderen Seite vom Relaisort
aus betrachtet entstanden ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von schematischen
Ausführungsbeispielen erläutert.
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In Fig. 1 sind links ein Stromwandler 1 und rechts ein Spannungswandler
2 dargestellt. Der Stromwandler wird vom Summenstrom erregt, der Spannungswandler
von der Nullpunktverlagerungsspannung. Im Sekundärkreis des Stromwandlers I liegt
ein polarisiertes Relais 3 mit einem Umschaltkontakt 4.
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Im Sekundärkreis des Spannungswandlers 2 liegt ein polarisiertes Relais
5 mit einem Umschaltkontakt 6. Wenn beide UTmschaltkontakte ihre obere Stellung
einnehmen, wird ein Anzeigegerät oder Relais 7 ausgelöst, während, wenn beide Kontakte
die untere Stellung einnehmen, ein Anzeigegerät oder Relais 8 erregt wird. Diese
Anordnung führt nur dann zu einem Ansprechen der Vorrichtung 7 oder 8, wenn die
Relais 3 und 5 gleiche Ausschlagsrichtung besitzen. Wenn beispielsweise die Gleichstromkomponente
im Strom positiv ist und desgleichen die Gleichstromkomponente in der Spannung,
dann wird die Anordnung 7 ausgelöst wenn aber die Gleichstromkomponenten im Strom
und in der Spannung negativ sind, wird die Vorrichtung 8 betätigt. Wenn allein im
Strom oder allein in der Spannung eine Gleichstromkomponente auftritt, wird nur
der Kontakt 4 oder nur der Kontakt 6 vorübergehend ausschlagen. Eine Anzeige oder
eine Relaiswirkung wird dadurch nicht ausgelöst, weil nicht beide Kontakte gleichzeitig
geschlossen werden.
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Mit den Einrichtungen 7 und 8 kann man beispielsweise Zählwerke verbinden,
so daß man nach einer längeren Zeit feststellen kann, daß Erdschlußwischer meistens
bei der positiven Halbwelle einer Spannung und seltener bei der negativen Halbwelle
eintreten oder umgekehrt. Hieraus können Schlüsse z. B. für erforderliche Schutzmaßnahmen
oder Änderungen der Anlage gezogen werden.
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Um nur den ersten Ausschlag zur Anzeige zu bringen, nachträglich
Ausschläge jedoch nicht anzuzeigen, kann man eine Schaltung der Signalvorrichtungen
7 und 8 gemäß Fig. 2 vorsehen. Der Erregerkreis für die Fallklappe 7 ist dort davon
abhängig, daß nicht zuvor bereits der Erregerkreis der Fallklappe 8 einen Ruhekontakt
II geöffnet hat.
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Entsprechend umgekehrt ist die Erregung der Fallklappe 8 unmöglich,
wenn vorher bei Erregung der Fallklappe 7 ein Ruhekontakt 12 geöffnet worden ist.
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Ferner zeigt Fig. 2 Mittel, um die Wechselstrombelastung der Spulen
der Relais 3 und 5 zu verringern. Diese Mittel bestehen z. B. darin, daß im Stromwandlersekmidärkreis
eine Stromaufteilung zwischen der Spule 3 und einem hohen Wechselstromleitwert I
vorgenommen wird. Wenn ferner mit der Relaisspule 3 ein hoher Wechselstromwiderstand
13 in Reihe geschaltet wird, wird dadurch die Wirksamkeit der Stromteilung gesteigert.
Im Spannungssystem ist ein Wechselstromleitwert 15 unmittelbar der Wicklung des
Relais 5 parallel geschaltet, und dieser Parallelschaltung ist ein hoher NVechselstromwiderstand
I6 mit zweckmäßig kleinem Gleichstromwiderstand vorgeschaltet.
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Die Anordnungen in den Fig. 1 und 2 führen nur dann zu einer Anzeige
oder einer Relaiswirkung, wenn die Umschaltkontakte, die vom Strom und von der Spannung
gesteuert werden, nach der gleichen Seite ausschlagen. Bei entgegengesetztem Ausschlag
erfolgt keine Anzeige.
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Fig. 3 dagegen zeigt eine Anordnung, bei der sowohl bei übereinstimmenden
Ausschlagsrichtungen als auch bei entgegengesetzten Ausschlags richtungen Anzeigevorrichtungen
oder Relais ausgelöst werden. Das Gleichstromrelais 3 steuert dabei zwei Umschaltkontakte
21 und 22. Auch das Gleichstromrelais 5 steuert zwei l; mschaltkontakte 23 und 24.
Die Kontakte 22 und 24 sind geschaltet wie die Kontakte-l. und 6 in Fig. 1. Sie
steuern je eine Anzeigevorrichtung 7 und 8.
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Die Kontakte 22 und 23 dagegen rufen nur bei ungleicher Ausschlagsrichtung
eine Anzeige hervor. Wenn der Stromkontakt 2I die untere Stellung, der Spannungskontakt
23 dagegen die obere Stellung einnimmt, wird ein Signal 25 und im umgekehrten Fall
ein Signal 26 ausgelöst. Diese Anordnung mit vier Signaleinrichtungen zeigt bei
gleicher Ausschlagsrichtung beider Relais durch die Signale 7 und 8 an, ob die Gleichstromkomponente
im Strom und Spannung positiv oder negativ war. Sie zeigt bei ungleichem Ausschlag
der Relais 3 und 5 durch die Signale 25 und 26 an, ob bei der entgegengesetzten
Ausschlagsrichtung beider Relais die Stromkomponente positiv und die Spannungskomponente
negativ oder umgekehrt die Stromkomponente negativ und die Spannungskomponente positiv
war. Man kann aus Fig. 3 entnehmen, daß der Fehler von der Relaisstelle aus nach
der einen Seite zu suchen ist, wenn eins der Signale 7 und 8 wirksam wird, und daß
die Uberschlagsstelle nach der anderen Seite zu suchen ist, wenn eins der Signale
25 und 26 anspricht. Gleichzeitig erkennt man auch, bei welcher Halbwelle der Spannung
der Fehler entstanden ist. Man kann damit auch beispielsweise durch eine Beobachtung
über
eine längere Zeit hinweg oder durch ein Zählwerk, welches die Uberschläge bei positiver
und bei negativer Spannungshalbwelle getrennt zählt, sowie ein weiteres Zählwerk,
welches die Uberschläge im Abschnitt rechts von der Überwachungsstelle sowie die
Überschläge links von der Uberwachungsstelle zählt, ermitteln, wo die häufigsten
Überschläge eintreten und bei welcher Spannungswelle sie sich meistens ereignen.
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Die Anordnung in Fig. 3 läßt sich, wie Fig. 4 zeigt, erheblich vereinfachen,
wenn es lediglich darauf ankommt, festzustellen, in welcher Richtung vom Relaisort
aus die Fehlerstelle zu suchen ist. Es genügt in diesem Fall, wenn nur eins der
beiden Relais 3 und 5 zwei Umschaltkontakte besitzt.
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Ferner genügen auch zwei Anzeigevorrichtungen oder Relais 31 und
32, von denen die eine jedesmal in T-ätigkeit tritt, wenn die beiden Relais 3 und
5 nach der gleichen Richtung aus schlagen, während das zweite in Tätigkeit tritt,
wenn die Relais nach entgegengesetzten Seiten aus schlagen. In Fig. 4 besitzt beispielsweise
das Stromrelais 3 zwei ITmschaltkontakte 35 und 34, während das Spannungsrelais
5 nur einen Umschaltkontakt 35 besitzt. Durch die Kontakte 33 und 35 wird die Signaleinrichtung
3I gesteuert. Durch den Kontakt 34 wird im Verein mit Kontakt 35 die Signaleinrichtung
32 gesteuert, die nur dann ansprechen kann, wenn die Überschlagsrichtung dieser
Kontakte entgegengesetzt ist.
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Es bedeutet das Aufleuchten der Lampe 31, daß der Fehler beispielsweise
rechts vom Relaisort entstanden ist, wähnend das Aufleuchten der Lampen 32 anzeigt,
daß der Überschlag links vom Relais ort lag.
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Es sind in den Schaltungsschemen nicht die Vorrichtungen dargestellt,
mit deren Hilfe die Vorrichtungen 7, 8, 25 und 26, 3I und 32 trotz nur vorübergehender
Erregung eine Daueranzeige bewirken können. Dieses tritt ein, wenn beispielsweise
die Anzeigevorrichtung in Fallklappen besteht, welche nach ihrer Auslösung in der
Anzeigestellung liegenbleiben. Auch können Relais mit elektromagnetischer oder mechanischer
Selbsthaltung verwendet werden. Die Zurückstellung der Fallklappen oder der Relais
mit Selbsthaltung kann dann von Hand erfolgen, wobei zweckmäßig ein Alarm bei der
Auslösung dieser Vorrichtungen ertönt, oder auch automatisch durch ein Zeitwerk
nach Ablauf einer gewissen Wartezeit und zweckmäßig auch nach vorheriger Registrierung
oder Fernmeldung. Es ist auch möglich, die Vorrichtungen nicht unmittelbar, wie
dargestellt, zu steuern, sondern sie beispielsweise durch Hilfsrelais zu steuern,
wodurch dann z. B. die Verwendung von Lampensignalen an Stelle von Fallklappen möglich
wird. Die Verwendung von Hilfsrelais ergibt weiterhin noch die Möglichkeit der Fernanzeige
und macht den Anschluß einer Zählvo,rrichtung sehr einfach.