DE1091209B - Relaisanordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zur Lösung verschiedener Aufgaben in der Schutztechnik ist die Forderung gestellt, ein Schutzrelais nur innerhalb eines kleinen Winkelbereiches zwischen Strom und Spannung auslösen zu lassen, dagegen im übrigen größeren Winkelbereich das Relais sicher zu sperren. Eine solche Forderung ist z. B. bei Bahnleitungen zu erfüllen, wenn ein Fahrdraht mit schlecht leitendem Erdboden am Bahnkörper, z. B. Schotter od. dgl., in Berührung kommt. Durch den hohen Übergangswiderstand entsteht dabei ein Fehlerstrom, der wesentlich kleiner als der eigentliche Betriebsstrom ist, so daß eine Überstromauslösung des Relais nicht erfolgen kann. Da infolge des hohen Übergangswiderstandes der Fehlerstrom gegenüber der Spannung nur um einen kleinen Winkel phasenverschoben ist, der wesentlich kleiner als der infolge starker induktiver Anteile im fehlerfreien Zustand ist, gelingt das Auslösen des Schutzrelais mit wattmetrischen oder Brückenstromrelais nicht oder nur unter sehr großem Aufwand, wobei ein einwandfreies Arbeiten nicht gewährleistet werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Relaisanordnung, die nur innerhalb eines kleineren Bereiches der Phasenverschiebung zwischen zwei insbesondere sinusförmigen Spannungen und/oder Strömen anspricht und die dabei mit einfachen betriebssicheren Schaltungselementen verwirklicht wird. Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich von dem Bekannten dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, die die zu vergleichenden elektrischen Größen in bei den Nulldurchgängen auftretende Impulse umwandeln und diese Impulse nur bei gleichzeitigem Auftreten oder bei so geringfügig verschobenem Auftreten, daß mindestens wesentliche Teile beider Vergleichsimpulse sich zeitlich überschneiden, eine Betätigung des Relais veranlassen.

Es ist zwar beim Hochfrequenzvergleichsschutz bekannt, die Nulldurchgänge des Stromes zur Impulserzeugung auszunutzen und auf diese Weise die Stromhalbwellen in beiden Leitungsenden hinsichtlich ihrer gegenseitigen Lage zu vergleichen. Dabei handelt es sich aber um die Auslösung eines Relais innerhalb sehr großer Winkelbereiche der Phasenverschiebung der Ströme am Anfang und Ende der Leitung. Eine Auslösung von Relais innerhalb kleiner Winkelbereiche oder bei einem Winkel Null ist hierbei weder beabsichtigt noch möglich.

Einzelheiten der Erfindung sind an Hand einiger Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung nachfolgend näher erläutert.

In Fig. 1 ist der höchstzulässige Winkel zwischen einer Spannung E und einem Strom / mit α bezeichnet. Innerhalb des Winkelbereiches darf dabei eine Auslösung eines Schutzrelais im Fehlerfalle erfolgen. Im Relaisanordnung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

DipL-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,

und Dipl.-Phys. Werner Joachim, Berlin-Frohnau,

sind als Erfinder genannt worden

Normalbetrieb ist die Phasenverschiebung zwischen E und / größer als α und liegt im Bereich des Winkels 360 — a, in dem mit Sicherheit eine Auslösung des Schutzrelais unterbleiben muß.

In den Fig. 2 a und 2 b sind in anderer Darstellung nochmals die gleichen Verhältnisse gezeigt. Durch nachfolgend noch näher beschriebene, an sich bekannte Mittel wird beim Nulldurchgang der Spannung E und des Stromes / ein Impuls E' bzw. /' gemäß Fig. 2 c erzeugt, die beide eine Auslösung des Schutzrelais veranlassen, wenn sie gleichzeitig oder zeitlich nur so wenig verschoben auftreten, daß mindestens wesentliche Teile ihrer Fläche in Deckung sind (schraffierte Fläche). Es ist hierbei zu erwähnen, daß die Abbildungsmaßstäbe für die Ordinaten der einzelnen Fig. 2 a bis 2 c nicht gleichgewählt sind, sondern nur die zeitlichen Zusammenhänge gezeigt sind.

Nach Fig. 3 dienen zur Erzeugung von Impulsen bei jedem zweiten■ Nulldurchgang zwei kleine stark gesättigte Zwischenwandler 2 und 4, die an den Strombzw. Spannungspfad angeschaltet sind, Die gewünschte Phasenverschiebung-α kann dabei durch ein verstellbares i?C-Glied 1 und 3 am Spannungspfad in einem gewissen Bereich eingestellt werden. An der Sekundärseite der beiden Zwischenwandler 2 und 4 werden die beispielsweise positiven Impulse E' und /' abgenommen und zur Sperrung von Dioden 7 und 8 benutzt. Jede Diode ist in Reihe mit der Sekundärwicklung eines der beiden Zwischenwandler geschaltet, und die beiden Reihenschaltungen liegen einander parallel. Zwischen jeder Diode und der ihr zugeordneten Wandlerwicklung ist je ein Widerstand 5 bzw. 6 angeschlossen, die beide mit ihrem anderen Ende gemeinsam an den Minuspol einer Gleichstromquelle gelegt sind. An

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den Pluspol der Gleichstromquelle ist über einen Vorwiderstand der beiden Dioden gemeinsame Verbindungspunkt A angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt und den beiden Sekundärwicklungen gemeinsamen Verbindungspunkt B ist noch eine Diode 9 eingefügt, die den Stromkreis der Sättigungswicklungen und der Dioden 7 bzw. 8 schließt. Ein Schutzrelais 10 liegt über dem Vorwiderstand zwischen dem Plus- und Minuspol der Gleichstromquelle.

Solange keine Impulse E' und /' auftreten, kann das Schutzrelais 10 nicht ansprechen, da die Parallelpfade, bestehend aus den Dioden 7 bzw. 8 und den Widerständen 5 bzw. 6, stromdurchlässig sind und somit am Schutzrelais nur einen so geringen Spannungsabfall zur Wirkung kommen lassen, daß ein Ansprechen des Schutzrelais unterbleibt. Wenn dagegen bei gleichzeitigem Auftreten beider Impulse die beiden Parallelpfade durch Sperren der Dioden 7 und 8 undurchlässig sind, wird das Potential am Punkte so weit angehoben, daß die am Relais 10 auftretende Spannung zu dessen Ansprechen ausreicht.

Eine entsprechende Betätigung des Relais 10 kann auch für eine Hallgeneratoranordnung nach Fig. 4 erreicht werden. Die mit den in Fig. 3 übereinstimmenden Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht näher erwähnt. Einer Magnetisierungswicklung 13 einer Drossel 11 mit einem Eisenkern 12 mit Luftspalt wird der Stromimpuls /' zugeführt, während den Steuerelektroden eines im Luftspalt angeordneten Hallgenerators 14 der Spannungsimpuls E' unmittelbar zugeleitet wird. Im Hallkreis liegt das Relais 10, das nur bei gleichzeitigem Auftreten beider Impulse von einer ebenfalls impulsartigen Hallspannung beaufschlagt wird.

Zur genaueren zeitlichen Festlegung der Impulse kann durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise elektronischer Art, eine Vergrößerung der Impulse erfolgen, die anschließend durch Zenerdioden abgeschnitten und durch Transistorverstärker verstärkt und gegebenenfalls in ihrer Zeitdauer verändert werden, so daß etwa rechteckförmige Impulse erhalten werden.

Ferner kann es zweckmäßig sein, durch mechanische oder elektronische Verzögerungsglieder an sich bekannter Art das Ansprechen des Schutzrelais zu verzögern gegenüber dem Auftreten der Impulse. Durch Vorschalten von Stromrelais bzw. entsprechend wirkenden elektronischen Mitteln bekannter Art kann weiterhin der untere und obere Ansprechwert des Schutzrelais hinsichtlich einer oder beider Meßgrößen veränderbar gemacht werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Relaisanordnung, die nur innerhalb eines kleinen Bereiches der Phasenverschiebung zwischen zwei insbesondere sinusförmigen Spannungen und/oder Strömen anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die zu vergleichenden elektrischen Größen in bei den Nulldurchgängen auftretende Impulse umwandeln und diese Impulse nur bei gleichzeitigem Auftreten oder bei so geringfügig verschobenem Auftreten, daß mindestens wesentliche Teile beider Vergleichsimpulse sich zeitlich überschneiden, eine Betätigung des Relais veranlassen.

2. Relaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Impulserzeugung stark gesättigte Zwischenwandler dienen und daß zur Einstellung der meßbaren Phasenverschiebung mindestens einem Zwischenwandler ein verstellbares 2?C-Glied zugeordnet ist.

3. Relaisanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Relais ein diesen überbrückender Doppelparallelpfad angeordnet ist, der nur bei gleichzeitigem oder nahezu gleichzeitigem Auftreten beider Impulse durch diese gesperrt ist, so daß nur in diesem Falle das Relais betätigt wird.

4. Relaisanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelparallelpfad aus zwei parallelen Dioden in Reihe mit je einem Widerstand besteht und daß zur Sperrung der Dioden diese an die Sekundärwicklungen der beiden Zwischenwandler angeschlossen sind.

5. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hallgenerator in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen beider Zwischenwandler gebracht ist und <daß das Relais im Hallkreis liegt.

6. Relaisanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung möglichst rechteckförmiger Impulse die Strom- und/oder Spannungsimpulskurven durch elektronische Mittel vergrößert, darauf durch Zenerdioden abgeschnitten und die beschnittenen Impulse durch Halbleiterverstärker verstärkt sowie gegebenenfalls in ihrer Zeitdauer verändert werden.

7. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais in seinem Ansprechen durch ein mechanisches oder elektronisches Zeitwerk verzögerbar ist.

8. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und/oder untere Ansprechgrenze für das Relais durch ein vorgeschaltetes Stromrelais oder eine entsprechende elektronische Schaltung veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1009274; Deutsche Elektrotechnik, 1956, Absatz Elektrofertigung, S. 10 und 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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