DE1463595C - Richtungsrelais - Google Patents

Description

gesehen die Kurzschlußstelle liegt. Es müssen also 15 lage mit dem aus dem Strom in dem zu überwachen-

Richtungsentscheide vorgenommen werden. Solche den Netzwerk abgeleiteten Strom J 2 übereinstimmt. Richtungsentscheide werden von Relaisanordnungen
getroffen, die im allgemeinen als Richtungsrelais be

zeichnet werden.

Die Güte eines Richtungsrelais wird vor allem da- 20 führt.

Der Primärwicklung w2 wird der in dem Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators liegenden Schaltungsmitteln 5 erzeugte Zusatzstrom /3 zuge-

Im Kreis des anderen Eingangs des Ringmodulators ist außer den bereits erwähnten Schaltungsmitteln 5 der aus den beiden gleich großen Widerständen R 2 und R3 bestehende Spannungsteiler angeordnet,

durch bestimmt, ob für in der Nähe seiner Einbaustelle auftretende Kurzschlüsse noch eine einwandfreie Richtungsbestimmung durchgeführt wird. Das Richtungsrelais gemäß der Erfindung, das eine gute

Richtungsselektivität bzw. eine in Sperrichtung ein- 25 an dem der aus dem Strom in dem zu überwachen-. stellbare Auslösezone besitzt, ist dadurch gekenn- den Netzwerk abgeleitete Strom /2 die Spannung U1 zeichnet, daß die Schaltungsmittel im Kreise des an- erzeugt. .Der an die Sekundärwicklung wS des deren Einganges des Ringmodulators derart bemessen Stromwandlers St angeschlossene WiderstandR 4, der sind, daß beim Auftreten einer bezüglich des Stromes auch durch einen Transformator ersetzt werden kann, in dem zu überwachenden Netzwerk gegenphasigen 30 dient zur Gewinnung der dem Strom in dem zu überspannung an dem zu überwachenden Netzwerk der wachenden Netzwerk proportionalen Spannung U 2. aus dieser abgeleitete Strom bis zu einer durch die An die Mittelanzapfung 1 der Sekundärwicklung

gewünschte Ansprechempfindlichkeit in Sperrichtung wl des Transformators Tr und an den zwischen den bestimmten Amplitude durch den Zusatzstrom korn- Widerständen R2 und A3 liegenden Schaltungspensiert ist und daß beim Auftreten einer bezüglich 35 punkt2 ist das polarisierte Relais N angeschlossen, des Stromes in dem zu überwachenden Netzwerk dessen Ruhekontakt zum Richtungsentscheid benutzt gleichphasigen Spannung an dem zu überwachenden wird. Zur Beschleunigung des Richtungsentscheides Netzwerk der Zusatzstrom eine Auslösung des polari- ist es vorteilhaft, dem Kontakt keine mechanische sierten Relais auch dann bewirkt, wenn der aus der Vorspannung zu geben. Wäre nämlich eine mecha-Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk ab- 40 nische Vorspannung vorhanden, dann würde diese geleitete Strom sehr klein ist bzw. Null ist. eine wenn auch schwache Durchbiegung der Betäti-

Es ist bekannt, ein Distanzrelais mit einem rieh- gungsorgane des polarisierten Relais N verursachen, tungsempfindlichen Organ auszurüsten, das aus nicht- Die Öffnung des Kontaktes wäre dann durch die linearen Impedanzelementen in Modulatorschaltung erforderliche Aufhebung der Durchbiegung, bei der (Ringmodulator) und einem polarisierten Relais ge- 45 noch keine Öffnung erfolgen würde, verzögert. Man bildet ist, das an der Ausgangsseite der Modulator- zieht es deshalb vor, die Einstellung der Betätigungsschaltung angeschlossen ist. Dem einen Eingang des organe des polarisierten Relais N derart vorzuneh-Ringmodulators wird ein aus der Spannung an dem men, daß bei Stromlosigkeit des polarisierten Rezu überwachenden Netz abgeleiteter Strom und ein laisN der Ruhekontakt ohne mechanische Vorspanvom überwachten Netzstrom abgeleiteter Zusatz- 50 nung geschlossen ist.

strom, dem anderen Eingang des Ringmodulators ein Wird das Richtungsrelais bei Kurzschluß infolge

vom überwachten Netzstrom abgeleiteter Strom und Schließens der zu einem Überstromrelais gehörenden ein von der überwachten Spannung abgeleiteter Zu- Kontakte al und a2 an das zu überwachende Netzsatzstrom zugeführt. Dabei ist der dem einen Ein- werk angeschlossen, dann wird der aus der Spangang des Ringmodulators zugeführte Zusatzstrom 55 nung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleitete mit dem dem anderen Eingang des. Ringmodulators Strom/1 zusammen mit dem Zusatzstrom/3 dem zugeführten, vom überwachten Netzstrom abgeleite- einen Eingang des Ringmodulators zugeführt. Durch ten Strom identisch. Ein solches Relais weist jedoch den Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators die typischen Merkmale eines Mischimpedanzrelais wird von der dem Strom in dem zu überwachenden auf, dessen einen Kreis darstellende Auslöschcharak- 60 Netzwerk proportionalen Spannung 1/2 der Strom/2 teristik zwecks Berücksichtigung des Lichtbogen- getrieben. Entsprechend der bekannten Wirkungswiderstandes aus dem Koordinatenmittelpunkt heraus weise des Ringmodulators ist dann der Strom / durch verschoben ist. Außerdem zeigt es nicht jeden in Aus- das polarisierte Relais N nach Betrag und Richtung löserichtung liegenden Kurzschluß an, sondern spricht von der Phasenlage der Ströme/1 und /2 zueinnur in den Fällen an, in denen die Impedanz des 65 ander abhängig.

kurzgeschlossenen Leitungsabschnittes innerhalb des den Auslösebereich beschreibenden Kreises liegt.
In der Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Richtungs-

Liegt ein Kurzschluß in Auslöserichtung vor, dann
wird der aus der Spannung am Netzwerk abgeleitete
Strom 71 durch den phasengleichen Zusatzstrom/3

verstärkt, und es fließt ein Strom / durch das polarisierte Relais JV, der den Ruhekontakt des Relais in kürzester Zeit sicher schließt und dadurch die Auslösung verursacht. Mit Hilfe des in den im Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators liegenden Schaltungsmitteln 5 erzeugten Zusatzstromes/3 ist es also möglich, eine Auslösung des polarisierten Relais auch dann zu erreichen, wenn der aus der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleitete Strom 71 sehr klein bzw. Null ist.

Tritt ein Kurzschluß in Sperrichtung auf, dann ändert sich die Phasenlage des in dem zu überwachenden Netzwerk fließenden Stromes um 180° und damit auch die Phasenlage der an dem anderen Eingang des Ringmodulators liegenden Spannung 171 sowie des Zusatzstromes /3. Die in den Wicklungen w 2 und w 3 des Transformators Tr auftretenden Durchflutungen sind demzufolge gegenphasig zueinander und kompensieren sich teilweise. Überwiegt die Durchflutung in der Wicklung w3, dann entsteht ein Strom I, der den Ruhekontakt des polarisierten Relais// öffnet. Da sich die Amplitude des Zusatzstromes /3 mittels entsprechend dimensionierter Schaltungsmittel S in weiten Grenzen einstellen läßt, ist es möglich, in Sperrichtung einen Auslösebereich gewünschter Ausdehnung festzulegen. Liegt beispielsweise das Richtungsrelais im Zuge einer Abzweigleitung in der Nähe einer Sammelschiene, dann ist es oft erwünscht, mit dem Richtungsrelais einen Teil der an sich in Sperrrichtung angeordneten Sammelschienen mit zu überwachen.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Richtungsrelais dargestellt, bei dem die Schaltungsmittel eine Stromverzweigung bilden, in deren beiden Zweigen 7 und 8 die stromunabhängigen Widerstände R S und R 6 liegen.

Die an dem Widerstand R 4 abfallende, dem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk proportionale Spannung U 2 ruft den Strom 72 hervor, der sich in einen durch den Stromzweig 7 fließenden Strom 7 3 und einen durch den Stromzweig 8 fließenden Strom 74 aufteilt. Beide Ströme wachsen proportional mit der Spannung £72 und sind, da diese Spannung dem im Netzwerk fließenden Strom proportional ist, ebenfalls dem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk proportional.

Tritt ein Kurzschluß auf, dann bricht die Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk zusammen, und der aus dieser Spannung abgeleitete Strom 71 wird sehr klein. Die dem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk proportionale Spannung U 2 wächst an, und es nimmt damit auch der durch den Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators fließende Strom 72 zu, der sich entsprechend der Größe der in den Stromzweigen 7 und 8 liegenden Widerstände R 5 und R 6 in die Ströme 73 und 74 aufteilt.

Tritt ein Kurzschluß in Auslöserichtung auf, dann soll die Schaltung so ausgeführt sein, daß der Strom 71 und der Zusatzstrom 73 in Phase sind. Es fließt in der Sekundärwicklung wl des Transformators Tr dann ein Strom Jx, der zusammen mit dem Strom 72 einen Strom 7 durch das polarisierte Relais N bewirkt, der den Ruhekontakt sicher schließt. Das ist auch der Fall, wenn der Strom 71 Null ist und nur der Strom 73 wirksam ist.

Tritt ein Kurzschluß in Sperrichtung auf, dann ändert der Strom 71 seine Phasenlage um 180°. Ist die in der Primärwicklung w3 des Transformators Tr durch den Strom 71 erzeugte Durchflutung kleiner oder gleich der durch den Zusatzstrom 73 in der Primärwicklung vv2 erzeugten Durchflutung, so behält der Strom Jx seine ursprüngliche Phasenlage in bezug auf den Strom 72 bei, und der Strom / schließt weiterhin den Ruhekontakt des polarisierten Relais N. Überwiegt die Durchflutung in der Primärwicklung w 3 die Durchflutung in der Primärwicklung w2, dann ändert sich die Phasenlage von Jx um 180°, und der Strom / öffnet den Ruhekontakt.

Da der Zusatzstrom 73 proportional mit dem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk und der aus der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleitete Strom 71 proportional mit der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk anwächst, sperrt das Richtungsrelais unabhängig von der Größe des in dem zu überwachenden Netzwerk fließenden Stromes stets bei derselben Impedanz. Das Richtungsrelais besitzt also in Sperrichtung eine Auslösezone, deren Ausdehnung von der Größe des im zu überwachenden Netzwerk fließenden Stromes nahezu unabhängig ist.

In vielen Fällen wird ein Richtungsrelais benötigt, das eine sehr gute Richtungsselektivität, d. h. eine möglichst kleine Auslösezone in Sperrichtung besitzt. Ein Richtungsrelais gemäß der Erfindung, das diese Ansprüche erfüllt, ist in der F i g. 3 dargestellt.

Die Schaltungsmittel bilden wiederum eine Stromverzweigung, in deren Zweig 9 die beispielsweise aus antiparallelgeschalteten Gleichrichtern G 5 und G 6 bestehenden stromabhängigen Widerstände und in deren Zweig 10 in Reihe mit der Primärwicklung w2 des Transformators Tr der stromunabhängige Widerstand R 7 liegt. Man gewinnt auf diese Weise ein Richtungsrelais, das, wie die nachfolgenden Erläuterungen zeigen werden, bei hohen in Sperrichtung fließenden Kurzschlußströmen eine außerordentlich kleine Auslösezone in Sperrichtung besitzt und daher eine große Richtungsempfindlichkeit aufweist.

Der im Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators fließende Strom 72 teilt sich in einen durch den Stromzweig 9 fließenden Strom 75 und einen durch den Stromzweig 10 fließenden Strom 73 auf. Die an den antiparallelgeschalteten Gleichrichtern vom Strom75 erzeugte Spannung i/3 ist in ihrer Amplitude durch die Schwellspannung der verwendeten Gleichrichter begrenzt. Infolgedessen kann durch den Stromzweig 10 maximal nur der Strom 73 fließen, der infolge der Spannung U 3 durch die Primärwicklung w 2 des Transformators Tr und den mit dieser Wicklung in Reihe liegenden Widerstand R 7 getrieben wird. Steigt die Spannung U 2 am Widerstand R 4 infolge wachsenden Stromes in dem zu überwachenden Netzwerk an, dann kann wegen der begrenzenden Wirkung der antiparallelgeschalteten Gleichrichter G 5 und G 6 der Zusatzstrom 73 einen Maximalwert nicht überschreiten.

Für in Auslöserichtung auftretende Kurzschlüsse erfüllt der in den Schaltungsmitteln erzeugte Zusatzstrom 73 dieselbe Funktion wie in den vorauf gehenden Ausführungsbeispielen. Es soll an dieser Stelle daher nur auf die entsprechenden Abschnitte der Beschreibung verwiesen werden.

Tritt ein Kurzschluß in Sperrichtung auf, dann steigt die durch den Zusatzstrom 73 in der Primärwicklung w 2 erzeugte Durchflutung mit wachsendem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk nur bis

zu einem konstanten Wert an. Der aus der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleitete Strom 71 braucht daher in der Primärwicklung w 3 zur Kompensation der Durchflutung in der Primärwicklung W 2 nur eine entsprechend begrenzte Durchflutung erzeugen. Daher nimmt mit zunehmendem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk die Auslöseimpedanz in Sperrichtung ab.

In einigen Fällen, beispielsweise dann, wenn das Richtungsrelais zwar im Zuge einer Abzweigleitung, jedoch in der Nähe einer Sammelschiene angeordnet ist, und eine Überwachung eines Teiles der in Sperrrichtung liegenden Sammelschiene vorgenommen werden soll, ist es vorteilhaft, ein Richtungsrelais zu verwenden, dessen Impedanz in Sperrichtung nicht eine so große Abhängigkeit vom in dem zu überwachenden Netzwerk fließenden Strom aufweist, wie das in der F i g. 3 beschriebene Richtungsrelais. Ein Ausführungsbeispiel eines Richtungsrelais gemäß der Erfindung, bei dem die Impedanz, bei der noch gerade eine Auslösung in Sperrichtung erfolgt, bzw. die Auslösezone in Sperrichtung in Abhängigkeit von der Größe des bei Kurzschluß in Sperrichtung in dem zu überwachenden Netzwerk fließenden Stromes durch entsprechende Dimensionierung der Schaltungsmittel in weiten Bereichen den Gegebenheiten an der Einbaustelle angepaßt werden kann, zeigt die Fig. 4.

Die Schaltungsmittel bilden wiederum eine Stromverzweigung, die aus den Zweigen 11 und 12 besteht. Im Stromzweig 11 sind stromabhängige Widerstände, die hier aus zwei antiparallelgeschalteten Gleichrichtern G 7 und G 8 bestehen, in Reihe mit dem stromunabhängigen Widerstand R 8 angeordnet. Der andere Stromzweig 12 wird von der Reihenschaltung der Primärwicklung w 2 des Transformators Tr und dem stromunabhängigen Widerstand R 9 gebildet. An dem zwischen den antiparallelgeschalteten Gleichrichtern G 7 und G 8 und dem stromunabhängigen Widerstand R 8 liegenden Schaltungspunkt 13 und dem zwischen der Primärwicklung w2 und dem stromunabhängigen Widerstand/? 9 des Stromzweiges 12 liegenden Schaltungspunkt 14 ist der stromunabhängige Widerstand RIO angeschlossen.

Wie die F i g. 4 erkennen läßt, stellt dieses Richtungsrelais eine Kombination der in den Fig. 2 und 3 beschriebenen Richtungsrelais dar.

Ist das Richtungsrelais bei einem in dem zu überwachenden Netzwerk auftretenden Kurzschluß nach Betätigung der Kontakte al und <z2 an das zu überwachende Netzwerk angeschlossen, dann fließt im Kreis des anderen Einganges des Ringmodulators der Strom 72, der dem im zu überwachenden Netzwerk fließenden Strom proportional ist. Der den Stromzweig 12 durchfließende Zusatzstrom 73 ist jedoch nicht nur von der Schwellspannung der antiparallelgeschalteten Gleichrichter G 7 und G 8 abhängig, sondern wird auch durch die Widerstände R 8, R 9 und R10 beeinflußt.

Für einen in Auslöserichtung auftretenden Kurzschluß erfüllen die Schaltungsmittel die wiederholt beschriebene Funktion. Für in Sperrichtung auftretende Kurzschlüsse läßt sich durch entsprechende Dimensionierung der stromabhängigen und der stromunabhängigen Widerstände jeder Verlauf der Auslöseimpedanz in Abhängigkeit vom Kurzschlußstrom erzielen, der zwischen den Grenzkurven liegt, die durch die Schaltungsanordnungen nach Fig. 2 und F i g. 3 gegeben sind. Man gewinnt also auf diese Weise ein Richtungsrelais, bei dem die Auslösezone in Sperrichtung in Abhängigkeit von der Größe des bei einem Kurzschluß in dem zu überwachenden Netzwerk fließenden Stromes entsprechend den Verhältnissen an der Einbaustelle des Richtungsrelais eingestellt werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mit einem Ringmodulator und einem polarisierten Relais ausgerüstetes Richtungsrelais, bei dem dem einen Eingang des Ringmodulators sowohl ein aus der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleiteter Strom als auch ein durch Schaltungsmittel im Kreise des anderen Einganges des Ringmodulators erzeugter Zusatzstrom und dem anderen Eingang des Ringmodulators ein aus dem Strom in dem zu überwachenden Netzwerk abgeleiteter Strom zugeführt ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Schal- ₁ tungsmittel (Fig. 1; S) im Kreise des anderen Einganges (5, 6) des Ringmodulators (Gl bis G 4) derart bemessen sind, daß beim Auftreten einer bezüglich des Stromes in dem zu überwachenden Netzwerk gegenphasigen Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk der aus dieser abgeleitete Strom (71) bis zu einer durch die gewünschte Ansprechempfindlichkeit in Sperrichtung bestimmten Amplitude durch den Zusatzstrom (73) kompensiert ist und daß beim Auftreten einer bezüglich des Stromes in dem zu überwachenden Netzwerk gleichphasigen Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk der Zusatzstrom (7 3) eine Auslösung des polarisierten Relais (N) auch dann bewirkt, wenn der aus der Spannung an dem zu überwachenden Netzwerk abgeleitete Strom (71) sehr klein bzw. Null ist.

2. Richtungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme den Eingängen (3, 4 und 5, 6) des Ringmodulators (Gl bis G 4) über Spannungsteiler (R2, R3 und Tr, wl) zugeführt sind.

3. Richtungsrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Relais (N) an die Mittelanzapfungen (1, 2) der Spannungsteiler (R 2, R 3 und Tr, w 1) angeschlossen ist.

4. Richtungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel eine Stromverzweigung für den im Kreis des anderen Einganges (5, 6) des Ringmodulators (Gl bis G 4) fließenden Strom (72) bilden.

5. Richtungsrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzweige (Fig. 2; 7, 8) stromunabhängige Widerstände (R5, R6) enthalten.

6. Richtungsrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stromzweig (Fig. 3; 9) stromabhängige Widerstände (Fig. 3; G5,G6), z.B. Gleichrichter, Varistoren u.dgl., und der andere Stromzweig (Fig. 3; 10) stromunabhängige Widerstände (F i g. 3; R 7) aufweist.

7. Richtungsrelais nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stromzweig (F i g. 4; 11) eine Reihenschaltung von stromunabhängigen Widerständen (Fig. 4; R 8) und stromabhängigen Widerständen (F i g. 4;

Gl, GS), z.B. Gleichrichter, Varistoren u.dgl., und der andere Stromzweig (Fig. 4; 12) stromunabhängige Widerstände (Fig. 4; R9) aufweist, und daß ein weiterer stromunabhängige Widerstände (Fig. 4; RIO) enthaltender Stromzweig vorhanden ist, der einen zwischen den strom-

unabhängigen (Fig. 4; RS) und den stromabhängigen (Fig. 4; Gl, GS) Widerständen liegenden Schaltungspunkt (Fig. 4; 13) des einen Stromzweiges (Fig. 4; 11) mit dem im anderen Stromzweig (Fig. 4; 12) liegenden Schaltungspunkt (Fig. 4; 14) verbindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

009 545/113