DE2345386C3 - Streckentrenner für Oberleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Streckentrenner für Oberleitungen, mit mindestens einem Isolator und wenigstens einem Paar von Schutzhörnefnj Von denen das eine am einen und das andere am anderen Teil der beiden durch den Isolator voneinander getrennten Teile des Streckentrenners vorgesehen ist und zwischen denen ein beim Überfahren des Streckentrentiers gegebenenfalls auftretender Lichtbogen brennt

Bei einem bekannten Streckentrenner dieser Art (DE-AS 11 73 509) mit zwei parallel und im Abstand nebeneinander liegenden Stabilisatoren sind die beiden Schutzhörner an zwei Innenläufern vorgesehen, welche zwischen den beiden Stabilisatoren liegen und auf halber Länge derselben unter Bildung der beiden im Abstand nebeneinander liegenden Schutzhörner enden. Dadurch, daß die beiden Hörner des Schutehörnerpaares nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch mit dem einen bzw. dem anderen Teil der durch den Streckentrenner getrennten Oberleitung verbunden sind, läßt sich zwar erreichen, daß ein beim

ίο Überfahren des Streckentrenners auftretender Lichtbogen zwischen diesen Schutzhörnern brennt. Die relativ große Leistung der Oberleitungsnetze und die in der Regel an den Trennstellen vorhandene Phasenvt rschiebung der Spannung führen aber häufig dazu, dali ein auftretender Lichtbogen verhältnismäßig lange brennt. Die Folge kann eine Beschädigung des Isolators oder der Isolatoren sein. Außerdem kann es 2u einem Überspringen des Lichtbogens auf einen Draht des Tragwerkes oder auch auf den anderen Fahrdraht kommen, was ebenfalls zu Beschädigungen führen kann. Mit denselben Nachteilen sind diejenigen Streckentrenner behaftet, bei denen anstelle der beiden Schutzhörner je ein Lichtbogenabieiter vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Streckentrenner zu schaffen, bei dem insbesondere der Isolator auch dann keiner ihn gefährdenden Beanspruchung durch einen auftretenden Lichtbogen ausgesetzt ist, wenn dieser nicht nach sehr kurzer Zeit von selbst wieder erlischt. Die Aufgabe ist bei einem Streckentrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen zum Isolator parallel geschalteten, normalerweise offenen Schalter mit einem auf einen Lichtbogen ansprechenden und beim Auftreten des Lichtbogens den Schalter in den geschlossenen Zustand steuernden und bis zum Erlöschen des Lichtbogens in diesem Zustand haltenden Sensor.

Ein solcher Schalter bringt infolge der Steuerung

durch den Sensor einen beim Überfahren des Strekkentrenners gegebenenfalls auftretenden Lichtbogen zum Erlöschen, weil die beiden Schutzhörner, zwischen denen der Lichtbogen brennt, auf gleiches Potential kommen, sobald der Schalter geschlossen wird.

Die maximale Brenndauereines Lichtbogens kann auf diese Weise so kurz gehalten werden, daß selbst ein wärmeempfindlicher Isolator durch den Lichtbogen nicht gefährdet werden kann. Die Funktion des Streckentrenners wird durch den erfindungsgemäßen Schalter nicht beeinträchtigt, da er normalerweise offen ist und nach dem Erlöschen des Lichtbogens wieder in den geöffneten Zustand übergeht.

Durch Sensoren gesteuerte Schalter zum Löschen eines in einer Schaltanlage auftretenden Lichtbogens, die dem zu schützenden Anlagenteil parallel geschaltet sind, während ein vom Sensor erkannter Lichtbogen brennt, sind zwar seit langem bekannt (DE-PS 7 44 206 und Aufsatz „Die Beherrschung von Kurzschlußlichtbögen in offenen und gekapselten Mittel-

fio spannungssehaitanlagen" in „SiemenS'Zeitschrift", Heft 1, Januar 1960, S. 53 bis 59). Diese Lichtbogenlöschschalter werden aber nicht zusätzlich zu Lichtbogenhörnern oder anderen Lichtbogenlöscheinrichtungen eingesetzt. Vielmehr werden diese Lichtbo-

genlöschschalte? als alleinige Schutzeinrichtung eingesetzt, Sie sind daher für Streckentrenner nicht verwendbar, da dort eine Schlitzvorrichtung in Form Wenigstens eines Schutzhörnerpaares unerläßlich ist.

Auf welche der verschiedenen Wirkungen, die ein Lichtbogen ausübt, der Sensor anspricht, ist von untergeordneter Bedeutung. Beispielsweise könnte das vom Lichtbogen ausgestrahlte Licht mit Hilfe eines lichtelektrischen Wandlers ausgenutzt werden. Aus Gründen der Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit ist es jedoch von Vorteil, den Sensor als Wärmefühler auszubilden. Der Temperaturanstieg beim Auftreten eines Lichtbogens ist so groß, daß rasch und zuverlässig der Befehl zum Schließen des Schalters erzeugt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dem Lichtbogen auf dem Wege über die von ihm erzeugte Wärme auch die für das Betätigen des Schalters erforderliche Energie entnommen werden kann, was den Aufbau des Streckentrenners erheblich vereinfacht. Natürlich wäre es auch möglich, eine andere Energiequelle vorzusehen oder nur die für die Betätigung des Schalters erforderliche Energie der vom Lichtbogen erzeugen Wärme zu entnehmen und den Steuerbefehl beispielsweise von der Lichtwirkung des Lichtbogens abzuleiten.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ^t der Sensor im Bereich der vom einen Schutzhorn zum anderen verlaufenden Lichtbogenbrennstrecke angeordnet, da hier die Temperatureinwirkung besonders intensiv ist. Grundsätzlich genügt es aber, den Wärmefühler an einer von der Temperatur des Lichtbogens beeinflußten Stelle anzuordnen.

Bei einer wegen ihrer Einfachheit besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform weist der Sensor einen mit einem Fluid, beispielsweise Luft, gefüllten Behälter auf, an den ein druckempfindliches Stellglied angeschlossen ist. Beim Auftreten eines Lichtbogens dehnt sich das Fluid im Behälter rasch aus und betätigt das Stellglied, das seinerseits die Umschaltung des Schalters vom geöffneten in den geschlossenen Zustand zu bewirken vermag. Dieses druckempfindliche Stellglied kann beispielsweise eine Membrane aufweisen, die unter einer ihr ein monostabiles Verhalten gebenden Vorspannung steht. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Membrane selbsttätig wieder in die Ruhelage zurückkehrt, sobald der Lichtbogen erloschen ist und damit der Druck des Fluids wieder abfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Membrane auch zur unmittelbaren Betätigung des Schalters verwendet werden kann. Es wäre aber auch beispielsweise möglich, den Schalter mittels eines Bimetall-Sensors zu steuern und/oder zu betätigen.

Bei einer anderen wegen ihrer Einfachheit vorteilhaften Ausführungsform weist der Sensor mindest ein Thermoelement auf, an das die Erregerspule eines magnetischen Stellglieds angeschlossen ist. Ordnet man das Thermoelement so an, daß nur seine heiße Lötstelle der Wärmeeinwirkung des Lichtbogens ausgesetzt ist, dann erzeugt beim Auftreten eines Lichtbogens das Thermoelement die für die Betätigung des magnetischen Stellgliedes erforderliche Erregerleistung. Das magnetische Stellglied wird also während des Brennens des Lichtbogens in seiner Arbeitsstellung gehalten, Eine Rückstellfeder od dgl sorgt dafür, daß es wieder in die Ruhestellung zurückkehrt, sobald die vom Thermoelement gelieferte Erregerspannüng unter einen unteren Grenzwert abfällt. Auch ein solches magnetisches Stellglied ist zweckmäßigerweise als Schp.lteirbetätigungselement ausgebildet, damit kein zusätzliches Aggregat zur Betätigung des Schalters erforderlich ist.

Da der über den geschlossenen Schalter vom einen Streckenteil in den anderen fließende Strom relativ groß sein kann, muß der zum Isolator parallel geschaltete Schalter als Lastschalter ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist beispielsweise ein Vakuumschalter.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;

F i g. 2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Ein Strackentrenner für Oberleitungen weist, wie F i g. 1 zeigt, zwei Verbindungsvorrichtungen 1 und 2 auf, mit denen je einer der Fahrdrähte 3 bzw. 4 verbunden ist, welche die durch den Streckentrenner in zwei Abschnitte getrennte Oberleitung bilden. Ferner ist an den beiden Verbindungsvorrichtungen 1 und 2 das eine bzw. das andere Ende eines Isolators 5 befestigt, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen Kunststoffisolator handelt, der aber -"'-ch ein Glas-, Keramik- oder ein Steatitisolator se«r könnte Der Isolator trennt nicht nur die beiden Verbindungsvorrichtungen und damit die beiden Fahrdrähte elektrisch voneinander, sondern verbindet sie auch i,.echanisch fest miteinander, nimmt also die von den Fahrdrähten ausgeübten Kräfte auf. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als einen Isolator vorzusehen.

An den Verbindungsvorrichtungen 1 und 2 sind in üblicher Weise Führungsschienen 6 bzw. 7 vorgesehen, an welchen der Stromabnehmer eines über die Fahrdrähte 3 und 4 gespeisten Fahrzeugs anliegt, während der Streckentrenner überfahren wird. Um den Stromabnehmer über die ganze Länge des Strekkentrenners führen zu können, überlappen sich die Führungsschienen 6 und 7 in Längsrichtung.

Da in der Regel beim Überfahren des Streckentrenners ein Lichtbogen auftritt, wenn der Stromabnehmer von der einen Führungsschiene abhebt, sind die Führungsschienen 6 und 7 je mit einem Schutzhorn F bzw. 9 versehen. Auf diese beiden einander gegenüberstehenden Schutzhörner 8 und 9 geht ein eventuell auftretender Lichtbogen über. Da die Schutzhörner in vertikaler Richtung nach oben verlaufen und im Ausführungsbeispiel ihre Enden sich nähern, ist gewährleistet, daß ein auftretender Lichtbogen nach oben bis zu den beiden Enden der Schutzhörner läuft und dort brennt, sofern er nicht vorher erlischt.

Ein auftretender Lichtbogen würde vor allem dann, wenn er längere Zeit brennen würde, den Isolator 5 gefährden. Um eine solche Gefährdung des Isolators 5 auszuschließen, ist ein Vakuumschalter 10 parallel zum Isolator 5 geschaltet. Mechanisch steife Verbindungsleitunger. H und 12 stellen die elektrische Verbindung mit den Verbindungsvorrichtungen 1 bzw. 2 her und halten außerdem den Vakuumschalter 10 in der gewünschten Lage. Im Ausführungsbeispiel ist der Vakuumschalter 10 oberhalb der beiden Schutehörner 8 und 9 angeordnet, da er von einem Wärmefühler 13 gesteuert wird, der auf dfc von einem zwischen den Schutzhörnern 8 und 'J brennenden Lichtbogen erzeugte Wärme anspricht. Der Wärmefühler 13 dient auch als Betätigungsglied für den Vakuumschalter 10 und weist eine einseitig vorgespannte Membrandose 14 auf, deren eine Membrane mechanisch fest mit dem Schaltglied des Vakuumschalters 10 verbunden ist. Über ein Rohr 15 ist die

Membrandose 14 mit einem im übrigen geschlossenen, mit Luft gefüllten Behälter 16 verbunden, der sich im Ausführungsbeispiel unterhalb des Vakuumschalters 10 befindet und über der Lücke zwischen den gegeneinander weisenden Enden der Schutzhörner 8 und 9 im Bereich eines gegebenenfalls zwischen den beiden Schutzhörnern brennenden Lichbogens angeordnet ist.

Die Membrandose 14 hält den Vakuumschalter 10 normalerweise im offenen Zustand. Tritt ein Lichtbogen auf, dann wird durch ihn die im Behälter 16 vorhandene Luft rasch erwärmt. Dadurch steigt der Druck in der Membrandose 14 sehr schnell an, und diese springt von ihrem stabilen Zustand in den instabilen Zustand, in dem die beiden Membranen ihren maximalen Abstand voneinander haben. In diesem Zustand der MembranrinsR 14 ist der Vakuumschalter 10 geschlossen. Das Schließen des Vakuumschalters 10 hat zur Folge, daß die beiden Verbindungsvorrichtungen 1 und 2 und damit auch die beiden Schutzhörner 8 und 9 auf gleiches Potential gebracht werden, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird. Die vom Auftreten des Lichtbogens bis zum Schließen des normalerweise offenen Vakuumschalters 10 und damit die bis zum Erlöschen des Lichtbogens vergehende Zeit kann ohne Schwierigkeiten so kurz gehalten werden, daß der Isolator 5 durch den Lichtbogen nicht gefährdet wird. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens fällt der Druck in der Membrandose 14 wieder ab, wodurch diese wegen ihrer einseitigen Vorspannung wieder in ihre stabile Lage springt. Wegen der kurzen Schließdauer des Vakuumschalters 10 beeinträchtigt dieser auch nicht die Funktion des Streckentrenners.

Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Streckentrenners für Oberleitungen ist bis auf die Ausbildung des den Vakuumschalter 110 betätigenden, auf das Auftreten eines Lichtbogens zwischen den Schutzhörnern 108 und 109 ansprechenden Lichtbogens gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, weshalb sich entsprechende Teile mit um 100 größeren Bezugszahlen versehen und die Erläuterung auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Aüsführungsbcispiel beschränkt sind.

Der Wärmefühler 113 weist als Antriebsaggregat für den Vakuumschalter 110 einen Elektromagneten 114 auf, dessen Erregerspulc 114' über Verbindungs-

leitungen 115 an ein Thermoelement 116 angeschlossen ist. Die heiße Lötstelle 116' des Thermoelements 116 ist im Brennbereich eines gegebenfalls zwischen den Schutzhörnern 108 und 109 brennenden Lichtbogens, also in der Lücke zwischen den gegeneinander

ίο weisenden Enden der Schutzhörner oder etwas darüber, angeordnet, während sich die kalte Lötstelle 116" des Thermoelements 116 in einem ausreichend großen Abstand hiervon befindet. Im Ausführung* beispiel dienen die Verbindungslcitungen 115 auch

ig dazu, das Thermoelement 116 in der gewünschten Lage zu halten.

Der Vakuumschalter HO wird normalerweise von einer nicht dargestellten Rückstellfeder im offenen Zustand gehalten. Solange kein Lichtbogen zwischen den Schut/.hörnern 108 und 109 brennt, befinden sich die heiße Lötstelle 116' und die kalte Lötstelle 116" des Thermoelements auf gleicher oder annähernd gleicher Temperatur. Das Thermoelement gibt daher keine Erregerleistung ab, so daß der Elektromagnet

as 114 unerregt ist Beim Auftreten eines Lichtbogens zwischen den beiden Schutzhörnern 108 und 109 erwärmt sich jedoch die heiße Lötstelle 116' sehr rasch, wodurch die vom Thermoelement 116 erzeugte Spannung und damit auch der Erregerstrom für den Elektromagneten steil ansteigt. Es wird daher sehr rasch derjenige Wert des Erregerstroms erreicht, bei dem der Elektromagnet 114 den Vakuumschalter schließt, wodurch der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht wird. Auch hier kann die Zeit, die vergeht, bis ein auftretender Lichtbogen wieder gelöscht wird, so gering gehalten werden, daß der Kunststoffisolator 105 des Streckentrenners nicht gefährdet ist.

Nach dem Erlöschen des Lichtbogens fällt die Temperatur der heißen Lötstelle 116' wieder sehr rasch ab, wodurch auch der Vakuumschalter 110 wieder in den geöffneten Zustand übergeht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Streckentrenner für Oberleitungen, mit mindestens einem Isolator und wenigstens einem Paar von Schutzhörnern, von denen das eine am einen und das andere am anderen Teil der beiden durch den Isolator voneinander getrennten Teile des Streckentrenners vorgesehen ist und zwischen denen ein beim Überfahren des Streckentrenners gegebenenfalls auftretender Lichtbogen brennt, gekennzeichnet durch einen zum Isolator (5; 105) parallel geschalteten, normalerweise offenen Schalter (10; 110) mit einem auf einen Lichtbogen ansprechenden und beim Auftreten des Lichtbogens den Schalter (10; 110) in den geschlossenen Zustand steuernden und bis zum Erlöschen des Lichtbogens in diesem Zustand haltenden Sensor (13; 113).

2. Streckentrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13; 113) als Wärmefühler ausgebildet ist.

3. Streckentrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (16; 116') des Sensors (13; 113) im Bereich der vom einen Schutzhorn (8; 108) zum anderen (9; 109) verlaufenden Lichtbogenbrennstrecke angeordnet ist.

4. Streckentrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13) einen mit einem Fluid gefüllten Behälter (16) aufweist, an den ein druckempfindliches Stellglied (14) angeschlossen ist.

5. Streckentrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das drucken afindliche Stellglied (14) eine Membrane aufweist, die unter einer ihr ein monostabiles Verhalten gebenden Vorspannung steht.

6. Streckentrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (113) mindestens ein Thermoelement (116) aufweist, an das die Erregerspule eines magnetischen Stellglieds (114) angeschlossen ist.

7. Streckentrenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (14; 114) als Schalterbetätigungsglied ausgebildet ist.

8. Streckentrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Vakuumschalter (10; 110) ausgebildet ist.