DE297298C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

I!

Bei Selbstausschaltern in Hochspannungsanlagen ist die Wicklung der Auslösespule durch den Kurzschlußstrom gefährdet, wenn derselbe gewisse Werte überschreitet, die von der Trägheit oder eingestellten Verzögerung des Schalters abhängig sind. Es kann die Spule vor Vollziehung der Ausschaltung unzulässig heiß werden, in besonderen Fällen sogar so schnell schmelzen, daß die Ausschaltung nicht erfolgt.

Nach der Erfindung wird nun gemäß Fig. ι die Wicklung W des Überstromschalters M dadurch geschützt, daß in Reihe mit ihr ein durch eine Sicherung 5 überbrückter Widerstand K angeordnet ist.

!5 Unter Widerstand ist hierbei jede Vorrichtung zu verstehen, welche geeignet ist, den Kurzschlußstrom herabzudrücken, also z. B. Ohmsche oder induktive Widerstände, Serientransformatoren mit mehr oder weniger kurzgeschlossener Sekundärwicklung usw.

Unter Sicherung ist im wesentlichen eine Schmelzsicherung verstanden, jedoch kann dieselbe auch durch andere Sicherungen, wie z. B. thermostatische, ersetzt werden.

Zwischen den thermischen Trägheiten" der Ausschaltspule, der Sicherung und des Widerstandes bestehen bei dieser Anordnung gewisse . Beziehungen, welche wiederum mit der Größe des Widerstandes und der Ausschaltdauer zusammenhängen. Am deutlichsten zeigt' dies

' das Diagramm (Fig. 2), in welchem über der die Zeiten darstellenden Abszissenachse nach oben die Temperatur der Sicherung, der Auslösespule und des Widerstandes, nach unten die Stromstärken in der. Auslösespule aufgetragen sind. Man sieht, daß zunächst ein großer Kurzschlußstrom einsetzt und dabei die Sicherung sich sehr schnell bis zum Schmelzpunkt erwärmt. Während dieser Zeit bleibt der Widerstand kalt, da er kurzgeschlossen ist. Die Auslösespule dagegen erwärmt sich um einen nennenswerten Betrag.

Im Augenblick des Durchschmelzens des Schmelzeinsatzes sinkt der Kurzschlußstrom sehr erheblich. Demnach wird die Erwärmungslinie der Auslösespule von diesem Punkt ab wesentlich flacher verlaufen; gleichzeitig findet eine Erwärmung des Widerstandes statt. Im Augenblick der endgültigen Unterbrechung haben Auslösespule und Widerstand gewisse höhere Temperaturen erreicht; welche jedenfalls noch unter der Gefahrgrenze liegen sollen. Als Grenzfall und Beispiel ist im Diagramm gezeigt, daß beide Körper, Auslösespule und Widerstand, dieselbe Gefahrgrenze besitzen und beide die Gefahrgrenze auch tatsächlich im Augenblick der Ausschaltung erreichen. Die Gefahrgrenze ist in der Praxis gleich, wenn z. B. Auslösespule und Widerstand mit demselben Draht und mit derselben Isolation versehen sind.

Man ersieht aus diesem Diagramm ohne weiteres, daß zur Erfüllung der gestellten Aufgabe die thermischen Trägheiten der Auslösespule, der Sicherung und des Widerstandes in einem solchen Verhältnis zueinander stehen müssen, daß die Gesamterwärmung der Ausschaltspule durch den vollen Kurzschlußstrom während der Schmelzzeit der Sicherung und durch den verminderten Kurzschlußstrom bis

zur endgültigen Ausschaltung, sowie die Erwärmung des Widerstandes bis zu dieser Zeit innerhalb der zulässigen Grenze bleibt.

Die Bemessung der verschiedenen Körper · nach diesem Gesichtspunkt ist für den Fachmann an Hand der vorhandenen Unterlagen möglich. Besonders einfach gestalten sich die Verhältnisse, wenn das Material der Wicklungen für Spule und Widerstand sowie des

ίο Sicherungsdrahtes gleich gewählt wird, z. B. aus Kupfer. In diesem Fall sind sechs Größen in Rechnung zu ziehen, welche in bestimmten Beziehungen zueinander stehen, die sich aus den adiabatischen Erwärmungslinien ableiten lassen. Diese sechs Größen sind:

1. Querschnitt der Spulenwicklung,

2. Gefahrgrenze der Auslösespule und des Widerstandes,

3. Ausschaltzeit des Schalters, 4. Querschnitt der Sicherung,

5. Widerstandswert des Widerstandes,

6. Querschnitt der Wicklung des Widerstandes.

Von diesen sechs Größen sind diejenigen untes ι bis 3 im allgemeinen gegeben; bei Bemessung der Schutzvorrichtung kann man diejenigen unter 4 bis 6 unter Einhaltung des obengenannten Gesichtspunktes noch innerhalb bestimmter Grenzen verändern.

Es wird nun zweckmäßig sein, unter den möglichen. Sicherungsquerschnitten (Pos. 4) denjenigen zu wählen, welcher den geringsten Wert besitzt, dabei aber mit Rücksicht auf die anderweitige Funktion ausreicht, also derart bemessen ist, daß sein Grenzstrom noch etwas über der höchsten einstellbaren Stromstärke der Auslösespule liegt, so daß bei Überlastung mit geringerer Stromstärke nicht die Sicherung, sondern die Auslösespule zuerst anspricht. Wie sich aus dem Diagramm ableiten läßt, entspricht der Verringerung des Sicherungsquerschnittes eine Verringerung des Widerstandswertes und eine Vergrößerung des Querschnittes der Widerstandswicklung (gestrichelte Linien).

Durch diese Dimensionierung wird erreicht, daß die Leistung, welche von der Sicherung zu unterbrechen ist, geringe Werte erhält, so daß der größte Teil der Ausschaltleistung nicht auf die Sicherung, sondern auf den Hauptschalter entfällt, der in modernen Hochspannungsanlagen meist wesentlich leistungsfähiger ist als seine Auslösespule, die ja im allgemeinen nur für kleinere Nennleistungen bemessen sein wird.

Eine für die Verwendung besonders geeignete Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß Sicherung und Schutzwiderstand zu einem einheitlichen Körper verbunden sind, welcher als Ganzes in die Zuleitung zum Selbstausschalter eingebaut, eventuell an dem Selbstausschalter als Zusatzglied angebracht werden kann.

Ferner empfiehlt es sich,, insbesondere bei Hochspannung, die Sicherung als geschlossenen Sicherungskörper auszubilden, um die durch das Durchschmelzen der Sicherung und etwa auftretende Lichtbogen bedingte Ionisierung der Luft oberhalb des- Ölschalters und die dadurch hervorgerufene Gefahr eines Überschlages zwischen den Leitungen zu beseitigen.

Schließlich wird es zweckmäßig sein, die Patrone, welche Schutzkörper und Schmelzdraht enthält, leicht auswechselbar zu machen, z. B. indem sie in derselben Art wie die bekannten Röhrensicherungen in federnde Kontakte mittels Schaltmesser eingesteckt wird.

Verwendet man als Schutzwiderstand einen Ohmschen Widerstand, so ist es zweckmäßig, denselben aus einem Material mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten, z. B. Kupfer, herzustellen. Zu Beginn der Belastung ist dann der Widerstand verhältnismäßig niedrig, daher die Beanspruchung der zuerst durchgehenden Sicherung gering. Während der Anwärmung des Widerstandes wächst aber sein Ohmwert, so daß der Kurzschlußstrom in dieser Zeit selbsttätig heruntergedrosselt wird und die Leistung, welche bei der endgültigen Ausschaltung zu bewältigen ist, sich verringert.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Schutzvorrichtung für Selbstausschalter, insbesondere in Hochspannungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Unterbrecher ein Aggregat, bestehend aus einer Sicherung und einem dazu parallel liegenden Widerstand, vorgeschaltet ist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Überstromausschalters als Unterbrecher die thermischen Trägheiten seiner Ausschaltspule, der Sicherung und des Widerstandes in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß die Gesamterwärmung der Ausschaltspule durch den vollen Kurzschlußstrom während der Schmelzzeit der Sicherung und den verminderten Kurzschlußstrom bis zur endgültigen Ausschaltung, sowie die Erwärmung des Widerstandes bis zu dieser Zeit innerhalb der zulässigen Grenze bleibt.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 . oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus Material mit positivem Temperaturkoeffizienten besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.