DE3117204A1 - Kurzschlussanzeiger mit automatischer rueckstellung - Google Patents

Description

• Kurzschlußanzeiger mit automatischer Rückstellung
• Der Kurzschlußanzeiger wird in elektrischen Anlagen (vorzugsweise in Mittels und Hochspannungsanlagen) eingesetzt. Er zeigt einen erfolgten Kurzschluß an seinem Installationsort an.
• Der Kurzschlußanzeiger soll ein schnelles Auffinden von Fehlerquellen in U£1oc5pannungsanlagen ermöglichen.
• Es werden an allen Schaltpunkten eines Hochspannungsnetzes KurzschluBanzeiger eingebaut. Der Kurzschlußaazeiger zeigt an, über welche Strecken eines Hochspannungsnetzes oder Anlagenteiles ein Kurzschluß geflossen ist.
• Hierbei gilt, daß jeweils die Strecken zwischen der Einspeisung und den anzeigenden Kur2schlußanzeigern der Kurzschlußstrom vorhanden war. Der Fehler ist jeweils zwischen dem zulett angesprochenen Kurzschlaßanzeiger und dem nächstfolgenden nicht angesprochenen Kurzschluß-anzeiger zu suchen. Die Kurzschlußanzeiger werden, je nach Auslegung des Netzes, auf vorgegebene Ansprechwerte einestellt.
• Kurzschlußanzeiger, hier im besonderen auf mechanischer Basis aufgebaute Kurzschlußanzeiger, werden bereits hergestellt (Fa. Horstmann, Heiligenhaus).
• Dieser mechanische Kurzschlußanzeiger muß jeweils nach erfolgter Anzeige (Kurzschluß) vor Ort von Hand in Bereitschaftsstellung zurückgestellt werden.
• Dieses bedingt, besonders bei tiberland-Hochspannungsleitungen, einen erheblichen Aufwand, da alle Schaltstellen eines Verteilernetzes, in denen Kurzschlußanzeiger angesprochen-haben, zwecks Rückstellung aufgesucht werden müssen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rückstellung automatisch auszuführen.
• Erfindungsmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der bei einem Kurzschluß auftretende Kurzschlußstrom (ca. 8-to fache Betriebsstrom) ein Magnetfeld erzeugt.
• Dieses Magnetfeld bewegt einen quer zum Magnetlinienfluß stehenden Anker, der gegen eine Feder arbeitet.(Diese Feder dient gleichzeitig zum Einstellen der Ansprechschwelle des Kurzschlußanzeigers) Der Eisenanker wird entsprechend der Magnetlinien ausgerichtet und in dieser Stellung mittels einer Sperrvorrichtung festgehalten.
• Löst man diese Sperre, so springt der Anker in seine Ursprungslage (Bereitschaftsstellung) zurück.
• Dieses Lösen der Sperre kann erfolgen: 1.) Mittels der Spannung nach iedereinschalten der Anlage 2.) Nutzung des Einschaltstromes (2-4 fache Betriebsstrom) 3.) 2eitabhängig über ein eingebautes Zeltglied, welches über ein Federwerk oder über eine Fremdspannung (Batterie oder Netz) in Betrieb gehalten wird.
• Zu -1.) a) Die bei Wiederinbetriebnahme des Netzes vorhandene Spannung lädt einen Kondensator auf. Dieser entlädt sich über einen T>berspannungsableiter auf eine Magnetspule. Diese Magnetspule zieht eine Halteplatte mit Stift an, die den Anker in der Anzeigenstellung festhält. Damit wird der unter Federspannung stehende Anker freigegeben. Er springt in Bereitschaftsstellung zurück.
• b) Eine weitere Möglichkeit den Anker in Anzeigestellung zu halten, besteht darin, daß ein Permanentmagnet den Anker nech einem Kurzschluß in Anzeigestellung hält.
• Die Wirkung des Permanentmagneten wird aufgehoben, indem eine Spule ein Gegenfeld erzeugt. Der Anker wird freigegeben. Die Spule wird, wie unter Pkt. 1 a) dargestellt, über einen Kondensator gespeist.
• Zu ?.) a) Ein Eisenanker wird so empfindlich eingestellt, daß er bei Einschaltstrom und Kurschlußstrom anspricht.
• Dieser Anker bewegt über Zapfen eine nicht aus Eisen bestehende Anzeigenscheibe um einen bestimmten Abschnitt weiter. Auf der Anzeigenscheibe sind, e;ntsprechend des Winkels der Weiterdrehung, Farbkennzeichnungen aufgebracht (z.B. rot = Kurzschluß, schwarz = Bereitschaftsstellung). ist nach einem Kurzschluß das rote Feld sichtbar, so wird die Scheibe bei Wiedereinschalten der Anlage mittels des Einschaltstromes um einen Abschnitt weitergedreht. Es ist der schwarze Abschnitt sichtbar.
• Der Anker wird über eine Schneckenfeder jeweils in seine Ausgangslage zurckgefuhrt.
• b) Das Anzeigenelement ist eine nicht sus Eisen bestehende Platte. Sie bewegt sich im gleichen Sinne und Drehwinkel wie der Eisenanker. ber einen an der Anzeigenplatte befindlichen Zapfen wird~die Anzeige.
• platte im Falle eines Kurzschlusses mittels des parallel liegenden Ankers in Anzeigenstellung gebracht und hier durch eine Sperre festgehalten. Der Anker springt in seine husgnmgslage zurück. Durch den Einschaltstrom wird über den Ankeranschlag die Sperre gelöst. Die unter Federspannung stehende hnzeigenplatte geht in Bereitschaftsstellung. Die Ansprechschwelle wird über die Feder der Änzeigenplatte eingestellt.
• Zu 3.) Hier ist der Anker gleichzeitig Anzeiger. Nach einem Kurzschluß erfolgt der Ankerausschlag mit Festhaltung des Ankers in Anzeigen stellung. Das Lösen der Sperre erfolgt über eine mittels Fremd spannung gespeiste Magnetspule, oder über ein mittels Antriebsfeder betriebenes Räderwerk (Uhrwerk), welches zeitlich einstellbar ist.
• Beide unter Ikt. 3.) genannten Lösungen haben den Nachteil, daß nach einigen Kurzschlüssen die Feder aufgezogen bezw. die Batterie erneuert werden muß.
• Der Ausbau des Kurz3chlußanzeigers mit Fernmeldung erfolgt bisher dadurch, daß ein Licroschalter, durch den Anker des Kurzschlußanzeigers betätigt, ein Signal über ein metallisches Kabel zu einer Auswertungseinrichtung gibt. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, daß der Kurzsclußanzeiger potentialfrei auf den isolierten Hochspannungsleiter aufgebracht werden muß, da sonst Gefahr besteht, induzierte Hochspannung über das Kabel nach außen zu verschleppen. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden.
• Bei Einsatz eines Lichtleiters kann ein serienmäßig automatisch rückstellender Kurzschlußanzeiger verwendet werden, der aus einer weiteren Elektronik (Fig. 6) einen tichtimpuls aus dem Hochspannungsbereich herausführt. Dieser Impuls wird in einer Ausmvertungseinheit verarbeitet. Elektronik (Fig. 6) Durch den Potentialunterschied zwischen den Elektroden E 1 und E 2 wird über einen Gleichrichter GL der Kondensator C aufgeladen. Die Zenerdiode D begrenzt die Spannung.
• Im Kurzschlußfall wird über den Anker (3) (Fig. 2a) der Microkontakt S betätigt (Wischkontskt) und über den Widerstand R die Energie des Kondensators auf das lichtaussendende Element La entladen.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere in der erheblichen Zeit- und Kostenersparnis, weiterhin ist ein Gewinn in der Arbeitssicherheit gegeben.
• Die bisherigen mechanischen Kurzschlußanzeiger müssen nech einem Kurzschluß - sie stehen dann in Anzeige stellung - von Hand in Bereitschaftastellung gebracht werden. Dies bedeutet, daß das Aufsuchen aller Schaltstationen eines Hochapannungsnetzes, durch die ein Kurzschlußstrom geflossen ist, erforderlich ist.
• ufolge der automatischen Rückstellung erübrigt sich das Rückstellen der Kurzschlußanzeiger. Dadurch ist das Aufsuchen von Schaltatationen die bereits unter Hochspannun stehen, um die Kurzschlußanzeiger zurückzustellen, nicht mehr notwendig. Es wird vermieden, daß unter Hochspannung gearbeitet werden muß.
• Im Folgenden sind 2 Ausführungsbeispiele dargestellt.
• Das Prinzip wird in Fig. 1 gezeigt. Der über einen leiter L fließende Kurzschluß strom erzeugt ein kurzzeitiges Magnetfeld um den Leiter. Dieses wird in dem Bügel 7 konzentriert. Der Bügel ist an einer Seite offen. Wier wird quer zum aIagnetlinienfluß ein sich um eine Achse drehender Eisen-Anker eingefiigt. Im Kurzschluß fall wird dieser Anker zufolge des verstärkten Magnetfeldes in 7irkungsrichtung der Magnetlinien gezogen.
• 1. Beispiel Fig. 2a und 2b In ein Kunststoffgehäuse (1) ist ein Eisenanker (3) um einen Drehpunkt (4) derart gelagert, daß er quer (Stellung A) zwischen den beiden Bügelenden (7) liegt.
• Auf diesen Anker drückt eine Feder (9), geführt von einem Führungsteil (8). Die Feder (9) erzwingt die Stellung A des Ankers. ftber die Feder wird gleichfalls je nach Vorspannung - erzeugt durch die Holschraube (io) die z.B. durch Rechtsdrehung eine Erdaung der Vorspannung erbringt - die Ansprechschwelle des Kurzschlußanzeigers eingestellt. Im Kurzschlußfall wird der Anker von Stellung 1 in Stellung B gezogen.
• Hier tritt nun die Halteplatte (2), an welcher der Haltebolzen (11) befestigt ist, in Funktion. Der Anker wird durch diese Einheitrin Stellung B = Anzeigenstellung gehalten. Die Anzeige erfolgt, indem durch das Fenster (6) die auf dem Anker aufgebrachte rote Leuchtfarbe sichtbar wird.
• Bei Wiederinbetriebnanme des Hochspannungsnetzes wird über die Elektronik (Fig. 5) eine Magnetspule (13) gespeist, die die Halteeinheit (2/11) anzieht.
• Der Anker wird freigegeben und mittels der Feder (9) in Stellung A (Bereitschaftsstellung) gebracht.
• Elektronik (Fig. 5) Durch den Potentialunterschied zwischen den Elektroden El und E2 wird über den Gleichrichter GL der Kondensator C aufgeladen. Beim Erreichen der Zündspannung von der Glimmlampe G wird über den Schutzwiderstand R der Thyristor Th gezündet, der die Magnetspule (13) (Fig. 2b) einschaltet bis der Kondensator C entladen ist.
• Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.
• 2. Beispiel Fig. 3a und 3b In einem Kunststoffgehäuse (16) ist auf einer Achse eine nicht aus Eisen bestehende Anzeigensceibe (17) und ein Eisen-Anker (22) drenbar gelagert.
• Der Anker (22) liegt etwa quer zwischen den beiden Enden des Bügels (18).
• An der Anzeigenscheibe (18) ist eine Nockenscheibe (23) befestigt. Auf diese Scheibe drckt liter einen Bolzen (24) eine Feder (25). Die Vorspannung der Feder und damit die Ansprechachwelle des Kurzschlußanzeigers wird durch Drehen der Bohlschraube (21) erwirkt.
• Auf der Gegenseite der Anzeigenscheibe befinden sich Zapfen (19). Die Zapfen haben einseitig eine schiefe Ebene. hierdurch wird erreicht, daß der Anker bei Rechtsdrehung die Anzeigenscheibe mitdreht, bei Linksdrehung aber über den Zapfen gleitet. Im Kurzschlußfall wird die Anzeigenscheibe von dem Anker mitgedreht. Der Bolzen (24) mit der Feder (25) drückt auf die Nockenscheibe. Zufolge des Nockens (Fig. 4 - Stellung C) wird das notwendige Zusammendrücken der Feder und damit eine definierte Ansprechschwelle des Kurzschlußanzeigers erreicht.
• Auf die Anzeigenscheibe ist abschnittweise abwechselnd z.B. die Farbe rot - Kurzschlußanzeige und weiß - Bereitschaft aufgetragen.
• Im Kurzschlußfall erfolgt die Drehung des Ankers mit der Anzeigenscheibe bis Pkt. D (Fig. 4), Im Fenster (20) erscheint die rote Anzeige.
• Bei Wiedereinschalten der Anlage läßt der Einschaltstrom (2-4 fache Betriebsstrom) den Anker wiederum drehen, die Anzeigenscheibe wird mitgedreht.
• Da an der Stelle D (Fig. 4) kein Nocken vornanden ist, reicht des geringere Magnetfeld des Einschaltstromes aus, uni die Scheibe wieder in Stellung C (Fig. 4) zu bringen. Im Fenster erscheint die Farbe "weißi' (Bereitschaft).
• Leerseite

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Mechanischer Kurzschlußanzeiger mit und ohne Fernmeldung zur Anzeige von Kurzschlüssen in gochspannungsnetzen und Hochspannungsanlagen d a d u r c h g g e k e n n z e i c h n e t , da3 das im Kurzschlußfall entstehende verstärkte Magnetfeld des Leiters einen Anker (Flachanker, Scheibenanker, Zylinderanker oder dergl.) allein oder mit Anzeigenteil dreht und unter einer Kraft steht, die der Drehrichtung des Ankers entgegenwirkt. Der Anker wird in Kurzschluß-Anzeigestellung mittels einer daltevorrichtung gehalten. Diese Haltevorrichtung wird durch eine Bückstelleinrisqtung gelöst, sodaß der Anker in seine Ursprungslage (Bereitschaftsstellung) zurückgeführt wird.
2. 2. Kurzschlußanzeiger nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in Gegenrichtung zur-Drehbewegung des Ankers wirkende Kraft z.B. durch eine Feder erbracht wird (Fig. 2 und 3), oder der Anker asymetrisch gelagert ist und damit durch Eigengewicht in eine vorgegebene Lage fällt.
3. 3. Kurzschlußanzeiger nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die bei Wiederinbetriebnahme der Anlage anstehende Spannung genutzt wird, um die Rückstellkraft zum Lösen der Haltevorrichtung über eine Elektronik (z.B. nach Fig. 5) und einer Magnetspule (13) (Fig. 2 ) erzeugt wird.
4. 4. Kurzschlußanzeiger nach Ansprucn 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erhöhte Einschaltstrom genutzt wird, um über der Anker die Haltevorrichtung zu lösen.
5. 5. Kurzschlußanzeiger nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wechselweise der Einschaltstrom und der Kurzschluß strom genutzt wird, um eine Anzeigenscheibe abschnittweise weiterzudrehen.
6. 6. Kurzschlußanzeiger nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Haltevorrichtung aus einem Permanentmagneten besteht, der den Anker in Anzeigestellung wälzt. Die magnetlsche Kraft des Permanentmagneten wird über eine Spule und einer Elektronik (z.B. Fig. 5), die in Gegenrichtung wirkt, aufgehoben.
7. 7. Kurzschlußanzeiger nace Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft zum Lösen der Haltevorrichtung über ein aufzuziehendes Federwerk mit Getriebe aufgebrscht wird.
8. 8. Kurzschlußanzeiger nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraft zum Lösen der Haltevorrichtung mittels einer Magnetspule erzeugt wird. Die notwendige Energie wird von einer Batterie, Akkumulator, einem Niederspannungs-Stromversorgungsnetz oder dergl. erbracht.
9. 9. Kurzschlu(3anzeiger nach Anspruch 1, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Kurzschlußanzeiger eine Einrichtung eingebaut wird (z.B. Elektronik nac Fig. 6), die Lichtimpulse erzeugt, welche über tichtleiterkabel aus dem Ftochspannungsbereich herausgeführt werden, um dort weiter verarbeitet zu werden.
10. 10. Kurzschluβanzeiger nach Anspruch 1, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Anzeigesystem außerhalb des iTochspannungsbereiches über einen Microkontakt im Kurzschlußanzeiger geschaltet wird. Der Microkontakt wird von dem Anker betätigt. Er kann als Dauerkontakt oder Wischkontakt ausgebildet sein.