DE361029C - Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen UEberspannungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. OKTOBER 1922

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-M 361029-KLASSE 21 c GRUPPE 61

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin.

Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Überspannungen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Mai 1920 ab.

Um die Isolation elektrischer Anlagen gegen Beschädigung -durch Überspannungen zu schützen, ordnet man parallel zur Isolation

bestimmter Höhe in Wirksamkeit treten, dabei einen Spannungsausgleich hervorrufen und gewünschtenfalls eine Abschaltung der

Vorrichtungen, beispielsweise Funkenstrecken, ι gefährdeten Anlage oder Teile derselben, z. B. 5 an, die beim Auftreten einer Überspannung j der Maschinen ader Apparate, verursachen.

Erfahrungsgemäß gewähren jedoch Anordnungen dieser Art keinen zuverlässigen Schutz. Häufig hat es sich sogar herausgestellt, daß sie eine neue Quelle von Überspannungen sind und die Sicherheit der Anlage tatsächlich verringern. Die Ursache dieser Erscheinung ist .darin zu suchen, daß zum Durchschlagen der Funkenstrecke eine gewisse Zeit erforderlich ist, innerhalb deren ίο auch die zu schützende Isolation !beschädigt wird, und daß ferner der beim Durchschlagen entstehende Lichtbogen insbesondere beim Abreißen eine Quelle neuer Überspannungen wird. Um einen wirksamen Schutz zu erreichen, müssen !beide Fehler der Anordnung gemeinsam beseitigt wenden. Dies geschieht erfindungsgemäß, indem man einerseits in an sich bekannter Weise durch homogene Gestaltung des elektrischen Feldes, künstliche Ionisierung oder durch sonstige Mittel zur Änderung der Entladungserseheinungen die Zeitverzögerung des Überschlages praktisch beseitigt und anderseits gleichzeitig den an dieser Funkenstrecke auftretenden Funken bzw. Lichtbogen unmittelbar nach dem erfolgten Überschlage (gutleitend überbrückt und ihn so ohne Abreißen zum sofortigen Verlöschen bringt.

Mit der Überbrückung der Funkenstrecke wind gleichzeitig der Vorteil verbunden, daß die bei höheren Spannungen auftretende ausgedehnte Flammenibildung in Fortfall kommt, die namentlich dann, wenn der Dätnpfungswiderstand zwecks !möglichst schneller Vernichtung der Überspannungsenergie sehr klein gewählt oder ganz fortgelassen ist, einen unzulässigen Umfang annehmen und zur Beschädigung der Vorrichtungen führen kann. Zu dem nämlichen Zweck hat man bereits aus Spitzen und Hörnern bestehende Überspannungsableiter mit Kurzschlußeinrichtungen ausgeführt. Diese Anordnungen haben aiber nichts mit dem Erfmdungsgegenstand zu tun" da durch sie nicht der von letzterem bezweckte Schutz erreicht wird, der den oben genannten Erscheinungen Rechnung trägt.

In den 'beiden dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgedankens handelt es sich um eine Einrichtung zum Schutz eines Drehstromgenerators und der Niederspan- j nungsseite eines zugehörigen Transformators. ! Der Nullpunkt des Generators ist geerdet. Die j Schutzeinrichtung besteht aus einer zwischen Erde und den Generatorklemmen, also parallel zu der ziu schützenden Isolation, angeordneten Funkenstrecke, die ibeim Auftreten einer Überspannung bestimmter Höhe mit möglichst geringer Zeitverzögerung idurchsohlagen und unmittelbar nach dem Ansprechen selbsttätig überbrückt werden soll. Beim Ansprechen der Funkenstrecke wird der Transformator auf der Hochspannungsseite abgeschaltet und der Generator enterregt oder sein Feld geschwächt.

Es bezeichnet in beiden Abbildungen α den Generator, dessen Feldwicklung b durch die Erregermaschine c erregt .wind, und? der einen Transformator d mit der Niederspannungsseite e und der Hochspannungsseite / speist. Parallel zu dem zu schützenden Generator ist die in beschriebener Weise besonders ausgeführte Funkenstrecke g angeordnet, deren •mit Erde B verbundene Elektroden zur Begrenzung des beim Überschlagen der Spannung nach Erde fließenden Stromes bei dem Schaltbild nach Abb. 1 in an sich bekannter Weise an Widerstände h angeschlossen sind. Der Ohmwert der letzteren ist klein, im Grenzfall, wie bei der Anordnung nach Abb. 2, gleich -Null. ■

Verfolgt man zunächst den Arbeitsvorgang bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1, so erkennt man, -daß beim Durchschlagen der Funkenstrecke g der nach Erde fließende Strom direkt oder unter Zwischenschaltung eines Stromwandlers das in die Erdungsleitung eingeschaltete Relais i zum Ansprechen bringt, welches die Schließung eines beispielsweise von der Batterie k gespeisten Ausläsestromkreises bewirkt. Dadurch wird vermittels des 'automatischen Auslöseorgans I der Haiuptölschalter m abgeschaltet und idurch das Auslöseorgan η die Enterregung oder Feldschiwächung der Erregermaschine c und damit des Generators α vorgenommen.

Parallel zur Funkenstrecke g ist ein Schalter 0 angeordnet, der automatisch in Wirkung tritt, sobald 'das Überschlagen eingeleitet ist. Der Schalter 0 überbrückt dann in seiner Einschalftstellung die Funkenstrecke, so daß an Stelle des Funkens eine metallische Verbindung zwischen den Kugelelektroden entsteht, welche den Funken zum Erlöschen bringt. Zur automatischen Betätigung des Schalters 0 ist in idem in Abb. 1 dargestellten Schaltbild das Auslöseorgan p in dien Stromkreis geschaltet, der von idem Relais i geschlossen wird. Das Relais i verbleibt in seiner Einschaltstellung, auch wenn die Funkenstrecke bereits metallisch überbrückt ist, da ja dann nach wie vor der Ausgleichsstrom über die Relaisspule nach Ende fließt. Erst wenn die in der Anlage aufgetretene Überspannung vorüber ist, wind das Relais i wirkungslos und unterbricht den von der Stromquelle k gespeisten Auslösestromkreis, wodurch auch der Überbrückungsschalter 0 vermittels der Feder q in die Öffenstelkuig gebracht wind. Gleichzeitig veranlaßt der Schalter η beim Stromlosiwenden seiner Auslösespule die normale Erregung des Generators und die Felder r des Hauptschalters m

die Einschaltung des letzeren. Die Wiederherstellung des Normalzustandes der Anlage erfolgt also nach Beseitigung der Überspannung selbsttätig.

Während bei der Anordnung nach Abb. ι die Überbrückung der Funkenstrecke in der Weise geschieht, daß jede der an die drei Phasen angeschlossenen Elektroden mit einer gegenüberstehenden Endelektrode verbunden

ίο wind, kann man die Überbrückung· mit dem gleichem Erfolg auch in der Weise vornehmen, daß man die drei an die drei Phasen angeschlossenen Elektroden oder drei mit ihnen in Verbinidung stehende Kontakte einfach ttnter sich überbrückt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2. Die drei mit den Elektroden g_t, g„, g_s in Verbindung stehenden Kontakte g·/, g₂, g_s' wenden durch den Schalter 0 kurzgeschlossen, sobald die Funkenstrecke g durchschlagen und das Relais i durch den nach Erde fließenden Strom erregt wird. Es wind dann nämlich das Aulöseorgan p zum Ansprechen gebracht, welches seinerseits die Sperrklinke für den Schalter 0 freigibt, so daß letzterer der Zugkraft der Feder q folgend die rechte Schaltstellung· einnimmt.

Die Schaltanordnung nach Abb. 2 unterscheidet sich ferner von der nach Abb. 1 dadurch, idaß hier die die Feldschwächung bzw. Enterregung der Erregermaschine c herbeiführende Schaltvorrichtung mechanisch mit dem Überbrückungsschalter verbunden ist. Befindet sich letzterer -in der linken gesperrten Stellung, dann ist der die Schwächung der Erregung bewirkende Widerstand s kurzgeschlossen, während er in den Feldstromkreis eingeschaltet wind, sobald der Schalter 0 nach" rechts ausschlägt und die Kontakte g_±', g₂', g₃' der Funkenstreckenelektroden g_±, g₂, g_s überbrückt. In ähnlicher Weise könnte auch der Hauptschalter m mechanisch mit der Übenbrückungsvorrichtung 0 gekuppelt sein, oder er könnte elektrisch durch einen an dem Überbrückungsschalter 0 angebrachten Hilfsschalter, der einen Auslösestromkreis schließt, ausgelöst werden. Bei der Anondnung nach Abb. 2 erfolgt die Abschaltung des Schalters m durch Höchst- oder Rückstramrelais t, welche an die in den einzelnen Phasen der Niederspannungsseite eingeschalteten Stromtransformatoren ν angeschlossen und erforderlichenfalls mit Zeitverzögerungseinriohtungen versehen sind. Die Wiederherstellung- des Normalzustandes 'der Anlage geschieht hier durch Zurückführung des Überibrückungsschalters ο in die Ausgangsstellung von Hand aus und nicht selbsttätig, wie bei dem in Abb. ι gewählten Ausführungsbeispiel, ebenso wird auch der Hauptschalter m von Hand wieder eingeschaltet.

Selbstverständlich können an Stelle dieser Ausführungsarten auch andere mechanische oder elektrische Vorkehrungen zur selbsttätigen Auslösung des Übenbrückungsschalters beim Eintreten des Funkenüberschlagens vorgesehen werden, die entweder von dem nach Erde fließenden Strom oder von der zwischen den Elektroden der Funkenstrecke g auftretenden Überspannung unmittelbar ader unter Zwischenschaltung von Hilfsapparaten in Tätigkeit gesetzt werden, und die durch weitere mechanische oder elektrische Organe die Abschaltung des betreffenden Anlageteiles oder die Feldschwächung der betreffenden Maschine bewirken. Bei der Konstruktion der Schalter 0 bzw. der Auslöseorgane und der etwa erforderlichen Hilfsapparate wird man darauf bedacht sein, 'das Zeitintervall vom Auftreten des Funkenüberschlages bis zur metallischen Überbrückung auf ein Minimum, herabzudrücken, um dem Funken keine Zeit zur Flammenbildung oder gar zum Abreißen zti geben.

Claims (2)

Patent-Ansprüche.

1. Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Überspannungen, dadurch gekennzeichnet, idiaß eine durch homogene Gestaltung des elektrischen Feldes, künstliche Ionisierung older durch sonstige Mittel 'zur Änderung von Entladungserscheinungen praktisch ohne Zeitverzöge- rung zum Ansprechen gebrachte Funkenstrecke unmittelbar nach 'dem Ansprechen selbsttätig überbrückt wind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrüakungsvorrichtung elektrisch oder mechanisch mit einer Vorrichtung zur Abschaltung des zu schützenden Anlageteils oder zur Feldsohiwächung der zu schützenden Maschine oder zu beiden Zwecken verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.