DE928185C

DE928185C - Einrichtung zum Schutz eines Reihenkondensators gegen UEberspannungen

Info

Publication number: DE928185C
Application number: DEL12333A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr-Ing Rabus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-05-13
Filing date: 1952-05-13
Publication date: 1955-05-26

Description

Einrichtung zum Schutz eines Reihenkondensators gegen Überspannungen Es ist bekannt, in der 5tarkströmtechnik elektröstatische Kondensatoren zur automatischen Spannungsregulierung zu verwenden, die in Reihenschaltung zwischen Erzeuger und Verbraucher eingeschaltet sind. Im allgemeinen werden diese sogenannten Reihenkondensatoren meist in Verteilungs- und Umspannstationen aufgestellt und zwischen die ankommenden Speiseleitungen und abgehenden Verteilungsleitungen eingeschaltet.
Ein sehr wichtiges Problem bei der Verwendung dieser Reihenkondensatoren ist deren Schutz gegen Überspannungen, die an ihren Klemmen bei Netzkurzschlüssen auftreten und sie gefährden können.
Wird ein solcher Reihenkondensator beispielsweise in einem Netz mit zoooo Volt Nennspannung so ausgelegt, daß im Normalbetrieb, d. h. bei Durchgießen des Notinaistroiries, an dieser Einbaustelle eine Spannung von tloo Volt auftritt, so kann bei einem Netzkurzschluß hinter dem Kondensator an diesem die volle Phasenspannung des Netzes, unter Umständen auch die volle verkettete Spannung auftreten. Um den Kondensator nicht übermäßig isolieren zu müssen, sind Schutzeinrichtungen vorzusehen, die beim Überschreiten einer bestimmten Spannung, beispielsweise zooo Volt, denselben kurzschließen.
Die Lösung dieses alten Problems des Reihenkondensators ist schon auf verschiedene Weise versucht- worden, z. B. dadurch, daß man .parallel zu dem Kondensator eine entsprechend fein eingestellte Funkenstrecke und weiterhin noch einen automatischen Schalter angeordnet hat. Sobald die Funkenstrecke ansprach, was praktisch' ohne jede: Verzögerung erfolgt, bekam der automatische Schalter das Signal zum Einschalten und damit zum Kurzschließen des Kondensators. Dieser Kurzschluß; der die fein eingestellte Funkenstrecke entlastet und sie damit vor dem Abbrand bzw. Zusammenschmoren- schützt, bleibt so lange erhalten, bis der Strom über den Kurzschlußzweig parallel zum Kondensator auf den Normalstrom abgeklungen ist: Dann erst unterbricht der automatische Schalter wieder den Kurzschluß. Diese Einrichtung ist außerordentlich wirksam, aber auch wegen der erforderlichen Automatik sehr teuer.
Eine wirksame Abhilfe gegen die Beschädigung eines Reihenkondensators durch stationäre Überspannungen besteht, wie schon oben angedeutet; darin, daß parallel zu dem Kondensator- eine Schutzfunkenstrecke eingeschaltet wird, die beim etwa zwei- bis vierfachen Betrag der Normalspannung des Kondensators anspricht. Ist der Überstrom des Kondensators, im allgemeinen also der Kurzschlußstrom, an der Einbaustelle '-.groß; dann muß damit gerechnet werden, daß die Schutzfunkenstrecke zusammenschmort und den Reihenkondensator fest überbrückt, auch dann, wenn der Kurzschluß abgeklungen ist. Dieser feste Kurzschluß,,der eine Außerbetriebsetzung des Reihenkondensators bedeutet, macht sich dadurch bemerkbar, daß die Spannungsverhältnisse in dem durch den Kondensator ursprünglich gestützten Netz schlechter werden. Diese Verschlechterung, die ohne weiteres bemerkbar ist, dient als Signal dafür, daß die Schutzfunkenstrecken der Reihenkondensatoren überprüft und wieder in Ordnung gebracht werden müssen.
Erfindungsgemäß wird die Schutzeinrichtung nun so ausgebildet, daß der Austausch der zusammengeschmorten Schutzfunkenstrecke gegen eine neue, auf einfache Weise ohne Netzabschaltung, d. h. Betriebsunterbrechung erfolgt.
An Hand von Fig. i sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.
Teil i stellt hierbei den Reihenkondensator dar, Teil 2 den Sockelkontakt einer Schutzfunkenstrecke 3 und Teil 4 den normal freien Sockelkontakt für die Austauschschutzfunkenstrecke. Mit 5 ist ein Voltmeter angedeutet, das die Spannung am Reihenkondensätör abzulesen bestattet bzw. durch den Ausschlag o anzeigt, daß der Reihenkondensator überbrückt ist.
Ist dieser Kurzschluß, d. h." das -Zusammenschmoren von 3, festgestellt, dann ist mittels der Isolierzange in den Kontakt 4 eine neue Schutzfunkenstrecke einzusetzen, und dann kann die Schutzfunkenstrecke 3 mit. der gleichen Zange gezogen werden. Nach dieser Auswechslung muß das Instrument 5 wieder Spannung am Kondensator anzeigen.
Die Schutzeinrichtung und der Spannungsanzeiger sind normale Bauelemente etwa mit der Nennspannung des Reihenkondensators und sind mit diesem gegen Erde für die Netzspannung zu isolieren. Bei hoher Netzspannung sind unter Umständen' entsprecherid-'geformte Abschirmhauben über diesen Schutzeinrichtungen zur Vermeidung von Vorentladungen erforderlich.
`-Weiter oben ist angegeben, daß bei der Auswechslung einer zusammengeschmorten Schutzfunkenstrecke erst die neue Schutzfunkenstrecke eingesetzt werden muß, bevor die alte gezogen werden kann. Diese Reihenfolge der Schalthandlung ist insofern von allergrößter Wichtigkeit, als dadürch vermieden wird, daß die zusammengeschmorte Funkenstrecke unter Last gezogen wird.
Selbstverständlich wird der Schaltwärter nicht daran denken, die zusammengeschmorte Schutzfunkenstrecke zu' ziehen, wenn er, etwa an den Überwachungsinstrumenten, sieht, daß auf der Anlage ein Kurzschluß steht; aber es sind auch Fälle denkbar, daß- ein Netzkurzschluß in dem Augenblick auftritt, in dem die Schutzfunkenstrecke gezogen wird.
Ist in einem solchen Fall die neue Durchschlagsicherung schon eingesetzt, dann ist an der gezogenen Funkenstrecke nur eine Spannung gleich der Ansprechspannung der neuen Funkenstrecke möglich, d. h. die Abschaltung kann auch in diesem ungünstigen Fall gefahrlos erfolgen.
Nach Fig. a kann der Erfindungsgedanke auch noch in der Weise durchgeführt werden, daß zu dem Reihenkondensator i die Schutzfunkenstrecke 6, 7 und 8, gegebenenfalls noch weitere in ähnlicher Form über Trennschalter 9, io und i i parallel geschaltet werden. Durch entsprechende Anzeigeinstrumente 1a, 13 und 14, am zweckmäßigsten Amperemeter einfachster Bauform, ist zu erkennen, welche der eingeschalteten Funkenstrecken angesprochen hat. Diese Schutzfunkenstrecke, im vorliegenden Fall Tei16, kann durch Ziehen des Schalters 9 abgetrennt werden. Die sämtlichen in der Skizze dargestellten Teile haben etwa die gleiche Nennspannung wie der Reihenkondensator i und sind auch hier wieder gegen Erde für die Nennspannung des Netzes zu isolieren. Die Betätigung der Schalter io und i i hat über entsprechende Isolierstangen zu erfolgen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variation des Erfindungsgedankens, die darin besteht, daß zu dem Reihenkondensator i wieder zwei oder mehrere Schutzfunkenstrecken, etwa 15, 16, parallel geschaltet sind, und zwar über Selbstschalter 17 und 18. Diese Selbstschalter sind so auszuführen, daß bei Auftreten eines Kurzschlußstromes die selbsttätige Auslösung blockiert wird und erst durch einen Nachstrom in Höhe von etwa Nennstrom des Kondensators die Schalter auslösen.. Eine letzte Schutzfunkenstrecke i9, die höher eingestellt ist als die Schutzfunkenstrecken 15 und 16, dient als Katastrophenschutz dagegen, daß die mit Selbstschalter versehenen Schutzfunkenstrecken alle ausgelöst haben.
Eine Fortbildung der in Fig. 3 skizzierten Ausführung ist' in Fig: 4 wiedergegeben, bei der mit 2o, 2i und 22 Schutzfunkenstrecken dargestellt sind, die mittels eines automatischen Umschalters 23 ohne Unterbrechung umgeschaltet werden, wenn die jeweils eingeschaltete Funkenstrecke zusammengeschmort ist. Der Umschaltimpuls geht auch hier wieder von einem Strom aus, der in der Größenordnung des Normalstromes des Kondensators über den Schalter fließt, während der Schalter für die Dauer des Durchgangs von Überströmen blockiert ist.
Um zu vermeiden, daß beim Verbrauch der sämtlichen Schutzfunkenstrecken eine Gefährdung des Reihenkondensators eintritt, wird man die Einrichtung so treffen, daß auf den letzten Kontakt die weitere Fortschaltung aufgehoben wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Schutz eines Reihenkondensators gegen Überspannungen unter Verwendung von Schutzfunkenstrecken parallel zum Reihenkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß jede Schutzfunkenstrecke, die unter dem Einfluß einer unzulässig hohen Spannung am Reihenkondensator anspricht und zusammenschmort, ohne Netzabschaltung durch eine neue Schutzfunkenstrecke ersetzt wird.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einer Schutzfunkenstrecke, die auswechselbar in einer Kontaktvorrichtung befestigt ist, eine zweite Kontaktvorrichtung vorgesehen ist, in die eine neue Schutzfunkenstrecke dann eingesetzt wird, wenn die erste Schutzfunkenstrecke zusammengeschmort ist.
3. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Zusammenschmorens der eingeschalteten Schutzfunkenstrecke ein parallel zum Reihenkondensator vorgesehener Spannungsanzeiger angeordnet wird.
4. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfunkenstrecken mit ihren Aufnahmekontakten und das Anzeigeinstrument auf dem Isoliergerüst des Reihenkondensators aufgebaut und mit diesem gegen Erde für die Netznennspannung isoliert werden.
5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfunkenstrecken so ausgebildet sind, daß sie mit Sicherungsisolierzangen ausgewechselt werden können.
6. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß neben der ersten Schutzfunkenstrecke noch eine bzw. mehrere Schutzfunkenstrecken über Trennschalter fest zu dem Reihenkondensator parallel geschaltet werden, wobei die zusammengeschmorte Schutzfunkenstrecke durch Ziehen des Trennschalters abgeschaltet wird.
7. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu jeder Schutzfunkenstrecke ein Stromzeiger eingeschaltet ist. B.
Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i. 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schutzeinrichtung auf dem Isoliergerüst des Reihenkondensators aufgebaut und mit diesem gegen Erde für die Nennspannung des Netzes isoliert wird.
9. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schutzfunkenstrecken über Selbstschalter parallel zu dem zu schützenden Reihenkondensator eingeschaltet sind. io.
Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 9, dadurch gekennzeichnet, daß außer den mit Selbstschalter versehenen Schutzfunkenstrecken noch eine weitere parallel zu dem Reihenkondensator geschaltet ist, die eine höhere Ansprechspannung als die anderen Schutzfunkenstrecken besitzt und der kein Selbstschalter zugeordnet ist. i i.
Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i, 9 und io, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstschalter so ausgeführt sind, daß sie unter dem Einfluß eines Überstromes blockiert und erst durch einen Strom, der etwa so groß ist wie der Nennstrom des Reihenkondensators, ausgelöst werden.
12. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i, 9, io und ii, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem Isoliergerüst des Reihenkondensators aufgebaut und mit diesem gegen Erde für die Netzspannung isoliert wird.
13. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Reihenkondensator mehrere Schutzfunkenstrecken vorgesehen sind, die über einige selbsttätige Umschalter ohne Unterbrechung nacheinander geschaltet werden, wenn die jeweils eingeschaltete Funkenstrecke durch Überspannung angesprochen hat und zusammengeschmort ist.
14. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterschaltung auf dem Kontakt der letzten Schutzfunkenstrecke blockiert wird.
15. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung unter dem Einfluß eines Überstromes blockiert wird und erst durch einen Strom, der etwa die Größe des Kondensatornennstromes hat, erfolgt.
16. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i, 13, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem Isoliergerüst des Reihenkondensators aufgebaut und mit diesem gegen Erde für die Netzspannung isoliert wird.