DE928185C - Device for protecting a series capacitor against overvoltages - Google Patents

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.Device for protecting a series capacitor against overvoltages It is known in the 5tarkströmtechnik electrostatic capacitors for automatic Use voltage regulation that is connected in series between generator and Consumers are switched on. In general, these are so-called series capacitors mostly set up in distribution and transformer stations and between the incoming ones Feed lines and outgoing distribution lines switched on.

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.A very important problem with using these series capacitors is their protection against overvoltages at their terminals in the event of a mains short circuit can occur and endanger them.

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.If such a series capacitor is used, for example, in a network zoooo volts nominal voltage designed so that in normal operation, i. H. when pouring through des Notinaistroiries, a voltage of tloo volts occurs at this installation point, so in the event of a mains short circuit behind the capacitor, the full phase voltage can be applied to it of the network, the full line-to-line voltage may also occur. To the Protective devices must be provided so that the capacitor does not have to be excessively isolated the same when a certain voltage is exceeded, for example zooo volts short circuit.

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.The solution to this old series capacitor problem is already has been tried in various ways, e.g. B. by having .parallel to the Capacitor a correspondingly finely adjusted spark gap and still further arranged an automatic switch. As soon as the spark gap addressed, What happens practically without any delay, the automatic switch got that Signal to switch on and thus to short-circuit the capacitor. This short circuit; which relieves the finely adjusted spark gap and thus prevents it from burning up or burn-together protection, remains until the current through the Short-circuit branch parallel to the capacitor has decayed to the normal current: Then only the automatic switch interrupts the short circuit again. This facility is extremely effective, but also very expensive because of the automatic system required.

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.An effective remedy against damage to a series capacitor consists of stationary overvoltages, as already indicated above; in that parallel to the capacitor- a protective spark gap is switched on, which at about two- responds to four times the normal voltage of the capacitor. Is the overcurrent of the capacitor, generally the short-circuit current, at the installation point '-.groß; then it must be expected that the protective spark gap will melt and the series capacitor is firmly bridged, even when the short circuit has subsided is. This fixed short-circuit, which causes the series capacitor to be put out of operation means, becomes noticeable by the fact that the tension relationships in the the capacitor originally supported network will deteriorate. This deterioration, which is immediately noticeable, serves as a signal that the protective spark gaps the series capacitors need to be checked and put back in order.

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.According to the invention, the protective device is now designed so that the replacement of the burned-up protective spark gap with a new, simple one Way without power disconnection, d. H. Business interruption occurred.

An Hand von Fig. i sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.The idea of the invention will be explained in more detail with reference to FIG.

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.Part i represents the series capacitor, part 2 the base contact a protective spark gap 3 and part 4 the normally free socket contact for the replacement protective spark gap. 5 indicates a voltmeter that can be used to read the voltage on the series capacitor buried or indicated by the deflection o that the series capacitor is bridged is.

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.Is this short circuit, i. i.e. "the scorching of 3, found then a new protective spark gap is in contact 4 by means of the insulating pliers to use, and then the protective spark gap 3 with. pulled by the same pair of pliers will. After this replacement, the instrument 5 must again have voltage on the capacitor Show.

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.The protective device and the voltage indicator are normal components approximately with the nominal voltage of the series capacitor and are with this to earth to isolate for the mains voltage. If the mains voltage is high, there may be ' Correspondingly shaped shielding hoods over these protective devices to prevent them of pre-discharges required.

`-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.`-At the top it is stated that when replacing a braised Protective spark gap must first be used before the new protective spark gap the old one can be drawn. This sequence of switching operations is insofar of the utmost importance, as this avoids the simmering Spark gap is drawn under load.

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.Of course, the switchman will not think about the braised up Pull protective spark gap when he sees, for example at the monitoring instruments, that there is a short circuit on the system; but there are also cases conceivable that- a Mains short-circuit occurs at the moment when the protective spark gap is drawn will.

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.If the new breakdown fuse has already been used in such a case, then only one voltage is equal to the response voltage at the spark gap the new spark gap possible, d. H. the shutdown can also be unfavorable in this Fall safely.

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.According to Fig. A, the inventive concept can also be carried out in the manner be that to the series capacitor i the protective spark gap 6, 7 and 8, if necessary still others connected in parallel in a similar form via disconnectors 9, io and i i will. With appropriate display instruments 1a, 13 and 14, most expediently Ammeter of the simplest design, it can be seen which of the activated spark gaps addressed. This protective spark gap, in the present case Tei16, can go through Pulling the switch 9 can be disconnected. All of them shown in the sketch Parts have about the same voltage rating as the series capacitor i and are too here again to isolate against earth for the nominal voltage of the network. The operation the switches io and i i must be made using appropriate insulating rods.

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.Fig. 3 shows a further variation of the inventive concept contained therein there is that to the series capacitor i again two or more protective spark gaps, about 15, 16, are connected in parallel, via circuit breakers 17 and 18. These Circuit breakers are to be designed in such a way that when a short-circuit current occurs, the automatic release is blocked and only by an after-flow of about rated current of the capacitor trigger the switch .. One last protective spark gap i9, which is set higher than the protective spark gaps 15 and 16, serves as Disaster control, on the other hand, that the protective spark gaps provided with automatic switches all triggered.

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.A further development of the embodiment sketched in Fig. 3 is' in Fig: 4 reproduced, in which 2o, 2i and 22 are shown with protective spark gaps, which are switched over by means of an automatic switch 23 without interruption, if the spark gap that was switched on simmered together is. Here, too, the switching impulse is based on a current of the order of magnitude of the normal current of the capacitor flows through the switch, while the switch blocked for the duration of the passage of overcurrents.

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.In order to avoid that all protective spark gaps If the series capacitor is at risk, the device will be hit in such a way that that further switching is canceled on the last contact.

Claims (16)

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. PATENT CLAIMS: i. Device for protecting a series capacitor against overvoltages using protective spark gaps parallel to the series capacitor, characterized in that the arrangement is made so that each protective spark gap, which responds under the influence of an impermissibly high voltage on the series capacitor and burned up, replaced by a new protective spark gap without switching off the power supply will. 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. 2. Protection device according to claim i, characterized in that parallel to a protective spark gap, which is exchangeably fastened in a contact device is, a second contact device is provided in which a new protective spark gap is used when the first protective spark gap has burned down. 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. 3. Switching device according to claims i and 2, characterized in that for Display of the scorching together of the activated protective spark gap in parallel to the series capacitor provided voltage indicator is arranged. 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. 4. Switching device according to claims i to 3, characterized in that the protective spark gaps with their receiving contacts and the display instrument on the insulating frame of the Series capacitor built and with this to earth for the nominal system voltage to be isolated. 5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfunkenstrecken so ausgebildet sind, daß sie mit Sicherungsisolierzangen ausgewechselt werden können. 5. Protection device according to claims i to 4, characterized in that that the protective spark gaps are designed so that they can be used with fuse isolating pliers can be exchanged. 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. 6. Protection device according to claim i, characterized in that that in addition to the first protective spark gap, one or more protective spark gaps be permanently connected in parallel to the series capacitor via isolating switch, whereby the burnt-up protective spark gap is switched off by pulling the isolating switch will. 7. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu jeder Schutzfunkenstrecke ein Stromzeiger eingeschaltet ist. B. 7. Protection device according to claims i and 6, characterized in that that a current pointer is switched on in series for each protective spark gap. 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. Protective device according to claims i. 6 and 7, characterized in that this Protective device built on the insulating frame of the series capacitor and with this is isolated from earth for the nominal voltage of the network. 9. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schutzfunkenstrecken über Selbstschalter parallel zu dem zu schützenden Reihenkondensator eingeschaltet sind. io. 9. Protective device according to claim i, characterized in that several protective spark gaps via automatic switches are switched on in parallel with the series capacitor to be protected. ok 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. Protective device according to claims i and 9, characterized in that, in addition to the automatic switch The protective spark gaps provided have another one in parallel with the series capacitor which has a higher response voltage than the other protective spark gaps and to which no circuit breaker is assigned. 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. Protective device according to claims i, 9 and io, characterized in that the automatic switches are designed in this way are that they blocked under the influence of an overcurrent and only by one Current that is roughly the same as the rated current of the series capacitor is triggered will. 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. 12. Protection device according to claims i, 9, io and ii, characterized in that that it is built on the insulating frame of the series capacitor and against it Earth is isolated for the mains voltage. 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. 13. Protection device according to claim i, characterized in that several protective spark gaps are parallel to the series capacitor are provided that one after the other without interruption via some automatic changeover switch are switched when the spark gap that is switched on is caused by overvoltage addressed and stewed up. 14. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterschaltung auf dem Kontakt der letzten Schutzfunkenstrecke blockiert wird. 14. Protective device according to the claims i and 13, characterized in that the relay is based on the contact of the last Protective spark gap is blocked. 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. 15. Protective device according to claims i, 13 and 14, characterized in that the changeover takes place under the influence of an overcurrent is blocked and only by a current that is approximately the size of the capacitor's nominal current has taken place. 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.16. Protection device according to claims i, 13, 14 and 15, characterized characterized in that it is built on the insulating framework of the series capacitor and with this is isolated from earth for the mains voltage.