DE967623C - Schalteinrichtung zum Beseitigen von Lichtboegen in Hochspannungsnetzen und -anlagen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 28. NOVEMBER 1957

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Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Beseitigen von Lichtbögen in Hochspannungsnetzen und -anlagen durch kurzzeitiges Ausschalten der gestörten Stelle, bei der die Kommandogabe für die Wiedereinschaltung vor Vollendung der Ausschaltbewegung erfolgt und die Auslösung der Wiedereinschaltbewegung durch einstellbare Verzögerungsmittel vorgenommen wird. Die spannungslose Pause soll dabei einerseits so kurz wie möglich sein, um von den Abnehmern die Störungen möglichst fern zu halten, aber andererseits auch ausreichend lange, um mit Sicherheit eine genügende Entionisierung herbeizuführen, damit beim Wiederzuschalten der Spannung eine Rückzündung an der Störungsstelle nicht möglich ist.

Die jeweils zulässige Größe der spannungslosen Pause richtet sich nach den verschiedensten Umständen. So kann beispielsweise in einem ländlichen Netz die Pause in der Stromlieferung etwas größer sein, da dort keine empfindlichen Maschinen oder Apparate ange- ao schlossen sind, während z. B. in einem Industriegebiet mit beispielsweise optischen Fabriken schon eine sehr kurze Stromunterbrechung störend wirken kann. Bei den bekannten Einrichtungen zum Beseitigen von Lichtbögen wird die spannungslose Pause durch einstellbare Verzögerungsmittel fest eingestellt. Dies führt jedoch in vielen Fällen nicht zu einem einwandfreien Betrieb, da die zum Entionisieren der Lichtbogenstrecke erforderliche Zeit keine feste Größe ist, sondern von der Größe des Kurzschlußstromes, von der Höhe

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der Betriebsspannung und ferner noch davon abhängig ist, ob nach dem Abschalten durch am abgeschalteten Netzteil angeschlossene Motoren, Einankerumformer u. dgl. die Spannung noch für kurze Zeit aufrechterhalten wird.

Zur Beseitigung der bei den bekannten Einrichtungen bestehenden Nachteile erfolgt beim Gegenstand nach der Erfindung die Verzögerung der Wiedereinschaltung in Abhängigkeit von elektrischen, die Ionisierung beeinflussenden Leitungsgrößen, insbesondere von der Höhe des vor der Abschaltung auftretenden Überstromes. Es erfolgt also eine selbsttätige Anpassung der spannungslosen Pause an die jeweils gegebenen Verhältnisse.

Bei einer bekanntgewordenen Vorrichtung zum mehrmaligen selbsttätigen Wiedereinschalten eines elektrischen Selbstschalters wird die Zahl der Wiedereinschaltungen in Abhängigkeit von dem nach der ersten Wiedereinschaltung noch fließenden Überstrom abhängig gemacht, und es kann außerdem die Zeitspanne zwischen dem wiederholten Öffnen des Schalters von der Stärke des Überstromes abhängig gemacht werden. Es handelt sich hierbei also um einen Selbstschalter mit thermischer Auslösung, der sich nach erfolgtem Ausschalten bei auftretendem Überstrom selbsttätig nach Ablauf einer festen einstellbaren Zeit wieder einschaltet und sich bei Vorhandensein der Störung nach erfolgter erster Wiedereinschaltung nach einer von der Überstromstärke abhängigen Einschaltdauer selbsttätig wieder abschaltet. Dieses Spiel wird gegebenenfalls mehrmals wiederholt. Der Zweck dieses Selbstschalters im Netz ist das Vermeiden einer Überlastung der angeschlossenen Verbraucher. Eine Anpassung der stromlosen Pause an die jeweils notwendige Entionisierungszeit ist hierbei weder vorgesehen noch möglich.

Um die spannungslose Pause möglichst kurz halten zu können, auch auf die Gefahr hin, daß gelegentlich eine Rückzündung des Hochspannungslichtbogens eintritt, ist bereits vorgeschlagen worden, den Arbeitszyklus Aus—Ein mehrmals hintereinander auszuführen und dabei vorzugsweise die spannungslose Pause während des zweiten Arbeitszyklus größer als bei dem ersten zu machen. Auch bei einer solchen Anordnung läßt sich die vorgeschlagene Sperre zweckmäßig verwenden, und es kann mit ihr entweder die zweite spannungslose Pause allein vergrößert werden für den Fall, daß die erste spannungslose Pause beispielsweise durch mechanische Mittel im Schaltgerät selber eingestellt wird, oder aber die Sperre kann die Zeitverzögerung bei beiden Arbeitszyklen steuern.

Im folgenden seien die Vorschläge der Erfindung an Hand schematischer Darstellungen von Ausführungsbeispielen erläutert.

Zum Aus- und Wiedereinschalten des Hochspannungsstromkreises dient beispielsweise ein Gerät mit einer Ausschaltstelle 1, die mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung versehen ist, und einer Einschaltstelle 2 in Form eines in Luft arbeitenden Schaltmessers, das zu der Schaltstelle 1 parallel geschaltet ist.

Die bei Entstehung eines Lichtbogens auftretende Änderung, insbesondere das Ansteigen des die Hochspannungsleitung durchfließenden Stromes, beeinflußt gemäß Fig. ι einen Überstromauslöser A, dessen Ansprechen die Schaltstelle 1 auslöst, so daß der Strom hier so rasch wie möglich unterbrochen wird. Durch die Bewegung des Schaltstiftes der Schaltstelle 1 wird nun beispielsweise ein nicht mit dargestelltes Fallpendel freigegeben, das nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit den zum Einschalten der Wiedereinschaltstelle 2 dienenden Antrieb mechanisch auslöst. Ist die Schaltstelle 2 eingeschaltet, so ist der Hochspannungsstromkreis nach kurzzeitiger Unterbrechung wiederhergestellt, und das Gerät kann mit Hilfe eines Druckluftantriebs durch nacheinander erfolgendes Schließen der Ausschaltstelle 1 und Öffnen der Einschaltstelle 2 und durch Spannen der zu diesen beiden Schaltstellen gehörenden Antriebe wieder bereitgemacht worden. Der für das Wiederbereitmachen vorgesehene Druckluftantrieb kann durch ein elektromagnetisch betätigtes Ventil gesteuert werden, das mit E bezeichnet ist und durch einen Kommandodruckknopf willkürlich betätigt werden kann. Es ist aber auch möglich, dem Steuerventil des Druckluftantriebes selbsttätig nach einer gewissen Zeit Kornmando zu geben.

Um in solchen Störungsfällen, in denen durch einen Arbeitszyklus des zur kurzzeitigen Unterbrechung der Energiezufuhr zur gestörten Stelle dienenden Schaltgeräts die Störung nicht beseitigt werden konnte, einen nochmaligen Arbeitszyklus dieses Geräts erfolgen zu lassen und dabei gegebenenfalls die Energiezufuhr für eine etwas längere Dauer zu unterbrechen, kann man eine elektrische Steuerung von der Art verwenden, wie sie in den Zeichnungen angegeben ist. Die in Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung arbeitet folgendermaßen:

Gleichzeitig mit dem Auslöser A des Schaltgeräts sprechen die Überstromrelais Ü an und schließen ihre Kontakte A₁ und k₂; es sind zwei in verschiedenen Phasen des Hochspannungsstromkreises liegende Überstromrelais angegeben. Statt ihrer ist es auch möglich, den bzw. die gleichzeitig ansprechenden Auslöser^, mit zusätzlichen Hilfskontakten zu versehen, die beim Vorhandensein von Überstrom geschlossen werden. Diese Kontakte setzen ein Hilfsrelais H₁ unter Spannung, dessen Umschaltkontakt /e₃ dadurch aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung gelegt wird. Das Schaltmesser 2 steuert eine Anzahl Hilfskontakte k₄ bis U₁. Durch den Kontakt k₅ erhält nach dem Wiedereinschalten des Schaltmessers 2 das die Wiederbereitmachung bewirkende Steuerventils über den Ruhekontakt 6 des Druckknopfes und den in der Arbeitsstellung befindlichen Kontakt k₃ Spannung, so daß der Druckluftantrieb das Gerät 1, 2 in die Ursprungsstellung zurückführt (Wiederbereitmachung). Dies hat jedoch zur Voraussetzung, daß die Störung bzw. der sie hervorrufende Lichtbogen auch nach beendetem Arbeitszyklus des Geräts 1, 2 noch besteht bzw. daß die Überstromrelais Ü beim Einschalten des Schaltmessers 2 von neuem erregt werden, da andernfalls sich der Kontakt k_s wieder in seiner Ruhestellung befände und das Steuerventil E keine Spannung erhalten könnte. Ist also der Lichtbogen bereits erloschen und die Störung beseitigt, so erfolgt keine selbsttätige Wiederbereitmachung auf diese Weise. Vielmehr ist dann eine willkürliche Wiederbereit-

machung mittels des Druckknopfes 6 erforderlich, um den Elektromagneten des Steuerventils E zu betätigen. Ist der Lichtbogen noch nicht erloschen und durch selbsttätige Erregung des Steuerventils E das Hochspannungsschaltgerät i, 2 wieder bereitgemacht, so wird durch den Auslöser A sofort wieder eine Ausschaltung des Schaltstiftes ι herbeigeführt, und es beginnt ein neuer Arbeitszyklus. Bei diesem soll zweckmäßig die spannungslose Pause größer sein als

ίο beim erstenmal.

Dies wird folgendermaßen erreicht:
Schon beim erstmaligen Einschalten des Schaltmessers 2 wird der Kontakt A₄ geschlossen und das Relais H₂ mit dem Kontakt A₈ eingeschaltet. Dadurch erhält ein Hilfsrelais H₃ Spannung, das seine Kontakte A₉ bis A₁₂ schließt und dadurch das Relais H₂ unter Strom hält, auch wenn das Schaltmesser 2 wieder geöffnet ist und seine Kontakte A₄ bis A₇ wieder in deren Ruhestellung gebracht hat. Durch den Kontakt A₁₀ wird ein Sperrmagnet Sf an Spannung gelegt. Dieser hat die Aufgabe, die Einrichtung, durch welche die Dauer der spannungslosen Pause zwischen dem Ausschalten des Schaltgliedes 1 und dem Einschalten des Schaltgliedes 2 bestimmt wird, beispielsweise das Gewicht des obenerwähnten Fallpendels, zu hemmen bzw. eine vorbestimmte Zeit lang festzuhalten, so daß die spannungslose Pause um einen bestimmten Betrag verlängert wird. Er betätigt also beispielsweise eine zusätzliche Klinke, welche eingerückt wird, wenn der Sperrmagnet erregt ist, und die dann die Wirkung der eigentlichen Auslöseklinke des Antriebs der Einschaltstelle noch eine entsprechende Zeit lang ergänzt bzw. ersetzt. Zur Bemessung der Wirkungsdauer des Sperrmagneten Sp dient ein Zeitrelais H₁ mit einstellbar verzögertem Kontakt A₁₃, das durch den Hilfskontakt k₁₂ unter Spannung gesetzt wird, und ein vom Hilfskontakt A₁₃ gesteuertes Hilfsrelais H₅, das durch Öffnen seines Kontaktes A₁₄ die gesamte Steuerung spannungslos macht und sich mittels seines zweiten Kontaktes A₁₅ selbst unter Spannung hält, bis sein Stromkreis durch Drücken des Kommandodruckknopfes 6 unterbrochen wird.

Ist auf diese Weise, d. h. mit Hilfe des Kontaktes A₁₄, die gesamte Steuerung spannungslos geworden, so erfolgt nach dem letztmaligen Wiedereinschalten des Schaltmessers 2 der Hochspannungsschalteinrichtung, welches durch das Spannungsloswerden des Sperrmagneten 7 freigegeben wird, keine selbsttätige Wiederbereitmachung mehr. Vielmehr muß die Wiederbereitmachung nunmehr mittels des Druckknopfes 6 eingeleitet werden.

Der Kontakt A₈ des Hilfsrelais H₂ ist zweckmäßig mit einer Verzögerungseinrichtung versehen, um ein vorzeitiges Schließen des Zeitkontaktes A₁₃ und damit eine zu frühe Spannungswegnahme durch den Kontakt -A₁₄ zu verhüten, was unter Umständen zu befürchten wäre, wenn der Kontakt A₈ unverzögert geschlossen würde.

Es können außerdem Hilfs- und Meldestromkreise verschiedener Art vorgesehen sein. Beispielsweise wird durch den Kontakt A₉ am Hilfsrelais H₃ eine Fallklappe F gesteuert, die ein zweimaliges Wiedereinschalten des Schaltmessers 2 anzeigt. Auch kann es zweckmäßig sein, bei der Betätigung des Ausschaltgliedes ι einen Meldeschalter 8 zur Betätigung einer Fallklappe, Hupe oder eines sonstigen Signalgerätes zu betätigen.

Die Anordnung kann noch wesentlich vereinfacht werden, wenn an Stelle von Überstromauslösern, Stromwandlern und Überstromrelais nur ein einfaches Primärrelais verwendet wird. Dies läßt sich mit einer Schaltung nach Fig. 2 erreichen. Der Vorteil einer solchen Einrichtung liegt außer der erwähnten Einsparung von Stromwandlern und Überstromrelais darin, daß nur noch ein Zeitrelais für die Einstellung der beiden spannungslosen Pausen erforderlich ist, wobei die zweite spannungslose Pause immer um einen konstanten, einstellbaren Betrag größer ist als die erste spannungslose Pause.

Zur Einleitung der Arbeitszyklen dient bei dem in Fig. 2 veranschaulichtem Beispiel das im Zuge der Hochspannungsleitung liegende Primärrelais P. Dieses betätigt, indem es anspricht, einen Umschaltkontakt A₂₀, der im Schaltschema in seiner Ruhestellung gezeichnet ist.

Gelangt darauf der Umschaltkontakt A₂₀ in seine Arbeitsstellung, so legt er über den Kontakt A₂₂ die Auslösespule S der Ausschaltstelle 1 an Spannung, so daß die Ausschaltstelle 1 geöffnet wird.

Ferner erhält durch den Kontakt A₂₀ die Hauptspule des Relais H₁₀ Spannung, dessen Kontakt A₂₁ geschlossen wird. Dadurch erhält eine Haltespule dieses Relais Spannung. Der Kontakt A₂₁ legt außerdem die elektromagnetische Sperre Sp an Spannung, welche das Schaltglied der Einschaltstelle 2 zunächst in der Ausschaltstellung festhält. Durch den Kontakt A₂₁ erhält ferner über die Kontakte A₂₃ und A₂₉ das Zeitrelais Z Spannung, das nach einer vorbestimmten Zeit von beispielsweise 0,1 bis 1 Sekunde seinen Kontakt k₃₁ schließt und dadurch das Relais H₁₃ an Spannung legt, das mittels seines Umschaltkontaktes k₃₂ die Sperre Sp spannungslos macht, so daß die Einschaltbewegung der Einschaltstelle 2 freigegeben wird. In Abhängigkeit von der Einschaltbewegung werden die Kontakte A₂₂ bis A₂₆ umgelegt.

Ist durch die kurzzeitige spannungslose Pause zwischen dem Ausschalten der Schaltstelle 1 und dem Einschalten der Schaltstelle 2 die Störung in der Anlage beseitigt worden, so daß das Primärrelais P nach dem Wiedereinschalten entregt bleibt (Kontakt A₂₀ in Ruhestellung), so bleibt die Anordnung in der jetzt erreichten Lage (Schaltstelle 1 geöffnet, Schaltstelle 2 geschlossen) stehen, bis die Wiederbereitmachung mit Hilfe des Kommandodruckknopfes 6 willkürlich vorgenommen wird. Durch Betätigen dieses Kommandodruckknopfes wird die Einschaltspule E an Spannung gelegt und der übrige Teil der Steuerung spannungslos gemacht. Die Einschaltspule E bewirkt, daß die Schaltglieder der Schaltstellen 1 und 2 nacheinander in die Ausgangsstellung (Schaltstelle 1 geschlossen, Schaltstelle 2 geöffnet) zurückgeführt werden, beispielsweise indem sie die Steuerventile eines zugehörigen Druckluftantriebes betätigt.

Besteht dagegen die Störung nach Beendigung des ersten Arbeitszyklus noch weiter fort, so spricht das Primärrelais P erneut an. Die Einschaltspule E erhält

dann über die Kontakte A₂₀, A₂₄ Spannung, so daß die Schaltstellen ι und 2 in ihre Ausgangslage (Schaltstelle ι geschlossen, Schaltstelle 2 geöffnet) zurückgeführt werden. Das Relais H₁₀ ist in diesem Falle noch vom ersten Arbeitszyklus her über seine Haltewicklung erregt. Das Relais H₁₁ hat bei der Einschaltbewegung des Schaltgliedes der Einschaltstelle 2 Spannung erhalten und seine Kontakte A₂₇ bis A₃₀ umgelegt. Es hält sich über seinen Kontakt A₂₇ selbst.

ίο Durch seinen Kontakt A₂₈ hat das Relais H₁₄, das zu Meldezwecken vorgesehen ist und z. B. als Fallklappe ausgebildet sein kann, Spannung erhalten. Das Zeitrelais Z ist nach Umlegen des Kontaktes A₂₉ spannungslos geworden, da der Kontakt A₂₀ sich bei Fort-

bestehen der Störung in seiner Arbeitsstellung befindet.

Durch den Kontakt A₃₀ ist das Relais If₁₅ zur Erregung vorbereitet, während das Relais iT₁₃ abgeschaltet ist.

Die Auslösespule 5 erhält auf dem gleichen Wege

wie beim ersten Arbeitszyklus Strom. Das Schaltglied 1 schaltet infolgedessen aus. Die Sperre Sf liegt an Spannung über die Kontakte A₂₁ und A₃₂, so daß das zum Einschalten dienende Schaltglied festgehalten wird. Das Primärrelais P ist nach Beendigung des Ausschaltvorganges an der Schaltstelle 1 jedesmal entregt. Das Zeitrelais Z erhält infolgedessen über die Ruhestellung des Kontaktes A₂₀ und die Arbeitsstellung des Kontaktes A₂₉ Spannung und beginnt erneut zu laufen. Sobald es beim zweiten Arbeitszyklus seinen Kontakt A₃₁ schließt, erhält über Kon-

takt A₃₀ das Relais H₁₅ Spannung, wodurch die gesamte Steuerung spannungslos wird, insbesondere auch die Sperre Sf, so daß die Schaltstelle 2 eingeschaltet wird.

Ist — wie beim beschriebenen Beispiel — die An-Ordnung für nur zwei Arbeitszyklen ausgebildet, so kann nunmehr die Wiederbereitmachung der Schalteinrichtung i, 2 nur willkürlich durch Erregen der Spule E mittels des Kommandodruckknopfes 6 vorgenommen werden.

Die spannungslose Pause, deren Dauer beim ersten Arbeitszyklus praktisch nur durch die eingestellte Laufzeit des Zeitrelais Z bestimmt ist, ist sonach beim zweiten Arbeitszyklus um die Abfallzeit des Primärrelais verlängert. Soll die zweite Sperrzeit unabhängig von der ersten einstellbar sein, so ist es zweckmäßig, noch ein zweites Zeitrelais vorzusehen und entsprechend in die Schaltung einzubauen.

Anordnungen der beschriebenen Art sind nicht nur im Zusammenhang mit Hochspannungsschaltvorrichtungen mit getrennter Einschalt- und Ausschaltstelle i, 2, sondern auch bei solchen mit nur einer Schaltstelle vorteilhaft anwendbar. Auch beschränkt sich die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen nicht auf ihre Kombinierung; sie stellen vielmehr auch losgelöst voneinander wertvolle Verbesserungen dar.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schalteinrichtung zum Beseitigen von Lichtbogen in Hochspannungsnetzen und -anlagen durch kurzzeitiges Ausschalten der gestörten Stelle, bei der die Kommandogabe für die Wiedereinschaltung vor Vollendung der Ausschaltbewegung erfolgt und die Auslösung der Wiedereinschaltbewegung durch einstellbare Verzögerungsmittel vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieVerzögerung der Wiedereinschaltung in Abhängigkeit von elektrischen, die Ionisierung beeinflussenden Leitungsgrößen, insbesondere von der Höhe des vor der Abschaltung auftretenden Überstroms, erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine mehrmalige, insbesondere zweimalige Abschaltung erfolgt für den Fall, daß die Störung nach Vollendung des ersten Arbeitszyklus noch weiterbesteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmittel erst beim zweiten Arbeitszyklus wirksam ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine mehrmalige, insbesondere zweimalige Abschaltung erfolgt für den Fall, daß die Störung nach Vollendung des ersten Arbeitszyklus noch weiterbesteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung der Wiedereinschaltung bei späteren Arbeitszyklen unter Vermittlung von Hilfsrelais in an sich bekannter Weise um einen vorgegebenen Betrag größer ist als bei den vorhergehenden Arbeitszyklen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmittel zu Beginn oder während der Ausschaltbewegung in den Erregungszustand versetzt und zum Zwecke der Freigabe des Wiedereinschaltkommandos spannungslos gemacht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 474296, 442045,
649661;
USA.-Patentschrift Nr. 2 006 254.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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