Schutzeinrichtung für Nochvakuumschalter. In elektrischen Hochspannungsnetzen bie tet die Verwendung von Hochvakuumschal- tern erhebliche Vorteile gegenüber den üb lichen Ölschaltern. Die Vakuumschalter sind nämlich billiger und einfacher im Aufbau und unterbrechen den Strom im Augenbuch des Nulldurchganges, so dass praktisch keine Schaltüberspannungen entstehen können und der Energieverlust im Lichtbogen erheblich geringer ist; als bei Ölschaltern gleicher Leistung.
Indessen hängt die Leistungsfähigkeit eines Vakuumschalters in sehr hohem Masse von der Güte des in ihm vorhandenen Va: kuums ab, und zwar macht schon eine ge ringere Verschlechterung des Vakuums den Sbhalter zur Unterbrechung von Strömen un brauchbar. Ausserdem lässt sich die Ver schlechterung des Vakuums nicht so ohne weiteres feststellen, wie .dies zum Beispiel mit Ölverlusten bei Ölschaltern der Fall ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzeinrichtung, durch welche Beschädi- gungen des Schalters infolge mangelhafter Wirksamkeit des Vakuums verhindert wer den sollen. Sie besteht darin, dass der Va kuumschalter mit einem vom Gasdruck be einflussten Relais versehen ist, das bei Ver- c hterung des Vakuums den Schalter un s hlee wirksam macht.
Zweckmässig werden hierbei zwei oder mehr Vakuumschalter in Reihe ge legt, derart, dass wenn ein Schalter unwirk sam gemacht wird, der zweite bezw. die übri gen zur Unterbrechung bezw. Schliessung des Stromkreises dienen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt zwei Vakuumschalter 10 und 11, die in einem aus den Leitungen L' und L2 gebilde ten Hochspannungskreis in Reihe liegen.
Es möge sich im vorliegenden Fall um ein Wechselstromnetz handeln, jedoch ist zu be merken, .da.ss die Anwendung der Erfindung natürlich nicht auf Schalteinrichtungen für Wechselstrom beschränkt ist. Jeder der bei den Vakuumschalterbesteht aus einem hoch- evakuierten und vakuumdicht verschlossenen Gehäuse 12, das zum Beispiel .aus Metall her gestellt ist und im Innern die feststehenden Kontakte 13 enthält, die bei geschlossenem Schalter durch den beweglichen, in Form einer Rolle ausgebildeten Kontakt 14 mitein ander leitend verbunden sind.
Die festen Kontakte sind an Isolatoren 15 abgestützt, und über Durchführungen 19 mit den äussern Anschlussklemmen verbunden. Die Schalt bewegung für den Kontakt 14 wird in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Well- rohres 17 durch eine Seh:
altstange 16 von aussen in ,das Innere des Vakuumgehäuses übertragen. Der Antriebsmechanismus der Schalter ist zum Beispiel in einer bei Schnell schaltern üblichen Form ausgeführt und be steht aus einem Gestänge, das,den -Anker 36 eines Haltemagnetes 32 trägt und unter der Wirkung einer Ausschaltfeder 30 steht.
Der Haltemagnet besitzt eine konstant erregte und über einen Betätigungsschalter 50 ab schaltbare Haltewicklung 33, sowie eine Aus lösewicklung 34, die von dem 'Strom. in der zu unterbrechenden Leitung L' beeinflusst wird. Zum Schliessen des Schalters dienen EinschaUmabonete 31, die durch Druckknöpfe 51 gesteuert werden.
Die beiden Auslösewicklungen 3:4 bezw. 34' der beiden Vakuumschalter 10 und 11 sind in Reihe geschaltet und werden nor- malerweise vom gleichen Strom durchflossen, so dass die beiden Vakuumschalter bei Über strom gleichzeitig auslösen und den Roch spannungskreis an zwei hintereinander ge legenen Punkten unterbrechen. Die Auslöse wicklungen werden von zwei Stromwandlern <I>T'</I> und T2 gespeist, die im Zuge der Hoch spannungsleitung L' liegen.
Die beiden Stromwandler besitzen entgegengesetzten Windungssinn und erhalten über einen Wi- derstand R3 eine Gleichstrommagnetisierung, so d:
ass beim Auftreten eines Überstromes ohne Rücksicht auf die gerade vorhandene Stromrichtung durch die Auslösewicklungen 34 und 34' ein Stromstoss hindurchgeschickt wird, der den Kraftlinienfluss aus den An- kern cler Haltemagneten in .den Luftspalt; zwischen den Polen der Haltemagneten ab drängt, so dass,die Vakuumschalter unter der Wirkung der Einschaltfedern 30 bezw. 30' in die Ausschaltstellung gehen.
Jeder der beiden Vakuumschalter 10 und 11 ist erfindungsgemäss mit einer Sicherheits einrichtung versehen, die bei V erschlechte- rung des Vakuums den Schalter durch Kurz schliessen der Auslösewieklung in der Aus schaltstellung sperrt. Zu diesem Zweck be sitzt der Schalter 10 eine Vakuummessein- richtung 40, die in ein Gehäuse 42 eingebaut ist, dessen Inneres mit dem Innern des Schaltergehäuses in Verbindung steht. Zur Messung des Vakuums kann beispielsweise ein Thermoelement .dienen. jedoch sind auch andere an .sich bekannte Ausführungen denk bar.
Das im Innern des Gehäuses angeord nete Thermoelement 43 wird durch einen in seiner Nähe angeordneten Heizdraht 41 ge heizt. Der Heizdraht 41 wird von einem kon stanten Strom .durchflossen. Als Stromquelle kann zum Beispiel ein vom Netz erregter Spannungswandler T3 ,dienen. Die in dem Heizdraht 41 erzeugte Wärme wird durch Strahlung und durch Übertragung an die in ,dem Gehäuse vorhandenen Gase albgegeben. Da bei hohem Vakuum nur sehr geringe Gas mengen vorhanden sind, so ist die normaler weise von dem Heizdraht 41 :durch Konvek tion abgegebene Wärmemenge vernachlässig bar klein.
Wenn das Vakuum im Innern das Schaltergehäuses infolge einer Undichtigkeit oder aus irgend einem andern Grunde sich verschlechtert, so nimmt der Konvektions- strom zu, und die Temperatur des Heiz drahtes 41 sinkt. Infolgedessen nimmt auch die Temperatur des Thermoelementes 43 ab, und die von diesem erzeugte Spannung geht zurück und bringt ein Relais 44 zum An sprechen.
Die Kontakte 45 des Relais 45 des Relais 44 liegen parallel zu der Auslö:sewick- lung 34 und sind offen, solange der von dein Thermoelement 43 erzeugte .Strom einen be stimmten Wert nicht unterschreitet. Erst wenn das Vakuum im Schalter 10 sich verschlech tert und dadurch, wie oben erläutert, die Tem peratur des Heizdrahtes 41 und .damit auch des T'hermoelementes 43 abnimmt, spricht das Relais 44 an und schliesst über seinen Kontakt 45 die Auslösewicklung 34 kurz, so dass der Schalter 10 durch Überstrom nicht mehr zum Auslösen gebracht werden kann.
Die Einrichtung kann natürlich auch in an derer Weise ausgebildet sein, zum Beispiel kann das Relais 44 auch den Stromkreis der A'uslöisewicklung öffnen, anstatt die letztere kurz zu schliessen. Der Vakuumschalter 11 ist mit einer gleichartig ausgebildeten Sicher heitseinrichtung versehen, die beim Anspre chen seine Auslösewicklung 34' kurzschliesst.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Zum Schliessen des Stromkreises sind zunächst die Haltewicklungen 33 und 3:3' durch Schliessen der .Schalter 50 und 50' a .n Spannung zu legen und hierauf die Ein- scha.ltmabgneten 31 und 3l' durch Schliessen der Schalter 51 und 51' zu betätigen. Hier durch werden die beweglichen Kontakte 14 bezw. 14' mit den festen Kontakten in Be rührung gebracht und so der Stromkreis über de beiden Schalter 10 und 11 geschlossen.
Die Schalter werden in der Einschaltstellung durch die von den Haltemagneten 32 bezw. 32' auf ihre Anker 36 bezw. 36' ausgeübte Zugkraft festgehalten. Wenn nun ein über- strom in der Leitung auftritt, so wird über den Transformator<I>T'</I> bezw. T= ein Stromstoss entsprechender Grösse .durch die in Reihe ge schalteten Auslösewiclzlungen '34 und 34' ge schickt und. hierdurch die Öffnung der bei den Schalter bewirkt.
Tritt jedoch, während die Schalter ge schlossen sind, in einem von beiden eine Ver- 4chlechterung des Vakuums ein, so spricht die Sicherheitseinrichtung 40 bezw. 40', wie oben erläutert, an und schliesst vermittelst des Relais 44 bezw. 44' die Auslösewieklung des betreffenden Schalters kurz, so da.ss beim Auftreten eines Überstromes die Auslöse- wieklung nicht erregt wird und der betref fende Schalter eingeschaltet bleibt.
In dieseln Fall spricht der zweite Schalter allein an und unterbricht den Stromkreis. Da es ausser ordentlich unwahrscheinlich ist, dass in bei den Vakuumschaltern gleichzeitig eine Ver- sahleehterung des Vakuums eintritt, so wird stets einer der beiden Schalter betriebsfähig sein und ,den Stromkreis unterbrechen. Durch die Sperrung des nicht betriebsfähigen Schal ters wird dagegen vermieden, dass er bei Ver schlechterung seines Vakuums zum Beispiel durch Stehenbleiben des Lichtbogens beschä digt werden könnte.
Man kann die Betriebs- sicherlieit auch noch dadurch erhöhen, dass man anstatt zweier Vakuumschalter deren drei oder mehr hintereinander schaltet. Man kann auch durch die Einrichtung, die den Schalter bei Verschlechterung des. Vakuums unwirksam macht, eine .Signal- oder Alarm- vo@rrichtung betätigen lassen, die das Bedie- nungspersonal auf den nicht vorschriftsmässi gen Zustand .der Anlage aufmerksam macht.
Die beschriebene Einrichtung hat noch den weiteren Vorteil, däss beim Ausfall eines Schalters die Auslösestromstärke selbsttätig herabgesetzt wird. Da nämlich infolge der Vormagnetisierung der Stromwandler T' und 7z mit Gleichstrom ihre Sekundärstromstärke nicht proportional der Primärstromstärke ist, sondern von dem Widerstand im Sekundär kreis abhängt,
so wird durch das Kurzschlie ssen einer der beiden in Reihe geschalteten Auslösewicklungen 34 bezw. 34' bei gleichem Primärstrom die S'ekunlärstromstärke er h6ht, so dass die Auslösung des noch betriebs fähigen Schalters bei einer niedrigeren Stromstärke in ,der Leitung L' erfolgt. Dies ist sehr erwünscht, da ja bei diesem Betriebs zustand die ganze Schaltleistung, für die nar- malerweise zwei Schalter zur Verfügung ste hen, von einem einzigen Schalter aufgebracht werden muss.
In Abb. 2 ist ein weiteres Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Hier be sitzen die beiden im Zuge der Leitung L' liegenden Vakuumschalter 62 bezw. 62' mit Glasgehäuse, je einen feststehenden Kontakt 63 und einen beweglichen Kontakt 64. Die Kontaktträger sind in an sich bekannter Weise durch bewegliche Wellrahre 67 und 6$ hochva_kuumdicht nach aussen geführt.
Der Schaltmechanismus ist in gleicher Weise ausgeführt. wie bei den in Abb, 1 daTgestell- aer riinzeineiten an dieser btelle erübrigt.
Die Auslösewicklungen 73 der beiden Schal ter sind parallel geschaltet und werden über ein Relais 66 und einen im Zuge der Hoch spannungsleitung liegenden Stromwandler 65 betätigt. Zu jedem Vakuumschalter liegt parallel ein Trennschalter 81, der in der Aus schaltstellung gesperrt ist und sich bei Aus lösung .der Sperrklinke 83 unter der Wirkung einer Feder 8@2 selbsttätig schliesst.
Ferner ist vor und hinter jedem der Vakuumselialter ein Trennschalter 74 und 75 angeordnet, die in der Einschaltstellung gesperrt sind und bei Auslösung er Sperrvorrichtungen 78 und 79 durch die Ausschaltfedern 76 und 77 selbst tätig geöffnet werden.
Die Trennschalter -74, 75 und 81 werden über Hilfskontakte 101, die mit dem Gestänge des Vakuumschalters in Verbindung stehen, durch eine Vakuum- messvorrichtung derart gesteuert, da.ss bei Verschlechterung des Vakuums der betref fende Vakuum@scha-lter, wenn er geschlossen ist, durch den Trennschalter 81 überbrückt wird, oder wenn er offen ist, durch die Trennschalter 74, 75 von der Leitung abge trennt wird.
Zu diesem Zweck besitzt jeder Vakuum schalter eine in einem angeschmolzenen Ge häuse 91 untergebrachte Vakuummessvorrich- tung, die in gleicher Weise, wie bei dem Aus. führungsbeispiel der Abb. 1 erläutert, aus einem mit konstantem Strom gespeisten Heiz draht 90 besteht, in dessen Nähe ein Thermo- element 92 angeordnet ist.
Der Strom des Thermoelementes wirkt über einen Ver stärker bezw. ein Zwischenrelais 94 auf ein Spiegelgalvanometer 95, das im normalen Be trieb den Strahl einer Lichtquelle 80 auf eine S'elenzelle 96 wirft, die einen Zweig einer Widerstandsbrücke 98 bildet.
Die Wider- standsbrÜcke ist so bemessen, dass der Gleich- gewichtszustand herrscht, wenn die Selen ze11e belichtet ist, so dass im Normalbetrieb das an die Widerstandsbrücke angeschlossene Relais 97 nicht erregt ist.
Über die Kontakte des Relais 97 sind die Stromkreise für die Betätigung der Trennschalter 75, 74 und 81 Alarmvorrichtung 102e vorgesehen, die gleich falls durch das Relais 9 7 gesteuert wird. Die Einrichtung wirkt in der Weise, dass im 1Tormalbetrieb die Trennschalter 75 und 74 geschlossen und der Trennschalter 81 offen ist. Das T'hermoelement 92 besitzt eine be stimmte Temperatur, .die durch die Tempera tur des Heizfadens 90 gegeben ist, und von dem Zustande des Vakuums im Vakuum schalter abhängt.
Wenn das Vakuum die für den einwandfreien Betrieb des Vakuumschai- ters erforderliche Höhe besitzt, so ist der von dem Thermoelement 92 erzeugte Strom so gross, dass .das Spiegelgalvanometer 95 .den Lichtstrahl der Lichtquelle 80 auf die Selen zelle 96 wirft. Infolgedessen befindet sich die Widerstandsbrücke 98 im Gleichgewicht, ,das Relais 97 ist unerregt und hält seine Kon takte geöffnet.
Wenn nun das Vakuum sich verschlech tert, so sinkt .durch die erhöhte Wärmeab gabe an :die im Gefässinnern vorhandenen Gase die Temperatur des Heizfadens 90. In folgedessen geht die ausgestrahlte Wärme zurück, die Temperatur des T'hermoelemen- tes 92 sinkt und der Strom, :der das. Spiegel galvanometer 95 durchfliesst, nimmt ab.
Da durch wird der Lichtstrahl von der Selen- zelle <B>H</B> abgelenkt, und da deren Widerstand sich bekanntlich in Abhängigkeit von der Belichtung ändert, wird der Gleichgewichts zustand Widerstandsbrücke 98 gestört. Die Folge ist, dass die Wicklung des Relais 97 von einem Strom durchflossen wird und das Relaisseine Kontakte schliesst. Nunmehr ist je nach der Stellung, in der sich der Va kuumschalter befindet. ein Stromkreis für die Sperrvorrichtung des Trennschalters 81 oder der Trennschalter 74 und 75 geschlossen.
In der gezeichneten Ausschaltstellung des Va kuumschalters verläuft der Stromkreis von der Hilfsstromquelle 100 über die untern Kontakte der Kontaktvorrichtung 101 zu den beiden parallel geschalteten Auslösemagneten der Sperrvorrichtungen 78 und 79 und von da über die Kontakte des Relais 97 zur Stromquelle zurück. Infolgedessen wird die Sperrung der Trennschalter<B>74</B> und 75 auf gehoben. Diese öffnen sich unter Einwirkung der Federn 76 und 7 7 und trennen den Va kuumschalter 62, der durch die Verschlechte rung des Vakuums betriebsunfähig geworden ist, beiderseitig von der Leitung ab.
Gleich zeitig spricht die Signalvorrichtung 102 an und meldet den Störungsvorgang.
Nenn beim Ansprechen des Relais 9 7 der Vakuumschalter geschlossen ist, so besteht über die obern Kontakte der Iiontaktvor rich- tung 1t)1 ein Stromkreis, der die Sperrvorrich tung 83 des Trennschalters 81 freigibt, so da.ss derselbe sich schliesst und damit den Va kuumschaler überbrückt. Auch hier wird gleichzeitig die Signalvorrichtung 102 zum Ansprechen gebracht.
Durch die beschriebene Anordnung wird so erreicht, dass der Vakuumschalter unab hängig von seiner Stellung bei Verschlechte rung des Vakuums unwirksam gemacht wird, so dass Beschädigungen, zum Beispiel infolge Stehenbleibendes Abschaltlichtbogens nicht auftreten können. Wenn einer der beiden in Reihe geschalteten Vakuumschalter über brückt wird, so kann die Anlage ohne wei teres in Betrieb bleiben, da der andere Va kuumschalter nunmehr allein die Abschal tung übernimmt.
Die beschriebene Anordnung mit Spiegel- Z> und Selenzelle stellt eine gegen 3nderungen des Vakuums besonders emp- findliche Verstärkeranordnung dar. Sie kann im Bedarfsfalle natürlich, ohne dass hier durch das Wesen der Erfindung beeinträch tigt wird. durch irgend eine bekannte Relais anordnung ersetzt werden.