CH656263A5 - ENCLOSED ELECTRICAL SWITCHGEAR WITH A DEVICE FOR DETECTING AN ERROR ARC. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gekapselte elek- Räume unterteilt ist, einen beträchtlichen schaltungstechni- The present invention relates to an encapsulated electrical space, a considerable circuit
trische Schaltanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1. 65 sehen Aufwand. trical switchgear according to the preamble of claim 1. 65 see effort.
Es sind Einrichtungen zum Erfassen von Fehlerlichtbogen Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe bekannt, bei denen in jeder Schaltzelle bzw. bei durch Schot- zugrunde, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art zu tungswände in mehrere Räume unterteilten Schaltzellen in schaffen, bei der mit möglichst geringem apparativem und There are devices for detecting arcing faults. The object of the present invention is to create a switchgear of the type mentioned at the outset to form switching walls divided into a plurality of rooms in each switch cell or in the case of sheet metal, with the least possible apparatus and
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schaltungstechnischem Aufwand auf zuverlässige Weise Fehlerlichtbogen erfasst und innert kurzer Zeit weggeschaltet werden können. Circuitry effort reliably detected arc faults and can be switched off within a short time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1.
Die fotoelektrische Steuerung wird indirekt durch den bei einem Fehlerlichtbogen auftretenden Druckanstieg im überwachten Raum ausgelöst und spricht an, sobald ein durch diesen Druckanstieg bewegter Bauteil, z.B. eine Druckentlastungsklappe, in das von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlenbündel einfährt. Die auslösende physikalische Grösse, nämlich die Druckerhöhung, lässt sich einwandfrei erfassen und von Störgrössen unterscheiden, so dass Fehlauslösungen weitgehend vermieden werden können. Das Auftreten eines Fehlerlichtbogens wird mit einfachen und zuverlässig arbeitenden Mitteln rasch festgestellt. Die fotoelektrische Steuerung erzeugt beim Ansprechen ein Signal, das zur sofortigen Auslösung einer Schalteinrichtung zum Wegschalten des betroffenen Anlageteils ausgenützt werden kann. The photoelectric control is triggered indirectly by the pressure increase occurring in the monitored room in the event of an arcing fault and responds as soon as a component that is moved by this pressure increase, e.g. a pressure relief flap into which beams of rays emitted by the radiation source enter. The triggering physical variable, namely the pressure increase, can be detected without any problems and differentiated from disturbance variables, so that false tripping can be largely avoided. The occurrence of an arcing fault is quickly determined using simple and reliable means. When activated, the photoelectric control generates a signal that can be used to immediately trigger a switching device to switch off the affected system part.
Die Strahlungsquelle und das fotoelektrische Bauelement sind in einem von Personen normalerweise nicht zugänglichen Bereich der Schaltanlage, z.B. oberhalb der Schaltzellen, angeordnet. Sobald Personen oder auch Tiere in diesen Bereich gelangen und dabei das Strahlenbündel der fotoelektrischen Steuerung unterbrechen bzw. reflektieren, spricht letztere an. Somit dient diese fotoelektrische Steuerung neben der Erfassung von Fehlerlichtbogen auch zur Vermeidung von Betriebsunfällen und unerwünschten und unabsichtlich verursachten Betriebsunterbrüchen. The radiation source and the photoelectric component are located in an area of the switchgear normally inaccessible to people, e.g. arranged above the switch cells. As soon as people or animals get into this area and interrupt or reflect the beam of the photoelectric control, the latter responds. Thus, in addition to detecting arcing faults, this photoelectric control also serves to avoid operational accidents and undesired and unintentionally caused interruptions in operation.
Bei einer Schaltanlage gemäss Anspruch 2,3 bzw. 4 können mit einer einzigen fotoelektrischen Steuerung alle Schaltzellen bzw. alle in Richtung des Strahlenbündels ausgerichteten Räume dieser Schaltzellen überwacht werden, in dem alle bei Druckanstieg bewegten Bauteile der Schaltzellen bzw. Räume so angeordnet werden, dass sie in das Strahlenbündel einfahren können. Somit lassen sich mit verhältnismässig einfachen Mitteln auch Schaltanlagen mit einer grossen Anzahl von Schaltzellen, die zudem noch in mehrere Räume unterteilt sein können, einwandfrei überwachen. In a switchgear according to claim 2, 3 or 4, all switch cells or all rooms of these switch cells aligned in the direction of the beam can be monitored with a single photoelectric control by arranging all the components of the switch cells or rooms that move when the pressure rises so that they can enter the beam. This means that switchgear with a large number of switchgear cells, which can also be divided into several rooms, can be monitored perfectly with relatively simple means.
Um allfällige Störlichteinflüsse auszuschalten, wird vorzugsweise eine Infrarot-Strahlungsquelle verwendet, die, falls erforderlich, ein moduliertes Strahlenbündel erzeugt. Diese Massnahme kann sich vor allem dann als vorteilhaft erweisen, wenn die fotoelektrische Steuerung bei Reflexion des Strahlenbündels an einem in letzteres eingefahrenen Bauteil anspricht. In order to eliminate any interfering light influences, an infrared radiation source is preferably used which, if necessary, generates a modulated beam. This measure can prove to be particularly advantageous if the photoelectric control responds when the beam of rays is reflected on a component that is inserted into the latter.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen umschrieben. Further preferred refinements of the subject matter of the invention are described in the remaining dependent claims.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch: An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows purely schematically:
Fig. 1 ein Blockschema einer Schaltanlage mit mehreren Schaltzellen und einer Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen und Fig. 1 is a block diagram of a switchgear with several switch cells and a device for detecting arcing faults and
Fig. 2 eine Schaltzelle in Seitenansicht. Fig. 2 is a switch cell in side view.
Anhand der Fig. 1, welche nur schematisch eine Schaltanlage mit dazugehöriger Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen zeigt, wird im folgenden das dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Prinzip erläutert. The principle underlying the subject matter of the invention is explained below with reference to FIG. 1, which only shows schematically a switchgear assembly with associated device for detecting an arcing fault.
Die mit 1 bezeichnete Schaltanlage weist eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Schaltzellen 2-6 auf. In der Schaltzelle 2 ist ein Hauptschalter 7 angeordnet, der eine ankommende Kabelleitung 8 mit einer Sammelschiene 9 verbindet, die durch alle Schaltzellen hindurch verläuft. In den The switchgear designated 1 has a number of switch cells 2-6 arranged next to one another. A main switch 7 is arranged in the switching cell 2, which connects an incoming cable line 8 to a busbar 9 which runs through all the switching cells. In the
übrigen Schaltzellen 3-6 sind Trennschalter 14-17 untergebracht, die zwischen der Sammelschiene 9 und jeweils einer abgehenden Kabelleitung 10-13 angeordnet sind. Auf der Oberseite ist jede Schaltzelle 2-6 mit einer Druckentlastungs-5 klappe 18—22 versehen, die sich bei einem Druckanstieg im Zelleninnern, der durch einen Störlichtbogen verursacht wird, in Richtung des Pfeiles A nach oben öffnet, wie das anhand der Klappen 19 und 21 dargestellt ist. Soweit ist die Schaltanlage im wesentlichen bekannter Bauart. The other switch cells 3-6 contain isolating switches 14-17, which are arranged between the busbar 9 and each outgoing cable line 10-13. On the upper side, each switch cell 2-6 is provided with a pressure relief flap 18-22, which opens upwards in the direction of arrow A when the pressure inside the cell is caused by an arcing fault, as is the case with flaps 19 and 21 is shown. So far, the switchgear is essentially of a known type.
io Zur Überwachung der Schaltzellen 2-6 auf das Auftreten von Störlichtbogen hin ist eine allgemein mit 23 bezeichnete fotoelektrische Steuerung vorhanden, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Lichtschranke ausgebildet ist. In order to monitor the switching cells 2-6 for the occurrence of an arcing fault, there is a photoelectric control, generally designated 23, which is designed as a light barrier in the present exemplary embodiment.
Diese Steuerung 23 weist eine Strahlungsquelle 24 auf, die ls ein Strahlenbündel 25 aussendet. Die Strahlungsquelle 24 kann im sichtbaren Bereich liegendes Licht oder aber auch eine im unsichtbaren Bereich liegendes Licht oder aber auch eine im unsichtbaren Bereich liegende Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung erzeugen. In einem Abstand von der Strah-20 lungsquelle 24 ist ein Strahlungsempfänger 26 in Form eines fotoelektrischen Bauelements angeordnet. Dieses fotoelektrische Bauelement 26 kann z.B. eine Fotozelle oder ein anderes geeignetes Element sein. Der allenfalls für die Verstärkung des vom fotoelektrischen Bauelement 26 erzeugten 2s Signales erforderliche Verstärker ist nicht näher dargestellt. An diesen Verstärker bzw. an das Bauelement 26 ist eine Schalterauslösevorrichtung 27 bekannter Bauart angeschlossen, welche bei Empfang eines entsprechenden Signales den Hauptschalter 7 öffnet. This controller 23 has a radiation source 24, which emits a beam 25 as a result. The radiation source 24 can generate light lying in the visible range or else light in the invisible range or else infrared or ultraviolet radiation lying in the invisible range. A radiation receiver 26 in the form of a photoelectric component is arranged at a distance from the radiation source 24. This photoelectric device 26 can e.g. be a photocell or other suitable element. The amplifier that may be required to amplify the 2s signal generated by the photoelectric component 26 is not shown in detail. A switch triggering device 27 of a known type is connected to this amplifier or to the component 26 and opens the main switch 7 when a corresponding signal is received.
30 Die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlerlichtbogens arbeitet wie folgt: 30 The device for detecting an arcing fault works as follows:
Tritt in einer Schaltzelle, z.B. in der Schaltzelle 3, ein Störlichtbogen auf, so hat diese einen Druckanstieg beträcht-35 licher Grösse im Innern der abgeschlossenen Schaltzelle 3 zur Folge. Durch diesen Druckanstieg öffnet sich die Druckentlastungsklappe 19 nach aussen, wobei sie im Zuge dieser Bewegung in das Strahlenbündel 25 einfährt und dieses Strahlenbündel 25 unterbricht. Das auf diesen Unterbruch 40 des Strahlenbündels 25 reagierende fotoelektrische Bauelement 26 erzeugt nun ein Signal, das nach einer allfälligen Verstärkung der Schalterauslösevorrichtung 27 zugeführt wird, welche den Hauptschalter 7 öffnet und damit die Energiezufuhr zur Fehlerstelle in der betroffenen Schaltzelle 3 45 unterbricht. Occurs in a switch cell, e.g. in the switching cell 3, an arcing fault, this results in a pressure increase of a considerable size inside the closed switching cell 3. As a result of this pressure increase, the pressure relief flap 19 opens outwards, during which movement it moves into the beam 25 and interrupts this beam 25. The photoelectric component 26 reacting to this interruption 40 of the beam 25 now generates a signal which, after any amplification, is fed to the switch trigger device 27, which opens the main switch 7 and thus interrupts the energy supply to the fault location in the switch cell 3 45 concerned.
Das Öffnen des Hauptschalters 7 erfolgt verhältnismässig rasch nach dem Auftreten eines Fehlerlichtbogens. Die Druckentlastungsklappen benötigen etwa 10 ms zum Ausschwenken und damit Unterbrechen des Strahlenbündels 25. so Die Zeit zwischen Ansprechen des fotoelektrischen Bauelementes 26 bei Unterbrechung des Strahlenbündels 25 und dem Auslösen des Hauptschalters 7 liegt in der Grössenord-nung von 10-30 ms. The main switch 7 is opened relatively quickly after the occurrence of an arcing fault. The pressure relief flaps require approximately 10 ms to swing out and thus interrupt the beam 25. See above. The time between the photoelectric component 26 responding when the beam 25 is interrupted and the main switch 7 being triggered is of the order of 10-30 ms.
In der Regel sind die Schaltzellen in mehrere Räume unter-55 teilt, wie das rein schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist, die eine Schaltzelle, z.B. die Zelle 3, in Seitenansicht zeigt. Durch Schottungswände 28 und 29 ist das Innere der Schaltzelle 3 in einen Schalterraum 30, einen Sammelschienenraum 31 sowie einen Kabelabgangsraum 32, in dem die Kabelendver-60 schlüsse 33 untergebracht sind, unterteilt. Jeder dieser abgeschlossenen Räume 30,31 und 32 ist oben mit einer Druckentlastungsklappe 19a, 19b bzw. 19c versehen. Zum Erfassen von in den einzelnen Räumen 30,31,32 auftretenden Fehlerlichtbogen sind drei fotoelektrische Steuerungen 23a, 23b 65 bzw. 23c vorhanden, von denen jede gleich aufgebaut ist wie die anhand der Fig. 1 erläuterte Steuerung 23. In Fig. 2 sind von diesen Steuerungen 23a, 23b und 23c nur die Strahlungsquellen 24a, 24b sowie 24c gezeigt. As a rule, the switch cells are divided into several rooms, as is shown purely schematically in FIG. 2, which contains a switch cell, e.g. cell 3 shows a side view. The interior of the switch cell 3 is divided by a partition wall 28 and 29 into a switch compartment 30, a busbar compartment 31 and a cable outlet compartment 32 in which the cable end connections 60 are housed 33. Each of these closed spaces 30, 31 and 32 is provided at the top with a pressure relief flap 19a, 19b and 19c. To detect fault arcs occurring in the individual rooms 30, 31, 32, three photoelectric controls 23a, 23b 65 and 23c are available, each of which is constructed in the same way as the control 23 explained with reference to FIG. 1 only the radiation sources 24a, 24b and 24c are shown to these controls 23a, 23b and 23c.
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Gleich, wie das in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Schalter- das Strahlenbündel 25 eingefahren werden und damit dieses räume 30, die Sammelschienenräume 31 bzw. die Kabelab- Strahlenbündel 25 unterbrechen. Im weitern ist es auch gangsräume 32 der verschiedenen Schaltzellen 2-6 in Rieh- denkbar, die Druckentlastungsklappen 18-22 mit einem tung des Strahlenbündels der zugeordneten fotoelektrischen solchen Bauteil, z.B. einer Fahne, zu versehen, das beim The same as that shown in Fig. 1, the switches - the beam 25 are retracted and thus clear these 30, the busbar spaces 31 and the cable rays 25 interrupt. Furthermore, it is also conceivable for corridors 32 of the various switch cells 2-6 in Rieh to pressurize the pressure relief flaps 18-22 with the radiation beam of the associated photoelectric component, e.g. a flag to be attached to the
Steuerung 23a, 23b bzw. 23c miteinander ausgerichtet, so s Öffnen der Druckentlastungsklappen zur Unterbrechung des dass zur Überwachung von gleichartigen Räumen der Schalt- Strahlenbündels 25 dient. Controls 23a, 23b and 23c are aligned with each other, so s opening the pressure relief flaps to interrupt that serves to monitor similar spaces of the switching beam 25.
Zeilen 2-6 jeweils nur eine fotoelektrische Steuerung erfor- Es igt selbstverständlich auch möglich, das beim Unter- Lines 2-6 each only require photoelectric control. Of course, it is also possible that the
derlich ist. . , , brechen des Strahlenbündels 25 vom fotoelektrischen Bauele- is such. . ,, break the beam 25 from the photoelectric component
Tritt in einem der Räume 30,31 oder 32 einer Schaltzelle ment 26 erzeugte Signal zum Auslösen irgendeiner geeigneten 2-6 ein Fehlerlichtbogen auf, so öffnet sich die entsprechende io Schalteinrichtung zu benützen, z.B. zum Zuschalten eines If an error arc occurs in one of the rooms 30, 31 or 32 of a switching cell element 26 to trigger any suitable 2-6, the corresponding OK switching device opens, e.g. to switch on a
Druckentlastungsklappe 19a, 19b oder 19c, wodurch das Erdungs- und Kurzschliessschalters. Pressure relief flap 19a, 19b or 19c, which causes the earthing and short-circuiting switch.
Strahlenbündel der zugeordneten fotoelektrischen Steuerung Beams of the associated photoelectric control
23a, 23b bzw. 23c unterbrochen wird. Dadurch wird auf die Anstatt die fotoelektrische Steuerung 23 wie gezeigt als bei anhand der Fig. 1 beschriebene Weise durch Öffnen des Unterbrechung des Strahlenbündels 25 ansprechende Licht- 23a, 23b and 23c is interrupted. As a result, instead of the photoelectric control 23 as shown in the manner described in FIG. 1 by opening the interruption of the beam 25,
Hauptschalters 7 der betroffene Anlageteil weggeschaltet. is schranke auszubilden, ist es auch möglich, die fotoelektrische Main switch 7 of the affected system part switched off. is to form a barrier, it is also possible to use photoelectric
Mit einer fotoelektrischen Steuerung 23 bzw. 23a, 23b, 23c Steuerung 23 durch das von einer Druckentlastungsklappe pro Schaltzellenreihe 2-6 bzw. pro abgeschlossenen Raum bzw. einem entsprechenden Bauteil reflektierte Strahlen- With a photoelectric control 23 or 23a, 23b, 23c control 23 by the radiation reflected by a pressure relief flap per switch cell row 2-6 or per closed room or a corresponding component
30,31,32 der Schaltzellen 2-6 kann somit mit Verhältnis- bündel ansprechen zu lassen. Bei einer solchen Ausbildung mässig geringem apparativem und schaltungsmässigem Auf- der fotoelektrischen Steuerung 23 wird das fotoelektrische wand auch eine Schaltanlage mit einer grossen Anzahl von 20 Bauelement 26 in der Regel benachbart zur Strahlungsquelle ' 30, 31, 32 of switch cells 2-6 can thus be addressed with a bundle of ratios. With such a configuration of moderately low equipment and circuitry on the photoelectric control 23, the photoelectric wall also becomes a switchgear with a large number of 20 components 26, as a rule, adjacent to the radiation source.
Schaltzellen zuverlässig überwacht werden. 24 angeordnet, wie das an sich bekannt ist. Bei einer auf das Switch cells are reliably monitored. 24 arranged, as is known per se. At one on that
Es versteht sich, dass die in den Fig. gezeigte Schaltanlage reflektierte Strahlenbündel ansprechenden fotoelektrischen samt Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen auf die Steuerung 23 wird vorteilhafterweise eine Infrarot-Strah- It goes without saying that the switchgear shown in the figures, which reflects the beam of rays which is responsive to photoelectric devices, including the device for detecting arcing faults on the controller 23, is advantageously an infrared beam.
verschiedensten Arten ausgebildet werden kann. So können lungsquelle 24 verwendet, um Störlichteinflüsse möglichst zusätzlich zu oder anstatt der Druckentlastungsklappen 2s auszuschalten. Gegebenenfalls kann eine Strahlungsquelle 24 various types can be trained. So lungsquelle 24 can be used to switch off interference influences as possible in addition to or instead of the pressure relief flaps 2s. If necessary, a radiation source 24
18-22 auch andere Bauteile, z.B. in der Form von Fahnen, verwendet werden, die ein moduliertes Strahlenbündel 25 18-22 also other components, e.g. in the form of flags, which are a modulated beam 25
vorgesehen werden, die bei Druckanstieg im Zelleninnern in erzeugt. are provided, which are generated when the pressure inside the cell rises.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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