DE1005606B - Anordnung zur Begrenzung von UEberstroemen in Gleich- und Wechselstromnetzen - Google Patents
Anordnung zur Begrenzung von UEberstroemen in Gleich- und WechselstromnetzenInfo
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Description
DEUTSCHES
Es ist bekannt, daß man mit Hilfe sogenannter Hochleistungssicherungen sowohl in Nieder- als auch
Hochspannungsnetzen den Höchstwert des Kurzschlußstromes !»grenzen kann, sofern der Nennstrom
der Sicherung gegenüber dem an der Einbaustelle der Sicherung zu erwartenden Kurzschlußstrom genügend
klein ist. Als Beispiel mögen folgende Werte dienen: Eine Sicherung, deren Nenn strom 100 A beträgt,
ergibt bei einem Scheitel wert des Kurzschlußstromes
von 51 kA eine Schmelzstromspitze (reduzierter Höchstwert des Kurzschlußstromes) von 14,5 kA.
Würde jedoch eine Sicherung mit 10 A Nennstrom eingebaut, so ergäbe sich unter den gleichen Voraussetzungen
nur eine Schmelzstromspitze von etwa 2,2 kA. Dies hängt damit zusammen, daß bei einer gegebenen
Anstiegsgeschwindigkeit des Überstromes ein Durchschmelzen der Sicherung und damit der Einsatz der
Strombegrenzung durch den in der Sicherung sich ausbildenden Lichtbogen bereits bei viel kleineren
Momentanwerten des Überstromes einsetzt. In Näherung ist die Schmelzzeit is bei konstanter Stromdichte
durch die Beziehung ts = c/j2 gegeben, wobei c eine
Konstante ist, die für Silber = 0,14 beträgt, und ; die Stromdichte in A/mm2 bedeutet. Man erkennt daraus,
daß eine wirksame Verringerung des Höchstwertes des Kurzschlußstromes und zugleich eine entsprechende
Herabsetzung der Stromflußdauer des Kurzschlußstromes nur erzielt werden können bei Verwendung
von Sicherungen mit ausreichend kleinem Nennstrom. Damit wird aber die Anwendungsmöglichkeit von
Sicherungen zur Herabsetzung des Kurzschlußstromes stark eingeschränkt.
Es ist auch eine Schaltungsanordnung von Sicherungen bekannt, bei der parallel geschaltete Sicherungen
durch in Reihe geschaltete Sicherungen derart vermascht sind, daß bei dem Auftreten eines Kurzschlusses
ein stufenweises Schalten erfolgt und in der letzten Schaltstufe in mehrere Sicherungen hintereinander
geschaltet sind, die den Zweck hat, die Abschaltleistung zu vergrößern. Eine wirksame Verringerung
des Höchstwertes des Kurzschlußstromes und zugleich eine entsprechende Herabsetzung der Kurzschlußdauer
des Kurzschlußstromes kann aber mit dieser Anordnung nicht erreicht werden. Bei dieser Anordnung
fließt nämlich der volle Netzstrom dauernd über die Sicherungen, so daß diese für verhältnismäßig große
Ströme bemessen werden müssen und die Abschaltung, da sie erst nach dem Durchbrennen einer oder mehrerer
Sicherungen und nach erfolgter Aufheizung weiterer in Reihe geschalteter Sicherungen vollzogen
wird, nicht schnell genug erfolgt.
Die Erfindung befaßt sich nun mit einer Anordnung zur Begrenzung von Überströmen in Gleich- und
Wechselstromnetzen, die gestattet, die kurzschluß-
Anordnung zur Begrenzung
von überströmen in Gleich- und
Wechselstromnetzen
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 10. Februar 1953
Schweiz vom 10. Februar 1953
Dr. Fritz Kesselring, Zollikon, Zürich (Schweiz),
und Walter Baer, Zürich (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden
stromvermindernde Wirkung von Sicherungen für beliebige Nennströme an ihrer Einbaustelle zu ermöglichen.
Sie ist gekennzeichnet durch mindestens eine für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes
der Anordnung bemessene "Sicherung und mindestens einen diese Sicherung im Betriebszustand
überbrückenden Schalter, wobei die Impedanz des Schalterzweiges derart bemessen ist, daß der durch
die Sicherung fließende Strom betriebsmäßig unter dem Nennstrom der Sicherung liegt, und wobei Mittel
vorgesehen sind, die die Kontakttrennung des Schalters spätestens 0,5 ms nach Auftreten des Kurzschlußstromes
bewirken, ferner gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Sicherung und Ausbildung der
Parallelschaltung Sicherung—Überbrückungsschalter,
daß im Zeitpunkt der Kontakttrennung der Spannungsabfall je Unterbrechungsstelle des Schalters
höchstens 15 V beträgt und zudem die elektrische Festigkeit des Schalters immer größer ist als die an
der Sicherung auftretende Spannung. Da es sich bei Hochleistungssicherungen zur Begrenzung des Kurzschlußstromes
immer um eine sogenannte Gleichstromlöschung handelt, ist die Anordnung sowohl für
Gleich- als auch Wechselstromkreise anwendbar. Die Realisierung der Erfindung wird nachstehend noch
etwas eingehender erläutert.
Zunächst muß erfindungsgemäß gewährleistet sein, daß die Sicherung im normalen Betrieb nicht durchbrennt.
Dies kann erreicht werden, wenn der Parallelweg, in dem der Überbrückungsschalter liegt, eine
ausreichend kleine Impedanz aufweist; insbesondere
609 M7/321
Paket 14 aus larnelliertem Eisen aufgereiht. Der Überbrückungsschalter
weist eine elektrisch und magnetisch gut leitende Strombrücke 16 auf. die über eine flexible
Leitung 17 mit der Mittelkappe 7 der Sicherungen 1, 2 5 verbunden ist. Auf der unteren Seite der Strombrücke
16 ist ein Isolierrohr 18 befestigt. 19 ist eine im wesentlichen dreieckförmige Blattfeder, 20 eine Rolle,
die im Ausleger 21 drehbar gelagert ist. Die Achse 22 der Rolle 20 ist als Exzenter ausgebildet, wodurch die
muß durch genügend hohen Kontaktdruck und entsprechende Kontaktwerkstoffe, z. B. Silber, Palladium,
für ausreichend kleinen Kontaktwiderstand gesorgt
werden. Ferner darf gemäß der Erfindung der Spannungsabfall an der Sicherung einschließlich des zusätzlichen Spannungsabfalls an der Parallelschaltung im
Augenblick, da der Strom vom Schalterzweig auf die
Sicherung kommutiert wird, 15 V je Unterbrechungsstelle nicht überschreiten, da andernfalls Funkenbildung an den Schalterkontakten auftritt, was mit io Lage der Rolle 20 eingestellt werden kann. Mit 23 entsprechend verringerter Durchschlagsfestigkeit ver- ist eine elektrisch leitende, mit 24, 34 und 35 sind bunden ist. Um Spannungserhöhungen durch Schwin- isolierende Zwischenlagen bezeichnet; 25 ist eine gungsvorgänge zu vermeiden, soll die Induktivität der elektrisch leitende Zuführung zum Ausleger 21. Die Schleife, gebildet aus Sicherungsdraht und Schalter- Teile 23,19, 24, 21, 34, 25, 32 werden mit Hilfe der zweig, möglichst klein und die Kapazität der Schalter- 15 durch ein Isolierröhrchen 36 geführten Schraube 26 kontakte möglichst groß sein. Es ist weiter zweck- an dem Bügel 8 befestigt. 27 ist ein dünner Draht mäßig, daß der Überbrückungsschalter sofort, späte- hoher Festigkeit, an dessen Enden je eine kleine stens 0,5 · 10-3...10-4S nach Auftreten des Über- Kugel 28 und 29 befestigt ist. Durch den Draht 27 stromes zu öffnen beginnt. Je nach der Art des Über- werden die Schaltbrücke 16 und die Feder 19 in der brückungsschalters muß die Öffnungsgeschwindigkeit 20 gezeichneten Weise mechanisch untereinander verbunso groß gewählt werden, daß die Durchschlagsspan- den, wobei in der dargestellten Lage die Feder 19 nung am Schalter immer größer ist als die an der nach unten vorgespannt wird. Der Schlitz 30 in der Sicherung beim Abschaltvorgang auftretende Span- Schaltbrücke 16 und der Schlitz 31 in der Feder 19 nung. Um die bei der Abschaltung auftretende Über- dienen zur Anbringung des Drahtes 27 an die Schaltspannung klein zu halten, verwendet man zweckmäßig 25 brücke bzw. an die Feder. 32 ist eine dünne Blattfeder, Schmelzleiter mit gestuftem oder stetig veränderlichem die an ihrem vorderen Ende einen schneidenförmigen Querschnitt, womit erreicht werden kann, daß die Kontakt 33 trägt, der sich mit vorgegebenem Druck Überspannung in induktiven Stromkreisen höchstens gegen den Draht 27 anlegt.
für ausreichend kleinen Kontaktwiderstand gesorgt
werden. Ferner darf gemäß der Erfindung der Spannungsabfall an der Sicherung einschließlich des zusätzlichen Spannungsabfalls an der Parallelschaltung im
Augenblick, da der Strom vom Schalterzweig auf die
Sicherung kommutiert wird, 15 V je Unterbrechungsstelle nicht überschreiten, da andernfalls Funkenbildung an den Schalterkontakten auftritt, was mit io Lage der Rolle 20 eingestellt werden kann. Mit 23 entsprechend verringerter Durchschlagsfestigkeit ver- ist eine elektrisch leitende, mit 24, 34 und 35 sind bunden ist. Um Spannungserhöhungen durch Schwin- isolierende Zwischenlagen bezeichnet; 25 ist eine gungsvorgänge zu vermeiden, soll die Induktivität der elektrisch leitende Zuführung zum Ausleger 21. Die Schleife, gebildet aus Sicherungsdraht und Schalter- Teile 23,19, 24, 21, 34, 25, 32 werden mit Hilfe der zweig, möglichst klein und die Kapazität der Schalter- 15 durch ein Isolierröhrchen 36 geführten Schraube 26 kontakte möglichst groß sein. Es ist weiter zweck- an dem Bügel 8 befestigt. 27 ist ein dünner Draht mäßig, daß der Überbrückungsschalter sofort, späte- hoher Festigkeit, an dessen Enden je eine kleine stens 0,5 · 10-3...10-4S nach Auftreten des Über- Kugel 28 und 29 befestigt ist. Durch den Draht 27 stromes zu öffnen beginnt. Je nach der Art des Über- werden die Schaltbrücke 16 und die Feder 19 in der brückungsschalters muß die Öffnungsgeschwindigkeit 20 gezeichneten Weise mechanisch untereinander verbunso groß gewählt werden, daß die Durchschlagsspan- den, wobei in der dargestellten Lage die Feder 19 nung am Schalter immer größer ist als die an der nach unten vorgespannt wird. Der Schlitz 30 in der Sicherung beim Abschaltvorgang auftretende Span- Schaltbrücke 16 und der Schlitz 31 in der Feder 19 nung. Um die bei der Abschaltung auftretende Über- dienen zur Anbringung des Drahtes 27 an die Schaltspannung klein zu halten, verwendet man zweckmäßig 25 brücke bzw. an die Feder. 32 ist eine dünne Blattfeder, Schmelzleiter mit gestuftem oder stetig veränderlichem die an ihrem vorderen Ende einen schneidenförmigen Querschnitt, womit erreicht werden kann, daß die Kontakt 33 trägt, der sich mit vorgegebenem Druck Überspannung in induktiven Stromkreisen höchstens gegen den Draht 27 anlegt.
etwa den l,5fachen Wert der Amplitude der Phasen- Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:
spannung erreicht. Als Schalter können Luftschalter 30 Im normalen Betrieb fließt der Strom im wesentlichen
mit einer, bei höheren Nennspannungen insbesondere vom Anschluß 10 über den Bolzen 15, den Bügel 8,
mit mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen verwendet werden. Bei Hochspannung kann es
zweckmäßig sein, die Unterbrechungsstellen in einem
die Schaltbrücke 16, den Bügel 9 zum Anschluß 11. Dk Impedanz dieses Weges ist so gering, daß in den
Schmelzleitern 3 und 4 ein Strom fließt, der höchstens
besonders geeigneten Medium anzuordnen, z. B. 35 den Nennstrom der Sicherungen 1 und 2 erreicht. An
Druckgas, Öl oder Vakuumschalter zu verwenden. der Drossel, bestehend aus dem Leiter 15 und dem
Um die schnelle Auslösung und hohe erforderliche Blechpaket 14, d. h. zwischen dem Anschluß 10 und
Schaltgeschwindigkeit zu erzielen, stehen, eine Reihe
von Möglichkeiten zur Verfugung, von denen weiter unten einige näher beschrieben werden.
Die Auslösung selbst kann entweder in Abhängigkeit vom Momentanwert des ansteigenden Kurzschlußstromes oder von dessen Steilheit erfolgen. Unter
LTmständen kann es zweckmäßig sein, die Auslösung
dem Bügel 8, ist der Spannungsabfall so gering, daß über den Weg 25, 32, 33, 27,16, 8 nur ein so kleiner
40 Strom fließt, daß die Kontaktverluste an der Schneide des Kontaktes 33 noch keine Beeinträchtigung der
Festigkeit des Drahtes 27 bewirken. Sowie jedoch ein Kurzschlußstrom auftritt, erreicht die Stromsteilheit
und damit die Spannung an der Drossel 14, 15 den
nur dann zu bewirken, wenn sowohl der Momentan- 45 10-. . . 30fachen Wert, wodurch an der Kontaktwert des Kurzschlußstromes als auch seine Steilheit schneide 33 fast augenblicklich die Schmelzspannung
gewisse vorgeschriebene Werte erreichen.
Fig". 1 und 2 zeigen zwei beispielsweise Ausführungsformen
der Erfindung, bei denen der ÜberFeder 19 schlägt gegen das andere Ende des Isolierrohres
18, wodurch die Schaltbrücke 16 mit großer Geschwindigkeit abgehoben wird. In diesem Augen
des Drahtes auftritt; die Festigkeit wird stark verringert, und der Draht reißt. Damit wird die bisher
vorgespannte Feder 19, die zugleich über den Draht 27 brückungsschalter durch einen Kraftspeicher betätigt 50 auch den Kontaktdruck zwischen der Schaltbrücke 16
wird, wobei in der Ausführungsform nach Fig. 1 zur und den Bügeln 8 und 9 bewirkte, freigegeben. Die
Auslösung des Kraftspeichers der Kurzschlußstrom
selbst dient, während in der Ausführungsform nach
Fig. 2 der Kraftspeicher durch eine vom Kurzschlußstrom unabhängige Energie ausgelöst wird. Fig. 3 55 blick wird der Hauptstrom, der bisher über die Bügel stellt eine beispielsweise Anordnung der Erfindung 8, 9 floß, auf die Schmelzleiter 3 und 4 kommutiert. mitelektromagnetischerBetätigungdesÜberbrückungs- Voraussetzungsgemäß soll in diesem Augenblick der schalters durch den Kurzschlußstrom selbst dar. Spannungsabfall am Schmelzleiter 3 bzw. 4 einschließ-
selbst dient, während in der Ausführungsform nach
Fig. 2 der Kraftspeicher durch eine vom Kurzschlußstrom unabhängige Energie ausgelöst wird. Fig. 3 55 blick wird der Hauptstrom, der bisher über die Bügel stellt eine beispielsweise Anordnung der Erfindung 8, 9 floß, auf die Schmelzleiter 3 und 4 kommutiert. mitelektromagnetischerBetätigungdesÜberbrückungs- Voraussetzungsgemäß soll in diesem Augenblick der schalters durch den Kurzschlußstrom selbst dar. Spannungsabfall am Schmelzleiter 3 bzw. 4 einschließ-
In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 je eine Hoehleistungs- lieh des Spannungsabfalls an der durch die Bügel 8
sicherung für die halbe Nennspannung; 3 und 4 sind 60 und 9 gebildeten Schleife einen vorgegebenen Wert
die zugehörigen Schmelzleiter, 5 und 6 die äußeren von höchstens 15 V nicht überschreiten. Zur Sicherung
Abschlußkappen und 7 ein in der Mitte angeordnetes einer gleichmäßigen Spannungsverteilung auf die
Verbindungsstück, mit dem die Enden der Schmelz- beiden Unterbrechungsstellen 8,16 und 9,16 dient die
leiter 3 und 4 leitend verbunden sind. Mit 8 und 9 flexible Verbindung 17 zwischen der Mittelkappe 7
sind zwei kräftige, elektrisch leitende Bügel bezeichnet, 65 und der Strombrücke 16. Nach 0,5 ... 1 ms schmelzen
die mit den Anschlußkappen 5 und 6 verbunden sind. die Schmelzleiter 3 und 4; es entstehen Lichtbogen,
Die Anschlußkappen 10 und 11 stehen über die die so stark gekühlt sind, daß der Strom in weiteren
Schrauben 12 und 13, die gleichzeitig zur Befestigung 0,5 ... 1 ms unterbrochen wird. Die Schaltbrücke 16
der Bügel 8 und 9 dienen, mit den Kappen 5 und 6 muß sich dabei so schnell bewegen, daß die Überin
leitender Verbindung. Auf den Leiter 15 ist ein 70 Schlagsspannung an den Kontakten während des ge-
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samten Abschaltvorganges der Sicherung immer größer Man erkennt, daß auch bei der Aus füh rungs form
ist als die an der Sicherung auftretende Spannung. nach Fig. 2 der Überbrückungsschalter durch einen
Je nach der Betriebsspannung, der Art der Sicherung Kraftspeicher, nämlich die in der federnden Schalt-
und des abzuschaltenden Stromkreises müssen für die brücke 61 aufgespeicherte mechanische Energie, beBetätigung
des Schalters Beschleunigungen vom 5 tätigt wird, während dagegen die Auslösung des
5000-... 50 OOOfachen Wert der Erdbeschleunigung Kraftspeichers durch die vom Kurzschluß strom unvorgesehen
werden. Bei Verwendung von Schaltmedien abhängige Energie des Entladestromes des Kondenhöherer
Durchschlagsfestigkeit wie Preßgas oder öl sators 41 erfolgt. Die Auslösung der Anordnung er-
und noch in ausgeprägterem Maße bei einem Vakuum- folgt in diesem Falle im wesentlichen in drei Stufen,
schalter genügen wesentlich geringere Beschleunigun- io Mit dem Einsetzen des Kurzschlußstromes liefert der
gen. Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird der Über- Wandler 62, 63, 64 die Steuer- bzw. in diesem Falle
brückungsschalter durch einen Kraftspeicher, die die Zündenergie für die Funkenstrecke 46. Die Energie
vorgespannte Feder 19, betätigt, wobei die Auslösung zur Auslösung des Kraftspeichers, d. h. zum Durchdes
Kraftspeichers, d. h. die Energie zum Durch- brennen des Drahtes 48, ist zunächst in Form elekbrennen
des Drahtes 27, vom Kurzschlußstrom ge- 15 irischer Energie im Kondensator 41 gespeichert und
liefert wird. verwandelt sich nach Ansprechen der Funkenstrecke
In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Ein- 46 wenigstens zum Teil in thermische Energie zwifachheit
halber nur eine Sicherung und ein einpoliger sehen den Elektroden 47, durch die das Durchschmel-Überbrückungsschalter
aufgezeichnet. Es bedeuten 60 zen des Drahtes 48 bewirkt wird. In diesem Augendie
Sicherung, 61 die als Feder ausgebildete Schalt- 20 blick wird die von der federnden Schaltbrücke 36 aufbrücke
des Überbrückungsschalters, 62 den Magnet- gespeicherte mechanische Energie frei und bewirkt die
kern eines Wandlers mit hohem Übersetzungsverhält- Unterbrechung im Zweig des Überbrückungsschalters.
nis, der eine Primärspule 63 und eine Sekundärspule In Fig. 3 ist schließlich eine beispielsweise Ausfüh-64
aufweist, deren Enden mit der Funkenstrecke 40 rungsform einer magnetischen Betätigung des Überverbunden
sind. 41 ist ein Kondensator, der über einen 25 brückungssehalters veranschaulicht. Die mit Fig. 1
Gleichrichter 42 und den Widerstand 43 aufgeladen übereinstimmenden Teile weisen die gleichen Bezugswird.
Als Speisequelle dient ein Spartransformator nummern auf. Ferner bedeutet 50 ein U-förmiges, an
44, der in Reihe mit einem Widerstand 45 entweder der Stelle 51 geschlitztes Magnetsystem; 52 ist ein
mit dem Sternpunkt oder einer Nachbarphase des permanenter Magnet, 53 eine Hauptstromwicklung
Netzes in Verbindung steht. 46 ist eine weitere mit 30 mit den Zuleitungen 56, 57 und 54 der Anker, der zuden
Elektroden40 kombinierte Funkenstrecke, 47 sind gleich als Strombrücke dient; 55 ist eine Feder mit
zwei Elektroden, zwischen denen der Draht 48 hin- Kippcharakteristik, durch die der Anker 54 im nordurchgeführt
ist. Er ist an seinem einen Ende mit malen Zustand gegen die Bügel 8 und 9 gepreßt wird.
der Schaltbrücke 61 verbunden, während sein anderes Die Zuleitung 56 und der Bügel 8 sind durch das Iso-Ende
an einem festen Punkt befestigt ist. Mittels der 35 lierstück 58 gegeneinander isoliert. Der Strom fließt
Feder 49 wird der Draht 48 gespannt. von dem Anschluß 10 über den Leiter 56, die Spule
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: 53, den Leiter 57 und den Bügel 8, den Anker 54, den
Bei normaler Belastung fließt der Strom über die Pri- Bügel 9 zum Anschluß 11. Im Moment, da der Kurzmärwicklung
63 und den Überbrückungsschalter 61. schlußstrom einen vorgegebenen Wert erreicht, wird
Ferner wird der an der Phasen- oder verketteten Span- 40 die magnetische Zugkraft größer als die Gegenkraft
nung liegende Transformator 44 erregt, womit über der Feder 55; der Anker 54 bewegt sich nach unten;
den Gleichrichter 42 und den Widerstand 43 der Kon- die Feder 55 knickt nach rechts aus, wobei ihre Gegendensator
41 aufgeladen wird. Tritt nun ein Kurz- kraft stark abnimmt. In der Endstellung wird der
schlußstrom auf, so wird von der Wicklung 63 über Anker 54 durch die Kraft des permanenten Magneten
den Kern 62 eine relativ hohe Spannung in der Sekun- 45 52 festgehalten. Die Kommutierung des Stromes auf
därspule 64 induziert, was zum Ansprechen der Fun- die Sicherung erfolgt in genau der gleichen Weise wie
kenstrecke 40 führt. Der Raum der senkrecht dazu in den vorangegangenen Beispielen. Bei dieser Anordliegenden
Funkenstrecke 46 wird ionisiert, und es ent- nung wird die Energie zur Betätigung des Überbrüklädt
sich nun der Kondensator 41 über die Funken- kungsschalters vom Kurzschlußstrom selbst geliefert,
strecke 46 und das Elektrodenpaar 47. Der Entlade- 50 Es könnte aber auch ein von diesem abgeleiteten
strom bewirkt eine sofortige Erhitzung des Drahtes Strom zur Betätigung benutzt werden.
48 zwischen den Elektroden 47, so daß der Draht 48 Das Auslösesystem nach Fig. 2 läßt sich auch auf an dieser Stelle durchbrennt und die Schaltbrücke 61 eine Anordnung nach Fig. 3 übertragen, indem an sich unter der Wirkung ihrer Feder nach oben bewegt. Stelle des Elektrodenpaares 47 (vgl. Fig. 2) die Wick-Der Strom kommutiert nach der Sicherung 60 und 55 lung 53 des Magnetsystems 50 angeschlossen wird, wird dort abgeschaltet. wobei der Anker 54 an die Stelle der federnden Schalt-
48 zwischen den Elektroden 47, so daß der Draht 48 Das Auslösesystem nach Fig. 2 läßt sich auch auf an dieser Stelle durchbrennt und die Schaltbrücke 61 eine Anordnung nach Fig. 3 übertragen, indem an sich unter der Wirkung ihrer Feder nach oben bewegt. Stelle des Elektrodenpaares 47 (vgl. Fig. 2) die Wick-Der Strom kommutiert nach der Sicherung 60 und 55 lung 53 des Magnetsystems 50 angeschlossen wird, wird dort abgeschaltet. wobei der Anker 54 an die Stelle der federnden Schalt-
Versuche haben gezeigt, daß das Ansprechen der brückeöl (Fig. 2) tritt. Auf diese Weise kann erreicht
beiden Funkenstrecken 40 und 46 in Zeiten von 10—6 s werden, daß das Magnetsystem 50 unabhängig von der
und weniger erfolgt. Ein Kondensator von beispiels- Größe des Kurzschlußstromes durch einen beliebig
weise 50 μ¥, der auf 1000 V aufgeladen ist, bringt 60 hoch wählbaren Entladestrom des Kondensators 41
einen Klaviersaitendraht 48 von 0,2 mm Durchmesser (Fig. 2) erregt wird. Versuche haben gezeigt, daß sich
in weniger als 10—4 s zum Durchbrennen. Die Elektro- auf diese Weise noch größere Beschleunigungen des
den 47 können entweder einen ganz geringen Abstand Ankers 54 erreichen lassen.
vom Draht 48 aufweisen; es können aber auch eine Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die
oder beide Elektroden den Draht 48 unter geringem 65 Sicherungen 1 und 2 oder auch nur deren Sehmelzein-
Druck berühren, ohne daß dadurch die Durchbrenn- sätze 3 und 4 auswechselbar zu gestalten. Wird dann
zeit merkbar verlängert wird. Infolge des hohen Ent- gleichzeitig auch noch der Draht 27 ersetzt, so kann
ladestromes, der im allgemeinen 1000 A übersteigt, die Anordnung nach Abschaltung eines Kurzschlusses
tritt eine fast momentane Schmelzung und Ver- leicht wieder betriebsbereit gemacht werden. Sofern
dampfung des Drahtes 48 auf. 70 man Anordnungen nach der Erfindung mehrfach kurz
hintereinander anwenden will, kann es zweckmäßig sein, derartige Systeme auf einer Trommel anzuordnen,
wobei selbsttätig nach einer Abschaltung die nächste Anordnung in den Stromkreis eingeschaltet
wird. Um einpolige Unterbrechungen in Mehrphasensystemen zu vermeiden, sorgt man durch an sich bekannte
Mittel zweckmäßig dafür, daß mit dem Abschalten einer Phase auch die Anordnungen in den
übrigen Phasen zum Ansprechen gebracht werden oder daß zum mindesten der im allgemeinen in Reihe
mit derartigen Anordnungen eingebaute Überstromschalter abschaltet. Um ein Ansprechen der Anordnung
beispielsweise durch den. Einschaltstromstoß von Transformatoren zu vermeiden, kann man sie zunächst
durch ein Trennmesser überbrücken, das erst nach Abklingen des Einschaltstromstoßes, jedoch vor Einschalten
der Sekundärseite des Transformators ausgeschaltet wird.
Anordnungen nach der Erfindung können für Nieder- und Hochspannungsnetze beliebiger Nennstromstärke
zur Anwendung gelangen und bewirken, daß der Höchstwert des Kurzschlußstromes und seine
Stromfluß dauer auf Bruchteile derjenigen Werte begrenzt
werden, die ohne Einbau solcher Anordnungen auftreten würden. Infolge der wesentlich geringeren
thermischen und dynamischen Beanspruchungen ergeben sich große technische und wirtschaftliche Vorteile;
zudem wird der Anwendungsbereich von Hochleistungssicherungen auf Nennströme beliebiger Größe
erweitert, ohne daß dadurch ihre strombegrenzende Wirkung beeinträchtigt wird.
Claims (17)
- Patentanspruch ε-1. Anordnung zur Begrenzung von Kurzschlußströmen in Gleich- und Wechselstromnetzen, gekennzeichnet durch mindestens eine für die Nennspannung und einen Bruchteil des Nennstromes der Anordnung bemessene Sicherung und mindestens einen diese Sicherung im Betriebszustand überbrückenden Schalter, wobei die Impedanz des Schalterzweiges derart bemessen ist, daß der durch die Sicherung fließende Strom betriebsmäßig unter dem Nennstrom der Sicherung liegt, und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Kontakttrennung des Schalters spätestens 0,5 ms nach Auftreten des Kurzschlußstromes bewirken, ferner gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Sicherung und eine derartige Ausbildung der Parallelschaltung der Sicherung und des Überbrückungsschalters, daß im Zeitpunkt der Kontakttrennung der Spannungsabfall je Unterbrechungsstelle des Schalters höchstens 15 V beträgt und zudem die elektrische Festigkeit des Schalters immer größer ist als die an der Sicherung auftretende Spannung.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß die Kontaktöffnung spätestens 2 · 1O-4 s nach Einsetzen des Kurzschlußstromes beginnt.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsschalter ein elektromagnetischer Schalter ist und direkt vom Kurzschlußstrom oder von einem von diesem abgeleiteten Strom betätigt wird.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsschalter ein elektromagnetischer Schalter ist und von einem vom Kurzschlußstrom unabhängigen Strom erregt wird, wobei der Erregerstromkreis durch eine aus dem Kurzschlußstromkreis entnommene Steuerenergie geschlossen wird.
- 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsschalter durch einen Kraftspeicher betätigt wird.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher durch den Kurzschlußstrom oder einen von diesem abgeleiteten Strom ausgelöst wird.
- 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher durch eine vom Kurzschlußstrom unabhängige Energie ausgelöst wird, die durch eine aus dem Kurzschlußstromkreis entnommene Steuerenergie freigegeben wird.
- 8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftspeicher eine über einen Draht vorgespannte Feder dient, wobei der Draht durch örtliche Erhitzung zum Reißen gebracht wird.
- 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung ein elektrischer Strom dient, der den Draht an der Reißstelle quer durchfließt.
- 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Strom zur Erhitzung des Drahtes der Entladestrom eines Kondensators dient, wobei die Ladung des Kondensators aus einer vom Kurzschluß strom unabhängigen Energiequelle erfolgt und der Entladestromkreis durch eine vom Kurzschlußstrom abgeleitete Steuerenergie geschlossen wird.
- 11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Drahtes durch Kontaktwärme erfolgt.
- 12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Drahtes durch einen Lichtbogen erfolgt.
- 13. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannte Feder über den gespannten Draht zunächst den Kontaktdruck des Überbrückungsschalters erzeugt und nach Reißen des Drahtes die Betätigung des Überbrükkungsschalters bewirkt.
- 14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kontaktöffnung bewirkenden Kräfte und die durch diese Kräfte bewegten Massen derart bemessen sind, daß die Beschleunigung im Zeitpunkt der Kontaktöffnung mindestens 5 · 106 cm/s^ beträgt (5000fache Erdbeschleunigung) .
- 15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Unterbrechungsstelle des Überbrückungsschalters eine Sicherung parallel geschaltet ist.
- 16. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherung mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen parallel geschaltet ist.
- 17. Anordnung nach Anspruch 1 für Mehrleiternetze, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines Kurzschlußstromes in einem Leiter auch die Überbrückungsschalter in den übrigen Leitern zur Auslösung gebracht werden.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 655 260.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 867/321 3.57
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