DE1011509B - Verfahren und Vorrichtung zur Zu- oder Abschaltung mehrphasiger Kompensationskondensatoren - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Zu- oder Abschaltung mehrphasiger Kompensationskondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zu- oder Abschaltung mehrphasiger, insbesondere dreiphasiger bei denen die einzelnen Phasen zeitlich nacheina,nd.er durch eine Mehrphasen-Schalteinrichtung geschaltet werden, die erst nach -gegebenenfalls smittelbarem m-Einschalten einer Phase: die Zuschaltung der nachfolgend: zuzuschaltenden Phasen ermöglicht und bei Ausschaltung der zuerst abgeschalteten Phase - geigebenenfalls selbsttätig - sämtliche, Phasen abschaltet.
• Die Zuschaltung von, Kompensationskondensatoren an ein Netz macht in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Da der Kondensator im Einschaltaugenblick praktisch einen Kurzschluß darstellt, sind die hohen Einschaltströme nur mit überbemessenen Schaltgeräten zu beherrschen, oder man muß eine stufenweise Einschaltung über Widerstände bzw. Drosselspulen vornehmen, die anschließend kurzgeschlossen. werden. Da die zur Dämpfung verwendeten Bauteile einer Belastbarkeit während nur weniger Sekunden, gewachsen sind, muß die Überschaltung selbsttätig in kurzer Zeit geschehen.
• In der Praxis werden hierzu, meist Schützenschaltungen verwendet. Dabei legt - s. Fig. 1 der Zeichnung - ein erstes Schütz 1 - Vorächütz -z. B. über Widerstände 2 Spannung an den Korden-Bator 3 und schaltet gleichzeitig mit einem Hilfskontakt 4 den. Erregerstrom für das zweite Schütz 5 - Hauptschütz - ein. Dieses überbrückt die Widerstände 2 und stellt den, normalen Betriebszustaiid. her.
• Die Erfahrung lehrt, daß mit dieser weit verbreiteten Anordnung selbst bei günstiger Bemessung der Dämpfungsglieder auf die Dauer keine Betriebssicherheit des Schaltvorganges gewährleistet ist.
• Wenn z. B. der Hilfskontakt 4 des Schützes 1 nicht in Ordnung ist, entfällt die Abschaltung der Widerstände 2, die verbrennen., was sehr häufig einer Phasenkurzschluß einleitet.
• Dasselbe tritt ein, wenn das Schütz 5 blockiert ist. Man ist daher vielfach zur unmittelbaren Schaltung übergegangen, bei, der auf eine Dämpfung irgendwelcher Art ganz verzichtet wird. Die Stromspitzen müssen dabei im Netz in Kauf genommen. werden.
• Besonders wenn. die Auslösung des Schaltvorganges durch einen Quecks.ilberröhrenschalter bewirkt wird., kann, es zu Prellungen kommen. Diese wirken sich beisonders störend aus, wenn die Schützschaltung zu einer zweimaligen Schaltung in, etwa 10 msec veranlaßt wird. Dann kann der Kondensator bereits voll aufgeladen sein, sich während der Zeit der Kontakttrennung aufgeladen halten und wird dann, in. Phasen, opposition dem Netz wieder zugeschaltet. Dabei treten sehr hohe Beanspruchungen der Schaltgeräte auf. Das Verfahren und die Vorrichtung nach: der Erfindung vermeiden alle diese Nachteile. Das Verfahren besteht, wie bereits gesagt, darin, daß die, einzelnen Phasen zeitlich nacheinander durch eine Mehrphasen-Schalteinrichtung geschaltet werden, die erst nach -gegebenenfalls mittelbarem - Einschalten einer Phase die Zuschaltung der nachfolgend zuzuschaltenden Phasen, ermöglicht und bei Ausschaltung der zuerst abgeschalteten Phase - gegebenenfalls selbsttätig - sämtliche Phasen abschaltet.
• Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Drehstromnetz RST. Die Kondensatoren, 3 (hier beispielsweise in Sternschaltung gezeichnet) werden über drei Schütze X, Y und Z, die je eine Phase schalten, mit dem Drehstromnetz RST verbunden. Dabei erhält j edoch zunächst nur das Schütz X über den Einschaltkontakt 6 Erregung. Ein Hilfsarbeitskontakt x1 des Schützes 1 legt Erregerspannung an, das Schütz Y, das anspricht und über dessen Hilfsarbeitskontakt ,,i endlich auch das Schütz Z erregt wird. Dessen Hilfsarbeitskontakt z1 schließt den Stromkreis der Meldelampe 7. deren Aufleuchten, ein Zeichen dafür ist, da,ß die Schützschaltung vorschriftsmäßig gearbeitet hat. Wenn der Einschaltkontakt 6 geöffnet wird, fällt zunächst das Schütz X ab, der sich öffnende Hilfsarbeitskontakt x1 bringt das Schütz Y zum Fallen. Der Hilfsarbeitskonta,kt y1 öffnet denn Erregerstromkreis des Schützes Z, und auch dieses fällt. Der Hilfsarbei.tskontakt z1 öffnet den Stromkreis dFr 1Ieldelampe 7, die verlöscht, als Zeichen dafür, daß die Schützs.chaltung abgeschaltet hat. Dabei kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die Entladung des Kondensators 3 über Widerstände so erfolgen., daß die Hilfsruhckon.takte y2 und z2 je einen. Widerstand 8 bzw. 9 parallel zu entsprechenden Klemmen dein Kondensatoren legen, deren Ladung dann. mit einer der Zeitkonstanten der Entladestromkreise entsprechenden Geschwindigkeit abnimmt.
• Nach der Erfindung kann weiterhin auch eine einste:llbare Verzögerung der drei Einschaltzeitpunkte vorgesehen sein etwa dadurch, daß in die Erregerleitung zum jeweiligem Schütz ein Zeitrelais mit veränderharer Zeitverzögerung eingeschaltet wird.
• Fig. 3 zeigt eine Schützschaltung für wahlweise Einschaltung über entweder Dauer- oder Impulskontakte. Solche Schaltungen, erweisen sich als zweckmäßig für eine selbsttätige Blindstromkompenisation. Steht der Wahlschalter 12 in Stellung I, so verläuft der Schaltvorgang so, wie eben geschildert. In Stellung II des Wahlschalters 12 legt dieser Spannung an die Handdruckschalter 10 (Einschaltung) und 11 (Ausschaltung). Wird der Handdruckschalter 10 gedrückt, so, erhält das Schütz X kurzzeitig Strom, zieht an und schließt außer seinem Hilfsarbeitskontalct x1 auch nach den Hilfsarbeitskontalct x z. Über diesen und den. Handdruckschalter 11 hält sich das Schütz X selbst, und der weitere Schaltvorgang verläuft, wie eben geschildert. Wird der Handdruckschalter 11 gedrückt, so verliert das Schütz X seine Erregung, fällt ab, die Selbsthaltung ist aufgehoben., so daß die Abschaltung der übrigen Schütze auch dann. erfolgt, -wenn, etwa der Handdruckschalter 11 inzwischen wieder geschlossen sein sollte.
• Die Höhe der im Einschaltaugenblick auftretenden Stromspitzen ist nicht nur von den. Spannungen und den Kondensatorkapazitäten der einzelnen Phasen, sondern vor allem auch von der Induktivitä.t der Zuleitung usw. abhängig, da sich rasch abklingende oszillierende: Ströme bilden, die sich aus den Netzdaten errechnen lassen.
• Man. kann. jedoch einen Überblick über die zu er--wartenden Einschaltströme aus folgender Betrachtung erhalten., vgl. Fig. 2: Das Schütz X schaltet stromlos. Wenn, das Schütz Y schaltet, legt es zwei Kondensatoren, in, Reihen.-schaltung miteinander an eine verkettete Spannung.
• Bei einer verketteten Spannung von 380 V erhalten die beiden Kondensatoren je 190 V, also weniger als ihre Nennspannung, die 220 V beträgt. Der Einschaltstromstoß wird entsprechend vermindert.
• Das Schütz Z zieht über die dritte Kondensatorphase den Sternpunkt in die Mitte des Dreiecks. Im Einschaltaugenblick liegt an dieser Phase eine Spannung- von etwa 320 V, also etwa 45 % mehr als die Nennspannung.
• Der Stromstoß in dieser Phase wird daher größer als bei dreiphasiger gleichzeitiger Zuschaltung. jedoch erfolgt der energetische Ausgleich zwischen: den drei Phasen erfahrungsgemäß mit geringerer Störbelastung, da der wesentlichste Anteil der Lastverteilung durch den Anschluß zweier Phasen vor der Zuschaltung der dritten: bestimmt ist.
• Entsprechende Betrachtungen lassen sich leicht für in Dreieck geschaltete Kondensatoren, anstellen.
• Für den: Dauerbetrieb gelten die üblichen Überlegungen und Berechnungen, umgeändert. Mit Rücksicht auf die Wirts.chaftli.chkeit wird man, für jedes der Schütze X, Y und Z handelsübliche dreipolige Motorschütze verwenden. Sie können, wenn ihre dreipoligen Eingangs- und Ausgangskontakte: je durch eine Brücke parallel geschaltet werden, mit der dreifachen Nennstromstärke belastet werden. Dieser Wert muß dem Phasenstrom eines Kondensators entsprechen. Man. kann daher bei den üblichen Konden-

  satorleistüngen mit kleinen Schaltgeräten, arbeiten, bei',

  denen geringere Massen bewegt werden und die zum "

  Schalten kleinere Ströme benötigen und daher däle;

  .

  Hilfsarbedtskontakte weniger belasten.

  Es liegt im Rahmen der Erfindung, an, Stelle der',','

  Schützen auch Handschalter zu verwenden, die durhl'';" ,,

  Sperrvorrichtungen gegen gleichzeitige Zuschaltun

  zweier oder mehrerer Phasen gesichert sind. Auf die

  Zeitdauer zwischen den: einzelnen Schaltvorgängen

  kommt es nicht an, wenn sie nur länger als etwa enne

  halbe Periode ist, da der Kondensator im Bruchtei-l''''

  einer Periode den Normalarbeitszustand erreicht.' 'Man

  könnte im Rahmen der Erfindung auch drei Kont''ak"

  eines Schaltgerätes mechanisch so, gegeneinander' är-

  setzen, daß sie nacheinander schließen, und öffnen.

  Die besonderen betrieblichen Vorzüge des Verfah-

  rens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind-11

  1. Die gleichzeitige Schaltung von drei Kontakten

  je Phase verhindert vollständig jegliches Prellex4', °'

  wenn für jede Phase - wie oben erwähnt - als

  Schütz X, Y und Z übliche mehrpolige (hier dreipolige

  Motor-) Schütze verwendet werden, deren (je dxeiJ,

  Eingangs- und Ausgangskontakte j e durch eine $rüc1@AAAi,

  parallel geschaltet sind.

  Ein etwaiges Prellen des. Kontaktes des eirst',

  Schützes bleibt ohne Wirkung, weil das erste Schütz

  stromlos schaltet und daher ohne Schaden auch mehr-

  fach schalten kann. Nach allen praktischen. Erfahrunr'

  gen klingen solche Prellungen, (auch wenn

  Quecksilberröhrens.chaltern verursacht werdejab

  bevor das Schütz Y anziehen kann. Das Schütz X muß

  seine Phase sicher geschaltet haben, bevor das

  Schütz Y erregt wird.; bis zum Ansprechen des

  Schützes Y vergeht nochmals etwas Zeit., so daß keine

  zweifache Schaltung möglich ist. Entsprechendes gi4

  für das Schütz Z.

  3. Selbst wenn eine sehr hohe Stromsp-itza zum

  Spritzen kleinster Metallteilchen von den Kontakt-

  flächen führen, würde, könnte dadurch niemals e#p

  Phasem:kurzschluß eingeleitet werden, denn am Schivtz

  liegt nur eine Phase. Aus, denn gleichen. Grunde bleiben ''

  Verschmutzungen von Trennwänden usw. ohne WirL,,

  kung.

  4. Da; keine Vorwi.derstände voarhanden sind, bilden.

  sie auch keine Gefahr mehr, wie eingangs geschild:

  Es entfällt auch das Vorschütz.

  5. Wenn: das Schütz X klemmt und nicht anerieht,

  bleiben die Kondensatoren vom Netz getrennt, >die

  Meldelampe brennt daher nicht, die Kompensagö

  wirkung der Kondensatoren tritt allerdings nicht ein"

  doch entsteht hierdurch kein Schaden an der Anlage

  b) Wenn das Schütz Y klemmt und nicht ansp@r,,ichit,

  liegen. die Kondensatoren nur einpolig am Ne@ti, d@a

  Meldelampe brennt daher nicht, die Kompensatiom>s-

  wirkung tritt allerdings gleichfalls nicht ein, doch. ent-

  steht hierdurch auch wieder kein Schaden an de!r

  Anlage. .

  c) Wenn das Schütz Z klemmt und nicht amspri,ch@,

  liegen. nur zwei Kondensatoren zwischen den Phas

  leitungen R und S, die Meldelampe brennt daher ndchf,

  die Kompensationswirkung tritt in diesem Falle zur

  teilweise ein-, doch entsteht kein. Schaden cri 'der

  Anlage.

  d) Wenn der Hilfsarbeitskontakt x1 des Schützers X @

  '

  nicht arbeitet, spricht das Schütz Y ndcht an

  (vgl. 5., b).

  e) Wenn der Hilfsarbeitskontakt y1 des Schützes Y

  nicht arbeitet, spricht das Schütz Z nicht an (vglY. 5,1,'`c) .

  f) Wenn der Hilf sarbei-tskontakt z1 des Schutzes Z

  nicht arbeitet, leuchtet zwar die Meldelampe nicht auf,

  die Kompensationswirkung tritt aber trotzdem ein, es entsteht keinerlei Schaden.
• In allen diesen Fällen würde die dunkel bleibende Meldelampe auf dem Fehler aufmerksam machen.
• 6. a) Bleibt das Schütz X hängen, weil es in der Arbeitsstellung verklemmt oder verch.weißt ist, dann verbleiben die Kondensatoren. trotz des Abschaltbefehls am Netz, die Meldelampe leuchtet daher weiter auf, es kann zwar Überkompensation auftreten, aber es entsteht kein Schaden. an der Anlage.
• b:) Bleibt das Schütz Y hängen, so: verbleiben zwei Kondensatoren trotz des Abschaltbefehls an den beiden. Netzphasen S und T, die Meldelampe leuchtet daher weiter auf, es kann jetzt eine teilweise Überkompensation eintreten, aber es entsteht kein Schaden an der Anlage.
• c) Bleibt das Schütz Z hängen, so: bleiben, die Kondensatoren einpolig am Netz, die Meldelampe leuchtet weiterhin auf, aber es tritt weder eine überkompensation ein noch, kann ein Schaden. an der Anlage entstehen.
• d) Bei einem etwaigen. Hängenbleiben von Hilfskontakten gilt obiges entsprechend.
• In allen diesen Fällen würde das Weiterbrennen der Meldelampe auf den, Fehler aufmerksam machen.
• 7. Wird eine, teilblockierte Schützengruppe. wieder . zur Einschaltung veran.laßt, so. kann, wieentsprechende Überlegungen zeigen, ebenfalls nichts passieren.
• Die Trennung eines Kondensators vom Netz ist allein deshalb: keine schwierige Aufgabe, weil im Augenblick der Kontaktlösung der Kondensator noch an der Phasenspannung liegt und diese auch behält. Die Kontaktöffnung geht üblicherweise so schnell vor sich, daß keine Rückzündungen zu befürchten sind (wenigstens an Niederspannungskondensatoren). Die Trennung aller drei Kontakte kann daher auch ohne Schaden gleichzeitig erfolgen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Zu- oder Abschaltung mehrphasiger Kompensationskondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen. Phasen zeitlich nacheinander durch eine Mehrphasen-Schalteinrichtung geschaltet werden, die erst nach -- gegebenen, falls mittelbarem - Einschalten. einer Phase d:ie Zuschaltung der nachfolgend zuzuschaltenden. Phasen ermöglicht und bei Ausschaltung der zuerst abgeschalteten Phase-gegebenenfalls selbsttätig - sämtliche Phasen abschaltet.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die - gegebenenfalls mittelbar - zu schließende Schaltvorrichtung der ersten zuzuschaltenden. Phase mit einer Vorrichtung versehen ist, die eine - gegebenenfalls mittelbar - zu lösende Schaltsperre aufhebt oder die den Schaltvorgang für die nachfolgende Phase so auslöst., daß die Schaltvorrichtung der nachfolgend, zuzuschaltenden Phase - gegebenenfalls mittelbar - nur mit zeitlichem; im Bedarfsfalle einstellbarein Abstand geschlossen wird, und die bei Abschaltung der ersten Phase die Zuschaltung der nachfolgenden Phase aufhebt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der nachfolgend zuzuschaltenden. Phasen eine Vorrichtung vorgesehen ist, die den Schaltvorgang zwischen der ersten zuzuschaltenden und dar zweiten zuzuschaltenden Phase zwischen den nachfolgenden. Phasen wiederholt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung der ersten zuzuschaltenden Phase eine Vorrichtung aufweist, die bei Auslösung des Schaltvorganges durch. Impulsgebung über eine Steuerleitung die Schaltvorrichtung dieser Phase einlegt, festhält und bei Unterbrechung der Steuerleitung öffnet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung dar letzten zuzuschaltenden Phase eine Meldelampe zuschaltet, deren Aufleuchten das Ende der mehrphasigen Zusehaltung anzeigt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Schaftvorrichtungen der folgenden zuzuschaltenden Phasen mit Schaltvorrichtungen zusammenwirken, die nach Abschaltung der Kondensatomen diese an. En:tladewiderstände legen.
7. 7. Vorrichtung nach. Anspruch, 2 b:is. 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der zu schaltenden Phasen eines Wechselstromnetzes mehrpolige, insbesondere dreipolige Motor-Schütze verwendet werden, deren, einzelne Eingangs- und Ausgangskontakte durch je eine Brücke parallel geschaltet sind.