DE1029912B - Electrical switching device for direct or alternating current with overcurrent and short-circuit current protection - Google Patents

Electrical switching device for direct or alternating current with overcurrent and short-circuit current protection

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Publication number
DE1029912B
DE1029912B DEC11583A DEC0011583A DE1029912B DE 1029912 B DE1029912 B DE 1029912B DE C11583 A DEC11583 A DE C11583A DE C0011583 A DEC0011583 A DE C0011583A DE 1029912 B DE1029912 B DE 1029912B
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DE
Germany
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circuit
short
switching device
current
overcurrent
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Application number
DEC11583A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Paul Brueckner
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Calor Emag AG
Original Assignee
Calor Emag AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/021Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei elektrischen Schalteinrichtungen für deich- oder Wechselstrom mit einem lediglich für die Unterbrechung von Betriebsstrom ausgelegten Schalter, beispielsweise einem Leistungstrennschalter, eine Unterbrechungseinrichtung in Reihe zu legen, die in Abhängigkeit von der Steilheit des Stromanstieges nur auf Über- bzw. Kurzschlußstrom anspricht. An den Betriebsstromschalter werden also keine höheren Anforderungen gestellt. Über- bzw. Kurzschlußströme werden durch die hierfür bestimmte Unterbrechungseinrichtung abgeschaltet, die beim Bekannten aus einer entsprechend bemessenen Sicherung besteht.It has already been proposed for electrical switching devices for dike or alternating current with a switch designed only for the interruption of operating current, for example one Circuit breaker to put an interrupting device in series, depending on the The steepness of the current rise only responds to overcurrent or short-circuit current. To the operating current switch there are no higher requirements. Overcurrent or short-circuit currents are caused by this certain interruption device switched off, the acquaintance from an appropriately sized Backup exists.

Nun unterbrechen aber die üblichen Sicherungen nicht sehr schnell, so daß ein auftretender Kurzschlußstrom doch eine recht erhebliche die Anlage belastende Höhe annehmen kann, bevor er abgeschaltet wird. Für Hochspannung und für Gleichstrom kommt ihre Verwendung im übrigen weniger in Betracht.However, the usual fuses do not interrupt very quickly, so that a short-circuit current occurs but it can take a considerable amount of stress on the system before it is switched off will. For the rest, their use is less of a consideration for high voltage and direct current.

Es besteht daher die Aufgabe, an Stelle von Sieherungen eine Schalteinrichtung zu verwenden, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Es sind zwar Schalter bekannt, mit denen sehr schnelle Abschaltzeiten erzielt werden können, doch ist ihre Verwendung an Stelle von Sicherungen unrentabel. Unter den bekannten Schalteinrichtungen gibt es Leistungsschalter, die durch Explosionskraft mittelbar angetrieben werden. Dabei werden durch Zündung einer Patrone in einem Zylinder auf den Kolben Kräfte ausgeübt, die über ein Gestänge die Schalterkontakte antreiben. Der Aufbau sowie der Aufwand ist also beim Vergleich mit einer Sicherung verhältnismäßig groß. Außerdem sind die Zeiten von der Auslösung bis zur Abschaltung im allgemeinen nicht so kurz, als daß der auftretende Kurzschlußstrom schon während des Stromanstiegs unterbrochen wird. Erfmdungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die auf Über- bzw. Kurzschlußströme ansprechende Unterbrechungseinrichtung als Sprengtrenner ausgebildet ist, d. h. als Unterbrecher, bei dem ein Leiterstück mittels Explosivstoff zerlegt wird. Ein derartiger Sprengtrenner weist keine mechanischen Antriebsund Auslöseteile auf, so daß der Unterbrechungsvorgang im Vergleich zu den meisten Schalteinrichtungen erheblich schneller vor sich geht. Es ergibt sich der große Vorteil, daß eine Abschaltung bei Überbzw. Kurzschlußströmen infolge des äußerst schnellen Arbeitens von Sprengtrennern unmittelbar nach dem Beginn des Stromanstiegs erfolgt, so daß die hinter der Schalteinrichtung liegenden Anlagenteile dynamisch nur noch für einen Bruchteil des vollen Kurzschlußstromes bemessen zu werden brauchen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Aufwand für einen derartigen Sprengtrenner, der beispielsweise die Elektrische SchalteinrichtungThere is therefore the task of making assumptions to use a switching device that does not have the disadvantages mentioned. It is true Known switches with which very fast switch-off times can be achieved, but their use is unprofitable instead of backups. Among the known switching devices there are circuit breakers, that are indirectly driven by the force of an explosion. By igniting a Cartridge in a cylinder exerted forces on the piston, which drive the switch contacts via a linkage. The structure and the effort is therefore relatively large when compared with a fuse. In addition, the times from tripping to shutdown are generally not as short as that the short-circuit current that occurs is interrupted while the current is rising. According to the invention These disadvantages are eliminated by the fact that the interrupting device which responds to overcurrent or short-circuit currents is designed as an explosive separator, d. H. as a breaker in which a piece of ladder is dismantled by means of explosives. Such an explosive separator has no mechanical drive and Tripping parts on, so that the interruption process compared to most switching devices goes much faster. There is the great advantage that a shutdown in case of Überbzw. Short-circuit currents as a result of the extremely fast operation of explosive disconnectors immediately after The current rise begins, so that the parts of the system located behind the switching device are dynamic only need to be measured for a fraction of the full short-circuit current. Another The advantage is that the effort for such an explosive separator, for example the Electrical switchgear

für Gleich- oder Wechselstromfor direct or alternating current

mit überstrom- und Kurzschlußstromschutzwith overcurrent and short-circuit current protection

Anmelder:Applicant:

CALOR-EMAGCALOR-EMAG

Elektrizitäts-Aktiengesellschaft,
Ratingen, Bahnstr. 39-45
Electricity corporation,
Ratingen, Bahnstr. 39-45

Dr.-Ing. Paul Brückner, Hösel,
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Paul Brückner, Hösel,
has been named as the inventor

Form einer Sicherung haben kann, erheblich geringer ist als bei einem Schalter der oben beschriebenen Bauart. ^ May have the form of a fuse, is significantly less than a switch of the type described above. ^

Zweckmäßig wird für die Zwecke der Erfindung ein im Hauptstrompfad angeordneter Sprengtrenner mit im Nebenpfad angeordneter Unterbrechungsstelle für die endgültige Abschaltung verwendet, wobei die im Nebenpfad liegende Unterbrechungsstelle vorzugsweise ohne mechanisch bewegte Teile aufgebaut ist, beispielsweise derart, daß ein Schmelzdraht zwischen Lichtbogenelektroden einer Löschkammer gespannt ist. Vorteilhaft ist hierbei, die Löschung durch Längung bzw. Querablenkung des Lichtbogens unter dem Einfluß von Magnetfeldern zu bewirken. Hierfür können die üblichen und bekannten Mittel verwendet werden.An explosive separator arranged in the main current path is expedient for the purposes of the invention used with the interruption point arranged in the secondary path for the final shutdown, whereby the The interruption point located in the secondary path is preferably constructed without mechanically moving parts is, for example, such that a fuse wire is stretched between arc electrodes of an arcing chamber is. It is advantageous here to extinguish the arc by lengthening or transversely deflecting the arc the influence of magnetic fields. The usual and known means can be used for this will.

Zur Zündung der Sprengladung des Sprengtrenners ist ein Zündkreis erforderlich, dessen Ansprechspannung so eingestellt werden muß, daß die Zündung sofort dann erfolgt, wenn ein Stromanstieg vorliegt, der einen schädlichen Über- bzw. Kurzschlußstrom erwarten läßt. Man schließt diesen Zündkreis zweckmäßig über einen Wandler an die stromführende Leitung. Zur Einstellung des Zündkreises auf beliebige Stromanstiege kann eine Regeldrossel oder ein Regelwiderstand, die bzw. der zu einem Transformator parallel liegt, dienen. Man kann auch statt der Regeldrossel bzw. des Widerstandes eine einstellbare Meßfunkenstrecke oder mehrere dieser Mittel vorsehen.To ignite the explosive charge of the separator, an ignition circuit is required, its response voltage must be set so that the ignition takes place immediately when there is a current increase, the a harmful overcurrent or short-circuit current can be expected. One closes this ignition circuit expediently via a converter to the live line. For setting the ignition circuit to any Current increases can be a regulating choke or a regulating resistor connected to a transformer is parallel, serve. An adjustable measuring spark gap can also be used instead of the regulating throttle or the resistor or provide several of these means.

Oft ist es auch vorteilhaft, zur Anpassung des Zündkreises an die Meßeinrichtung einen Zwischenwandler zu benutzen.It is often also advantageous to use an intermediate converter to adapt the ignition circuit to the measuring device to use.

808 510/375808 510/375

Claims (9)

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. In Fig. 1 ist 1 ein Leistungstrennschalter, der nur für das Schalten von Betriebsstrom bemessen ist. Mit ihm liegt eine Unterbrechungseinrichtung 2 für Über- bzw. Kurzschlußstrom in Reihe, die einen Sprengtrenner enthält, dessen Zündkreis über den Wandler 3 angeschlossen ist. Ein Beispiel für den Zündkreis ist in Fig. 2 dargestellt. An die Sekundärseite des Zwischenwandlers 4 ist die Zündeinrichtung 5 angeschlossen. Im Zündkreis liegt der Kondensator 6. Die Ansprechspannung des Zündkreises kann durch die Regeldrossel 7, die Meßfunkenstrecke 8 oder die Dreielektrodenfunkenstrecke 9 bzw. durch mehrere dieser Mittel erfolgen. Durch die Erfindung ist. ein Schalter geschaffen worden, der sich für weitgehende Verwendung eignet. Der Aufwand eines sonstigen Leistungsschalters, der sowohlBetriebs-al'sauchKurzschlußströme beherrschen muß, ist vermieden. Man kommt mit einem Lastschalter für die Schaltung von Betriebsströmen aus. Da eine Abschaltung bei Überströmen bzw. Kurzschlüssen infolge der schnellen Abschaltmöglichkeit mit Sprengtrennern schon bald nach dem Entstehen, jedenfalls vor Erreichen des Strommaximums erfolgen kann, brauchen die hinter dieser Schaltapparatur liegenden Anlagenteile dynamisch nicht mehr für die Höchstwerte des Kurzschlußstromes bemessen zu werden. Wegen der überaus kurzen Abschaltzeiten, die mit Sprengtrennern erreichbar sind, ist es sogar möglich, eine Staffelung der Abschaltzeiten bei mehreren im Zuge der Leitung in Reihe liegenden Abschalteinrichtungen zu erreichen, so daß auch die zuletzt ansprechende Schaltapparatur noch vor dem Scheitelwert des Kurzschluß- oder Überstromes abschaltet. Pa te ν τ α ν s ρ ε γ γ. π f. 40The drawing shows an exemplary embodiment according to the invention in a schematic representation. In Fig. 1, 1 is a circuit breaker which is only dimensioned for switching operating current. An interruption device 2 for overcurrent or short-circuit current, which contains an explosive separator, the ignition circuit of which is connected via the converter 3, is connected in series with it. An example of the ignition circuit is shown in FIG. The ignition device 5 is connected to the secondary side of the intermediate converter 4. The capacitor 6 is located in the ignition circuit. The response voltage of the ignition circuit can be provided by the regulating throttle 7, the measuring spark gap 8 or the three-electrode spark gap 9 or by several of these means. Through the invention is. a switch has been created that is suitable for widespread use. The expense of another circuit breaker, which has to handle both operating and short-circuit currents, is avoided. One gets by with a load switch for switching operating currents. Since disconnection in the event of overcurrents or short circuits due to the rapid disconnection option with explosive disconnectors can take place soon after the occurrence, at least before the maximum current is reached, the system components behind this switching apparatus no longer need to be dynamically measured for the maximum values of the short circuit current. Because of the extremely short disconnection times that can be achieved with explosive disconnectors, it is even possible to stagger the disconnection times in the case of several disconnection devices in series along the line, so that the most recently responding switchgear before the peak value of the short-circuit or overcurrent turns off. Pa te ν τ α ν s ρ ε γ γ. π f. 40 1. Elektrische Schalteinrichtung für Gleich- oder Wechselstrom, bestehend aus einem lediglich für die Unterbrechung von Betriebsstrom ausgelegten Schalter, beispielsweise einem Leistungstrennschalter, und einer damit in Reihe liegenden Unterbrechungseinrichtung, die in Abhängigkeit von der Steilheit des Stromanstieges nur auf Über- bzw. Kurzschlußströme anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Über- bzw. Kurzschlußströme ansprechende Unterbrechungseinrichtung als Sprengtrenner ausgebildet ist, d. h. als Unterbrecher, bei dem ein Leiterstück mittels Explosivstoff zerlegt wird.1. Electrical switching device for direct or alternating current, consisting of one only for the interruption of operating current designed switches, for example a circuit breaker, and an interruption device in series therewith, which is dependent on the The steepness of the current rise only responds to overcurrent or short-circuit currents, characterized in that that the interrupting device responding to overcurrent or short-circuit currents as Explosive separator is formed, d. H. as an interrupter, in which a piece of conductor by means of an explosive is dismantled. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösekreis über einen Wandler an die stromführende Leitung angeschlossen ist.2. Switching device according to claim 1, characterized in that the trip circuit has a Converter connected to the live line is. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstrom der Wandler eine zusätzliche Vormagnetisierung erhält, damit an den Wicklungen des Wandlers bei einem einzustellenden Strom infolge des Durchlaufens des ungesättigten Gebietes eine Spannung entsteht.3. Switching device according to claim 2, characterized in that in the case of direct current, the converter an additional pre-magnetization is given, so that on the windings of the converter when one is to be set Electricity creates a voltage as a result of passing through the unsaturated area. 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Ansprechspannung durch eine parallel zur Sekundärwicklung angeschaltete Drosselspule und bzw. oder Widerstand eingestellt wird.4. Switching device according to claim 2 and 3, characterized in that the level of the response voltage by a choke coil connected in parallel to the secondary winding and / or Resistance is adjusted. 5. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Ansprechspannung an die Meßeinrichtung ein Zwischenwandler benutzt wird.5. Switching device according to claim 2 to 4, characterized in that to adapt the response voltage an intermediate converter is used on the measuring device. 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtung eine Meßfunkenstrecke dient.6. Switching device according to claim 2 to 5, characterized in that as a measuring device a measuring spark gap is used. 7. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtung eine Dreielektrodenfunkenstrecke eventuell mit vorgeschalteter Funkenstrecke dient.7. Switching device according to claim 2 to 6, characterized in that a measuring device Three-electrode spark gap, possibly with an upstream spark gap, is used. 8. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung eines im Hauptstrompfad angeordneten Sprengtrenners mit im Nebenpfad angeordneter Unterbrechungsstelle für die endgültige Abschaltung, die vorzugsweise ohne mechanisch bewegte Teile aufgebaut ist, beispielsweise derart, daß ein Schmelzdraht zwischen Lichtbogenelektroden einer Löschkammer gespannt ist und der Lichtbogen durch Längung bzw. Querablenkung unter dem Einfluß von Magnetfeldern gelöscht wird.8. Switching device according to claim 1 to 7, characterized by the use of an im Blasting separator arranged in the main current path with an interruption point arranged in the secondary path for the final shutdown, which is preferably constructed without mechanically moving parts, for example in such a way that a fuse wire is stretched between the arc electrodes of an arcing chamber is and the arc by elongation or transverse deflection under the influence of magnetic fields is deleted. 9. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren im Zuge der Leitung in Reihe liegenden ähnlich schnellen Abschalteinrichtungen das Ansprechen des Zündkreises kurzzeitig gestaffelt so verzögert wird, daß nur die der Kurzschlußstelle unmittelbar vorgeschalteten Abschaltgeräte zum Ansprechen kommen.9. Switching device according to claim 1 to 8, characterized in that with several in the course the line in series similarly fast disconnection devices the response of the ignition circuit is delayed briefly staggered so that only those immediately upstream of the short-circuit point Shutdown devices respond. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 739 503, 338 062;
AEG-Liste Sg N HOa, Februar 1951, S. 10, 11.
Considered publications:
German Patent Nos. 739 503, 338 062;
AEG list Sg N HOa, February 1951, pp. 10, 11.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 510/375 S. 5S© 809 510/375 p. 5 p
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1140268B (en) * 1959-07-10 1962-11-29 Calor Emag Elektrizitaets Ag Trip device for short-circuit current limiter

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DE338062C (en) * 1919-12-16 1921-06-13 Siemens Schuckertwerke G M B H Switch moved by explosive forces
DE739503C (en) * 1940-04-17 1943-09-28 Aeg Circuit-breakers in series with a fuse

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