DE1062327B - Schalteinrichtung z. B. fuer Stromversorgungs- bzw. Verteilanlagen mit selektiv ansprechenden Leistungsschaltern fuer Kurzschlussstromstaerken - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Leistungsschalter sind Schaltgeräte, die bei Überströmen selbsttätig ausschalten. Sie werden deshalb in elektrischen Anlagen eingesetzt, um unter anderem die Anlagen vor den thermischen und dynamischen Auswirkungen des Kurzschluß stromes zu schützen. Bedingung für einen einwandfreien Schutz ist dabei, daß die Leistungsschalter selbst den genannten Auswirkungen im Kurzschluß fall gewachsen sind. Die höchsten Anforderungen an die Leistungsschalter werden in dynamischer Hinsicht bei Wechselstrom beim Durchlaufen der Scheitelwerte, insbesondere beim Durchlaufen des auf Grund von Ausgleichsvorgängen erhöhten Stoßkurzschlußstromes gestellt. In elektrischer Hinsicht ist die eigentliche Ausschaltung mit Lichtbogenbildung kritisch.

Um beide Kriterien einwandfrei zu beherrschen, ist es besonders vorteilhaft, die Unterbrechung des Kurzschlußstromes bereits vor Durchlaufen des ersten Scheitelwertes vorzunehmen. Damit entfallen die dynamischen Auswirkungen des Stoßkurzschlußstromes, und die Ausschaltarbeit im Lichtbogen wird verringert. Der bei normalem Ausschaltverzug für das Gerät zulässige Kurzschlußstrom kann dann um ein Wesentliches erhöht werden. Dieser Lösung steht jedoch sehr oft die Forderung nach Kurzschlußelektivität entgegen, d. h. wenn bei Reihenschaltung mehrerer Leistungsschalter im Kurzschlußfall der der Kurzschlußstelle nächstvorgeschaltete Leistungsschalter den fehlerhaften Leitungsstrang abschalten und die Stromversorgung des übrigen Teiles der Anlage erhalten bleiben soll. Für diesen Fall ist es erforderlich, daß alle übrigen vorgeschalteten Leistungsschalter eine Ausschaltverzögerung besitzen.

Es ist also üblich, daß in einer elektrischen Anlage an einigen Punkten des Leitungssystems Leistungsschalter eingesetzt werden können, die im Kurzschlußfall extrem flink ausschalten und strombegrenzend wirken, und daß an anderen Punkten aus Selektivitätsgründen Leistungsschalter eingesetzt werden müssen, die genügend fest gegenüber den dynamischen und thermischen Auswirkungen eines über mehrere Perioden anstehenden Kurzschlußstromes sein müssen.

Es sind nun Mittel bekannt, um eine gewünschte, extrem schnelle Ausschaltung eines Kurzschlußstromes zu erreichen, und zwar indem man Leistungsschalter mit normalem Ausschaltverzug mit strombegrenzenden Sicherungen kombiniert. Dabei übernimmt die Sicherung bei hohen Kurzschlußströmen den Kurzschlußschutz für die nachgeschalteten Anlagenteile wie auch für den Schalter selbst. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Schalternennstrom klein und der in einem bestimmten Verhältnis zum Nennstrom stehende zulässige Kurzschluß strom des Schalters kleiner ist als der an der Einbaustelle auf-

Schalteinrichtung
z.B. für Stromversorgungsbzw. Verteilanlagen mit selektiv
ansprechenden Leistungsschaltern
für Kurzschlußstromstärken

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Alexander Reiß und Gerhard Hillebrand,
Neumünster,
sind als Erfinder genannt worden

tretende Kurzschlußstrom. Der Leistungsschalter übernimmt in dieser Kombination den Überstrom und die allpolige Abtrennung im Kurzschlußfall.

Will man keine Sicherungen einsetzen, so ist man gezwungen, entweder Schalter größeren Nennstromes und größeren Schaltvermögens einzusetzen oder aber extrem flink ausschaltende Schalter zu verwenden, bei denen im Kurzschlußfall die flinke, strombegrenzende Auftrennung der Kontakte durch zusätzliche und aufwendige Steuermittel erreicht wird.

Weiterhin sind für verzögert ausschaltende Leistungsschalter Mittel bekannt, die die Kurzschlußfestigkeit des Schalters im Kurzschlußfall elektromagnetisch oder elektrodynamisch erhöhen. Dabei wird im allgemeinen die Kontaktkrafterhöhung durch den Kurzschlußstrom mit Hilfe zusätzlicher Magnetanbauten oder aber mit Hilfe der elektrodynamischen Wirkung des Kurzschlußstromes durch geeignete Formgebung der Kontaktstücke ausgenutzt.

Bei beiden Schalterarten, d. h. bei dem schnell ausschaltenden, strombegrenzenden Schalter und dem verzögert ausschaltenden, kurzschlußfesten Schalter wurden daher die eine oder die andere Funktion bewirkende Mittel angewendet, sie unterschieden sich daher grundsätzlich in ihrem Aufbau.

Eine wesentliche Vereinfachung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß zur selektiven Staffelung Schalter im Grunde gleichen Aufbaues in bezug auf die beweglichen Teile des Schalters und die mit dem

909 579/332

Claims (7)

1 06 beweglichen Kontakt zusammenwirkenden Auslöse-(Mechanik) und Anrege- (Elektrik) Glieder mit Kontakten versehen sind, bei denen entweder ein über die Kontakte fließender Strom eine kontaktabhebende oder eine kontaktdruckverstärkende Wirkung ausübt. Dabei wird ein Schalter, insbesondere ein Leistungsschalter, zur selbsttätigen Auftrennung von Stromkreisen im Falle von Überströmen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung so ausgeführt, daß durch die Anordnung der an den feststehenden Kontakt heranführenden Leitungen (Schienen) ein in unmittelbarer Nachbarschaft der Stromübergangsstelle (Kontaktstelle) liegender Leitungszug von einem Strom wählbarer Stromrichtung durchflossen ist. Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und aus den Patentansprüchen hervor. Durch die Erfinduag wird erzielt, daß beide Schalterarten nur durch verschiedene Anordnung der Leitungsführung bei gleichen Bauteilen und mit Hilfe einer geeigneten Ausführung des in beiden Fällen gleichen beweglichen Kontaktsystems ohne jeden zusätzlichen Aufwand aus ein und demselben Schaltertyp bestehen können. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei gibt Fig. 1 einen Teil einer Stromversorgungs- und Verteilungsanlage wieder, in den Leistungsschalter zur selektiven Abschaltung von Kurzschlüssen eingeschaltet sind; Fig. 2 und 3 stellen den erfindungsgemäßen Leistungsschalter dar, der im Falle der Fig. 2 zur flinken Abschaltung, im Falle der Fig. 3 zur verzögerten Abschaltung dient. In der in Fig. 1 dargestellten Anlage sind Leistungsschalter Typ I und Typ II vorhanden. Die Schalter Typ I dienen zur flinken, die Schalter Typ II zur verzögerten Auftrennung. Dabei entspricht die Schalterausführung nach Fig. 2 dem Typ I, nach Fig. 3 dem Typ II. Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Kontaktaufbau eines Leistungsschalters mit strombegrenzender Wirkung. In diesem System fließt der Kurzschlußstrom Jk durch die Anschlußschiene 1, die mit ihr lösbar verbundene Stromschiene 2, die Kontaktplatte 3 und den beweglichen Kontakt 4 und bewirkt eine elektrodynamische Abstoßung des beweglichen Kontaktes 4 mit der Kraft P1 in Pfeilrichtung. Dabei wird die durch die Feder 5 zunächst in Richtung des Kontaktschlusses wirkende Kraft aufgehoben und umgekehrt, und zwar so schnell, daß der Kurzschlußstrom begrenzt und unabhängig von der Lage der Antriebswelle 6 unterbrochen wird. Die Stromschienen können aus elektrisch und mechanisch lösbar verbundenen Einzelstegen bestehen. Fig. 3 zeigt den mit den gleichen Bauteilen wie in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Kontaktaufbau eines Leistungsschalters, der auf Grund seines sich im Kurzschlußfall erhöhenden Kontaktdruckes für eine verzögerte Abschaltung geeignet ist. Hierbei sind die Bauteile so angeordnet, daß der Kurzschlußstrom elektrodynamisch an dem beweglichen Kontakt 4 eine Kraft P2 erzeugt, die in Pfeilrichtung wirkt und den statischen Kontaktdruck so erhöht, daß sich der Kiirzschlußstrom an der Kontaktstelle nicht thermisch oder dynamisch schädlich auswirken kann. Die innerhalb des Schalters befindlichen, die Verbindung zwischen einer äußeren Anschlußklemme und dem festen Kontakt herstellenden Leitungen (Schienen) bestehen aus Teilstücken, z. B. Stegen, die 2 327 lösbar miteinander verbunden sind. Der die Teilstücke aufnehmende oder haltende feste Teil des Schalters, z. B. eine Grundplatte, Isoliergehäuse od. dgl., ist so vorgearbeitet, daß die Teilstücke in der Art nach Fig. 2 oder 3 zusammengesetzt werden können. Wesentlich ist bei beiden Zusammenstellungen, daß eine von der äußeren Anschlußklemme kommende Leitung nicht unmittelbar an den festen Kontakt geführt ist, so daß der feste Kontakt ίο selbst nicht zum Stromtransport über eine längere Wegstrecke dient, sondern nur die Kontaktstelle zusammen mit dem beweglichen Kontakt bildet. So wird man diesen aus Teilstücken wahlweise zusammenzustellenden Leitungszug selbst als Schleife ausführen. Dabei ist durch genügenden Abstand der Zweige dieser Schleife voneinander dafür zu sorgen, daß im Kurzschlußfall die dynamischen Stromkräfte in bezug auf diese Schleife selbst unwirksam sind. Beide Ausführungsarten nach Fig. 2 und 3 haben noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Bei den meisten bekannten Schaltern macht es besondere Schwierigkeiten, wenn der Schalter mit einem elektrischen Kraftantrieb ausgerüstet ist, der seine Spannung der Schalternetzspannung entnimmt und auf einen Kurzschluß drauf schal ten muß. Erstens bricht beim Auftreffen der Schalterkontakte die Spannung für den Kraftantrieb zusammen, so daß dieser bis zum Verklinkungszustand nur noch geringere Kräfte aufzubringen vermag, und zweitens treten infolge des Kurzschlußstromes innerhalb des Schalters Kräfte auf, die der Einschaltkraft entgegenwirken. Dies ist besonders bei den Leistungsschaltern der Fall, bei denen der Kontaktdruck im Kurzschlußfall sich gegen die Einschaltkraftrichtung erhöht. Für die Ausführung nach Fig. 2 treten die Kurzschluß-Einschaltschwierigkeiten gar nicht erst auf, da die Kontakte dynamisch trennen. Für die Ausführung nach Fig. 3 treten die Schwierigkeiten dadurch nicht auf, daß der zusätzlich auftretende Kontaktdruck in Richtung der Einschaltbewegung wirkt. Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung, z.B. für Strom versorgungs- und Verteilungsanlagen mit selektiv ansprechenden Leistungsschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter im Grunde gleichen Aufbaues in bezug auf ihre Auslöseglieder und Kontaktstücke derart mit verschiedenartig an das feste Kontaktstück heranzuführenden Leitungen versehen sind, daß ein über die Kontakte fließender Strom entweder eine kontaktabhebende oder kontaktdruckverstärkende Wirkung ausübt.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schalter mit einer solchen Anordnung der an den feststehenden Kontakt heranführenden Leitungen (Schienen), daß ein in unmittelbarer Nachbarschaft der Stromübergangsstelle (Kontaktstelle) liegender Leitungszug von einem Strom wählbarer Stromrichtung durchflossen ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Stromschleife, die durch die an den festen Kontakt führende Leitung, die Kontaktstelle und den beweglichen Kontakt gebildet ist, wählbar eine kontaktabhebende oder kontaktdruckverstärkende Wirkung erzeugt wird.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit strombegrenzender Wirkung in die endgültige öffnungs-

stellung gehenden beweglichen Kontakt der feste Kontakt mit in dem Schaltergehäuse (Grundplatte, stationärer Isolierträger usw.) auswechselbar gelagerten Leitungen (Schienen) lösbar verbunden ist.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an dem Schaltergehäuse (Grundplatte, stationärer Isolierträger usw.) lösbar miteinander zu verbindende, aus mehreren Einzelstegen bestehende Leitungen (Schienen) gelagert sind, deren in der Nachbarschaft der Kontaktstelle bzw. des beweglichen Kontaktes liegender Zweig durch Auswahl der Strombahn in diesem Zweig von einem Strom wählbarer Stromrichtung durchflossen ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren

Einzelstegen (Schienen) bestehenden, von äußeren Anschlußklemmen zu dem festen Kontakt führenden Leitungen eine Schleife bilden, durch deren verschiedenartige Verbindung mit der äußeren Anschlußklemme einerseits und dem feststehenden Kontakt andererseits in dem in der Nachbarschaft der Kontaktstelle bzw. des beweglichen Kontaktes befindlichen Zweig ein Strom wählbarer Stromrichtung fließt.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt unabhängig von einem mit einer Schaltwelle (6) starr verbundenen Stellglied formschlüssig gekuppelt und durch eine an dem beweglichen Kontakt und dem Stellglied angreifende, im Sinne des Kontaktstückes bzw. der Kontaktöffnung wirkende Feder (5) als Kippfeder ausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 579/332 7.59