DE1069269B

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Info

Publication number: DE1069269B
Application number: DENDAT1069269D
Authority: DE
Priority date: 1956-06-28
Publication date: 1959-11-19
Also published as: FR1152843A; NL8386C; US2878402A; CH345375A; GB812101A

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Überstrom-Leistungsschalter aller Art für Kraftwerke, Verteilungsanlagen usw., deren Schaltleistung durch eine geeignet synchronisierte Steuerung der Kontakte bedeutend vergrößert werden soll.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um die Stromunterbrechung von Leistungsschaltern, insbesondere bei Überlast, dadurch zu erleichtern, daß die Trennung ihrer Unterbrechungskontakte im Augenblick des Nulldurchgangs des Stroms erfolgt. Bisher haben diese Versuche zu keinem praktischen Ergebnis geführt, hauptsächlich infolge der Schwierigkeit, eine hinreichend genaue Zeitsteuerung im Augenblick der Trennung der Kontakte zu erhalten, welche noch durch die bekannte Tatsache vergrößert wird, daß die genauen Augenblicke der Nulldurchgänge sich zeitlich entsprechend den Unterbrechungsbedingungen verschieben.

Die Erfindung bezweckt die Überwindung dieser Schwierigkeiten durch eine geeignete Ausbildung der Leistungsschalter, welche eine besondere Überstromauslösung enthalten, die auf einer Synchronisierung der Steuerung und der Bewegungen dieser Schalter mit den Halbwellen der sie durchfließenden Ströme beruht, wobei die geeignet ausgebildeten Kontakte durch einezweckmäßige Koordinierungihrer öffnungsdauern mit den entsprechenden Steuerungszeitpunkten betätigt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Leistungsschalter mit Hauptkontakten, Unterbrechungskontakten und mit einem Überstromauslöser, der in Abhängigkeit vom Differentialquotienten des auszuschaltenden Stromes im Augenblick des Nulldurchgangs anspricht, durch einen Sender für periodische Impulse sehr kurzer Dauer gesteuert, die im Synchronismus mit den Halbwellen des zu unterbrechenden Stroms gesendet und von diesen Halbwellen selbst erzeugt werden, wobei ein erster Impuls durch einen Steuerstromkreis fließt, der zuerst die Abreißkontakte schließt und anschließend die Hauptkontakte kurze Zeit vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stroms öffnet, während ein zweiter Impuls durch einen anderen Steuerstromkreis fließt, der die Unterbrechungskontakte nach den Hauptkontakten aber vor dem Nulldurchgang des Stroms öffnet.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters;

Fig. 2 zeigt ein erläuterndes Schaubild.

In Fig. 1 ist 1 eine Phase des Hochspannungskreises, die einen Trennschalter 2 mit seinem Antrieb 2 A enthält; 3 ein fester Hauptkontakt des Leistungsschalters; 4 ein mit diesem zusammenwirkender be- Leistungsschalter mit synchroner
überstromauslösung

Anmelder:
Forges et Ateliers de Constructions
Eelctriques de Jeumont, S.A.,
Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Ε. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 28. Juni 1956

Stephane Kohn₁ Paris, ist als Erfinder genannt worden

weglicher Hauptkontakt mit seinem Antrieb 4c A; 5 ein fester Abreißkontakt; 6 ein beweglicher Abreißkontakt und 6 A sein Antriebsmechanismus. Gemäß der üblichen Anordnung sind die Unterbrechungskontakte 5 und 6 zu den Hauptkontakten 3 und 4 parallel geschaltet, die mit dem Trennschalter 2 in Reihe liegen.

Ein Stromwandler 7, an dessen Stelle auch ein Widerstand eingesetzt werden könnte, überträgt dem Strom / der Phase 1 proportionale Halbwellen auf einen Impulssender 8, der durch eine geeignete Energiequelle gespeist werden kann, z. B. eine Batterie 9.

Die gesamte Anordnung wird von einem Isolator 10 getragen und gegen Erde isoliert. Dieser Isolator kann auch durch eine geeignete isolierende Aufhängung ersetzt werden.

Es wird angenommen, der Sender 8 sei ein elektronisches Gerät der für Radarsender benutzten Art und so ausgebildet, daß er nacheinander sehr kurze Stromimpulse I₁ und i₂ in Steuerstromkreise 11 und 12 schickt. Diese Impulse, die vorzugsweise nur in einer Richtung verlaufen und durch die von dem Teil 7 gelieferte Wechselspannung erzeugt werden, sind in geeigneter Weise gegenüber dem Strom der Phase 1 verschoben.

Der Impuls I₁ löst das Arbeiten der Antriebsapparate 4, A und 6 A aus, die zunächst die Schließung der

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Claims

normalerweise offenen Abreiß kontakte 5 und 6 und hierauf die Trennung der normalerweise geschlossenen Hauptkontakte 3 und 4 bewirken. Diese Reihenfolge der Vorgänge kann z. B. durch die geeignete Wahl der den bewegten Massen und den elektrischen Stromkreisen entsprechenden mechanischen und elektrischen Zeitkonstanten erzielt werden. Der nach dem ersten Impuls I1 ausgesandte zweite Impulsj2 löst das Arbeiten der Antriebsapparate 6 A und 2 A aus, um zunächst die Unterbrechungskontakte 5 und 6 und hierauf den Trennschalter 2 zu öffnen. Die Zeitpunkte dieser öffnungen werden ebenfalls durch die entsprechenden Zeitkonstanten bestimmt. In den Stromkreisen 11 und 12 können geeignete Steuerkontakte 14 und 15 vorgesehen werden, um die gewünschte Betriebssicherheit zu gewährleisten und das Arbeiten zu verhindern, wenn gewisse Bedingungen nicht erfüllt sind. Das Gerät 8 kann z.B. so ausgebildet werden, daß die Impulsei1 und L2 nur unter folgenden Bedingungen ausgesandt werden können: Im Augenblick t = 0 (Fig. 2) muß der Differentialquotient dl/dt des zu iinterbrechenden Stromes / einen bestimmten Richtungssinn haben, und sein Wert muß in einem vorgeschriebenen Bereich liegen. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird ein Impuls I1 zu einem solchen Zeitpunkt ausgesandt, daß bei einem Wechselstrom von 50 Hz nach einer Zeit tv die z. B. 9 ms ± 5 %> beträgt, die Kontakte 5 und 6 geschlossen und die Kontakte 3 und 4 geöffnet werden. Hierauf wird der zweite Impuls i2 zu einem solchen Zeitpunkt ausgesandt, daß -nach einer Zeit i2, die z. B. 9,5 bis 9,7 ms beträgt, aber kleiner als 10 ms ist, die Kontakte 5 und 6 getrennt werden. Die Hauptkontakte 3 und 4 trennen sich somit zu einem Zeitpunkt, in dem der Strom gleich^ ist. Die wiederkehrende Spannung ist in diesem Augenblick sehr klein, da die zu den Hauptkontakten parallel geschalteten Kontakte 5 und 6 geschlossen sind, so daß die Trennung ohne Lichtbogenbildung erfolgt. Wenn sich die Abreißkontakte 5 und 6 trennen, unterbrechen sie den kleinen Strom I2. Die wiederkehrende Spannung ist hoch, die Dauer und die Energie des Lichtbogens sind jedoch viel kleiner als bei einer üblichen Unterbrechung, so daß die endgültige Unterbrechung ohne Schwierigkeit im Nulldurchgang des Stromes erfolgt. Die Kontakte 3 und 4 schließen sich erst nach öffnung des Trennschalters 2 wieder. Der Sender 8 erfüllt somit nicht nur die Aufgabe eines synchronen Steuergliedes, sondern auch die eines Unterscheidungsgliedes, da er den Leistungsschalter nur unter bestimmten Bedingungen in Abhängigkeit von dem Richtungssinn und dem Wert von dl/dt öffnet. Außerhalb seines oben beschriebenen selbsttätigen Arbeitens kann der Sender 8 auch von dem Personal der Anlage oder durch ein System zum Schutz der Anlage ferngesteuert werden. Hierfür kann eine Steuervorrichtung 16 vorgesehen werden, welche die Form eines Generators von hydraulischen Pulsationen hat und zur Übertragung derselben mit Schallgeschwindigkeit mit dem Sender 8 durch eine z. B. mit öl gefüllte isolierende Leitung 17 verbunden ist. Wenn der Leistungsschalter geschlossen ist, drückt man auf einen Öffnungsknopf 18, welcher den Generator 16 steuert, damit dieser eine den Sender 8 betätigende Pulsation aussendet. Wenn der Strom / des Leistungsschalters kleiner als der seine selbsttätige Auslösung bewirkende Wert ist, bewirkt diese Pulsation die Aussendung der Impulse I1 und z2, welche die öffnung des Leistungs- schalters in der oben beschriebenen Weise bewirken. Wenn der Strom / größer als die Schaltleistung des Leistungsschalters ist, werden die Impulsei1 und i.2 nicht ausgesandt. Wenn schließlich der Strom / praktisch gleich Null ist, kann der Sender 8 so ausgebildet sein, daß die Impulsei1 und i2 ohne Synchronisierung den Selbstschalter öffnen und der sehr kleine Strom zu einem beliebigen Zeitpunkt unterbrochen wird. Ein Schließungsknopf 19 betätigt den Generator 16. um durch die Leitung 17 mehrere akustische Pulsationen zu schicken, z. B. zwei, die bewirken, daß das Gerät 8 einen durch einen Stromkreis 13 gehenden Impuls i3 aussendet. Dieser mit dem Mechanismus 2 A verbundene Stromkreis steuert die Schließung des Trennschalters 2, vorausgesetzt, daß einer oder mehrere Steuerkontakte 20 geschlossen sind. Zu den S teuerknöpf en 18 und 19 können Kontakte parallel geschaltet werden, die durch ein Schutzsystem, ein Fernsteuersystem usw. betätigt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Hauptkontakte durch zwei feste Kugeln 3 und 21 gebildet werden, welche in einer isolierenden Kammer 22 angeordnet sind, die mit einem geeigneten Gas unter verhältnismäßig hohem Druck gefüllt ist, und daß der bewegliche Teil 4 die Form eines Tauchzylinders , sehr kleinen Gewichtes hat, welcher von dem Mechanismus ΊΑ betätigt wird, der z. B. hydraulisch arbeitet und in sehr geringer Entfernung von dem Teil 4 angebracht ist. Es ist ferner angenommen, daß die Unterbrechungskontakte 5 und 6 in an sich bekannter Weise wie die Kontakte von in Hochvakuum arbeitenden Schaltern ausgebildet sind, wobei einer von ihnen mittels eines elastischen Balgs 23 betätigt wird. Bekanntlich sind derartige Apparate in der Lage, Ströme von mehr als 200 A unter sehr hohen Spannungen zu unterbrechen. Patentansprüche-.

1. Leistungsschalter mit synchroner Überstromauslösung, die in Abhängigkeit vom Differentialquotienten des auszuschaltenden Stromes im Augenblick des Nulldurchgangs anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sein Arbeiten durch einen Sender (8) für periodische Impulse sehr kurzer Dauer gesteuert wird, die im Synchronismus mit den Halbwellen des zu unterbrechenden Stromes gesendet und von diesen Halbwellen selbst erzeugt werden, wobei ein erster Impuls durch einen Steuerstromkreis (11) fließt, der zuerst die Abreißkontakte (5, 6) schließt und anschließend die Hauptkontakte (3, 4) kurz vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stroms öffnet, während ein zweiter Impuls durch einen anderen Steuerstromkreis (12) fließt, der die Abreißkontakte (5, 6) nach der öffnung der Hauptkontakte (3, 4) aber vor dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stroms öffnet.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls auch die öffnung der Trennschalter (2) steuert, auf welche die Wiederschließung der Hauptkontakte folgt.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse in Abhängigkeit vom Differentialquotient dl/dt des zu unterbrechenden Stroms erzeugt werden, und zwar dann, wenn dieser Quotient einen bestimmten Richtungssinn hat und wenn sein Wert in einem vorgeschriebenen Bereich liegt.