DE1081119B - Einrichtung zum selektiven Herausschalten des jeweils gestoerten Stromweges von mehreren parallelgeschalteten Einzelstromwegen fuer einen gemeinsamen Verbraucher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Übertragen größerer Ströme über blanke oder isolierte Wege (Freileitungen oder Kabelleitungen) ist oft die Belastungsfähigkeit eines alleinigen Stromweges zu ger,ing, und daher und aus Gründen der Reserve werden zwei oder mehrere Einzelstromwege zu einer Gruppe parallel zusammengeschaltet. Diese parallelen Stromwege, die räumlich nicht beieinander verlaufen müssen, sind am gemeinsamen Eingang und am gemeinsamen Ausgang zusammengefaßt und am Eingang und bei zweiseitiger Speisung auch am Ausgang über Leistungsschalter zu Sammelschienen oder direkt zu Geräten oder Verbrauchern geführt.

Erleidet einer dieser parallelen Stromwege während des Betriebes einen Schaden infolge äußerer Einwirkungen oder innerer Ursachen, so bewirkt das jeweilige auf den oder die beiden Leistungsschalter wirkende Schutzrelais (Überstrom-, Stromvergleichsoder anderer Schutz) die Ausschaltung des einen oder der beiden Leistungsschalter, und damit ist die ganze parallele Gruppe einschließlich der über sie versorgten Geräte und oder Verbraucher bis zum manuellen Finden und Herausschalten des gestörten - Einzelstromweges und anschließendem Wiedereinschalten des einen oder der beiden Leistungsschalter stromlos.

Dieser Nachteil der Ausschaltung der ganzen Gruppe paralleler Stromwege läßt sich durch die Verwendung von jeweils zwei Leistungsschaltern je Einzelstromweg vermeiden. Da aber diese Leistungsschalter ebenso wie die Leistungsschalter der ganzen parallelen Gruppe für den maximalen .Kurzschlußstrom des gesamten Stromweges ausgelegt sein müssen, haben sie die gleichen Dimensionen und verursachen auch die gleichen Kosten wie die Leistungsschalter der ganzen parallelen Gruppe. Dieses Verfahren ist daher unwirtschaftlich und wird praktisch nicht angewendet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, gestörte Einzelstromwege ohne die Verwendung von je zwei Leistungsschaltern für einen Einzelstromweg nur mit dem einen oder, den beiden ohnehin vorhandenen Leistungsschaltern der ganzen Gruppe selektiv herauszuschalten bei kürzester, für die Verbraucher oder Geräte praktisch bedeutungsloser Unterbrechung der Strombelieferung. Sie gibt damit dem Anwender die Möglichkeit, mit geringstem zusätzlichem Aufwand und damit wirtschaftlich die Sicherheit der Strombelieferung außerordentlich zu erhöhen, was für die steigende Verbreitung stromempfindlicher Verbraucher und Geräte ausschlaggebend ist.

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen an einen Hauptschalter mehrere Verbraucherleitungen über je einen Nebenschalter angeschlossen sind. Die Verbraucherleitungen dienen zum Anschluß eines Einzelverbrauchers oder einer Einzelverbrauchergruppe.

Einrichtung zum selektiven Herausschalten des jeweils gestörten Stromweges

von mehreren parallelgeschalteten

Einzelstromwegen für einen gemeinsamen

Verbraucher

Anmelder:

Bernhard Zube,
Ellwangen/Jagst,. Fritz-Mäule-Str. 7

Bernhard Zube, Ellwangen/Jagst,
ist als Erfinder genannt worden

Sie sind also, bezogen auf die Verbraucher, nicht parallel geschaltet.

Tritt in einer Verbraucherleitung eine Störung auf, so schaltet zunächst der Hauptschalter die Einspeisung für alle Verbraucher ab, darauf wird durch den entsprechenden Nebenschalter die gestörte Verbraucherleitung aufgetrennt und anschließend der Hauptschalter wieder geschlossen, so daß die Einspeisung für die übrigen Verbraucher wiederhergestellt ist. Zur Erfassung der gestör.ten Verbraucherleitung dienen bei der bekannten Anordnung Meßglieder, die den Betrag des Stromes in jeder Verbraucherleitung und den des Stromes, der über den Hauptschalter fließt, erfassen. In Abhängigkeit von einem in jedem Meßglied eingestellten Maximalstromwert wird der zugeordnete Schalter ausgeschaltet, derart, daß zunächst der Hauptschalter und dann der Nebenschalter des gestörten Leitungszuges betätigt wird. Die Art der Erfassung des Stromes bedingt, daß die abgenommene Verbraucherleistung jedes Einzelverbrauchers über die Zeit praktisch konstant bleiben muß, da bei großen Schwankungen der Verbraucherleistung die Gefahr besteht, daß der Hauptschalter nicht angeregt wird, weil die Summe der Verbraucherströme trotz Vorliegen einer Störung in einer Verbraucherleitung dennoch konstant sein kann. Ein Nachteil der bekannten Anordnung beruht darauf, daß Leitungsbrüche, die nicht zu einer Stromerhöhung führen, nicht erfaßt werden können. Die bekannte Anordnung ist ferner nicht in der Lage, einen fehlerbehafteten Leitungszug parallel geschalteter Leitungszüge für einen gemein-

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samen Verbraucher sicher abzutrennen, da dem Hauptschalter für jeden Leitungszug nur ein Nebenschalter nachgeschaltet ist und somit über die nicht gestörten Verbraucherleitungen eine Rückspeisung erfolgen kann.

Zur Erfassung des gestörten Leiters von mehreren parallel geschalteten Leitern mit einer Einspeisung sind schon Meßanordnungen verwendet worden, die nach einem Richtungs- oder einem Quervergleichsprinzip (Achter- oder Polygonschaltung) mit Zeitstaffelung arbeiten.

Beim Richtungsvergleich und auch beim Quervergleich wird an dem der Einspeisestelle zugewandten Ende jeder Leitung der Überstrom und an dem davon abgewandten Ende die Leistungsrichtung gemessen. In Abhängigkeit vom Überstrom oder der Leistungsrichtung werden mit vorgegebener Zeitstaffelung die beiden die Leitung am Anfang und Ende abschließenden Leistungsschalter geöffnet.

Abgesehen von dem Unterschied, daß die bekannten Anordnungen Leistungsschalter und keine Trennvorrichtungen steuern, besteht bei der Einrichtung nach der Erfindung ein weiterer Vorteil darin, daß sie nach einem Längsvergleichsprinzip (Stromvergleichsvorrichtung) arbeitet. Dieser Längsvergleich spricht bei Auftreten eines Fehlers sofort, d. h. ohne Zeitstaffelung, an und ist daher besonders geeignet zur Steuerung von Schaltern, die mit Kurzunterbrechung arbeiten. Wollte man bei Verwendung nur eines Leistungsschalters für mehrere parallel geschaltete Leitungen die bekannten Meßanordnungen verwenden, so bestünden Schwierigkeiten hinsichtlich der Größe der spannungslosen Pause der nachgeschalteten Verbraucher, da diese dann je nach ihrer Art (Synchronverbraucher) nicht ohne weiteres wieder in Betrieb genommen werden könnten.

Die neue Einrichtung zum selektiven Herausschalten des jeweils gestörten von mehreren parallel geschalteten Einzelstromwegen für einen gemeinsamen Verbraucher, die über nur einen Leistungsschalter an die Energieversorgungsstation angeschlossen sind, ermöglicht ohne die vorerwähnten Nachteile ein sicheres Herausschalten des gestörten Einzelstromweges. Die Lösung besteht darin, daß jedem Einzelstromweg eine Stromvergleichsvorrichtung zur Erfassung des ein- und abfließenden Stromes nach Größe und Richtung zugeordnet ist und an seinem Anfang und Ende je eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, die ihrerseits in Schaltabhängigkeit vom Leistungsschalter und gemeinsam mit diesem in Schaltabhängigkeit von der Stromvergleichsvorrichtung steht, derart, daß bei Störung eines Einzelstromweges der Leistungsschalter nur während der Betätigung der Trennvorrichtung geöffnet ist.

Jeder einzelne der parallelen Stromwege erhält also an seinem Ein- und Ausgang eine Vorrichtung zum stromlosen und damit leistungslosen Abtrennen. Diese Vorrichtung muß in ihrem ausgeschalteten Zustand die anliegende Betriebsspannung sicher sperren können (Trennschalter, Lasttrennschalter, Sprengstücke oder sonstige dafür geeignete Vorrichtungen, in der Zeichnung mit 2, 4, 3 und 5 bezeichnet). Der in jeden einzelnen Stromweg hinein- und herausfließende Strom wird erforderlichenfalls mit Zuhilfenahme von Wandlern verglichen (Stromvergleichs- oder Differentialschutz), in der Zeichnung mit 7 bezeichnet. Dieser Stromvergleichsschutz erteilt ein. Kommando, wenn auf beiden Seiten des betreffenden Stromweges die Ströme in ihn hineinfließen, d. h. gegeneinander gerichtet sind, was bei Schäden innerhalb des Stromweges der Fall ist. Dieses Kommando wird einer Einrichtung (Speicher, Gedächtnis) zugeleitet, die es unverzögert als Auslösekommando an den oder bei Leistungsschaltern am Ein- und Ausgang des Stromweges, an beide Leistungsschalter weitergibt. Haben der oder die beiden Leistungsschalter das Auslösekommando ausgeführt und den gesamten Stromweg ein-, mehr- oder allpolig abgeschaltet, was von der Einrichtung (in der Zeichnung mit 8 gekennzeichnet)

ίο geprüft wird, beispielsweise durch Überwachen der Leistungsschalter-Schaltstellungen, durch Spannungsprüfung auf dem Stromweg oder andere Möglichkeiten, so erteilt die Einrichtung den Trennvorrichtungen (in der Zeichnung beispielsweise 2 und 3) des Stromweges, dessen Stromvergleichsschutz den fehlerhaften Stromweg markiert hat, den Ausschaltbefehl bei strom- und spannungslosem Zustand des Gesamtstromweges. Haben daraufhin die betreffenden Trennvorrichtungen (in der Zeichnung beispielsweise 2 und 3) den fehlerhaften Stromweg abgeschaltet und sind spannungsfest für die Betriebsspannung des Gesamtstromweges, was von der Einrichtung 8 durch Überwachen des Schaltzustandes, mit Prüfstrom oder ähnlichen geeigneten Verfahren geprüft wird, so erteilt die Einrichtung 8 dem Leistungsschalter oder bei zwei Leistungsschaltern, den Leistungsschaltern den Befehl zum Wiedereinschalten. Der Strom für die an den gesamten Stromweg angeschlossenen Geräte, Verbraucher od. a. wird jetzt über die verbliebenen fehlerfreien Stromwege weitergeleitet.

Werden nicht, wie vorstehend ausgeführt, nur ein, sondern gleichzeitig mehrere der parallelen Stromwege schadhaft, so geben alle den schadhaften Stromwegen zugeordneten Stromvergleichsschutzeinrichtungen die Auslösebefehle in gleicher Weise wie bei nur einem fehlerhaften Stromweg an die Einrichtung 8, die den oder die beiden Leistungsschalter und anschließend mittels ihres Gedächtnisses die Trennvorrichtungen der fehlerhaften Stromwege auslöst und nach vollzogenem Abtrennen den oder die beiden Leistungsschalter -wieder einschaltet.

Nach dem Wiedereinschalten kann der Gesamtstrom für die verbliebenen Stromwege zu hoch werden. Damit nun diese verbliebenen Stromwege nicht durch

Überstrom ebenfalls zerstört werden, besitzt der Stromvergleichsschutz einstellbare Überstrom-Meldeorgane, deren Ansprechen von der Einrichtung 8 entsprechend signalisiert wird. Entsprechend dem thermischen Verhalten des Einzelstromweges kann, es braucht aber nicht, beim Überschreiten der zulässigen thermischen Grenzen die Einrichtung das Ausschaltkommando an den oder die Leistungsschalter geben und so die Beschädigung der verbliebenen Stromwege verhindern,

Sind ein oder mehrere Stromwege des Gesamtstromweges auf vorgenannte Art ausgetrennt, so können unmittelbar oder einige Zeit nach dem Wiedereinschalten des einen oder der beiden Leistungsschalter als Folgefehler der ersteren oder durch neue Schäden weitere Stromwege beschädigt werden. Die Einrichtung 8 kann entsprechend einstellbar gemäß den betrieblichen Erfordernissen zur Vermeidung weiterer Schäden an noch gesunden Stromwegen die defekten Strom wege, wie vorgenannt, abtrennen, den oder die Leistungsschalter aber nicht mehr einschalten, so daß der Gesamtstromweg und damit die von ihm versorgten Verbraucher und Geräte ebenfalls stromlos bleiben. Tritt jedoch ein weiterer Schaden erst eine einstellbare Zeit nach Abtrennen des zuerst beschädigten Stromweges ein, beispielsweise Sekunden,

Minuten oder Stunden später, so arbeitet die Einrichtung 8 normal wie beim ersten Schadensfall, wie anfangs beschrieben.

Im Gegensatz zu den als Kurzunterbrechung auf Stromwegen bekannten Verfahren und Einrichtungen sind die erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren, Anordnungen und Einrichtungen nicht von der Entionisierungszeit an der Schadensstelle abhängig, und die Wiedereinschaltung erfolgt erst nach Heraustrennen des gestörten Stromweges. Ein zwei- oder mehrmaliges Einschalten auf die gleiche Störungsstelle wie bei Kurzunterbrechung ist bei dem beschriebenen Verfahren unmöglich, und daher kann auch keine Fehlerausweitung durch nochmaliges Draufschalten auf die Fehlerstelle entstehen. Bei dem erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren ist die minimale stromlose Pause zwischen dem Abschalten und dem Wiedereinschalten des Gesamtstromweges nur von den Ausschaltzeiten der Leistungsschalter und Trennvorrichtungen, den Einschaltzeiten der Leistungsschalter und den Kommandozeiten der Einrichtung 8 abhängig. Die Einrichtung 8 gestattet, die Kommandozeiten und damit die Länge der stromlosen Pause entsprechend den betrieblichen Belangen von einem minimalen zu einem maximalen Wert zu andem. Sie kann alle von ihr eingeleiteten oder erfaßten Vorgänge und oder sämtliche Meldungen oder nur einen bestimmten, wählbaren Teil örtlich oder fern anzeigen, melden oder aber an andere daten- oder informationsverarbeitende Einrichtungen weitergeben.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum selektiven Herausschalten des jeweils gestörten Stromweges von mehreren parallel geschalteten Einzelstromwegen für einen gemeinsamen Verbraucher, die über nur einen Leistungsschalter an die Energieversorgungsstation angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem -Einzelstromweg eine Stromvergleichsvorrichtung zur Erfassung des ein- und abfließenden Stromes nach Größe und Richtung zugeordnet ist und an seinem Anfang und Ende je eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, die ihrerseits in Schaltabhängigkeit vom Leistungsschalter und gemeinsam mit diesem in Schaltabhängigkeit von der Stromvergleichsvorrichtung steht, derart, daß bei Störung eines Einzelstromweges der Leistungsschalter nur während der Betätigung der Trennvorrichtung geöffnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrfacher Einspeisung der Einzelstromwege je Einspeisung ein Leistungsschalter vorgesehen ist, der mit den übrigen zu einer gemeinsam betätigten Schaltergruppe zusammengefaßt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromvergleichsvorrichtung eine Vorrichtung nach Art einer Gedächtnisschaltung zur, Festlegung der Schaltfolgezeiten und Überwachung des Schaltzustandes zugeordnet ist und daß die Stromvergleichs vorrichtung zusätzlich ein Überstrommeldeorgan enthält, das jeden Einzelstromweg entsprechend seinen thermischen Grenzbedingungen überwacht, so daß bei deren Überschreitung eine Meldung entsteht, die sofort oder zeitverzögert die Abschaltung der gesamten parallelen Gruppe bewirkt und damit nach Herausschaltung des fehlerbehafteten Einzelstromweges eine Beschädigung der verbliebenen Wege durch Überlast verhindert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter für die Wiedereinschaltung in Einschaltabhängigkeit von einem Zeitglied oder einem Gerät zur Spannungs-, Strom- oder Widerstandsprüfung steht, derart, daß nach Austrennen eines fehlerbehafteten Einzelstromweges die Wiedereinschaltung der übrigen Einzelstromwege dann verhindert ist, wenn diese durch Folgefehler oder ihnen ähnliche Fehler gestört sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 434 746;
Titze: »Fehler und Fehlerschutz in elektrischen Drehstromanlagen«, Wien 1953, S. 11,12, 255.

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©, GOi 508/327 4.