DE1100780B

DE1100780B - Short-circuiters for bridging accidental arcs in electrical medium or high voltage systems

Info

Publication number: DE1100780B
Application number: DES63956A
Authority: DE
Inventors: Erich Reichardt; Otto Krueger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1961-03-02
Also published as: CH385337A; FR1262349A

Description

Kurzschließer zur Überbrückung von Störlichtbögen in elektrischen Mittel-oder Hochspannungsanlagen In elektrischen Mittel- und Hochspannungsanlagen können bei Fehlern Störlichtbögen hoher Energie auftreten, die eine starke Gefährdung des Bedienungspersonals und der Anlage selbst bedeuten. Es ist bereits vorgeschlagen -,vordere, die im Störlichtbogen umgesetzte Energie durch einen Kurzschließer zu vermindern, der den Lichtbogen sofort nach seiner Entstehung, vorzugsweise innerhalb von 15 Millisekunden oder weniger, überbrückt und dadurch zum Erlöschen bringt. Zur Auslösung eines derartigen Kurzschließers kann eine Meßvorrichtung vorgesehen sein, die eine elektrische Größe erfaßt, die das Auftreten eines Fehlerstromes anzeigt, beispielsweise die erste zeitliche Ableitung des in die Anlage eingespeisten Stromes. Der Kurzschließer kann jedoch auch auf die optischen Auswirkungen des Lichtbogens, beispielsweise mit Hilfe von Photozellen oder Photoelementen, ansprechen. Der nach dem Einfallen des Kurzschließers über ihn fließende Fehlerstrom wird durch einen der Anlage vorgeschalteten Haupt-Leistungsschalter unterbrochen.Short circuiter for bridging arcing faults in electrical Medium or high voltage systems In electrical medium and high voltage systems In the event of faults, high-energy arcing faults can occur, which is a serious hazard of the operating personnel and the system itself. It's already suggested -, front, the energy converted in the arc fault by a short circuiter reduce the arc immediately after its formation, preferably within of 15 milliseconds or less, bridged and thereby extinguished. A measuring device can be provided to trigger such a short-circuiter which detects an electrical quantity that indicates the occurrence of a fault current, for example the first time derivative of the current fed into the system. However, the short circuiter can also affect the optical effects of the arc, for example with the help of photocells or photo elements. The after the incident of the short-circuiter through it flowing fault current is through a main circuit breaker upstream of the system interrupted.

Es sind Kurzschließer zum Schutz von Kontaktumformern bekannt, die mehrere sternförmig angeordnete feste Kontaktstücke und ein zentrales, bewegliches Kontaktstück besitzen. Bei den hierfür in Frage kommenden Spannungen von weniger als 1000 V kann man die Abstände zwischen den beweglichen und den festen Kontaktstücken so klein wählen, daß die Kurzschließer sehr schnell arbeiten. Wollte man jedoch die bekannten Konstruktionen so ausbilden, daß der Kurzschließer in offenem Zustand Spannungen in der Größenordnung von 10 kV halten kann, so würden sich große Schaltwege und Schaltzeiten ergeben, die die Schutzwirkung des Kurzschließers erheblich vermindern würden.There are short-circuiters for protecting contact converters known that several fixed contact pieces arranged in a star shape and a central, movable one Own contact piece. In the case of the voltages in question, of less the distances between the movable and the fixed contact pieces can be measured as 1000 V choose so small that the short-circuiters work very quickly. But you wanted to train the known constructions so that the short-circuiter is in the open state Can hold voltages in the order of magnitude of 10 kV, so long switching paths would result and switching times result which considerably reduce the protective effect of the short-circuiter would.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kurzschließer zur Überbrückung von Störlichtbögen in elektrischen Mittel- oder Hochspannungsanlagen mit mehreren symmetrisch bzw. sternförmig angeordneten festen Kontaktstücken. Sie besteht darin, daß in der Mitte zwischen den festen Kontaktstücken ein weiteres, nicht unter Spannung stehendes festes Kontaktstück angeordnet ist, und daß mehrere bewegliche Kontaktstücke vorgesehen sind, die beim Einfallen des Kurzschließers die Abstände zwischen dem mittleren Kontaktstück und den unter Spannung stehenden Kontaktstücken überbrücken. Durch das gemäß der Erfindung vorgesehene mittlere Kontaktstück wird die zwischen den äußeren Kontaktstücken bei offenem Kurzschließer bestehende Spannung auf jeweils zwei Schaltstrecken -aufgeteilt; verglichen mit einer Anordnung, bei der die festen Kontaktstücke durch ein zentrales, bewegliches Kontaktstück kurzgeschlossen werden, kann infolgedessen der Abstand der beweglichen Kontaktstücke von den festen Kontaktstücken unter sonst gleichen Verhältnissen etwa auf die Hälfte verringert werden. Damit ist bei dem Kurzschließer nach der Erfindung der zurückzulegende Schaltweg ebenfalls auf etwa die Hälfte vermindert und die Schaltzeit entsprechend verkürzt. Die Paare zugeordneter fester und beweglicher Kontaktstücke können außerdem durch isolierende Schotten voneinander getrennt sein; dadurch wird eine Verminderung des Abstandes der unter Spannung stehenden festen Kontaktstücke und damit auch eine Verkleinerung der beweglichen Teile und ihrer Massen möglich.The present invention relates to a short circuiter for Bridging of arcing faults in electrical medium or high voltage systems with several fixed contact pieces arranged symmetrically or in a star shape. she consists in the fact that in the middle between the fixed contact pieces another, not under tension fixed contact piece is arranged, and that several Movable contact pieces are provided, which when the short-circuiter falls the distances between the middle contact and the energized ones Bridge contact pieces. With the middle contact piece provided according to the invention becomes the existing between the outer contact pieces when the short-circuiter is open Voltage -divided into two switching paths; compared to an arrangement in which the fixed contact pieces are short-circuited by a central, movable contact piece As a result, the distance between the movable contact pieces and the fixed ones can be Contact pieces reduced by about half under otherwise identical conditions will. This is the switching path to be covered in the short-circuiter according to the invention also reduced to about half and the switching time shortened accordingly. The pairs of associated fixed and movable contact pieces can also through insulating bulkheads must be separated from each other; this will reduce the Distance of the live fixed contact pieces and thus also a The moving parts and their masses can be reduced in size.

Eine weitere Verkürzung der Schaltwege kann man ferner dadurch erzielen, daß man sämtliche Kontaktstücke innerhalb eines Behälters in einem Medium anordnet, das eine höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als Luft bei Atmosphärendruck. Hierzu kann man die Kontaktstücke in einer isolierenden Flüssigkeit, beispielsweise Öl oder Clophen, anordnen. Auch geeignete Gase, z. B. Stickstoff oder Schwefelhexafluorid unter Atmosphärendruck oder Überdruck, ferner Luft unter Überdruck, kommen in Frage.A further shortening of the switching travel can also be achieved by that one arranges all contact pieces within a container in one medium, which has a higher dielectric strength than air at atmospheric pressure. For this you can put the contact pieces in an insulating liquid, such as oil or clophen. Suitable gases, e.g. B. nitrogen or sulfur hexafluoride Under atmospheric pressure or overpressure, furthermore air under overpressure, are possible.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.Figs. 1 and 2 show an embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt den Kurzschließer in einem axialen Schnitt, während Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 wiedergibt.Fig. 1 shows the short circuiter in an axial section, while Fig. 2 shows a section along the line II-II of FIG.

In den Figuren ist mit 21 ein zylindrischer, isolierender Behälter bezeichnet, der beispielsweise aus Hartgewebe bestehen kann. Durch die Wand des Behälters 21 sind drei Zuleitungen 22 geführt, deren innere Enden 22a die festen Kontaktstücke bilden. Die Kontaktstücke 22a sind sternförmig symmetrisch angeordnet. Inmitten. der festen Kontaktstücke 22 a ist ein weiteres, nicht unter Spannung stehendes festes Kontaktstück 23 vorgesehen.In the figures, 21 is a cylindrical, insulating container denotes, for example, from Hard tissue can exist. By the wall of the container 21 are guided by three supply lines 22, the inner ends of which are 22a form the fixed contact pieces. The contact pieces 22a are symmetrical in a star shape arranged. Midst. the fixed contact pieces 22 a is another, not below Fixed contact piece 23 under tension is provided.

Zur Herstellung der Verbindung zwischen den festen Kontaktstücken 22 a und dem mittleren Kontaktstück 23 sind drei bewegliche Kontaktstücke 24 vorgesehen. Die Kontaktstücke 24 besitzen kegelstumpfförmige Kontaktflächen; die Kontaktstücke 22a und 23 sind ebenfalls mit dazu passenden konischen. Kontaktflächen versehen. Die drei beweglichen Kontaktstücke 24 sind über je ein Verbindungsstück 25 an einer dreiarmigen Traverse 26 aufgehängt,- die ihrerseits an einer aus dem Behälter 21 hinausführenden Stange 27 befestigt ist. Die Stange 27 wird durch eine später zu erläuternde V erklinkung 28 gehalten.To establish the connection between the fixed contact pieces 22 a and the middle contact piece 23 three movable contact pieces 24 are provided. The contact pieces 24 have frustoconical contact surfaces; the contact pieces 22a and 23 are also conical with matching. Provide contact surfaces. The three movable contact pieces 24 are each via a connecting piece 25 on one three-armed traverse 26 - which in turn is suspended from one of the container 21 outgoing rod 27 is attached. The rod 27 is through a later too explanatory notch 28 held.

Jedes Kontaktstück 24 steht unter dem Druck einer Feder 30, die sich gegen ein mit dem Behälter 21 ortsfest verbundenes Widerlager 31 abstützt. Die einander zugeordneten Kontaktanordnungen, bestehend aus je einem festen Kontaktstück 22a, einem beweglichen Kontaktstück 24 und ainem Sektor des mittleren Kontaktstückes 23, sind durch drei isolierende Schottenwände 32 voneinander getrennt.Each contact piece 24 is under the pressure of a spring 30, which against an abutment 31 fixedly connected to the container 21. The one another associated contact arrangements, each consisting of a fixed contact piece 22a, a movable contact piece 24 and a sector of the middle contact piece 23, are separated from one another by three insulating bulkheads 32.

Die bereits erwähnte Verklinkung 28 ist im einzelnen wie folgt aufgebaut: Die Stange 27 ist mit einer schrägen Anlagefläche 33 versehen, die sich gegen eine drehbare Sperrklinke 34 abstützt. Die Klinke 34 wird ihrerseits in ihrer Lage durch vier Wälzkörper 35 fixiert, die, solange der Kurzschließer nicht ausgelöst ist, in einer geraden Linie nebeneinanderliegen. Dabei wird ein Ausweichen der beiden mittleren Walzen 35 durch ein Widerlager 36 verhindert, das unter dem Druck einer Feder 37 steht. Gegenüber dem Widerlager 36 ist ein Schlagstift 38 angeordnet.The already mentioned latching 28 is constructed in detail as follows: The rod 27 is provided with an inclined contact surface 33 which is against a rotatable pawl 34 is supported. The pawl 34 is in turn in its position by four rolling elements 35 fixed, which, as long as the short-circuiter is not triggered, side by side in a straight line. There is an evasion of the two middle rollers 35 prevented by an abutment 36, which is under the pressure of a Spring 37 stands. A striking pin 38 is arranged opposite the abutment 36.

Wird auf den Stift 38 ein Schlag in Richtung des Pfeiles 39 ausgeübt, so werden die beiden mittleren Walzen 35 entgegen der Wirkung der Feder 37 aus ihrer Lage gedrückt. Schon bei einer geringen Störung der Stabilität der Walzenreihe 35 bricht die: Abstüzung der Sperrklinke 34 zusammen; dadurch wird die Sperrung der Stange 27 an der Schrägfläche 33 gelöst, so daß das bewegliche System mit den Kontaktstücken 24 unter der Wirkung der Federn 30 mit großer Beschleunigung nach unte=n gerissen wird. Die Kontaktstücke 24 setzen sich mit starkem Druck zwischen die Kontaktflächen der festen Kontaktstücke 22 a und des mittleren Kontaktstückes 23.If a blow is exerted on the pin 38 in the direction of the arrow 39, so the two middle rollers 35 against the action of the spring 37 from their Location depressed. Even with a slight disturbance in the stability of the row of rollers 35 collapses: the support of the pawl 34; this will block the Rod 27 is released on the inclined surface 33, so that the movable system with the contact pieces 24 torn downwards under the action of the springs 30 with great acceleration will. The contact pieces 24 are placed between the contact surfaces with strong pressure the fixed contact pieces 22 a and the middle contact piece 23.

Der zwecks Auslösung des Kurzschließers auf den Stift 38 auszuübende Schlag kann in an sich beliebiger, geeigneter Weise erzeugt werden. Man kann den Stift beispielsweise mit dem Anker eines Haltemagneten koppeln, der unter der Wirkung einer Abreißfeder steht. Hierfür ist insbesondere ein Sperrmagnet geeignet.The one to be exercised on pin 38 for the purpose of triggering the short-circuiter Impact can be generated in any suitable manner. One can Couple the pin, for example, with the armature of a holding magnet, which is under the effect a tear-off spring. A blocking magnet is particularly suitable for this.

Der Behälter 21 kann beispielsweise mit Öl oder Clophen gefüllt sein, und zwar mindestens so weit, daß sich die beweglichen Kontaktstücke 24 bei geöffnetem Kurzschließer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche befinden. Man kann den Behälter 21 jedoch auch mit einem geeigneten Gas, eventuell unter Überdruck (bis zu etwa 20 atü) füllen; in diesem Fall ist bei 40 eine Abdichtung vorzusehen, beispielsweise in Form eines Balges.The container 21 can, for example, be filled with oil or Clophen, at least so far that the movable contact pieces 24 when open Short circuiters are located below the surface of the liquid. You can use the container 21, however, also with a suitable gas, possibly under excess pressure (up to approx 20 atm) fill; in this case a seal is to be provided at 40, for example in the form of a bellows.

Das Wiederoffnen des Kurzschließers gegen den Druck der Schließfedern kann mit an sich üblichen und nicht dargestellten Hilfsmitteln, z. B. Preßluft, erfolgen.The reopening of the short circuiter against the pressure of the closing springs can with conventional and not shown aids such. B. compressed air, take place.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Beschleunigung der beweglichen Teile des Kurzschließers ein mechanischer Energiespeicher in Form von Federn vorgesehen. Es kann jedoch auch ein chemischer Energiespeicher, beispielsweise in Form einer Sprengladung, verwendet werden. Die erforderliehe Energie kann auch in einem elektrischen Speicher, z. B. in einem ständig geladen gehaltenen Kondensator, bereitgestellt sein, wobei zur Umwandlung der elektrischen in die mechanische Energie ein an sich bekannter; elektrodynamischer Energiewandler dient. Ein derartiger Energiewandler besteht aus einer ortsfest angebrachten Wicklung und einer beweglichen Kurzschlußwicklung mit enger magnetischer Kopplung beider; wird in der ortsfesten Wicklung ein steiler Stromimpuls erzeugt, so wird in der beweglichen Wicklung ein Impuls entgegengesetzter Richtung induziert. Die daraus resultierende elektrodynamische Abstoßung wird z. B. zur Erzeugung eines Schlages auf den Stift 38 ausgenutzt.In the illustrated embodiment of the invention is for acceleration the moving parts of the short-circuiter form a mechanical energy store provided by springs. However, it can also be a chemical energy store, for example in the form of an explosive charge. The required energy can also in an electrical store, e.g. B. in a constantly charged capacitor, be provided, for converting the electrical into the mechanical energy a well-known one; electrodynamic energy converter is used. Such an energy converter consists of a fixed winding and a movable short-circuit winding with close magnetic coupling of both; becomes a steep one in the stationary winding If a current pulse is generated, an opposite pulse is generated in the movable winding Direction induced. The resulting electrodynamic repulsion is z. B. exploited to generate a blow on the pin 38.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Short circuiter for bridging arcing faults in electrical medium or high voltage systems with several symmetrically or star-shaped arranged fixed contact pieces, characterized in that in the middle between the fixed contact pieces another, non-live fixed contact piece is arranged and that several Movable contact pieces are provided, which bridge the distances between the middle contact piece and the live contact pieces when the short-circuiter falls. 2. 'short-circuiter according to claim 1, characterized in that the pairs of associated fixed and movable contact pieces are separated from one another by insulating bulkheads. 3. Short circuiter according to claim 1, characterized in that all the contact pieces are arranged within a container in a medium which has a higher dielectric strength than air at atmospheric pressure. 4. Short circuiter according to claim 3, characterized in that the contact pieces are arranged in an insulating liquid. 5. Short circuiter according to claim 3, characterized in that the contact pieces are arranged in a gas atmosphere of high dielectric strength. Publications considered: German patent application E 10018 VIII b121 c (published on March 22, 1956).