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Anordnung zum Schutz elektrischer Anlagen und Einrichtungen gegen
Fehlerhchtbögen Durch das Auftreten eines Fehlerlichtbogens infolge eines Kurz-
oder Erdschlusses an den Sammelschienen oder sonstigen Einrichtungen einer elektrischen
Anlage werden in vielen Fällen große Schäden verursacht.
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Es ist bekannt, dem zu schützenden Anlagenteil einen Kurzschließer
parallel zu schalten, der unmittelbar nach dem Entstehen eines Fehlerlichtbogens
anspricht und den Lichtbogen kurzschließt. Dadurch, daß dem brennenden Lichtbogen
der äußerst geringe Widerstand des Kurzschließer-Stromkreises parallel geschaltet
wird, der viel geringer ist als der Lichtbogenwiderstand, wird die Brennspannung
des Lichtbogens praktisch Null, und der Bogen erlischt. Der Kurzschlußstrom, der
nach der Lichtbogenlöschung über den Kurzschließer weiterfließt, muß vom vorgeschalteten
Leistungsschalter abgeschaltet werden. Bei dieser Schaltweise wird die betroffene
Anlage längere Zeit thermisch und dynairtisch stark beansprucht.
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Ein solches Verfahren ist in Schaltanlagen zu vertreten, wo nur relativ
selten mit einem Fehlerlichtbogen innerhalb der Anlage gerechnet werden muß. In
einer Leistungsprüfanlage, wo elektrische Schaltgeräte erprobt und geprüft werden
und wo betriebsmäßig häufig Fehlerlichtbögen auftreten, ist das Verfahren nicht
anwendbar.
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Versagt ein Prüfling bei der Schaltleistungsprüfung, so wird er in
der Regel durch die entstehenden Fehlerlichtbögen zerstört, weil der Sicherheitsschalter
nicht so schnell anspricht, daß er den Prüfling noch vor der Zerstörung schützen
könnte.
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Besonders bei Entwicklungsversuchen ist eine Zerstörung des Prüflings
außerordentlich unerwünscht und mit Verlusten verbunden, weil es sich bei dem Prüfling
meistens um ein in Handarbeit angefertigtes, wertvolles einmaliges Muster handelt.
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Der Erfindung liegt einmal die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu
schaffen, die mit einfachen Mitteln die schnelle Beseitigung von Fehlerlichtbögen
und Abschaltung des anschließend fließenden metallischen Kurzschlußstromes in elektrischen
Anlagen gestattet, ohne die Anlage übermäßig zu beanspruchen und die zum anderen
für den Prüfbetrieb einer Leistungsprüfstation geeignet ist und eine zerstörungsfreie
Prüfung des Prüflings ermöglicht, ohne Nachteile hinsichtlich des Aussagewertes
der Prüfung mit sich zu bringen.
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Die Erfindung, die sich auf eine Anordnung zum Schutz elektrischer
Schaltanlagen gegen Fehlerlichtbögen bezieht, bei der den zu schützenden Anlagenteilen
schnell schaltende Kurzschließer parallel geschaltet sind, besteht darin, daß die
Kurzschließer im Ansprechfall Hochleistungssicherungen in ihre Kurzschlußstromkreise
einschalten. .
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Tritt in der zu schützenden Anlage ein Fehlerlichtbogen auf, so wird
der Kurzschließer über ein Steuerglied sehr schnell geschlossen, der Lichtbogen
erlischt, und der durch den Kurzschließer verursachte metallische Kurzschluß wird
innerhalb weniger Millisekunden durch das Ansprechen der Hochleistungssicherungen
beseitigt.
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An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Leistungsschaltern,
- Fig. 2 eine weitere zweckmäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für elektrische Verteilungsanlagen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur Prüfung
von Leistungsschaltern, Versuchsmustern usw. besteht aus dem Netztransformator
1, einstellbaren induktiven und ohmschen Widerständen 2 und 3, dem
Sicherheitsschalter 4, dem Draufschalter 5
und dem Prüfling 6. Parallel
zum Prüfling 6 ist ein dreipoliger Kurzschheßer 7 angeordnet, in dessen
Kurzschlußstromkreisen die beiden Hochleistungssicherungen 8 hegen. Das Steuergerät
16 gibt die Einschaltbefehle für den Draufschalter 5 und den Kurzschließer
7.
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Die Prüfung läuft folgendermaßen ab: Zunächst wird der Sicherheitsschalter
4 geschlossen. Die Kontakte des Prüflings 6 sind ebenfalls geschlossen. Dann
schaltet der Draufschalter 5 die volle Belastung auf den Prüfling, der diese
Last abzuschalten hat. Die
Steuerung des Kurzschließers erfolgt
so, daß er einige Millisekunden nach Ablauf der Gesamtausschaltzeit des Prüflings
schließt. Da es ohne weiteres möglich ist, den Kurzschließer mit fast konstanter
Eigenzeit zu bauen, und da die Gesamtausschaltzeit des Prüflings als bekannt vorausgesetzt
werden kann, läßt sich das über entsprechende Steuerglieder leicht verwirklichen.
Zuletzt öffnet der Sicherheitssehalter seine Kontakte und macht die Anlage wieder
spannungslos.
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Man könnte an sich auch dem Sicherheitsschalter das Abschalten beim
Versagen des Prüflings überlassen. Dem steht aber entgegen, daß der Sicherheitsschalter
wegen der großen Streuung der Ausschaltzeiten nie so zuverlässig eingreifen kann
wie der Kurzschließer mit seinen nachgeschalteten Sicherungen. Schaltet der Sicherheitsschalter
zu spät ab, so ist eine Zerstörung des Prüflings bei dessen Versagen die Folge.
Durch ein zu frühes Abschalten des Sicherheitsschalters wird der Aussagewert der
Prüfung vermindert, weil die Spannung nach erfolgter Ausschaltung des Prüflings
nicht mehr am Prüfling ansteht und eventuelle Rückprellbewegungen des beweglichen
Kontaktsystems des Prüfliiigs in die Einschaltlage nicht erkannt werden können.
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Durch die Erfindung wird eine häufige Abschaltung hoher Kurzschlußströme
durch den Sicherheitsschalter vermieden. Der Sicherheitsschalter schaltet jetzt
in der Regel leer ab und braucht nur in Notfällen die Kurzschlußleistung abzuschalten.
Die gesamte Anlage wird durch die schnelle Fortschaltung des vom Kurzschließer hervorgerufenen
metallischen Kurzschlusses durch die Sicherungen thermisch und dynamisch erheblich
geringer beansprucht.
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Die Polzahl des Kurzschließers kann der Zahl der Phasen des Systems
gleich oder, wie Bild 2 zeigt, um eins kleiner sein. Die Anzahl der vom Kurzschließer
eingeschalteten Sicherungen ist zweckmäßig um eins kleiner als die Zahl der Phasen
des Systems.
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Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung in einer Verteilungsanlage,
die vor den Auswirkungen eines Fehlerlichtbogens geschützt werden soll.
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In dem Beispiel nach Fig. 3 ist 9 eine Sammelschiene,
die von dem Transformator 10 über den Leistungssehalter 11 eingespeist
wird. Von der Sammelschiene 9 gehen über Leistungsschalter 12,
13
usw. Abzweigleitungen zu den Verbrauchern ab. Parallel zur Sammelschiene
9, unmittelbar hinter dem Leistungsschalter 11, liegt der Kurzschließer
14 mit Hochleistungssicherungen 8.
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Die Steuerung des Kurzschheßers 14 erfolgt in Abhängigkeit von einer
den Kurzschlußstrom erfassenden Anregegröße, z. B. dem Strom über das Anregeghed
15.
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Ein im Sammelschienensystem 9 entstehender Kurzschluß wird
durch das Einfallen des Kurzschließers 14 und Ansprechen der Sicherungen
8 in kürzester Zeit beseitigt. Die thermische und dy-
namische Beanspruchung
der Anlage wird auf diese Weise ganz erheblich herabgesetzt, besonders bei Anlagen
mit selektiver Staffelung der Leistungsschalter, bei denen die Auslöseverzögerung
des Einspeiseschalters 11 und damit die Dauer des Kurzschlußlichtbogens
500 bis 600 ins betragen kann.
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Es ist zweckmäßig, beim Einfallen des Kurzschließers ein unverzögertes
Auslösekommando auf den Einspeiseschalter 11 zu geben. Hierdurch wird selbst
bei Wiederzündung des Lichtbogens, z. B. durch Fremdkörper, nach Abschaltung der
Sicherungen die Lichtbogenzeit und damit die Beanspruchung der Anlage um etwa eine
Größenordnung reduziert, so daß auch in diesem Falle für Anlage- und Bedienungspersonal
keine Gefahr besteht.