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Schnell-Kurzschließer für Hoch- und Höchstspannungsnetze In den letzten
Jahren werden Hochspannungsschaltanlagen ohne Leistungsschalter auf der Hochspannungsseite
gebaut. Transformatoren in diesen Schaltanlagen werden hochspannungsseitig nur beim
Leerlauf mit Lasttrennern abgeschaltet.
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Schwierigkeiten ergeben sich bei Störungen in Transformatoren. Solche
Störungen treten im großen und ganzen nur in seltenen Fällen auf. Durchschnittlich
kommt es in Zeiträumen von mehr als 10 Jahren einmal zu einer solchen Störung. Tritt
einmal ein Kurzschluß im Transformator auf, der eine oder mehrere Sekunden dauert,
so hat das die vollständige Zerstörung des Transformators zur Folge, wobei das Öl
des Transformators brennt. In einem solchen Störungsfall ist es erforderlich, den
Transformator unmittelbar abzuschalten, und zwar in kürzester Zeit.
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Für die Abschaltung von Transformatoren werden ein- oder dreipolige
Kurzschließer mit Federantrieb verwendet, die bei Eintritt der Störung im Transformator
einen einpoligen oder dreipoligen Kurzschluß bewirken. Beim Schalten des Kurzschließers
schaltet ein Lasttrenner den Transformator in einer stromlosen Pause ab, so daß
der Betrieb der übrigen Leitung und Anlage nach der Schaltung ungestört fortschreitet.
Einen Nachteil dieser Kurzschließer bilden die langen Wirkungszeiten, welche sich
üblicherweise um 1 Sekunde herum bewegen, wenn es sich um Kurzschließer für Netze
von 50 bis 110 kV handelt.
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Zur Erreichung kürzerer Schaltzeit ist es bekanntgeworden, daß die
Haltevorrichtung, die einen längsgedehnten Stab zur Erzeugung der Schaltbewegung
in seinem gedehnten Zustand hält, durch eine elektrisch zündbare Ladung außer Wirkung
gesetzt wird. In einer anderen bekannten Anlage dient eine Sprengladung dazu, um
eine Haltevorrichtung zum Gespannthalten von Schaltfedern außer Wirkung zu setzen,
so daß die gespeicherte Energie schneller frei wird als bei einer mechanischen Verriegelung
der Schaltfeder. Auch ist Sprengstoff zur Erzeugung der Antriebskraft für die Fernbetätigung
eines Schaltgestänges bekanntgeworden.
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Die Nachteile der mit Federkraft bewegten Kontakte beseitigt der erfindungsgemäße
Kurzschließer für Hoch- und Höchstspannungsnetze für ein- oder dreipolige Kurzschließung
innerhalb von Zeiten von weniger als 0,1 Sekunde, der insbesondere zum Schutz von
Leistungstransformatoren bei eintretenden Störungen dient und bei dem die Schließbewegung
des mit einer Erdleitung in leitender Berührung stehenden beweglichen Kontaktes
von einer in einer Kammer angeordneten, elektrisch zündbaren Ladung ausgelöst wird.
In einer praktischen Ausführung dieses Kurzschließers für 110 kV ist eine Schließzeit
von 0,02 Sekunden gemessen worden. Dieser Kurzschließer ist dadurch gekennzeichnet,
daß der bewegliche Kontakt als langgestrecktes Kontaktelement ausgebildet ist, das
über das bewegliche Abschlußstück der auf einem geerdeten Gestell angeordneten Ladungskammer
durch die Ladung unmittelbar gegen den festen Kontakt schleuderbar ist, der mittels
einer Dämpfungseinrichtung an einer aus Kappenisolatoren zusammengesetzten doppelten
Hängekette angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der bewegliche Kontakt
eine leitende Stange, die in einem geerdeten Führungsstück geführt wird. In einem
anderen Ausführungsbeispiel ist der bewegliche Kontakt ein leitendes biegsames Seil,
das mit seinem einen Ende an dem geerdeten Gestell und mit seinem anderen Ende an
dem Abschlußstück befestigt ist, das aus der Ladungskammer gegen den Hochspannungskontakt
geschossen wird.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
raschen Kurzschließers.
F i g. 1 zeigt eine Ausführung mit langgestrecktem
Kontaktelement und F i g. 2 eine Ausführung mit einem Kontakt, der durch ein leitendes
biegsames Seil gebildet wird. Beide Ausführungsformen weisen das Abschlußstück
1, die Ladungskammer 2, den festen Kontakt 3, die aus den Kappenisolatoren
zusammengesetzte doppelte Hängekette 4 sowie das geerdete Gestell 1l und
die Verbindung des festen Kontaktes mit dem Netzleiter auf.
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Bei der Ausführungsform des Kurzschließers nach F i g. 1 bestehen
die Teile des Kurzschließers aus einer leitenden Stange 8 und der Dämpfungseinrichtung
des Kontaktes 3. Die leitende Stange 8, deren Ende das Abschlußstück 1 in der Ladungskammer
2 bildet, wird durch ein geerdetes Führungsstück 9 geführt, so daß nach Zündung
des Sprengstoffes in der Ladungskammer 2 die leitende Stange durch das Führungsstück
9 gegen den Kontakt 3 geschleudert wird. Dabei bildet die leitende Stange
8 die leitende Verbindung zwischen dem Kontakt 3 und dem geerdeten
Führungsstück 9.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 bestehen die beweglichen Teile
des Kurzschließers aus einem leitenden biegsamen Seil 10, dessen eines Ende
mit dem geerdeten Gestell 11 und dessen anderes Ende mit dem Abschlußstück
1 der Ladungskammer 2 verbunden ist, sowie der Dämpfungseinrichtung des Kontaktes
3 für die beweglichen Teile.
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Die Wirkungsweise des Kurzschließers ist folgende: Bei der elektrischen
Zündung des Sprengstoffes entwickelt dieser einen Druck von einigen tausend Atmosphären
in der Ladungskammer 2, so daß das Abschlußstück 1 durch eine gleichmäßig
beschleunigte Bewegung aus der Ladungskammer 2 herausgedrückt wird. Die größte
Geschwindigkeit von etwa 100 m/s erreicht der Kontakt beim Verlassen der Antriebskammer.
Er bewegt sich sodann praktisch mit der gleichen Geschwindigkeit bis zu dem Augenblick,
in welchem der bewegliche Kontakt 3 mit Hilfe einer Dämpfungseinrichtung vor diesem
Kontakt gebremst wird. Infolge der restlichen kinetischen Energie kommt es zu einer
vollkommenen Verbindung der Kontakte. Nach jeder Funktion des Kurzschließers ist
es notwendig, den beweglichen Kontakt 8 bzw. 9 von dem festen Kontakt
3 zu lösen und auszuwechseln, die Antriebskammer zu reinigen und die Patrone
mit den elektrischen Zündern und dem Sprengstoff neu zu laden.
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Den Vorzug dieses Antriebes bilden die Unabhängigkeit von äußeren
Energiequellen, denn für die Zündung genügt eine Taschenlampenbatterie. Der technische
Fortschritt der vorliegenden Erfindung gegenüber den bekannten, durch Federkräfte
geschalteten Kurzschließern ist in der sichereren Funktionsweise auch bei Schnee
und Eis ausgesetzten Außenanlagen, in den größeren Schaltkräften und der besseren
Schaltkraftverteilung längs des Weges, den der zu schaltende Kontakt während des
Schaltens zurücklegt, begründet. Die Kraft des detonierenden Sprengstoffes greift
nur so lange an dem Kontakt an, bis dieser sich aus seiner Ruhelage entfernt hat.
Ist das geschehen, verpufft das überschüssige Hochdruck-Gasdampfgemisch des detonierenden
Sprengstoffes wirkungslos aus der Sprengkammer in die Luft. Dadurch wird erreicht,
daß der Kontakt sich ständig unabhängig von den Einflüssen von Jahreszeit und Witterung
mit der gleichen kinetischen Energie aus seiner Ruhelage entfernt und daher auch
ständig mit gleicher Bewegungsenergie auf den anderen Kontakt auftrifft. Um die
ständige Zünd- und Funktionssicherheit von Sprengladungen zu gewährleisten, wird
man sich nicht auf die jahrzehntelange Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit von
Sprengsätzen verlassen, sondern wird die Sprengsätze von Zeit zu Zeit auswechseln
und während des Auswechselns den elektrischen Teil der Zündanlage überprüfen.