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Elektrische Energieverteilungsanlage mit mehreren in Reihe liegenden
Schaltgeräten Die Schaltgeräte in einer Energieverteilungsanlage werden als selektiv
gestaffelt bezeichnet, wenn im Kurzschlußfall das fehlerhafte Leitungsstück möglichst
nahe der Fehlerstelle abgeschaltet wird, ohne daß die Energiezufuhr in den anderen
Stromkreisen eine wesentliche Unterbrechung erfährt. In einseitig gespeisten Netzen
wird dies durch eine Zeitstaffelung der Auslösezeiten der Schaltgeräte erreicht.
Bei zweiseitig gespeisten Netzen muß außerdem noch die Lage des Fehlerortes relativ
zu dem zugeordneten Leistungsschalter durch entsprechend ausgebildete Schutzrelais
ermittelt werden.
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In Niederspannungs-Verteilungen sind die Netze meist einseitig gespeist.
Zur Ausschaltung eines fehlerhaften Streckenabschnittes hat man bereits die Leistungsschalter
mit Zeitverzögerungseinrichtungen ausgerüstet, die eine Freigabe der Kontakte erst
nach einer bestimmten Zeit nach Auftreten eines Kurzschlusses bewirken. Dadurch
will man erreichen, daß diejenigen Schaltgeräte, die sich in nicht fehlerhaften
Streckenabschnitten befinden, noch geschlossen sind, wenn inzwischen ein Schaltgerät,
das auf Grund eines Kurzschlusses öffnet, diesen Kurzschluß beseitigt hat. An den
Schaltgeräten sind somit besondere Zeitverzögerungsglieder notwendig, und außerdem
muß die Anlage für die auftretenden Beanspruchungen ausgeführt sein.
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Es ist weiterhin eine Anordnung bekanntgeworden, bei der eine besondere
Meßeinrichtung erforderlich ist, die die Fehlerstelle durch Vergleichsmessungen
ausmißt und das Ergebnis der Messung in Form eines Kommandos speichert, das bei
der Wiedereinschaltung der Schaltgeräte ein Offenbleiben des vor der fehlerhaften
Stelle liegenden Schalters bewirkt.
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Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen im Kurzschlußfalle die
Schaltgeräte geöffnet und wieder geschlossen werden, obwohl der Kurzschluß noch
bestehen kann. In solchen Einrichtungen ist ein besonderer Kurzschlußfortschalter
vorhanden.
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Schließlich hat man auch bereits für die Unterbrechungsschalter einen
Strombegrenzungswiderstand vorgesehen, der beim Öffnen der Schalter eingeschaltet
wird. Damit erreicht man zwar, daß der nachfolgende Schalter einen geringeren Strom
zu schalten hat, aber es sind auch wieder besondere zusätzliche Bauteile erforderlich.
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In neuerer Zeit setzt man vielfach strombegrenzende Leistungsschalter
in Verteilungsanlagen ein. Bei diesen Schaltgeräten ist der Durchlaßstrom kleiner
als der Stoßkurzschlußstrom. Das liegt daran, daß die Kontaktöffnung solcher Geräte
etwa 3 ms nach Kurzschlußbeginn erfolgt und dadurch eine fühlbare Verringerung des
Stoßkurzschlußstromes bewirkt, dessen Höchstwert bei asymmetrischem Verlauf etwa
7 bis 9 ms nach Kurzschlußbeginn auftritt.
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Die Verwendung strombegrenzender Schaltgeräte erlaubt also die Dimensionierung
einer Anlage in dynamischer Hinsicht nach den Werten der Ausschaltzeiten solcher
Schaltgeräte, die in der Größenordnung von 0,01 bis 0,02 Sekunden liegt und nur
noch Bruchteile der Ausschaltzeit verzögerter Leistungsschalter beträgt.
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Eine Vergrößerung der Auslösezeit solcher strombegrenzender Schaltgeräte
ist nicht möglich, da sich der Stoßkurzschlußstrom dann voll ausbilden könnte und
die Anlage sowie ihre Schaltgeräte dann dem vollen Wert des Stoßkurzschlußstromes
angepaßt sein müßte.
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Will man also mehrere in einer Verteilung in Reihe liegende strombegrenzende
Schaltgeräte selektiv staffeln, so ist dies nicht mit den herkömmlichen Mitteln
der Zeitstaffelung erreichbar.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Energieverteilungsanlage mit
mehreren in Reihe liegenden Schaltgeräten, bei der im Kurzschlußfall ein fehlerhafter
Leitungszweig abgeschaltet und die Energiezufuhr der anderen Stromkreise nur kurzfristig
unterbrochen werden. Erfindungsgemäß werden die Nachteile bekannter Anlagen dadurch
vermieden, daß sämtliche Streckenabschnitte durch Selbstschalter geschützt sind,
deren Kontaktsystem lediglich mit einer konstruktionsbedingten Eigenzeit des Schalters
öffnet, und daß alle in Reihe liegenden Selbstschalter, durch den Kurzschlußstrom
angeregt, öffnen, dabei durch einen Hilfskontakt die Öffnung an ein die Zahl der
öffnenden Schalter erfassendes Steuergerät melden, das die unmittelbar darauf erfolgende
Wiederschließung aller Selbstschalter mit Ausnahme des der
Kurzschlußstelle
nächstliegenden Selbstschalters veranlaßt. Dabei wird die Energieversorgung aller
Verbraucher zwar kurz unterbrochen, aber die Zuschaltung und damit die weitere Versorgung
kann innerhalb von 5 bis 10 Perioden erfolgt sein. Dieses Prinzip ermöglicht es,
eine Verteilungsanlage mit strombegrenzenden Leistungsschaltern bei Kurzschluß selektiv
arbeiten zu lassen.
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Die Erfindung ist auch bei Schaltgeräten, die nicht strombegrenzend,
d. h. überflink, schalten, anwendbar. Man braucht dann bei den verschiedenen Schaltgeräten
nicht verschiedene Auslösezeiten (selektive Staffelung) anzusetzen. Die bei der
sogenannten selektiven Zeitstaffelung üblichen Verzögerungszeiten von einigen zehntel
Sekunden kann dann um etwa eine Größenordnung verkürzt werden. Auch bei einer solchen
Anwendung wird die thermisch;, Beanspruchung der Anlage im Kurzschlußfalle erheblich
verringert.
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Bei der in Mittelspannungsnetzen üblichen Kurzschlußfortschaltung
tritt ebenfalls ein ähnlicher kurzer Spannungswegfall auf, ohne daß der Betrieb
des Netzes gestört wird. Die Erfindung unterscheidet sich jedoch wesentlich von
der Technik der Kurzschlußfortschaltung oder Kurzunterbrechung, bei der üblicherweise
nur der der Fehlerstelle nächstliegende Schalter wieder zuschaltet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Die in
F i g. 1 angegebene Anlage besteht aus Transformator 1, Hauptschalter 2, Hauptverteilung
3, mehreren Abgangsschaltern 4, einer Zwischenverteilung 5 mit Abgangsschaltern
6 und der Endverteilung 7 mit Verbraucherschaltern 8 und Verbraucher 9. Von den
Steuer- und Auslöseorganen der strombegrenzenden Leistungsschalter 2, 4, 6 und 8
sind der Übersichtlichkeit halber nur bei Schalter 2 ein Steuerkontakt
21 und Fernantrieb 22
gezeichnet. Die sich bei allen Schaltern wiederholenden
Steuerkontakte und Fernantriebe sind in der angedeuteten Weise mit dem Steuergerät
10 verbunden.
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Tritt nun ein Kurzschluß an der Stelle A auf, so werden die Schalter
2, 4, 6 und 8 vom Kurzschlußstrom durchflossen und schalten mit ihrer
charakteristischen kurzen Eigenzeit ab. Dies ist in F i g. 2 dargestellt. Über die
Steuerkontakte 21 wird das Ansprechen der Schalter an das Steuergerät 10 gemeldet.
An Hand der Zahl der gefallenen Schalter und damit des Kurzschlußortes gibt das
Steuergerät den Schaltern 2, 4, 6 wieder den Einschaltbefehl. Tritt anschließend
ein Kurzschluß auf bei B, so öffnen die Schalter 2 und 4: Anschließend erhält Schalter
2 vom Steuergerät Einschaltbefehl, so daß die Hauptverteilung 3 wieder Spannung
bekommt. Die Verteilungen 5 und 7 bleiben auf Grund des Kurzschlußortes bei B spannungslos.