DE1233046B - Vorrichtung zum Begrenzen von Einschalt-ueberspannungen in Hoechstspannungsanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES '/MTWt PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT DeutscheKl.: 21c-35/07

Nummer: 1233 046

Aktenzeichen: F 45711 VIII d/21 c

1 233 046 Anmeldetag: 2.April 1965

Auslegetag: 26. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltüberspannungen in Höchstspannungsnetzen mit einem Leistungsschalter, an dessen Ausgangsklemme ein Erdungswiderstand angeschlossen ist.

Bei Höchstspannungsanlagen, wo der Aufwand an Isolationsmitteln wirtschaftlich besonders ins Gewicht fällt, ist man bestrebt, das Isolationsniveau des elektrischen Materials möglichst tief anzusetzen, wobei jedoch die Betriebssicherheit gewährleistet bleiben muß. Diesem Bestreben wird aber durch die bei Schaltvorgängen entstehenden Überspannungen eine untere Grenze gesetzt. In Höchstspannungsnetzen, die mit Schnellwiedereinschaltung (Kurzunterbrechung) betrieben werden, können solche Schaltüberspannungen, z. B. beim Zuschalten eines Transformators auf eine bereits geladene Leitung, relativ sehr hoch werden und etwa den 3f achen Wert der Phasenspannung erreichen.

Es ist bekannt, zur Verminderung der auftretenden Überspannungen die Leistungsschalter mit Dämpfungswiderständen auszurüsten, die entweder zum Hauptschalter in Reihe oder zu ihm parallel geschaltet sind und mittels Hilfsschaltern je nach den gestellten Schaltaufgaben gesteuert werden. Solche Lösungen erfordern aber bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände und bei Höchstspannungsschaltern, die naturgemäß eine größere Anzahl von in Reihe liegenden Teilschaltern aufweisen

müssen, einen ganz wesentlichen konstruktiven Auf- 30

wand, bei Schnellwiedereinschaltung können trotzdem noch Überspannungen auftreten, welche die 2
Wahl eines besonders tiefen Isolationspegels nicht

erlauben. Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der denen während des Ausschaltvorganges vorüber- 35 Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreigehend ein Erdungswiderstand eingeschaltet wird, bung. In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand doch müssen in diesem Fall die Widerstände verhält- eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar nismäßig stark bemessen werden, weil bei Rück- zeigt

Zündungen nicht nur die Ladung der Leitung, sondern F i g. 1 das einphasige elektrische Schema der Vorauch noch ein der Netzspannung entsprechender 40 richtung,

Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltüberspannungen in Höchstspannungsanlagen

Anmelder:

Fabrik elektrischer Apparate
Sprecher & Schuh A. G.,
Aarau (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Leinweber

und DipL-Ing. H. Zimmermann, Patentanwälte,

München 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. A. Werner Roth, Aarau (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 3. Juni 1964 (7257)

Energieanteil abgeleitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf der Ausgangsleitung befindliche Ladung abzuführen und dadurch große Ausgleichströme und damit verbundene Überspannungen zu dämpfen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem Erdungswiderstand wenigstens zwei Hilfsschalter in Reihe geschaltet sind, deren Antriebssystem derart mit dem Antriebssystem des Leistungsschalters gekuppelt ist, daß sie sich zwangläufig und nur während des Einschaltvorganges des Leistungsschalters vorübergehend kurzzeitig schließen.

Fig. 2 die Gesamtdisposition, bestehend aus einem Leistungsschalterpol mit Mehrfachunterbrechung und der angebauten, den Erdungswiderstand enthaltenden Säule,
F i g. 3 das Diagramm des Bewegungsablaufes der Leistungsschalterkontakte und der dem Erdungswiderstand zugeordneten Hilfsschalter,

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung eines Teilelementes des Erdungswiderstandes im Längsschnitt. Im Schema der Fig. 1 sind la, Ib ... In bis 1, In die in Reihe liegenden Hauptkontakte eines Leistungsschalterpoles mit Vielfachunterbrechung, der

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Claims (3)

zum Ein- und Ausschalten der Leitung 2 bestimmt ist. Das Antriebssystem des Leistungsschalters ist durch strichpunktierte Linien angedeutet und ist in bekannter Weise so vorgesehen, daß alle Hauptkontakte la, Ib ... in gleichzeitig von einem zentralen Antriebsmechanismus 3 aus betätigt werden. (Die Antriebsweise kann rein mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder auf eine gemischte Weise erfolgen.) Ein an der Ausgangsklemme 4 dieses Schalters angeschlossener Erdungswiderstand besteht aus einer Summe von in Reihe geschalteten Teilelementen, von denen jedes zwei Teilwiderstände 5 und einen Hilfsschalter 6 enthält. Alle Hilfsschalter 6 sind durch ein Gestänge 7 miteinander so verbunden, daß sie sich gleichzeitig bewegen, und das Gestänge 7 ist mit dem Antriebssystem des Leistungsschalters im Punkt 8 so gekuppelt, daß sich die Hilfsschalter 6 zwangläufig und ausschließlich während des Einschaltvorganges des Leistungsschalters vorübergehend kurzzeitig schließen und dann wieder öffnen. Zur Steuerung der Spannungsverteilung auf die einzelnen Teilelemente längs der ganzen Erdungswiderstandssäule dienen Kondensatoren 9, wobei zu jedem Teilelement ein Kondensator parallel geschaltet ist. Wenn z. B. über den Leistungsschalter auf die bereits geladene Leitung 2 ein Transformator zugeschaltet wird, so werden durch die beschriebene Vorrichtung die entstehenden Schaltüberspannungen ganz wesentlich begrenzt, indem bereits im Moment des Zuschaltens über die vorübergehend geschlossenen Unterbrecher und die Teilwiderstände die statischen Ladungen nach der Erde abfließen können und gleichzeitig der dämpfende Einfluß des Erdungswiderstandes zur Wirkung kommt. Die Anzahl der Teilwiderstände und Hilfsschalter richtet sich nach der Betriebsspannung, es hat sich als zweckmäßig erwiesen, pro Teilelement etwa 60 bis 70 kV vorzusehen, wobei der nach Erde abfließende Strom mehrere Hundert Ampere betragen kann und die Widerstände entsprechend dimensioniert sein müssen, um eine solche Belastung während einiger hundertstel Sekunden thermisch zu ertragen. Das Ausführungsbeispiel in F i g. 2 zeigt die Vorrichtung, bestehend aus einem Leistungsschalterpol mit mehreren Schaltstellen 11, die je zu zweit auf Isolatorsäulen 12 montiert und auf einem gemeinsamen Grundrahmen 13 aufgebaut sind. Zu jeder Doppelschaltstelle führt ein drehbarer Isolator 14, der von einem gemeinsamen Antriebsmechanismus 3 aus betätigt wird. An der Schalterklemme 4 ist die aus den Teilelementen 15 zusammengesetzte Säule des Erdungswiderstandes angeschlossen. Die in jedem Teilelement vorgesehenen Hilfsschalter werden durch die drehbare Isolatorsäule 16 in der oben angegebenen Weise betätigt. 9 sind die Kondensatoren zur Steuerung der Spannungsverteilung längs der Säule. Die Kupplungseinrichtung, welche die Isolatorensäule 16 mit dem Antriebssystem des Leistungsschalters verbindet, ist nicht dargestellt und wird als bekanntes Maschinenelement vorausgesetzt. Sie ist so beschaffen, daß sie während des Einschaltvorganges des Leistungsschalters auch die Hilfsschalter 6 schließt und nach etwa 0,02 Sekunden wieder öffnet, und zwar bevor der Leistungsschalter seine Einschaltstellung endgültig erreicht hat. Beim Ausschalten des Leistungsschalters bleiben die Hilfsschalter 6 geöffnet. Im Weg-Zeit-Diagramm der F i g. 3 ist diese Arbeitsweise dargestellt. Die Kurven A zeigen den Bewegungsablauf der Leistungsschalterkontakte und B denjenigen der Hilfsschalter. Die Linien / entsprechen den Einschaltstellungen und O den Ausschaltstellungen. Links ist eine Einschaltung mit sofortiger Wiederausschaltung dargestellt und rechts eine andauernde Einschaltung des Leistungsschalters, wobei die Hilfsschalter (S) jedoch sofort wieder ausschalten. Zwecks einer möglichst günstigen Spannungsverteilung längs eines Teilelementes ist es vorteilhaft, den Hilfsschalter in der Mitte zwischen zwei Teilwiderstandshälften anzuordnen. F i g. 4 zeigt das Prinzip eines solchen Konstruktionsbeispiels. 18 sind die Teilwiderstandshälften und 19 der zugeordnete Hilfsschalter, der zwei bewegliche Kontakte 20 aufweist, die sich beim Schließen nach entgegengesetzten Richtungen bewegen, wodurch in geöffnetem Zustand eine verhältnismäßig große Unterbrechungsdistanz erreicht wird. Widerstandshälften und Hilfsschalter sind pro Teilelement in einem gemeinsamen Gehäuse 21 aus Isolierstoff, z. B. Porzellanisolator, untergebracht, das mit einem isolierenden Medium, z. B. Mineralöl oder Druckgas, gefüllt ist. Die Betätigung der Hilfsschalterkontakte 20 erfolgt über je ein Gestänge 22 und den gemeinsamen Drehisolator 23, welcher über eine nicht eingezeichnete Kupplungseinrichtung mit dem Antriebssystem des Leistungsschalters zwangläufig in Verbindung steht und den in Fig. 3 dargestellten Bewegungsablauf gewährleistet. Der Steuerkondensator 9 ist parallel dem Teilelement angeordnet. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt; je nach der Art des Antriebssystems des Leistungsschalters kann die Kupplung zwischen dem Schalterantriebssystem und den Hilfsschaltern des Erdungswiderstandes nicht nur rein mechanisch, sondern auch mittels pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Organe erfolgen. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltüberspannungen in Höchstspannungsnetzen mit einem Leistungsschalter, an dessen Ausgangsklemme ein Erdungswiderstand angeschlossen ist, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in Reihe mit dem Erdungswiderstand (5) geschaltete Hilfsschalter (6), deren Antriebssystem derart mit dem Antriebssystem (3) des Leistungsschalters (1) gekuppelt ist, daß sie sich zwang- läufig und nur während des Einschaltvorganges des Leistungsschalters (1) vorübergehend kurzzeitig schließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungswiderstand (5) und die mit ihm in Reihe geschalteten Hilfsschalter (6) zu einer aus unter sich gleichartigen Teilelementen bestehenden Säule zusammengebaut sind und daß jedes Teilelement wenigstens einen Teilwiderstand (5) enthält, dem ein Hilfsschalter (6) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilwiderstand mit dem ihm zugeordneten Hilfsschalter in einem gemein-