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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für Stromwandler
zur Vermeidung eines schädlichen Ansteigens der Sekundärspannung infolge Überbürdung
bzw. abgetrennter Bürde, .bei der ein Anregeglied und eine vom Stromwandler gespeiste
Schalteinrichtung in Reihe liegen und das Anregeglied bei Überstrom oder überbürdung
von der Schalteinrichtung überbrückt ist.
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Es sind mehrere Maßnahmen bekannt, um das Auftreten von sekundärer
Hochspannung an Stromwandlern zu ,verhindern. So hat man beispielsweise Durchschlagsicherungen
oder überspannungsableiter unmittelbar den Sekundärklemmen parallel geschaltet.
Ein Fehler im Sekundärkreis wird jedoch in den meisten Fällen nicht sofort entdeckt,
so daß die Schutzvorrichtungen für einen länger anhaltenden'-Überstrom ausgelegt
werden müssen. Da dies in den meisten Fällen jedoch nicht möglich ist, werden die
Schutzvorrichtungen bei einem länger dauernden Störungsfall beschädigt und damit
unwirksam. Ein weiterer Nachteil dieser Arten von Schutzvorrichtungen besteht darin,
daß sie einen Kurzschluß der Sekundärklemmen auch dann bewirken, wenn ein infolge
Netzkurzschlusses über die Primärwicklungen fließender Strom bei geschlossenem Sekundärkreis
hohe Spannungen an den Sekundärklemmen des Wandlers erzeugt. Dieser Kurzschluß der
Sekundärklemmen, der auch erhalten bleibt, wenn die Störung beseitigt ist, setzt
Messung und besonders Netzschutz außer Betrieb.
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Es ist ferner zur Vermeidung sekundärer Hochspannung vorgeschlagen
worden, der Sekundärwicklung eine Glimmlampe oder einen Widerstand mit negativer
Strom-Spannungs-Charakteristik, parallel zuschalten. Man gewinnt auf diese Weise
eine Schutzvorrichtung, die auch im Sekundärkreis des Stromwandlers beim Auftreten
einer primären Überlast einen Kurzschluß bewirkt, der zwar nach Beseitigung der
Störung aufgehoben wird, jedoch während der Zeit seines Bestehens das Ansprechen
von überlastindikatoren verhindert. Die Verwendung einer der Sekundärwicklung parallelgeschalteten.
Glimmlampe bringt zwar den Vorteil einer bei einer vorbestimmten Spannungsamplitude
exakt einsetzenden Schutzvorrichtung mit sich, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet,
daß der bei hoher Sekundärspannung durch den dann über das empfindliche Anregeglied
(Glimmlampe, Heißleiter) fließende hohe Strom eine Zerstörung desselben verursacht.
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Um die der Sekundärwicklung von. Stromwandlern parallelgeschalteten
Glimmlampen bzw. spannungsabhängigen Widerstände vor einer Zerstörung durch sehr
hohe Ströme zu bewahren, sind Schutzvorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen
durch die Glimmlampe bzw. den spannungsabhängigen Widerstand eine Bimetallanordnung
derart -beeinflußt wird, daß bei gefährlich hohen Strömen im Sekundärkreis des Stromwandlers
durch die Bimetällanordnung ein Kurzschluß der Glimmlampe bewirkt wird. In einer
solchen Schutzvorrichtung werden zwar die auf hohe Sekundärspannungen ansprechenden
Schaltungselemente vor einer Zerstörung durch sehr hohe Ströme bewahrt, man muß
dafür jedoch in Kauf nehmen, daß diese Schutzvorrichtungen die kritischen Sekundärspannungen
nicht genau genug erfassen. Es kann dann vorkommen, daß bereits bei betriebsmäßigem
oder überlastbedingtem Spannungsanstieg an der Bürde, d. h. bei primärer Überlast,
der sekundäre Überstromindikator durch das vorzeitige Einsetzen der Schutzvorrichtung
nicht zum Artsprechen kommt.
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Es ist ferner eine Überwachungsvorrichtung für Stromwandler bekannt,
bei der der Sekundärwicklung ein in Reihe mit einer Glimmlampe liegendes Relais
parallel geschaltet ist. Beim versehentlichen oder durch einen Fehler hervorgerufenen
Öffnen des Sekundärkreises steigt die Sekundärspannung des Wandlers an und bringt
die Glimmlampe und damit das Relais zum Ansprechen. Dadurch wird ein Hilfsstromkreis
für ein Schütz geschlossen, das daraufhin anspricht, die Sekundärwicklung des Stromwandlers
kurzschließt und sich über einen weiteren Kontakt selbst hält.
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Diese Überwachungsvorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie nur
beim Vorhandensein einer Hilfsstromquelle arbeitet. Ein weiterer Nachteil dieser
Überwachungsvorrichtung besteht darin, daß sie, wenn sie infolge vorübergehender
kurzzeitiger Spannungserhöhung angesprochen hat, auch dann den Kurzschluß aufrechterhält,
wenn die Sekundärspannung wieder auf ihre normale Höhe abgesunken ist.
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Die Nachteile, der bekannten Schutzvorrichtung zur Vermeidung hoher
Sekundärspannungen bei überbürdung bzw. abgetrennter Bürde lassen sich dadurch vermeiden,
daß gemäß der Erfindung eine oder mehrere, weitere Schalteinrichtungen in Reihe
mit dem Anregeglied vorhanden sind, mittels welcher bei wachsendem Strom durch die
Schalteinrichtung mit der größten Ansprechempfindlichkeit zunächst eine Überbrückung
des Anregegliedes und der Schalteinrichtung und bei weiter wachsendem Strom bzw.
bei weiter ansteigender Spannung und bei Vorhandensein weiterer Schalteinrichtungen
durch die bei der jeweiligen Amplitude des Stromes beeinflußte Schalteinrichtung
entsprechend kleinerer Ansprechempfindlichkeit eine Überbrückung des Anregegliedes,
der Schalteinrichtung (S 1) und der bereits betätigten Schalteinrichtung (S 2) herstellbar
ist, und daß die Ansprechempfindli_chkeit:der weiteren Schalteinrichtungen kleiner
als die der Schalteinrichtung (S 1) bemessen ist, durch welche Bemessung eine stufenweise
Herabsetzung des Gesamtwiderstandes der Schutzvorrichtung erreicht wird.
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Es ist zwar bereits eine Schutzanordnung bekannt, bei der ein Anregeglied
und eine vom Stromwandler gespeiste Schaltanordnung in Reihe liegen und bei der
das Anregeglied bei Überstrom von der Schaltanordnung überbrückt wird, jedoch besteht
die bekannte Schaltanordnung nur- aus einem' einzigen Relais, das auf Grund seiner
Ansprechempfindlichkeit nur bei Vollast- bzw. Überlastbetrieb einen wirksamen Schutz
durch Kurzschließen der Sekundärwicklung des Stromwandlers bewirkt. Im Schwachlastbetrieb,
bei . de -infolge-. abgetrennter Bürde bzw. Überbürdung unter Umständen auch gefährlich
hohe Sekundärspannungen entstehen können, wird dagegen; kein Schutz erreicht, da
durch den dann fließenden, verhältnismäßig schwachen Sekundärstrom kein Ansprechen
des Relais hervorgerufen wird. Die bekannte Schutzanordnung bewirkt demzufolge keinen
vollkommenen Schutz eines überbürdeten bzw. sekundär abgetrennten Stromwandlers.
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In der Figur ist ein Anführungsbeispiel einer Schutzvorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt. Mit W ist der zu schützende Wandler bezeichnet, an dessen
Sekundärklemmen k bis l die Schutzvorrichtung sowie die Bürde B angeschlossen
ist. Die Schutzvorrichtung
besteht aus einem Anregeglied A, und
zwei in Reihe mit dem Anregeglied liegenden Schalteinrichtungen S 1 und S 2.
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Als Anregeglied A kann eine Glimmstrecke mit wählbarer Durchschlagspannung
oder ein Heißleiter verwendet werden. Soll das Anregeglied ein extrem verzögertes
Ansprechen aufweisen, dann ist die Verwendung eines Heißleiters mit Thermoelement
günstig. Dadurch wird erreicht, daß die Charakteristik des Anregegliedes nach den
jeweiligen Erfordernissen frei gewählt werden kann und auf die Funktion der Schalteinrichtungen
keinen Einfluß hat.
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An die nicht an die Sekundärklemme k des Stromwandlers W angeschlossene
Anschlußleitung des Anregegliedes A ist die Schalteinrichtung S 1
angeschlossen, die eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist. Die Schalteinrichtung
S 1 besteht aus einer Parallelschaltung, in deren einem Zweig ein Gleichrichterelement
G mit in Reihe liegendem Relais T zugeordnet ist, dem ein Glättungskondensator C
parallel geschaltet ist. Im anderen Zweig der Parallelschaltung liegt der Nebenwiderstand
Rn. An die nicht mit dem Relais T verbundenen Anschlußleitungen des Nebenwiderstandes
Rn und des Gleichrichterelementes G ist der Vorwiderstand Rv angeschlossen, der
bei abgefallenem Relais T durch dessen Umschaltkontakt t
kurzgeschlossen
ist.
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Die Schalteinrichtung S 2, die eine kleinere Ansprechempfindlichkeit
als die Schalteinrichtung S 1 aufweist, besteht aus einem Streuwandler ST, dessen
eine Primärklemme an die Schalteinrichtung S 1 und dessen andere Primärklemme an
die Sekundärklemme l des Stromwandlers W angeschlossen ist. Im Sekundärkreis
des Streuwandlers ST liegt das Relais H, das eine kleinere Ansprechempfindlichkeit
als das in der Schalteinrichtung S 1 liegende Relais T aufweisen kann.
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Wird versehentlich oder infolge eines Fehlers die Bürde
B des Stromwandlers W von den Sekundärklemmen k bis
l abgetrennt, dann steigt die Spannung an diesen Klemmen stark an.
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Erreicht die Spannung den Wert der Ansprechspannung des Anregegliedes
A, dann wird dieses praktisch ohne Zeitverzögerung betätigt, und es fließt ein Strom
durch die Schutzvorrichtung. Dieser noch relativ kleine Strom beeinfiußt die Schalteinrichtung
mit der größten Ansprechempfindlichkeit, S 1, und bringt das Relais T zum Ansprechen.
Dadurch wird dessen Umschaltkontakt t betätigt und damit das Anregeglied A kurzgeschlossen,
bevor eine Zerstörung des Anregegliedes A durch einen weiter ansteigenden Strom
hervorgerufen werden kann. Gleichzeitig wird der durch die Schutzvorrichtung fließende
Strom erhöht und damit das Relais T mit Sicherheit gehalten.
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Steigt die Spannung an den Sekundärklemmen k bis l des Stromwandlers
W weiter an, dann wächst auch der durch die Schalteinrichtungen S 1 und S 2 fließende
Srom. Um Beschädigungen der Schalteinrichtung S 1 bzw. des Relais T durch zu hohe
Ströme zu vermeiden und um den Gesamtwiderstand der Schutzvorrichtung noch weiter
herabzusetzen, wird durch die nunmehr ansprechende, eine kleinere Empfindlichkeit
als die Schalteinrichtung S 1 aufweisende Schalteinrichtung S 2, d. h. durch Betätigung
des Relais H mittels seines Kontaktes h, das Anregeglied A und die
Schalteinrichtung S 1 kurzgeschlossen. In diesem Zustand weist die Schutzvorrichtung
den geringsten Widerstand auf, und es wird ein Strom durch die Sekundärwicklung
des Stromwandlers W getrieben, der hohe Sekundärspannungen vermeidende Gegenamperewindungen
im Kern des Stromwandlers erzeugt.
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Die Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht auf die Verwendung
einer zweiten Schalteinrichtung beschränkt, sondern es können, um den überlastbereich
beliebig groß zu machen, entsprechend viele Schalteinrichtungen vorgesehen werden,
die entsprechend ihrer Ansprechempfindlichkeit mit wachsendem Strom nacheinander
betätigt werden und damit in der oben beschriebenen Weise eine stufenweise Herabsetzung
des Gesamtwiderstandes der Schutzvorrichtung bewirken.