DE1588497A1 - Switching combination, so-called switch cascade, with at least two contact systems in series - Google Patents
Switching combination, so-called switch cascade, with at least two contact systems in seriesInfo
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Description
Lic ent i a Patent-Verwaltungs-Gmbll.Lic ent i a Patent-Verwaltungs-Gmbll.
6 Prankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 16 Prankfurt / Main, Theodor-Stern-Kai 1
68/132 Frankfurt/Main, den 10. Nov. 196? 68/132 Frankfurt / Main, Nov. 10, 196?
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Schaltkorabination, sog. Schalterkaskade mit mindestens zwei in Reihe liegenden Kontakt syst einenSwitching coordination, so-called switch cascade with at least two contacts in series
In elektrischen Verteilungen, in denen Schalter in Reihe liegen, z. B. ein in einer Einspeisungsleitung liegender sog. Hauptschalter und in Abzweigungen liegende, jedem Verbraucherabzweig zugeordnete Schutzschalter, ergibt es sich, daß bei großen Kurzschlußströmen nicht nur der der Kurzschlußstelle am nächsten liegende Schalter, sondern auch der übergeordnete Schalter öffnet. Diese Art der Reihenschaltung von Leistungsschaltern ist bekannt unterIn electrical distributions where switches are in series, e.g. B. a lying in a feed line So-called main switches and circuit breakers located in branches and assigned to each consumer branch are the result that in the case of large short-circuit currents, not only the switch closest to the short-circuit point, but the higher-level switch also opens. This type of series connection of circuit breakers is known under
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dem Namen "Schalterkaskade".the name "switch cascade".
Es ist bekannt, einem Selbstschalter mit einem geringeren Schaltvermögen einen sog. KurzKchlußbegrenzesr vorzuschalten. Wenn ein solcher Kurzschlußbegrenzei- mit einem Selbstschalter in Serie geschaltet ist, so begrenzt der am sich öffnenden Kontakt des Kurzschlußbegrenzers auftretende Lic; bogen die Höhe des Kurzschlußstromes auf einen für den Selbstschalter ungefährlichen Wert.It is known to have a self switch with a lower Switching capacity to connect a so-called short-circuit limiter upstream. If such a short-circuit limit- with a circuit breaker is connected in series, the Lic; bent the level of the short-circuit current to a value that was not dangerous for the circuit breaker.
Es ist weiter bekannt, in Selbstschaltern zum Abschalten von Überströmen, bei denen vor dem Abschalten von Kurzschlußströmen strombegrenzende Mittel in den Stroinkreis geschaltet werden, eine mit einer in Reihe mit dem Selbstschalter liegende, böim Auftreten von Überströmen über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters selbsttätig öffnende zusätzliche Schaltstelle vorzusehen. Der an dieser zusätzlichen Schaltstelle gezogene Lichtbogen bewirkt eine Begrenzung des über die weitere Schaltstelle des Selbstschalters fließenden und von ihr zu unterbrechenden Kurzschlußstromes. It is also known in circuit breakers for switching off overcurrents, in which before switching off short-circuit currents Current-limiting means are switched into the current circuit, one with one in series with the circuit breaker lying, in the occurrence of overcurrents above the cut-off rated current of the circuit breaker opening automatically additional switching point to be provided. The arc drawn at this additional switching point causes a Limitation of the short-circuit current flowing through the further switching point of the circuit breaker and to be interrupted by it.
Schließlich sind bekannt strombegrenzende Selbstschalter mit mehreren in Reihe liegenden Trennstellen, von denen ein.Teil durch das Kontaktsystem des Schalters gebildet ist und ein anderer Teil aus einem Kontaktsystem besteht, das, wie das Kontaktsystem des Selbstschalters, selbsttätig öffnet, wobei die zusätzliche Trennstelle nur imFinally, current-limiting circuit breakers are known with several separating points in series, of which one part is formed by the contact system of the switch and another part consists of a contact system, which, like the contact system of the self-switch, opens automatically, with the additional separation point only in the
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Bedarfsfelle, d. h. bei Iüui-zschluß, wirksam wird, und die Kontaktsysteme aller Trennstellen gleiche charakteristische Eigenschaften hinsichtlich ihres Öffnungsverhaltens haben. Bei dieser Einrichtung wird die zusätzliche Trennstelle durch einen, dem Selbstschalter zugeordneten Anbauteil gebildet, sie hat gegenüber einem Schalter mit nur einer Treimstelle ein höheres Schaltvermögen.Demand skins, d. H. at Iüui-zschluss, takes effect, and the Contact systems of all separation points have the same characteristic properties with regard to their opening behavior to have. With this device, the additional separation point is provided by an add-on part assigned to the circuit breaker formed, it has a higher switching capacity compared to a switch with only one Treimstelle.
Bei der eingangs erwähnten Schalterkaskade, d. h. bei Selbstschaltern, deren Kontaktsystem aufgrund des Ansprechens sog. Schnellauslöser im Llurzschlußfall geöffnet wird und bei denen mit einem typenbedingten Ausschaltverzug von 20 bis kO ms zu rechnen ist, läßt es sich ohne be-. sonderen technischen Aufwand kaum erreichen, daß der Ausschaltverzug in Serie geschalteter Selbstschalter praktisch gleich ist» Im Gegenteil, man verzögert die Kontaktöffnung bei einem vorgeordneten Schalter im Falle der Kontaktöffnung infolge eines Kurzschlusses, der von einem der Kurzschlußstelle am nächsten liegenden Schalter zu unterbrechen ist, um die Versorgung der anderen nicht mit einem Kurzschluß behafteten Abzweige beizubehalten. Selbst wenn diese Schalter gleichzeitig öffnen, sind sie bis zum öffnen, d. h. also 20...kO ms der Wirkung des über sie fließenden Kurzschlußstromes ausgesetzt. Bei den weiter erwähnten Schaltern, bei denen also mindestens zwei Trennstellen in Serie geschaltet sind, sind zusätzliche Einrichtungen erforderlich, sofern der Schalter nicht wie bei der einen angegebenen bekannten Art von vornherein mit einer zusätzlichen Ti-enn-In the case of the switch cascade mentioned at the beginning, ie with automatic switches whose contact system is opened due to the response of so-called quick release in the event of a short circuit and for which a type-dependent switch-off delay of 20 to kO ms can be expected, it can be done without. Special technical effort can hardly achieve that the switch-off delay of self-switches connected in series is practically the same to maintain the supply of the other branches not subject to a short circuit. Even if these switches open at the same time, they are exposed to the effect of the short-circuit current flowing through them until they open, ie 20 ... kO ms. In the case of the switches mentioned above, in which at least two isolating points are connected in series, additional devices are required, unless the switch, as in the one specified known type, is from the outset with an additional Ti-enn-
stelle versehen ist«position is provided "
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Die Erfindung betrifft eine Schaltkombination, sog. Schalterkaskade, bestehend aus mindestens zwei in Reihe liegenden strombegrenzenden Leistungsschaltern.The invention relates to a switching combination, so-called switch cascade, consisting of at least two current-limiting circuit breakers in series.
Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß das Kontaktöffnungsverhalten des vorgeordneten Schalters auf das des nachgeordneten Schalters so abgestimmt ist, daß auch bei Kurzschlußströmen, die über dem typenbedingten Schaltvermögen des nachgeordneten Schalters liegen, die Beanspruchung des nachgeordneten Schalters innerhalb der Grenzen seiner dynamischen und thermischen Belastbarkeit und seiner Schaltarbeit liegt. Zu bemerken ist, daß das Schaltvermögen durch die thermische Belastbarkeit, die dynamische Festigkeit und die Schaltarbeit bedingt ist.According to the invention, the arrangement is made so that the Contact opening behavior of the upstream switch that of the downstream switch is matched so that even with short-circuit currents that are above the type-dependent switching capacity of the downstream switch, the Stress on the downstream switch within the limits of its dynamic and thermal load capacity and its switching work lies. It should be noted that the switching capacity due to the thermal load capacity, the dynamic strength and the switching work is conditional.
Der nachgeordnete Schalter ist im Gegensatz zu der bekannten Schalterkaskade nach Unterbrechung des Kurzschlusses und Beseitigung der Kurzschlußursache ohne weiteres weiter verwendbar. Das ist die Folge der gegenseitigen Unterstützung beider Schalter. Dabei wird, was für die Erfindung wesentlich ist, die Kaskade aus typenmäßigen Einzelschaltern gebildet, wobei das Schaltvermögen des vorgeordneten Schalters nicht überschritten wird und durch das Zusammenwirken beider Schalter der nachgeordnete Schalter an einer Stelle des Netzes eingesetzt worden kann, in der ein höherer Kurzschiuüstrora auftreten kann, als dem typenmäßigen Schaltvermögeii des nachgeordneten Schalters entspricht.In contrast to the known switch cascade, the downstream switch is after the short circuit has been interrupted and eliminated the cause of the short circuit can be used without further ado. That is the result of mutual support both switches. What is essential for the invention, the cascade is formed from type-specific individual switches, whereby the switching capacity of the upstream switch is not exceeded and through the interaction of both Switch The downstream switch can be used at a point in the network in which there is a higher short circuit breaker can occur than the typical switching capacity of the downstream switch corresponds.
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Xn der Zeichnung ist ein Ausi'ührungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Darin gibt Fig. 1 die Schaltung einer Verteilungsanlage, Fig. 2 das Verhalten der Sclialtkombination Fig. 3 ein anderes Verhalten der SchaltkombinationXn the drawing is an exemplary embodiment of the invention shown schematically. 1 shows the circuit of a distribution system, FIG. 2 shows the behavior of the switch combination; FIG. 3 shows another behavior of the switch combination
wieder.again.
In Fig. 1 ist mit 1 angedeutet eine Einspeiseleitung, in der der Schaltex- 2 liegt. An den Schalter 2 angeschlossen ist die Sammelschiene 3» von der Abzweigungen 4, 5» 6. 7 zn Verbrauchern abgehen. Die Abzweigungen 4 ... 7 sind geschützt durchIn Fig. 1, 1 indicates a feed line in which the Schaltex- 2 is located. The busbar 3 »is connected to the switch 2 from the branches 4, 5» 6. 7 to consumers. The branches 4 ... 7 are protected by
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die Schalter 4 · . . 7 · Eine weitere Sammelschiene 8 wird über den Schalter 9 eingespeist. Von der Sammelschiene 8 abgehende
Abzweige 10 ... 13 werden geschützt durch die Schalter ΙΟ1 ... 131. 1 1
the switches 4 ·. . 7 · Another busbar 8 is fed in via switch 9. Branches 10 ... 13 outgoing from busbar 8 are protected by switches ΙΟ 1 ... 13 1 .
Sämtliche Schalter 101 ... 131, 9, 41 ... 71, 2 sind strom begrenzende Leistungsschalter mit einem Öffnungsverzug von etwa 1-2 ms, d· h. durch die überflinke Öffnung des Kontaktsystems und durch den bei der Öffnung gezogenen Lichtbogen wird bewirkt, daß ein Kurzschlußstrom nicht zu seiner vollen Höhe auflaufen kann, sondern hinsichtlich seiner Amplitude begrenzt wird und nach spätestens 5-10 ms endgültig unterbrochen wird· Die in den Abzweigen 4 ... 7 und 10 ... 13 liegenden Schalter eind für eine gegenüber den Schaltern All switches 10 1 ... 13 1 , 9, 4 1 ... 7 1 , 2 are current-limiting circuit breakers with an opening delay of about 1-2 ms, i.e. The quick opening of the contact system and the arc drawn during the opening ensure that a short-circuit current cannot accumulate to its full extent, but is limited in terms of its amplitude and is finally interrupted after 5-10 ms at the latest ... 7 and 10 ... 13 lying switches and for one opposite the switches
9 und 2 niedrigere Nennetromatärke und entsprechend niedrigerem Schaltvermögon dimensioniert* Tritt in der Abzweigung9 and 2 lower nominal tetras and correspondingly lower Switching capacity dimensioned * Occurs in the junction
10 «in Kurzschluß auf, eo öffnen die Schalter 10 , 9 und 210 «in short circuit on, eo open switches 10, 9 and 2
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gleichzeitig. Durch die Reihenschaltung (Kaskade) dieser Schalter, zumindest der Schalter 9 und 10 , kann der Schal-simultaneously. By connecting these in series (cascade) Switch, at least switches 9 and 10, can be the switch
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ter 10 ... 13 wesentlich höhere Ströme schalten, als seinem typenmäßigen Schaltvermögen entspricht, ohne daß es dadurch einer besonderen Ausgestaltung dieses Schalters bedarf.ter 10 ... 13 switch much higher currents than corresponds to its typical switching capacity without this requires a special design of this switch.
Das ergibt sich aus Fig. 2. ßin Schalter für z. B. eine Nennstromstärke IN = l6 A habe bei einem Schaltvermögen von 5 kA eff. einen diesem Schaltvermögen zugeordneten Durchlaßstrom von ID = 2,5 kA. In dem Diagramm ist der Durchlaßstrom ID stark ausgezogen, das Schaltvermögen gestrichelt dargestellt. Die Abszisse gibt Zeitwerte in ms, die Ordinate gibt Stromwerte an. Angenommen ist ein symmetrischer Kurzschluß, dargestellt eine Halbwelle.This can be seen from Fig. 2. ßin switch for z. B. have a nominal current IN = 16 A with a switching capacity of 5 kA eff. a forward current of ID = 2.5 kA assigned to this switching capacity. In the diagram, the forward current ID is strongly drawn out, the switching capacity is shown in dashed lines. The abscissa indicates time values in ms, the ordinate indicates current values. A symmetrical short circuit is assumed, shown as a half-wave.
Ein ihm vorgeordneter Schalter für z. B. eine Nennstrom-A switch upstream of him for z. B. a nominal current
stärke von IN = 64 A habe ein Schaltvermögen von 15 kA eff.strength of IN = 64 A have a switching capacity of 15 kA eff .
Werden diese beiden Schalter in Reihe geschaltet, wobei der Schalter mit der höheren Nennstromstärke und dem höheren Schaltvermögen in einer Einspeiseleitung liegen, z. B. der Schalter 9 nach Fig. 1, und der Schalter für die niedrige· Nennstromstärke als Schutzschalter in einer Abzweigung liegt, z. B. einer der Schalter 10 ... 13 ι so ergibt sich aus dem Zusammenwirken der beiden Schalter der durch die strichpunktierte Linio bei einem Kurzschluß-If these two switches are connected in series, the switch with the higher rated current and the higher switching capacity are in a feed line, e.g. B. the switch 9 according to FIG. 1, and the switch for the low · nominal current intensity as a circuit breaker is located in a branch, e.g. B. one of the switches 10 ... 13 ι results from the interaction of the two switches by the dash-dotted line in the event of a short circuit
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s.trom von 12 IcA eff. angedeutete Verlauf dus Durchlcißstromes ID,s.trom of 12 IcA eff. indicated course of the flow stream ID,
Der Schalter mit dem höheren Schaltvermögen ist hinsichtlich seines Kontaktöffnungsverhaltens so auf den nachgeordneten Schalter abgestimmt, daß Schaltarbeit, dynamische und thermische Belastbarkeit des Schalters mit typenbedingteru niedrigerem Schaltvermögen auf alle Fälle nicht überschritten werden. Unter "Kontaktöffnungsverhalten" ist der Schaltverzug sowie der Verlauf der Lichtbogenspannung zu verstehen. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind infolge der Reihenschaltung die Lichtbogen des vorgeordneten und des nachgeordneten Schalters so schnell erloschen, daß die Schalt· arbeitj u i dt des nachgeordneten Schalters soweit unterhalb der beim typenbedingten Schaltvermögen entstehenden Schaltar-* beit liegt, daß trotz des durch die erfindungsgemäße Schaltkombination zulässigen höheren Kuraschlußstromes seine Belastbarkeit nicht überschritten wird.The switch with the higher switching capacity is with regard to its contact opening behavior so on the subordinate Switch matched that switching work, dynamic and thermal load capacity of the switch with type-related lower switching capacity must not be exceeded in any case. Under "Contact opening behavior" is the Understand switching delay and the curve of the arc voltage. As can be seen from Fig. 2, are due to the Series connection the arcs of the upstream and downstream switches extinguished so quickly that the switching workj u i dt of the downstream switch as far as below the switching capacity resulting from the type-dependent switching capacity * Beit is that despite the switching combination according to the invention permissible higher Kuraschlußstromes its load capacity is not exceeded.
Aus Fig, 2 ist zu entnehmen, daß das Kontaktöffnungsverhalten dee vorgeordneten Schalters zur Folge hat, daß, wie sich aus der strichpunktierten Kurve ergibt, der zulässige Durchlaßstrom ID des nachgeordneten Schalters nicht überschritten, wird. Das erfolgt z. B. dann, wenn der vorgeordnete Schalter seine Kontakte vor Erreichen des Stromwertes ID = 2,5 kA öffnet.From Fig, 2 it can be seen that the contact opening behavior dee upstream switch has the consequence that how the dash-dotted curve shows that the permissible forward current ID of the downstream switch is not exceeded, will. This is done z. B. when the upstream switch has its contacts before reaching the current value ID = 2.5 kA opens.
Das ist, wie sich aus Fig. 3 ergibfct nicht unbedingt erfor·That is, as is clear from FIG. 3 ergibfc not t necessarily erfor ·
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derlich, wenn bei einem nachgcordiieten Schalter andere Grenzwerte, z. B. der dynamischen Festigkeit, vorliegen, als bei dem Schalter, dessen Verhalten in der Kaskade durch Fig. 2 angegeben ist. Die erfindungsgemäße Wirkung tritt auch ein, wenn das Kontaktörfnungsverhalten des vorgeordneten Schalters so abgestimmt ist, daß der dem typenbedingten Schaltvermögen des nachgeordneten Schalters entsprechende Durchlaßstrom ID überschritten wird. Sein Scheitelwert hat innerhalb der Grenzen der dynamischen Festigkeit des Schalters zu liegen. Die Grenzen der thermischen Belastung und Schaltarbeit werden ebenfalls nicht überschritten.This is the case when another switch is used for a subsequent corded switch Limit values, e.g. B. the dynamic strength, exist than with the switch, whose behavior in the cascade through Fig. 2 is indicated. The effect according to the invention occurs also one if the contact opening behavior of the upstream Switch is matched so that the type-dependent switching capacity of the downstream switch corresponding Forward current ID is exceeded. Its peak value is within the limits of the dynamic strength of the Switch to lie. The limits of thermal load and switching work are also not exceeded.
Bei beiden aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Arbeitsweisen der in Reihe liegenden Schalter ergibt sich, daß der nachgeordnete Schalter auch an Stellen eines Verteilungsnetzes eingesetzt werden kann, an denen ein möglicher Kurzschlußstrom auftritt, der über dem typenbedingten Schaltvermögen dieses Schalters liegt, ohne daß im Kurzschlußfall eine Uberbeanspruchung auftritt. Das bedeutet, daß er Kurzschlußfälle mehrfach beherrscht und gebrauchsfähig bleibt. Der Schalter kann in seinen Abmessungen sowohl hinsichtlich der elektrisch aktiven Teile wie Polbahnen (Kontaktstücke Verbindungsleitungen - Kontaktsystem - thermische und/oder magnetische Schnellauslöser - Lichtbogenlöscheinrichtungen) als auch des mechanischen Aufbaues (Gehäuse, Abstände elektrischer Teile voneinander, Schaltkammern) so klein dimensioniert sein, daß bei Einhaltung der von solchen Schaltern zu erfüllenden Bedingungen sich der erzielte Effekt ohmsIn both of FIGS. 2 and 3 apparent modes of operation of the switches lying in series, it follows that the downstream switches can also be used at points in a distribution network where a possible short-circuit current occurs, which is above the type-dependent switching capacity of this switch, without being in the event of a short circuit overuse occurs. That means that he has short circuits repeatedly mastered and remains usable. The switch can be both in terms of its dimensions of the electrically active parts such as pole tracks (contact pieces, connecting lines - contact system - thermal and / or magnetic quick release - arc extinguishing devices) as well as the mechanical structure (housing, distances between electrical Parts of each other, switching chambers) dimensioned so small be that if the conditions to be met by such switches are observed, the effect achieved is ohms
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besonderen oder höheren technischen und wirtschaftlichen Aufwand einstellt.special or higher technical and economic Effort adjusts.
Da in einer Schalterkaskade mit strombegrenzenden Leistungsschaltern im Kurzschlußfalle nicht nur der dem Ort des Kurzschlusses am nächsten liegende Schalter seine Kontakte öffnet, sondern auch die ihm vorgeordneten Schalter, können, wie das bereits vorgeschlagen wurde, die vorgeordneten Schalter mit tfiedereinschaltvorrichtungen versehen sein» Wenn der fehlerbehaftete Anlageteil durch den ihm zugeordneten Schalter abgeschaltet ist, kann die weitere Stromversorgung über die wieder geschlossenen vorgeordneten Schalter erfolgen.Since in a switch cascade with current-limiting circuit breakers in the event of a short circuit, not only the location of the short circuit the switch closest to it opens its contacts, but also the switches upstream of it, can, as has already been suggested, the upstream switches should be provided with spring closing devices » If the faulty part of the system is replaced by the If the switch is switched off, further power can be supplied via the closed upstream switch take place.
9 Blatt Beschreibung 5 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnung9 sheet description 5 claims 2 sheet drawing
PatentansprücheClaims
009846/0222009846/0222
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