DE1763552A1 - Stromunterbrecher mit einer Anordnung zur Schnellwiedereinschaltung - Google Patents

Description

Dr. Horst Schüler

Patentanwalt

6 Frankfurt/ Main 1

Postfach 3011

Zl. JUNI 1968

871-110-2919 General Electric Company, 1 River Road, Sßhenectedy, N.Yi/USA

"Stromunterbrecher mit einer Anordnung zur Schnellwiedereinschaltung"

Die Erfindung bezieht eich auf eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Stromnetz mit eine» Unterbrecher, der beim Auftreten eineB Fehlers auf einem Streckenabschnitt prompt öffnet, sowie mit einer Anordnung zur Schnellwiedereinschaltung., wenn der aufgetretene Fehler ein solcher Fehler ist, bei dem der Stromunterbrecher nicht geöffnet zu bleiben braucht, um einen Streckenabschnitt abzuschalten.

üblioh« elektrische Netae weisen eine Anzahl von Streckenabschnitten auf, dia jeweils duroh Stromunterbrecher miteinander verbunden aind. Diese Stromunterbrecher werden üblicherweise durch Schutzrelais gesteuert, die auf das Auftreten eines Fehlers in irgendeinem Teil dee Netzes annprechen und dann

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denjenigen der Stromunterbrecher auslösen, der geöffnet werden muß, um den Netsteil vom restlichen Netz abzutrennen, in dem der Fehler aufgetreten ist. Ganz allgemein soll bei der Verwendung von Schutsrelais erreicht werden, daß nur die Stromunterbrecher an den Enden derjenigen Streckenabschnitte öffnen, in denen ein Fehler aufgetreten ist, so daß die größtmögliche Anzahl von Streckenabschnitten betriebsbereit bleibt.

Es sind zwar Schutzrelais verfügbar, die sehr schnell ansprechen,, solche Relais erfordern aber trotzdem noch eine recht erhebliche Zeit nach dem Auftreten eines Fehlers, um den Fehler festzustellen und das öffnen des Stromunterbrechers auszulösen. Ein Faktor, der die Zeitspanne begrenzt, auf die das Ansprechen des Schutzrelais verkClret werden kann, besteht darin, da& das üblioha Schutzrelais den Aufbau eines Fehlerstromeβ abwarten muÄ, bevor das Schutzrelais das Vorhandensein des Fehlere feststellen kann.

Ziel der Erfindung besteht darin, das Vorhandensein eines Fehlers festzustellen und das öffnen eines Stromunterbrechers auszulösen, bevor das übliohe Schutzrelais auf den Aufbau eines Fehlerstromes hin das öffnen des Stromunterbrechers auslösen kann und außerdem Vorkehrtoigen treffen, um den Strom durch einen Netzabschnitt unmittelbar nach dem öffnen des Stromunterbrechers wieder einzuschalten, und zwar ohne die übliohe Verzögerung, die beim Schließen eines mechanischen Schalters erforderlich ist.

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Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen anhand bevorzugter AusführungabeiBpiele im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt Bchemetisoh ein Stromnetz mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung. ■■

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung und aeigt den zeitlichen Verlauf bestimmter Ströme und bestimmter Spannungen in der Schutzvorrichtung nach Fig. 1

Fig. 3 xeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgeraSlßen Schutzvorrichtung.

In dar Fig.. 1 int schematison eine Hochspannungsleitung 10 d&x'gestellt, die Sti-oin aus einem Generator 8 an roehrera Streckenabschnitte· 9« un'I SO transportiert, die mit einer Sammelschiene 1.1 verbunden cind und wie üblich ist. nur eine Hcchspannungaleitung geceigt. Mit den Enden der Leitung 10 sind zwei Stromunterbrecher 12 und 13 verbunden. Der Stromunterbrecher 12 ist ein solcher Unterbrecher, der außerordentlich schnell öffnet, wenn ihm *^· Sffnurgssignal zugeführt wird., Um jedoch die Eseahrelbung und da* Verständnis der Erfindung au vereinfachen, ist csr Strf;-iun\;firbreohor 12 nur in sinei* üblichen »ohvnaU sehen Form dapgeit./'t rr:der.r

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Der sohematisch dargestellte Stromunterbrecher weist feststehende Kontaktstücke 11 und eine bewegbare Kontaktbrücke 16 auf. Außerdem ist dieser Stromunterbrecher mit einer Feder 18 ausgerüstet, die die Kontaktbrücke 16 naoh unten drückt, so daß die Kontaktbrücke 16 von den feststehenden Kontaktstüoken 1Ί abheben kann. Die bewegbare Kontaktbrücke 16 wird gegen den nach unten gerichteten Druck der Feder 18 durch eine auslösbare Verriegelung 20 in der Schließstellung festgehalten. Die auslosbare Verriegelung 20 wird von einem Auei&s_Ämagnet 22 gesteuert, bei dessen Erregung die Verlegelung 20 freigegeben wird, so daß die Feder 3.8 die Kontakte 1*1 und 16 voneinander trennen kann. Der Auslöeemagnet 22 weist eine Spule 23 auf, die nachfolgend als Auelösespule bezeichnet werden soll.

Naoh der Erfindung wird nun das öffnen eines Stromunterbrechers durch eine Wendewelle auf den Netz 10 auegelöst. Hierzu ißt eine Bpannungscmpfindliche Auslösevorrichtung aus einem Kondensator 26 und einem in Reihe dazu geachaltefcen Widerstand 27 vorgesehen, die zwinohen die Hochspannungsleitung 10 und Erde gelegt sind. Wenn auf der Hochspannungsleitung 10 ein Fehler auftritt, läuft eine Wtnderwelle von der Fehlerstelle mit etwa der Lichtgeschwindigkeit auf den Stromunterbrecher zu und erzeugt unmittelbar einen ßcharfen Spannungssprung an der Widerst&ndskondensatorkomb.!nation 26, 27. Diese Wanderwelle kann entvreder positiv oder negativ sein. Dan hängt von dem Zoitpunkt ab, an dem der Fohler auftritt. Dieser ^pannungnsprung ruft eine plötr:3'ehe lirhühunp/äer Spennung are VHd^rπtand 27 hervor, da die Spannung am Kondensator nicht bo ti ohne 11 geändert werden

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kann. Diese Spannungsänderung am Kondensator kann positiv oder negativ sein. Das hängt von der Polarität der Vanderwelle ab. Dieser Spannungssprung am Widerstand 27 wird daeu verwendet, eine normalerweise gesperrte Schaltvorrichtung wie beispieleweise ein Thyratron 30 zu zünden, Der Serienachaltzweig aus dem Thyratron 30 und der Auslöoespule 23 ist über einen geladenen Kondensator 32 gelegt. Wenn das Thyratron 30 gezündet wird, wird der Kondensator 32 sehr rasch durch die Auslösespule 23 -hindurch entladen, so daft der Auslusenagnet 22 erregt wird. Dadurch wird der Stromunterbrecher 12 geöffnet,

Da^hyratron 30 weist eine Kathode 3^, ein Gitter 35 und eine Anode 37 auf. Venn das Gitter 35 gegenüber der Kathode 3^ um eine vorgegebene Mindestspannung positiv gemacht wird, zündet das Sfeyratron,so daß zwischen der Anode und der Kathode Strom fließen kann« Das Sitter des Thyratrons ist über einen Ableitwiderstand und eine Vorspannungequelle 39 mit der Kathode des Thyratrons verbunden. Die Yorspannungsquelle sorgt für eine geringe negative Gittervorspannung, so daß das Thyratron 30 in Normalfall nicht zündet.

In der dargestellten Ausführungaforn der spannungsempfindliohan Auslösevorrichtung sind die Eingabe ·ίη*α Vollweggleiohrichtere 28 mit dem Widerstand 27 verbunden. Die Ausgänge des Vollweggleichriohters 28 stehen mit der Oitterk&thodenotrecke des Thyratrons 30 in Verbindung. Wenn am Widerstand 27 auf eine Wartdörwelle auf der Hochspannungsleitung 10 hin ein positiver oder negativer Spannungssprung auftritt, steigt die Qitterkathoden··

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spannung prompt auf einen Wert an» durch den das Thyratron 30 sofort gesundet wird. Die Ausbildung des Qleiohriohters 28 als Vollweggleichriohter stellt sieher, daß das Qitter 35 gegenüber der Kathode 3^ unabhängig davon positiv wird, ob der Spannungsetrom am Widerstand 27 von einer positiven oder negativen Wanderwelle hervorgerufen wird. Daher wird das Thyratron 30 beim Auftreten der Wanderwelle immer gezündet. Der Ableitwiderstand 38 stellt sicher, daß von der Spannung am Widerstand 27 praktisch nichts an den Dioden des Gleichrichters 28 er-' scheint, bevor das Thyratron gesundet hat. Diese eben beschriebene »?pannungaabhangige Auslösevorrichtung (26,27,28,30,32) ist nur schematisoh und vereinfacht dargestellt worden, da die Einzelheiten ihres Aufbaus nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Der Auslösekondensator 32 ist mit einem Aufladezweig versehen, der üblich ausgebildet sein kann und daher aus Gründen der Einfachheit in den Zeichnungen nicht dargestellt :'.->it.

Di» Verriegelung 20 des Unterbrechers 12 kann auch duroh ein übliches Schutzrelaissyβten ausgelöst werden. Dieses Schutzrelaiaeystem kann ein Differentialrelais 46 enthalten, das noch beschrieben wird. Man kann hierzu auch andere übliche Relais verwenden. Die Vorrichtungen, die den Stromunterbrecher auf das Ansprechen eines solchen üblichen Relais auslösen, sind nicht dargestellt.

Nach einer Ausführungeform der Erfindung wird der Stronunterbrecher so schnell als eöglioh nach den Eintreffen der Wanderwell· am Stromunterbrecher ausgelöst, ohne dad abgewartet wird,

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bit? rlay. U|TXi«h;i ScIiUtsrclaiseyatem b&ß-iimiAt hat. ob die Viandervjelle einen Fehler darstellt, der des öffnen aet Stromunter-. brecher? 12 epforderlich macht, um den Fehler abzutrennen. Dieser £rü-h** Beginn eines Stroir.unterbrechungsvorgänge ermöglicht t;s dem Stromunterbrecher, den Stromunterbrechungsvorgang früher ■ftle sonst; möglich zu beenden. Wenn der Stromunterbrecher 12 ein Vakuumunfcerbrecher ict - und diec ist eine bevorzugte Konstruktion für den hier verwendeten Stromunterbrecher - ist er üblicherwsiee in deir LiJ^o₃ die Stroraunterbrechung mit dem ersten Strom-.nulldurchgang zu vollenden, dar auf die Trennung der Kontakte folgt, oofirn die Kontakttrennung nicht gerade vor einem solchen Nu.lldurchgang erfolgt. Wenn man den Stromunterbrechungevorgang zu ei η oiu früheren Zeitpunkt beginnt, ist die Wahrscheinlichkeit größer, daß die Stroraunterbrechung mit dem ersten Nulldurchgang nach dem Aua.XÖner des Fehlers beendet wird.

Während «ich die Kontakte des Stromunterbrechers Öffnen, entpche.idüt das übliche Schiitzrelaiaaystem, ob die Wanderwelle einen Pehltvr darstellt, der da« öffnen des Stromunterbrechers erforderlich macht, um dan Fehler ebsustellen. Dieses SchutsrelaiB-aystem kann auf irgendeine zweckmäßige Weise ausgebildet sein. In der dargestellten AusfUhrungsform ist das Sohutzrelaissystem alo; :)iffere.ntial:-«elai88yateia mit -zwei Sekundärwicklungen 40 und 42 eines Stromwandlere auegebildet. Die beiden Sekundärwicklungen 40 und 42 sind über Magnetkerne (nicht gezeigt) miteinander gekoppelt, die die Hochspennungcleitung 10 an den Enden C und D einer geschUtrV.cn Zone .LOa des Hauptkreisea umgeben, der ewisohen

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den beiden Wicklungen verläuft. Die beiden Sekundärwicklungen 40 und 42 sind in einer üblichen Differsnzncheltung 44 miteinander verbunden, die die Spule 45 eines Differentialrelais 46 enthält, die über die beiden Wicklungen gelegt ist. Solange wie die Vektordifferenz zwischen den Strömen« die in die geschützte Zone 10a des Hauptkreises 10 zwischen den Wicklungen 40 und 42 eintreten und austreten, kleiner als ein vorgegebener Wert ist, zieht das Differentialrelaiö 46 nicht an, da der Sekundärstrom durch die Relaiespule 45 hierfür sau klein ist. Wenn jedoch diese Vektordifferensi einen vorgegebenen Wert überschreitet, steigt der Sekundäratrom duroh die Relaisspule 45 auf einen Wert an» der zum Betätigen des Differentialrelais 46 groß genug ist,

Aue dieser Eriö'terung des Diffisrentialrelaissystems geht hervor, da& 4a* Differenzialrelais "6 nicht·, ansieht, wenn «in Fehler außerhalb der geschützten Zone 10a (beispielsweise bei Q) im Hauptkreis auftritt, da in diesem Falle der primäre Strom, der am Ende C in die geschützt· Zone hineinfließt, gleich dem Primärstron ist, der die geschützte Zone bei D verläßt. Wenn sich der Fehler jedoch innerhalb der geschützten Zone befindet (beispielS" weise bei F), wird das Differentialrelais 46 betätigt, da der Sfcrons, der durch das Ende C eintritt, den St??om erheblich überschreibst,, der die geschützte Zone durch daa End« D verläßt«

Das Diffcrentialrelais <i6 ist zweckmäßiger weis« als übliches prozentuales Differentialrelais ausgebildet, wie es auf den Seit«» 65 bis 68 des Buchee "Art and Science of Protective Relaying" vo

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CR. Mason beschrieben ist, daa im Jahre 1956 im Verlag John Wiley and Sons erschien. Der Einfachheit halber ist jedoch die übliche Haltespule nicht dargestellt worden, mit der ein solches Relais versehen ist., um ein unrichtiges Anziehen des Relais bei besondere hohisn Strömen zu verhindern,das durch Sättigungsf'tBhler in den Strorawandlern hervorgerufen werden kann. Das Differentialrelaia ^Ji6 ist vorzugsweise ein Sohnellrelais, das in einem Bruchteil einer Periode anaiehen kann, wenn ein Fehler in der geschütztem Zone C und D auftritt.

Wenn ein Fehler in dem elektrischen System innerhalb der geschützten Zone 10a der Hochepaimunge leitung 10 auftritt, ist es notwendig, den Stromunterbrecher 12 zu öffnen, ua den Fehler· von dem Generator 8 abzutrennen. Wenn jedoch der Fehler außerhalb der geschützten Zone vorliegt, ist das Öffnen dee Unterbrechers 12 Kur Abtrennung des Fehlers nicht erforderlich. Wenn= beispielsweise der Fehler auf einem der Streckenabschnitte 9& auftritt, wio es mit G dargestellt ist, braucht nur der Unterbrecher im Streckenabschnitt 9a geöffnet zu werden, also beispielsweise nur 4er'Stromunterbrecher 50. Der Stromunterbrecher 12 kann seachlosöan bleiben, so daß der andere Streckenabschniti 9b durch ^ainen gesfthlösstinen Stromunterbrecher 51 mit Strom vei ■sorgt tiird., Auf-diese Weise können Verbraucher im anderer« Streckenabschnitt 9b laufend r.iit Sfei^kon veroorgt werden,, auch wenn im"Streckenabschnitt 9« bei G ein Fahler aufgetreten ist.

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Um den Leistungskreis 10 unmittelbar wieder zu schließen, ist «in steuerbarer Vakuumschalter 60 vorgesehen, der über die Kontakte 14,16 des Stromunterbrechers 12 gelegt ist. Der Vakuumschalter 60 kann eine Übliche Vakuumfunkenstreoke sein. Sie ist daher nur schsmatieeh dargestellt. Diese Vak^umfunkenstrecke weist ein hochevakuiertes Gehäuse 6i und 2 Hauptelektroden 62 und 63 auf, dis oinon gewiesen Abstand voneinander haben und ainei Spalt 6k bilden. In das evakuierte Gehäuse ragt sine Zündelektrode 65 hinein» und &t;i sehen dar Zündelektrode und der Hauptelektrode 62 ist eine Zündfunksnstrecke 66 angeordnet. Diese Zündfunkenstrecke 66 verläuft vorzugsweise auf der Oberfläche eines keramischen Bauteils entlang. Dieses ist nicht gezeigt. Dieses keramische Bauteil weist üblicherweise eine V-förmige Kerbe auf» au deren beiden Seiten die Zündelektroden angeordnet sind, die mit Wasserstoff imprägniert sind. Wenn ein Zündimpuls an die Zündfunkenstrscke 66 angelegt wird, schlägt die Zündfunkenetrecke durch und injiziert in die Hauptfunkenstreoke 64 ionisiertes Gas. Dadurch wird ein Oberschlag in der Hauptfunkenstrecke hervorgerufen. Es ist günstig, wenn man neben jeder Hauptelektrode 62 und 63 eine getrennte Zündfunkenstrecke anordnet. Das ist aber nicht gezeigt.

Wenn der steuerbare Vakuumschalter nicht mehr gezündet wird, ateixt sich aLa DurchBchlas;ßfeQtigk>s:it der Hauptfunkenacreoke 64 beim ersten Stronsnulldurohgang wiedac ein, der nach den Verochwinden der Zündlrapulsf! i'^lgt. Dadurch wird dor Sfcrea d-ii'oh die Hauptfunkenebracks untert?^lo«hoi>.. Die Fähigkeit., dan Sftr^in böinTeroten

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Strcmnulldurchgang nachdem Aufhören dor Zündimpulse zu unterbrechen, ist eine Eigenschaft gut konstruierter steuerbarer Vakuumschalter.

Um die Zündfunkenstrecke 66 mit Zündimpulsan zu versorgen, iöt ein ImpulBC'iisxllR^or 67 üblicher Bauart vorgesehen., der übsr einen Zündkreis 68 lübsr c5is ZÜndfunkönstrsck« geschaltet ■ist. Dieser OsKil.Vafcoic¹ iat normalerweise abgeschaltet. Wenn ßv jodoch sn?5eäch-?.T.te* wir·?., gibt er an die ZünäfunicsnsfcreckDr mit einer Torgegebenan Frequenz Spannungsimpulse ab. Diese Zündimpulee traten solange auf, bis der Oszillator 67 wieder abgeschaltet.wird.. Der Einsahaltkreis für den Osaillator 67 ißt bei 6$ dargestellt*. Wenn der Einschaltkreis 69 geschlossen ist, eohaltet er den Oszillator 67 an, so daß der Oszillator Spannungsimpulse an die Zündfunkenstrecke 66 abgibt, bis der Oeiillator.67 wieder abgeschaltet wird. Der Einschaltkrei» für den Oszillator 67 iat bei 69 dargestellt. Wenn der Einschaltkreis 69 gcochloBEon ist, schaltet er den Oszillator an, so daß der Ossi Ilator Spannungsimpulse an die-Zündfunken-* strecke 66 abgibt, bis der Einsehaltkreis wieder unterbrochen wird.

Unabhängig davon., ob der Fehler bei P oder Q auftritt, wird der Stromunterbrecher 12 unmittelbar geöffnet, wenn die ¥anderwelle bsi dem Sf.rDTOmi erbraaher eintritt, wie es bereits besohriaben wurde. Wenn nun im He!Ia^% US entschieden wird, daß der aufgetretene Fehler da* öffnon dös Stronumtsrbr&chera 12 nicht erforder-

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lieh macht, daß also der Fehler nicht abgetrennt au werden braucht, wird der Stromkreis unmittelbar darauf wieder geschlossen» Wenn im Relais kS dagegen entschieden wird, daß aufgrund des Fehlers der Stromunterbrecher 12 geöffnet bleiben muß, ura den Fehler abzutrennen, dann bleibt der Leistungskreis 10 geöffnet, und zwar entweder dauernd oder doch für eine verhältnismäßig lange Zeitspanne, so daß der Fehlerstroraweg eine ausreichende Qelegenheit zur Entionieierung hat. Bei bestimmten Anwendungen wird der Stromunterbrecher nach dieser verhältnismäßig langen Zeit selbst dann wieder geschlossen, wenn der Fehler in der geschützten Zone des Leistungskroises aufgetreten ist. Hierbei wird von der Annahme ausgegangen, daß der Fehler nur ein temporärer Fehler war, der sich selbst wieder beseitigt hat.

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Wenn der Stromunterbrecher-beim Eintreffen einer Wanderwelle öffnet, wurden Steuerkontakte TO Im Ejnschaltkreis 69 für den Oszillator 67 geschlossen.' Wenn der Fehles¹, der. die Wand-er-welle hervorgerufen hat, ein Fehler.'innerhalb- der.-geschützten .frone IQA zwischen C und D iet, dann würfle das Relais.'!'6 geöffnet hafc>ön₃ bevor die Kontakte 70 im Einsahaltkreis 69 geschlossen würden„ so daß der ganse Einsehaltkreis 69 offen bliebe, lint erldie sen Bedingungen würden dem steuerbaren Vakuumschalter 60 keine Zündiinpulse- zugeführt _s so daß der Leistungskreie, durch den steuerbaren Vakuumschalter nicht mehr prompt geschlossen werden könnte. .

Das auf den Fehler ansprechende Relais 46 sollte, wenn es angezogen hatj- so lange angezogen bleiben, wie der Stromunterbrecher 12 offen ist. Diese*; ist" der Fall, da der Abfall des Relais 46 nach der Stromunterbreohung im Leistungskreis 10 durch den Unterbrecher 12 den Oszillator 67 irrtümlich anschalten würde. Dadurch würde der steuerbare Vakuumschalter 60 irrtümlich gezündet und der Fehlerstrom würde wieder hergestellt. Um nun dieses fehlerhafte Abfallen des Relais 46 zu verhindern j ist eine Verriegelung 90 vorgesehen, die das auf einen Fehler ansprechende Relais 46 im angezogenen Zustand festhält, wenn das Relais einmal betätigt worden ist. Die Verriegelung 90 wird hierzu von einer Feder 91 in die Verriegelungsstellung gedrückt, wenn das Relais an·=» gezogen hat, so daß das Relais in dieser Stellung verbleibt. Wenn der Unterbrecher-12 prompt danach wieder geschossen wird, wie es an-

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schließend noch näher erläutert, wird, schließen eich zusätzliche Kontakte 93» mit denen der Unterbrecher ausgerüstet ist. Diese Kontakte erregen eine Rückstellspule 95» die das auf den Fehler ansprechende Relais 46 abfallen läßt, so daß dieses Relais wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückgeht. Die Hilfekontakte 96 des Relais 46 öffnen sich« wenn das Relais 46 abfällt und schalten die Erregung von der Rücketellwid&ung 95 ab.

Wenn der Fehler, der für die Wanderwelle verantwortlich ist, ein Fehler außerhalb der geschützten Zone ist (beispielsweise ein Fehler bei Q) wird das Differentialrelais 46 nicht erregt, obwohl der Stromunterbrecher geöffnet hat. Wenn unter diesen Umständen der Steuerkontakt 70 durch das öffnen des Stromunterbrechers geöffnet ist, ist der Einschaltkreis 69 für den Oszillator 67 geschlossen. Dann wird der steuerbare Vakuumschalter unmittelbar gesundet, so daß der Bogen in dem gezündeten Vakuumschalter einen Nebenschluß um die getrennten Unterbrecherkontakte 14, 16 herum darstellt. Unmittelbar auf den ersten Stromnulldurchgang hin, nachdem der Oszillator 67 eingeschaltet wurde, nimmt der Strom durch den Leitungskreis 10 seinen Weg durch den gezündeten Vakuumschalter 60.

Der Oszillator 67 gibt nun laufend Zündimpulse an den steuerbaren Vakuumschalter ab, so daß der Vakuumschalter während der aufe lian-

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derfolgenden Halbperioden des Wechselstromes solange leitend bleibt, bis die Kontakte 14, 16 des Stromunterbrechers wieder geschlossen werden.

Während dieser Zeitspanne öffnet der Stromunterbrecher 50 im Streckenabschnitt 9a und schaltet somit diesen Streckenabschnitt ab, so daß der Fehler vom restlichen Nets abgetrennt ist.

In einer anderen Ausführungeform der Erfindung wird der Zündoassilr lator 67 immer angeschaltet, wenn der Stromunterbrecher geöffnet wird. (Hierzu werden die Kontakte 70 geschlossen, bevor das Relais 46 seine Kontakte 47 öffnen kann). Anschließend wird dann eine Entscheidung darüber getroffen, ob der Fehler solcher Art iefc, daß der Stromunterbrecher geöffnet bleiben muß. Wenn vom Relais 46 entschieden wi-rd, daß der Stromunterbrecher geöffnet bleiben muß, öffnet es seine Kontakte 47 und schaltet damit den Oszillator 67 ab, so daß dem steuerbaren Vakuumschalter 16 keine Zündimpulse mehr zugeführt werden. Während des nächsten Stromnulldurohganges im Leistungskreis entionisiert der Vakuumschalter 60 wieder, unterbricht damit den Leistungskreis und trennt somit den Fehler ab. Der Schalter 60 kann dieses Abtrennen prompt durchführen, da er ein Vakuumschalter ist, wie es oben bereits erl'iutert wurde.

Wenn das Relais 46 entscheidet, daß der Stromunterbrecher zur Fehlerabtrennung nicht offen gehalten zu werden braucht₃ verbleibt das relais 46 in seinem Zustand, so de.!.⁴, der Oszillator 67 laufend Zündimpulse an den Vakuumschalter 60 abgeben kann.

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Bei dieser abgewandelten öperationsfolge hängt das fortlaufende !Sünden davon ab_g w&q d&s Relais 46 entscheidet _t obwohl der steuerbare Vakuumschalter 60 zu Beginn laufend mit Zündimpulsen versorgt Tiird, bevor das Relais 46 diese Entscheidung getroffen hat. Dieses fortlaufende Zünden ist erforderlioh, um den Vakuumschalter nach jedam Nulldurchgang wieder leitend zu machen. Man kann daher selbst bei dieser abgewandelten Operationsfolge sagen, daß die Zündvorrichtung 67, 68, 65, 66 den Vakuumschalter 60 nach jedem Nulldurchgang wieder zündet, sofern das Relais 46 bestimmt hat, daß der Strom unterbrecher zur Abtrennung eines Fehlers nioht laufend offen gehalton au werden braucht.

Diese abgewandelte Operationsfolge hat den Vorteil, daß selbst kurze Unterbrechungen vermieden werden, wenn der Fehler außerhalb geschützten £one das Relais 46 auftritt, also beispielsweise

Nun soll wieder Eur ursprünglichen Operationsfolge zurückgekehrt werden, Die Kontakte 14, 2.6 werden immer dann geschlossen, wenn der Vakuumschalter 60 für eine vorgegebene Mindestdauer gesundet worden ist. Diaces ist «in Anzeichen dafür, daß ein Fehler das Offenhalten des Striinu^nterbrsehers nicht erforderlich macht. Um das Schließen der Kontakte Ik _t i,6* dee Unterbrechers 12 unter diesen Umständen zu bewirkens ist ein Sahließrelais 80 mit einer Spule 81 vorgesehen, die in den Einsehe3tkreis 69 für den Oszillator geschaltet ist. Das Einschalten des OpzdJlators 67 bewirkt außerdem ein Ansiehen diese» Schließrelais 80, sofern man anniinmmt, daß der Einschaltkreis 69 eine

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vorgegebene Mindestdauer lang erregt bleibt» Wenn das Schließrelais 80 ansieht, werden seine Kontakte 82 geschlossen, so daß ein Au·- losestromkreiß für eine übliche Schließvorrichtung vervollständigt wird₈ die schematisch bei 84 dargestellt ist* Die Schließvorrichtung 84 drückt einen Stößel 85 nach oben, der die Kontakte 16, 14

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dee Stromunterbrechers(wieder schließt. Wenn die Kontakt· 16, 14 des Stromunterbrechers wieder schließen, Öffnen sich die Steierkontakte 70, wodurch der Ossiilator 67 wieder abgeschaltet wird. Wenn die Hauptkontakte 16, 14 geschlossen sind, stellen sie einen Strom- ™ weg von niedrigem Widerstand dar, der dem steuerbaren Vakuumsohalt©r 60 parallel geschaltet ist. Dann fließt durch den Vakuumschalter 60 kein Strom mehr und der steuerbare Vakuumschalter 60 kehrt in seinen normalen nichtleitenden Zustand zurück.

Di© Sehließvorrichtung 84 ist eine mechanische Vorrichtung. Sie benötigt . d@her■eine verhältnismäßig lange Zeit, um die Kontakte wieder SBU θehließen·. Dies® Zeitspanne kann beispielsweise 5 Perioden von Eintreffsm desjenigen Impulses betragen, der das Schließen auslöst. A Wenn kein Nebenschluss, wie beispielsweise der Vakuumschalter 60 vorhanden wäfSf, der den Strom während dfeser verhältnismäßig langen Zeitdauer an den offenen Kontakten des Stromunterbrechers 12 vorbeiführt·, würde -der Laistuiigskr^iö 10 während diöeer Zeitspanne ausfallen* Da jedosh 41#ser &1@ Nsb^nsehluß dienenla Vakuumsehalter 60 vorgesehen ist, bleibt de?.* ganze Leistungskreie 10 während dieser gesamten Zeitspann· unter Str&r., so daß jeder störende Ausfall vermieden wird.

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Dias© eben beschriebene Operationsfolge (in ihrer ursprünglichen Form) ißt graphisch in der Figur 2 dargestellt. Die Kurve a otellt den Strom durch die Kontakte des Stromunterbrechers dar. Der Pehler wird im Zeitpunkt 100 ausgelöst. Die auf die Wanderwelle ansprechende Vorrichtung 26, 27* 30, 32 gibt im Augenbliok 102 einen Impuls an 4ie Auslösespule 32 ab, und die Xontakte werden dann im Augenblick 104 getrennt. Wenn man annimmt, daß der Fehler innerhalb der geschürten Zone 10a auftritt, sieht das Relais 46 im Augenbliok 106 an. Der Steuerschalter 70 des Stromunterbrechers 12 schließt, im Augenblick 108, und der erste Stromnulldurchg&ng tritt im Augenblick 110 auf. Wenn das Relais 46 auf einen Fehler in der geschütstan Zone hin geöffnet hat, wird der Oscillator 67 nicht angeschaltet, so daß der Vakuumsehalter 60 nicht gesundet wird. Die Stromunterbrechung wird dann beim Stromnulldurchgang im Augenblick 110 beendet sein.

Wenn der Fehler außerhalb der gesehfitzten Zone auftritt, wird das Relais 46 nioht erregt, und der Oscillator 67 wird im Augenblick angeschaltet, wie es durch die fortlaufenden Spannungsimpulse der Kurve b angedeutet ist. Dadurch fließt dann unmittelbar nach dem ersten Stromnulldurchgang im Augenblick 110 durch den Vakuumschalter 60 Strom. Der Strom durch den Vakuumschalter 60 fließt solange, bis der Stromunterbrecher 12 wieder geschlossen wird. Dieser Strom ist in der Kurve c dargestellt.

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In der Figur J ist eine ans^e Aus führungs form der Er^isidung dargestellt. Hier.int'der Unterbrecher 12 als steuerbarer Vakuumuhterbrecher ausgebildet. Er weist daher ein evakuierte» Gehäuse 120 aus Isoliermaterial auf, das oben und unten durch Metallk&pptn 122 und 125 geschlossen ist. Innerhalb des Qehäueee sind ein feststehen der Kentakt Ik und «in bewegbarer Xontakt 16 angeordnet. Der feststehende Kontakt 14 ist an einen elektrisch leitenden Stab 1*1& befestigt, der mit der oberen Endkappe 122 zusammen aus einen Stück hergeoteilt 1st. Der bewegbare Kontakt 16 ist an einer auf- und ab bewegbaren Stange 16a befestigt» die durch die untere Endkappe 5' hindurchgeht. Die bewegbare Stange I6a und die unter« Endkappe

sind mittels eines Federbalges 121 miteinander Terbunden, so dtJ> das Gehäuse einmal vakuumdicht abgeschlossen ist und iua anderen «ine AuX- und Abbewegung der Stange möglich ist» ohne das Vakuum Im Inneren des Gehäuses zu bednflussen. Wenn der Vakuumschalter 12 ■gfffsoWosBan-ißt,- fließt der Strom durch die cbere Endkappe 122, den Stat I⁴SEj, die Kontakte-ik und 16, die Stange 16a, durch einen flexiblen Leiter 12¹I und durch die untere Endkappe 125 hindurch. Der Stromunterbrecher wird durch das Freigeben der Verriegelung 20 wieder geöffnet, wodurch die Feder 18 den Kontakt 16 nach unten drücken kann. Dadurch entsteht !.wischen den Kontakten lh und 16 ein Funkenstreokenspalt.

In dem Kontakt 5% ist eine Vs-rfciefung'vorgesehen, in die eine Zündelektrode 65 hineinragt-. Ein sahcmatlsch d&rgestellter Zündspalt 66, der der Zündfunkenetrecke 66 in« Figur 1 entspricht,,iet

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zwischen der Zündelektrode 65 und dem Kontakt 14 angeordnet. Wenn der Zündspalt 66 Überschlägt, «erden ionisierte Partikelchen erzeugt, die in den Hauptspalt zwischen den Elektroden 14 und 16 injiziert werden und dort einen Überschlag hervorrufen.

Wenn bei der Ausführungsform naoh Figur 3 der Fehler außerhalb der geschützten Zone 10a auftritt, wird der Spdt zwischen den dann getrennten Kontakten 14 und 16 gesundet, um den Leistungskreis 10 in Betrieb zu halten« (Es wird also kein besonderer Spalt mehr benutet), Xn jeder anderen Hinsicht ist die Aueführungsform naoh Figur 3 praktisch genauso wie die Ausführungsfoma noch Figur 1 aufgebaut, so daß sieh entsprechende Einselteile mit den gleichen Btzugsziffern versehen sind. Wenn ein Fehler außerhalb der geschütien Zone 10a auf· tritt, wird der Unterbrecher 12 geöffnet und die Steuerkontakte 70 werden geschlossen, wodurch.der Oszillator 67 eingeschaltet wird. Der Oszillator 67 gibt unmittelbar darauf Spannungsimpulse ab, um den Spalt 66 zu zünden und dadurch sicherbusteilen, daß die Hauptfunkenstrecke zwischen den dann getrennten Kontakten 14 und 16 gezündet wird, so daß der Strom durch den Stromunterbrecher 12 weiterhin ließen kann. Wenn man annimmt, daß das Zünden über eine vorgegebene Mindestdauer fortgesetzt wird, sorgt die Schließvorrichtung 84 einige Perioden später dafür, daß sich die Kontakte 16, 14 wieder schließen. Dadurch wird wieder ein maeeiver metallischer Strotnweg durch den Stromunterbrecher 12 hergestellt» Der Lichtbogen,

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d©r durch das Zünden des Zündspaltes 66 zwischen den getrennten Hauptkontakten hervorgerufen wird, kann als Hebensehluft für den Spalt «wischen den Hauptkontakten 16, 14 angesehen werden«

Wenn der Fehler, der das Offnen des Stromunterbrechers auslust, , .innerhalb der geoehütsten Zone iOa auftritt, . also beispielsweise bei P, dann öffnet des Relais 46, bevor die Steuerkontakte ?0 geaehlQß»en werden. Für einen Fehler an der Stolle F bleibt der 0·* ssillator 6? daher abgeschaltet, und an der Zündfunkenetreck© 66 trefegn kein® Überschläge auf, so daß die normale Stromunterbreohung . ablaufen-kann»

Bsi der Abwandlung nach Figur 3 wird die Erregung des Relais 46 solange veraögert, bis die Steuerkontakte 70 geschlossen haben. In diesem Falle wird dureh das Schließen der Steuerkontakte 70 der Vakuumschäfeer durch den OesHatoi* 67 gesundet. Dieses Zünden wird jedoch kurz danach durch die Erregung des Relais 46 wieder unterbunden, die durch einen Fehler in der gesohütsten Zone erfolgt, worauf sieh die Relaiskontakte 47 öffnen. Ansohlie&end erlischt der Lichtbogen in Spalt zwischen 14 und 16 beim ersten Stromnulldurohgang nach Beendigung der Zündperlode.

Um unter diesen Verhältnissen ein fehlerhaftes Schliefen des Stromunterbrechers su verhindern, arbeitet das Schließrelais 80 mit einer

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gewissen Zeitversögerungg so daß die Zelt zum Ansiehen des Relais 30 vor dem öffnen der Kontakte 47 aufgrund eines Fehlers in der Zone nicht ausreicht·

Wenn das Relais 46 in seiner Ruhestellung verbleibt (da der Fehler außerhalb der gescheitsten Zone vorhanden ist) wird der Stromunterbrecher vom Oszillator 67 immer veiter gesundet, nachdem der Oszillator 61 durch die Kontakte 70 eingeschaltet worden ist. Eine kurze Zeitpanne darauf werden die Kontakte 14, 16 von der SchlieÄ-tforriefetung 84 wieder geschlossen, wie es bereits beschrieben worden

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Claims (1)

1. - 23 - ■ '
   Patentanspruch«

   1 »Schutzanordnung für ein elektrisches Stromnets ait einem Unterbrecher» der zwei zueinander bewegbare Kontakte aufweist« die norma.l9rwe5.se geschlossen sind und auf ein uffnungssignal hin schnell voneinander trennbar sind, dadurch gekennstlohnet, daß eine auf eine Wanderwellt auf dem elektrischen Stromnetz ansprechende Vorrichtung but Erzeugung eines , ^ - Uffnungssignale* zur Trennung der Kontakte des Stromunterbrechers 'vorgesehen.ist, daß weiterhin zur Bestimmung, ob eine aufgetretene tfariöerweile einen solchen Fehler darstellt, der ein Offenhalten des Stromußi'erbreohers zwecks Abtrennung des Fehlers erforderlich macht, eine Relaisanordnuftg vorgesehen ist, daß eine Zündvorrichtung vorgesehen ist, von der, wenn sie angesteuert ist, ein parallel zu den geöffneten ünterbrecherkontakten verlaufender Lichtbogen hervorrufbar ict, und daß die Zündvorrichtung während einer Zeitspanne unmittelbar nach dem Trennen der Unterbreoherkontakte angesteuert ist, wenn von der Relaisanordnung bestimmt ist» daß ein laufendes m Offenhalten des Stromunterbrechers sweoks Abtrennung des Fehlers nicht erforderlich ist.

   2.Schutsanordnung nezh inspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß die Zündvorrichtung zu Beginn nach der Trennung der Unfcerbr icherkontakt« angesteuert ist, jedoch noch vor der Bestiromttng-d.rreh die Relais ar Ordnung, ob ein laufendes Offenhalten des Strömung-.W-^eOhWJ'* zwecke Abtrennung des Fehlers erfor«i«rlioh ist. - ' ■ ■ :'■ ■ ■ ^: '

   ■ ■

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   3» Schutzanordnung nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Abschalten der zündvorrichtung, wenn die RelaieanoTdnung bestimmt hat, da£ zur Fehlerahtrennung ein laufendes Offenhalten des Stromunterbrechers er· forderlich ist.

   $. Schutsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e -

   kennzeichnet , daß der parallel zu den Unterbrecherkontakten erzeugbare Lichtbogen in einer Vakuumfunken&ttreoke hervorrufbar ist, die den Unterbrecherkontakten parallel geschaltet ist.

   5. Schutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge -kennseiohnet, dafi die Vakuumfunkenstrecke eine steuerbare Vakuumfunkanstreoke ist.

   6. Schutzanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet , da£ von der Zündvorrichtung ein Lichtbogen im Spalt zwischen den geöffneten Unterbrecherkontakten hervorrufbar ist.

   7· Schutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, , daß der Unterbrecher ein Vakuumunterbrecher ist.

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   BAD ORIQtNAU

   8. schutzanordnung nach Anspruch 1» dadurch g e kennzeichnet , daß die Zündvorrichtung einen Zündspalt aufweist * an dsm sura Wirksaimnachen der zündvorrichtung Überschläge hervorrufbar sind=

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